一

诚意炒饭

过去六个月，我们厌倦了谈论AI和区块链，大量云计算公司找到了新的热点——边缘计算。 我同意边缘计算与云计算一样大，但我看到这些 PR 草案只是炒作和自我推销。

有人将边缘计算称为物联网，有人将边缘计算称为超融合，有人将边缘计算称为分布式P2P计算，还有人将边缘计算称为边缘机房。 其他边缘计算的PR草案纯粹是“高端”，看不到任何有用的东西。

美好的事情需要很长时间，但上帝会让它们实现。 云计算、人工智能、大数据，经过几次炒作，都变成了一场盛宴。 然而，试图偶然地煮东西是浪费读者和用户的时间。 我重新奉上边缘计算冷饭，真诚地解释一下：边缘计算冷饭将成为一场盛宴。 以下章节相互独立，可以跳过阅读9000字的文章。

第 2 章：为什么会有边缘计算

第 3 章：边缘计算是一场架构革命

第四章：边缘计算产品分类

第5章：边缘计算的客户价值

第六章：边缘计算产品演进

第7章：边缘架构改造原理

第8章：边缘计算的负面焦虑

二

为什么会有边缘计算？

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好雨知时节，春天来了，5G网络出来了，边缘计算就可用了！

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4G时代存在的数据爆炸和海量终端访问给服务器和客户端都带来了巨大的压力，我们迫切需要探索新的出路。 随着5G带来的网络变革，边缘计算从一夜冷饭变成了春夜雨夜。 具有技术可行性和紧迫的业务需求。

2-1. 服务器在重载下前行

我可以武断地说，在过去的十年里，服务器端架构一直在回避问题而不是解决问题。 服务器端就是典型的小马大车。

让我们把视角回到2010年，当时tomcat的并发量还没有超过800，mysql的并发量还不到500，10G网卡和SSD盘的加入，打破了性能瓶颈，让很多服务器的速度提升了一倍应用程序。 然而，后台服务的设计和调优却处于停滞状态。 大多数服务器程序仅针对数千个并发而设计。 像 LVS 和 Nginx 这样可以运行数十万个并发的服务是特殊的例外。 企业越来越需要架构师，因为单个服务没有什么可优化的，只能优化组合架构。 当企业遇到海量需求时，队列可能会异步排序，也可能分为服务和数据库。

这就像2G时代在一辆汽车上安装10个摩托车发动机一样。

4G时代，大卡车上安装了100台摩托车发动机。

5G时代，游轮会配备65535台摩托车发动机吗？

除了服务器端的计算问题外，还有网络问题。 广域网带宽的高成本和高延迟使得许多技术选择变得不可行。 例如，主流VR选择本地计算，但部署服务器端VR对网络延迟和带宽要求过高。

随着带宽和流量的价格下降，以及AI大数据和物联网技术的进步，服务器集群的性能、容量和访问带宽日益捉襟见肘。 当我们查看占用资源最多的服务器端操作（例如生成各种视频流）时，大多数不需要集中处理，甚至不注重流程一致性； 受CAP原则限制的分布式服务集群实际上应该过渡到BASE模式。 。

只要应用协议不变，不可能是前一波写服务器的程序员一直都是傻子，服务器深度优化的空间就不大了。 服务器就像拉车的小马。 如果它拉不动卡车，那就多来几匹马吧。 马。

2-2. 客户端受软硬件限制

客户端生态有硬件和环境限制，也有系统和分销渠道瓶颈。 C/S软件架构也默认将客户端视为不可控因素。 层层限制耗尽了客户端开发圈子的活力，客户端的想象力似乎“自然而然地”受到了限制。 我们先来看看硬件配置限制。 无论是电脑、手机、家庭智能终端甚至工业物联网网关，在激烈的市场竞争下，客户端硬件配置总是半年过时、三年淘汰。

家庭智能终端大部分时间处于闲置状态，但在响应需求时绝对是满负荷运行。 否则成本控制不到位。 某手机制造商不确定是否集成某种计算芯片。 集成新芯片会增加成本，不集成芯片又会缺乏吸引用户的新功能。

让我们看看功耗限制。 台式电源必须由铜制成。 手机锂电池已经使用了20多年。 无风扇工业电脑的功耗影响散热上限。 物联网设备的功耗极大地影响了部署的难度。

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上述四个硬件的组合就是一台笔记本电脑。 操作系统升级和低功耗SSD使电池续航时间超过5小时。 但玩游戏的时候，风扇还是会狂转，键盘会发烫，然后电池就会耗尽。

第三个问题是软件安装部署困难。 我对商业工程软件了解不多，所以举几个游戏的例子。 《三国全面战争》有18G，《魔兽世界》有40G，集成模型的《老枪5》轻松突破100G。 下载应用程序非常麻烦。 还存在安装和更新困难，以及版权验证等问题。

我也借此机会真诚地邀请游戏引擎开发者谈谈他们因功耗/配置/安装部署问题而放弃了哪些令人兴奋和炫酷的功能？ 阅读全文后，您将意识到这些限制是可以更改的。

最后一期是亮点。 客户端开发者在程序分发生态系统中一直处于弱势和被勒索的地位。 一个APP想要发布、运行——技术、商业、渠道、运营、抄袭、非法制作，这些障碍要么要求分享利润，要么封禁你的APP。

这个问题的本质和上一个问题是一样的：客户端应用程序只是一个用户进程，没有控制系统全局状态的权限。 然而，该客户端应用程序在运行过程中依赖于这些全局资源的协作。

客户端开发不应该被这些“天然而无奈”的软硬件限制所限制。 这些软硬件限制在边缘计算面前都是可笑的装饰品和无限商机。

2-3. 5G是边缘计算的最大驱动力

现在那些能够确认热门5G应用的人都已经开始自己创业了。 我们只是从5G的物理特性来看未来的架构问题。

——

4G时代，旧有的IT架构已经岌岌可危。 幸运的是，CDN承载了一半以上的业务负载，避免了彻底崩溃。 5G会增加架构危机的压力，让旧架构难以应对，但5G的物理特性为新架构指出了一条新路径。 首先，5G将导致客户端节点数量和带宽的增加。 普遍预测客户端访问数量和访问带宽将增加十到一百倍甚至更多。 这些新兴的应用一开始只能放慢速度来适应旧的架构，但由于工程量的原因，需要在这个层面引入一个中间层。

如果一个系统只有5万QPS，架构师引入中间层就属于过度设计； 如果新系统有5亿QPS，架构师引入中间层就算认真的设计了。

大家都知道5G拥有高带宽，但更可贵的是边缘网络的超低时延。 目前，延迟敏感逻辑只能放在客户端本地，但到了5G时代，边缘网络延迟稳定在10ms以下。 5G网卡的速度和延迟正在超越很多本地设备，网卡可以复制当年SSD磁盘的省力。

典型5G带宽吞吐率为100Mbyte/s，读写延迟为10ms甚至小于5ms； SATA硬盘的理想读写速率可以达到150Mbyte，延迟就看磁头的运气了。 显示器、键盘和鼠标已经有了毫秒级的延迟，大多数用户并不介意额外的10ms网络IO延迟。

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当数据被置于“客户无法控制、厂商可以触及”的边缘时，数据的管理和运营就突破了纯客户端的壁垒。

可利用网盘数据集中反盗版、涉黄识别；

云主机可代维护，容器集群可集中更新漏洞；

如果是用户书房里的个人电脑，就不会有这些方便的操作。

服务器无法预测客户端何时连接。 客户端需要有序排队和数据预处理，否则容易出现瞬间拥塞。 5G时代，客户端数量将增加十倍、数百倍。 必须有分布式的中间节点来对上亿的QPS进行整顿和排序，并进行适当的数据预处理，这样服务器上的压力负载才能有序、可控。

危机、危机，危险的背后就是机遇。 牛顿并不是第一个被苹果击中的人。

三

边缘计算是一场架构革命

上一篇讲服务器、客户端和5G本质上是在讲C/S架构的危机。 4G时代已经耗尽了优化软件和升级硬件的潜力。 我们必须从架构的角度引入Edge侧，让边缘节点承担大部分5G业务压力。 我们清楚地看到，边缘计算的本质是一场架构革命：

当计算机刚启动时，所有软件都是独立的软件。 单机软件只有功能，没有服务。 CS模型开始有了“服务器”的概念。 起初，服务器仅在一台机器上处理数千个轻请求。 现在需要数万台服务器来并发处理数亿的重负载请求。 这已经超越了C/S架构。 限制。

边缘计算的本质是CES模式取代CS模式。 引入Edge侧是解决CS模式无法运行重载业务问题的最佳途径。

5G之前，网络计算延迟远大于本地计算延迟，Edge端只能作为CDN运行可缓存的视频图像。 现在CDN是最成熟、最成功的云产品。 价格战只是暂时的商业表象。 从产品角度来看CDN完全获胜。 在5G低延迟网络的支持下，Edge可以承担替代原生客户端的计算能力，可以解决上述大量服务器端和客户端危机。

对于服务器端，Edge端会对本地网络的访问请求进行排序和预处理，可以承受大流量访问，分散计算压力； 对于客户端来说，Edge侧拥有可控的运行环境、强大的计算能力和无限的算力。 边缘计算不依赖云服务器。 Edge端是一个新的角色，引入了Edge端和服务器端之间常见的“离久必合，久必分”的共同点。 将Edge角色引入C/S架构需要进行细致繁琐的IT架构升级，这将占用大量的人力物力。 不过，下面会说明，这个选择是值得做出的，CES架构转型的难度还在可控范围内。

四

边缘产品分类

许多产品声称是“边缘计算”。 我们必须对这些同名的产品进行分类，否则大家所说的“边缘计算”可能根本就不是同一类型的东西。

从产品用途来看，边缘计算大致分为三类，即物联网边缘计算、边缘节点计算和P2P边缘计算。 从部署位置来看，边缘计算可以部署在城域网端、基站端和接入端，甚至SDK都可以称为边缘计算。 以下是几款主要同名产品的标识。 为了避免嘲讽效果，本章没有图片。

4-1. 物联网边缘计算

物联网边缘计算可以看到令人惊叹的实物照片，软件研发对新硬件充满敬畏，因此这种类型的边缘计算最受欢迎。 这些边缘计算的最大缺点是它们只是其他行业的配件。 无论是箱子和卡车，还是物联网网关和传感器，它们本质上都是其他服务的嫁衣。 例如，某知名手提箱官网表示，无论是复制数据、小型私有云还是数据预处理，这个手提箱的最终目的仍然是把数据拿到云端。 其他一些知名的物联网边缘产品旨在验证硬件、快速接入物联网并将数据上传到云平台。

物联网边缘计算的本质焦点是物联网或云计算，而不是边缘计算。

4-2. P2P边缘计算

P2P传输和计算是一个古老的行业。 它始终走着“借流量做特定内容”、“借算力做特殊应用”的聪明之路。 所有计算和传输负载都在客户端，服务器只做轻量级调度。 。 所有的轻盈都是有代价的。 整个P2P网络充满了招募的不稳定边缘节点。 “特定内容”和“特殊应用”意味着适用范围并不广泛，只能连接到少数大客户。 而且大客户的议价能力太强了。

随着5G和下面另一种边缘计算的兴起，P2P传输和计算可能会得到通用且稳定的边缘节点，并最终开发出更有价值的上层应用，但它是边缘计算的客户而不是原始所有者。

4-3. 服务器边缘节点

在服务器上部署边缘节点听起来很熟悉，很多人都笑了。 说了这么久，这不就是在说CDN吗？

CDN 是最成功的云服务。 大批量销售，彻底解决客户问题。 低价出售CDN是一种商业惯例。 无法研究新花样，证明了它的完美。 一些肤浅的人嘲笑CDN的逻辑，有点像嘲笑胡萝卜没有大蒜的味道。

边缘网络+边缘IaaS算力+网站服务，这就是CDN； 把网站服务换成视频服务，这就是直播； 如果应用层换成通用的边缘计算框架，然后通过5G把延迟降低到10ms以内，这就是边缘计算。 服务器边缘计算和CDN并不相同。 为了拥抱一个通用的框架，需要补充一些针对CDN优化和精简的功能，并且必须不断增加新的功能和资源，并且用户群正在发生变化。 2020年之后，云原生程序会越来越多，程序员也会越来越习惯使用K8S等新一代技术架构，这对于边缘计算来说也是个好消息。

边缘计算目前仅提供IaaS资源和容器云，足以吸收三年的市场红利。 未来，PaaS边缘云将出现在所有行业（除了CDN）。

4-4. 运营商边缘计算

一些边缘厂商夸大了运营商的基站节点能力。 事实上，沟通人员和IT人员并不了解彼此。 智子怀疑他们的邻居并吓唬自己。

云计算行业玩家连铁塔公司和运营商的分工都不了解，更不了解基站和接入机房的恶劣建设环境。 即使有高温的X86服务器，我们仍然要考虑维护难度、空间狭小等建设问题，这些问题可以用15000字来讨论。 如果运营商在汇聚机房、综合接入机房部署x86服务器，只比城域网机房快几毫秒，网络时延不会发生质的变化。 这些过于封闭的小机房覆盖的用户太少，资源池太小。 客户从中获取数据的速度会比大型边缘机房慢。

例如，一个城域网机房覆盖10万用户，默认有20台服务器，负载100个功能模块； 一个小型封闭节点仅覆盖10,000个用户，只有2台服务器加载多个功能模块。 对于本节点未加载的功能模块，小节点可以向其他节点借用数据，也可以引导客户端远程访问。 这两种方式都会比城域网机房贵很多。

4G时代运营商和云厂商彼此之间有误会，但直到打起来才相识。 最终，运营商成为可靠的网络供应商。 在边缘计算时代，他们将更加紧密地合作，共同承载客户、解决问题。 总结本章，我对几款边缘计算产品的看法很明确：

我最看好城域网机房的服务器边缘节点。 他们可以自负盈亏，有普及潜力，以CDN为先行者，覆盖范围和与客户群的距离适中。

五

边缘计算的客户价值

边缘计算的商业价值主要体现在对客户端的减负和控制上，让很多过去难以想象的服务变得可行。

这一部分与前面的2-2部分有很大的关联和重复，但是前面的部分更多地谈论限制，而这一段更多地谈论梦想。

5-1. 硬件设计更灵活

让我们首先看看客户端负载的减少。 5G 边缘网络可能比本地磁盘和其他组件更快。 这是个人电脑中从未发生过的新变化。 虽然手机通讯模块的功耗不小，但手机厂商不会生产上网两小时就没电的手机。 我对此保持谨慎乐观。 通过减少客户端的负载，最终用户可以感受到流畅度和电池电量的提升，部分用户也会为此付费。

我们需要更深入地考虑这个问题。 减少客户端的负载最终会让客户端和边缘融合，甚至影响硬件设计。 例如，购买手机时，必须考虑闪存空间。 购买50G的iCloud空间五年仅需360元，比给iPhone扩手机内存划算多了。 当文件从中心分散到附近边缘时，客户读取网络文件的速度不会比本地慢。 5G手机不需要购买这么昂贵的闪存。 当网盘中的数据太大而无法下载到手机上时，客户在升级新手机时必须使用同一品牌、同一账户进行迁移。

边缘还可以减轻客户端的计算压力，最终改变客户端硬件的设计方式。 各种长寿命客户端的输入输出设备，如智能家居、电脑、物联网设备等，可以使用5-10年，但计算组件在三年内肯定会过时； 对于手机来说，测试新硬件往往是一次冒险。 制造商在设计硬件时，如果能够将某些功能放在边缘，他们将获得巨大的灵活性。

注意动画，钢铁侠在附近暂时配备了强化装甲。

5-2. 改变应用程序发布生态系统

边缘计算可以从软件控制层面改变整个客户端软件生态系统。 从技术上讲，客户端的所有计算功能都可以放在边缘，只留下本地视频播放器。 这个想法虽然疯狂但并不离谱，而且好处也是显而易见的。

首先是客户分销渠道的变化。 现在各种发行渠道都会从购买应用程序中收取费用，每个人的手机上都安装了数十个应用程序。 当任何APP都只是视频播放器时，短视频APP可以推送游戏视频流，游戏可以内置交友平台。 旧有的APP分发渠道根本无法堵住这个缺口。 困扰独立软件数十年的盗版问题或可通过边缘视频得到解决。 我看到的所有云游戏客户都在向游戏平台 Steam 发展。 虚拟算力是小生意，而销售游戏版权和发行渠道则是大生意。

随着边缘APP的访问流畅度逐渐得到验证，边缘视频流自然比本地文件更加保密、安全、方便控制。 使用各种在线办公系统的体验将与本地办公软件的体验完全相同。

软件逃脱的只是束缚，得到的却是一个新世界。

5-3. 通过单一应用留住客户

当一个APP可以全部在另一个APP中时，用户的访问轨迹就不会跳出APP，为产品运营提供了新的想象空间。 现在用户都是在某个视频APP中做游戏、做电商，然后再跳转到电商、游戏APP。 以后你不用离开这个APP就可以购买同样的东西。 用户A会去京东，用户B会去天猫，用户C会去自建商城。 本APP推广的游戏也可以参与内购分享，游戏分享视频必须水印本APP。

5-4. 对技术部门的价值

我们看到对整个公司的商业价值，然后再看看对技术部门的价值。 我们需要说服客户的IT部门与边缘计算合作来改造CES架构。

对于IT部门来说，云计算是一个又爱又恨的问题。 IT需求的飙升使得IT部门的规模不断扩大，但云资源廉价且丰富，让许多绣花针般的细节架构调优变得无足轻重。 大多数高级工程师面对虚拟抽象云平台时，只能选择极限性能和网络抖动。 我明白这是无聊和孤独的。

当业务部门认识到边缘计算的价值之后，这些高级工程师就可以努力把CS架构改成CES架构。 这种大规模的建筑变革不是一天的工作，可能需要三到五年的时间。 我们可以看到，一群聪明的人可以做有价值的、困难的IT技术工作。 这是一个正向互利的良性循环。

六

边缘产品的演变

6-1. 边缘与云的关系

在讨论边缘计算产品之前，我们首先要了解边缘计算与云计算在产品层面的关系。

狭义的云计算产品是替代服务器端组件的组件，如虚拟机、RDS、OSS等组件； 广义的云计算是指所有云厂商为客户完成的IT服务。 当在同一云供应商系统下运营和销售时，边缘计算是广义云计算的一部分。 在设计独立产品时，边缘计算不应该被其他云产品误导。

6-2. 边缘IaaS节点组

边缘计算厂商首先要构建IaaS节点群。 Edge IaaS 是一个“节点组”，而不是一个“资源池”。 构建和维护这个节点组需要细致的工作。 在边缘场景，容器比云主机更适合算力承载。 这是为了筛选出对边缘算力和网络有较大需求的客户，为未来拓展边缘PaaS留下技术接口。

边缘网络几乎都是南北流量，没有东西流量，而且是“节点组”而不是“资源池”，云网络的设计和运营经验无法套用。 边缘应用90%的流量仍然是多媒体视频，但其数据生成和分发逻辑无法从CDN复制。

IaaS 节点组与一群海豚

6-3. 边缘PaaS解决方案

随着边缘IaaS节点群逐渐稳定，边缘PaaS产品将根据技术栈演变成不同的分支。 由于篇幅限制，我只做总结，不做详细阐述。

第一个成熟的产品类别将是定制化视频应用，类似于用户控制的跨云调度、私有加密协议、客户自建边缘云等场景。

第二大类以云游戏为技术切入点，后续会演进到所有客户端都在边缘计算后，本地APP其实就是一个视频播放器。

PaaS产品第三大类将是“物联网边缘计算”的主机平台，无论是工业、安防还是家庭

物联网需要边缘终端作为载体。

客户端默认是碎片化的，边缘PaaS模拟并共享客户端工作，所以这些PaaS平台也会被碎片化； 例如，同样的云游戏、射击游戏、即时战略游戏的PaaS产品就会有明显的差异。 在细化的过程中，边缘PaaS产品将会以一种错位的方式竞争，最终会看起来像一群细分领域主导商业软件，而不是统一的云服务。

最终，每个 PaaS 解决方案都与每只鸟一样不同

七

边缘变换原理

边缘计算要求客户将IT服务从CS架构转变为CES架构。 我将从五个角度为大家讲解IT服务进行边缘转型时应遵循的设计原则。

首先，从Edge单点的角度来看，Edge单点有计算和流量，但没有逻辑和状态。

边缘的SLA不高，每个节点都可以默认放弃。 逻辑和无状态节点可以随时大范围弹性伸缩，这也有利于客户端容错。

其次，从资源负载来看，公网IO量大，连接时延低，算力负载大。

这是为了筛选边缘计算的目标客户，避免无意义的大惊小怪。 如果不需要大IO和低延迟，放在云架构中会更简单。 如果不需要很大的计算负载，本地客户端自己计算是最优方案。

第三，从节点架构来看，节点之间相互独立，内联依赖和相互判断较少。

为了保证高效运行，我们需要减少依赖。 例如，CPU计算一条数据只需要1ms，从硬盘读取数据只需要10ms，从云数据库检索数据只需要100ms。 在上面提到的产品设计部分，我推荐的边缘容器云必须是功能简化、性能增强。 我不推荐边缘云主机，因为VPC和云盘在高性能边缘场景中价值不大。 边缘节点会将复杂的逻辑扔给云主机，并将持久化数据交给对象存储服务，但自己并不做这些复杂的逻辑。

四、从业务数据角度，从实时一致性优化到最终状态一致性

边缘计算是一个大规模的分布式系统。 根据CAP原则，我们不能放弃可分区性。 Edge的主要特征是高性能。 最终只能牺牲数据的实时一致性。 用户必须拆分业务数据，强一致性数据必须放回到CS架构中。 客户需要区分：哪些数据可以被覆盖和累加，哪些数据可以幂等重试，哪些数据可以延迟和扩散。 必须将操作环境预部部署到边缘节点，并且必须直接丢弃大量数据并简单地重建。 数据。

第五，从工程角度来看，必须对服务体系结构进行转换，自发开发或必须应用新的体系结构。

企业IT部门必须放弃无缝进入边缘的幻想。 无论是自我研究还是参考，他们都必须应用新的CES体系结构。 边缘计算的转变将是五到十年的艰难战斗。 边缘计算可以带来业务价值，但其技术实施是如此麻烦。 云计算排除的IT架构师很快将返回聚光灯的中心。

我们必须放弃无缝进入边缘的幻想。 无论是自我研究还是参考，我们都必须应用新的CES体系结构。 边缘计算的转变将是五到十年的艰难战斗。 边缘计算可以带来业务价值，但其技术实施是如此麻烦。 云计算排除的IT架构师很快将返回聚光灯的中心。

八

边缘计算的负焦虑

边缘计算的各种负面焦虑又是从茧中脱颖而出并成为蝴蝶的关键点。

最让我担心的是5G网络的开发速度。 最悲观的估计是近年来4G关税已降低。

5G的发展太慢将导致5G应用的开发太慢。 但是，运营商不可能预先建立一个卸载的5G网络。 如果5G应用程序不流行，客户将没有动力来改变CES体系结构。 5G应用和5G网络之间的关系是首先是鸡还是鸡蛋。 Edge Computing忙于建造巢穴以捡起鸡蛋。 5G的缓慢发展将不可避免地影响边缘计算。

我的第二个关注点是，商业模型和市场看法将使Edge Edge计算成为低增加价值的泥浆。

在当前的4G时代，测试边缘计算水域的大客户仍然希望节省带宽成本，并会尽力减少IaaS的利润。 只有当5G应用程序依靠低延迟边缘网络，中型客户开始访问边缘计算平台时，Edge计算平台将具有足够的议价能力。

我最后关注的是从业者的模糊和鲁ck性。 各种边缘计算具有相同的名称，并且彼此无关。 从业者很难形成统一的意见和标准，他们很容易谈论不同的事情。 边缘计算的行业跨度如此之大，以至于在大多数公司中，它超出了单个生产和研究部门的能力，并且由于劳动力部门的部门部门而很容易被困。

关于作者：

Cao Yameng拥有12年的IT工作经验。 他于2014年加入了蓬勃发展的云计算行业，并为OpenStack创业公司，Qiniu Cloud和BD Cloud工作。 他在云计算行业拥有完整的职业经验，并且擅长使用，销售和解释云。

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