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嵌入式計算已經(jīng)笑傲江湖多年，然而，最近它的地位似乎正在受到某種撼動(dòng)。全球最大的開(kāi)源基金會(huì )——Apache軟件基金會(huì )的董事Roman Shaposhnik甚至認為，云原生邊緣計算意味著(zhù)嵌入式計算的“終結”（The End）。盡管“終結”這個(gè)詞有些虛張聲勢的噱頭之勢，但若沿著(zhù)這條線(xiàn)索順藤尋瓜，探究云原生邊緣計算的價(jià)值以及未來(lái)，或對趨勢有更準確的研判。 嵌入式計算我們都不會(huì )陌生，它可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)人的必修課�！扒度胧健钡挠⑽氖恰癊mbedded”，意思是“植入的、深入的、內含的”。這個(gè)詞用來(lái)描述的是系統中軟件和硬件之間的關(guān)系，所以嵌入式系統是指軟硬件關(guān)系非常緊密的一類(lèi)“計算機”系統。 緊密到什么程度呢？家里的洗衣機、空調，銀行的ATM設備，路邊的自動(dòng)售貨機，工廠(chǎng)內部的PLC控制器、通訊網(wǎng)關(guān)，都是借助嵌入式系統而變身智能的。這些看起來(lái)不怎么像計算機的“計算機”，都有自己的控制程序，這些軟件程序都是針對這個(gè)硬件平臺編寫(xiě)的，耦合性極強，幾乎是不可替換的。 也就是說(shuō)，對于硬件來(lái)說(shuō)，如果軟件出現任何問(wèn)題，除了調試糾錯或者完全重寫(xiě)一個(gè)，沒(méi)有什么替換方案；對于軟件來(lái)說(shuō)，除了給這個(gè)硬件使用，這個(gè)軟件基本沒(méi)有其它用武之地，復制性極差。 所以，對于嵌入式計算而言，程序實(shí)現的功能相對簡(jiǎn)單，但必須要有對應的硬件編程知識，出廠(chǎng)之后程序較難更改或者升級，可選的額外應用軟件幾乎沒(méi)有。 據羿戓設計所了解，隨著(zhù)云原生逐步向邊緣滲透，云原生邊緣計算出現了，這一趨勢在我之前的文章中已探討多次。這次我們不妨更加透徹的談?wù)�，云原生邊緣計算和嵌入式計算，將如何融合、相互借勢。由于臨近2018年末，為了陪伴你度過(guò)一個(gè)愜意的圣誕以及新年，我剔除了所有燒腦的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，一起來(lái)聽(tīng)故事、看漫畫(huà)吧~ 1. 什么是云原生邊緣計算？ 2. 云原生邊緣計算有什么價(jià)值？ 3. 云原生邊緣計算是否會(huì )終結嵌入式計算？ 什么是云原生邊緣計算？ 先說(shuō)說(shuō)什么是云原生？云原生并不是一種單一技術(shù)，而是一種理念。云原生應用，即指專(zhuān)門(mén)為在云平臺部署和運行而設計的應用。 提到云原生，與之成對出現的一個(gè)詞則是“容器”。簡(jiǎn)單的說(shuō)，容器就是一個(gè)存放東西的地方，就像書(shū)包可以裝各種文具、衣柜可以放各種衣服一樣，容器可以放各種程序、應用或者系統軟件。而且省去了對資源或環(huán)境的配置，因為容器都已經(jīng)打包好了。啟動(dòng)也快捷，容器可以實(shí)現毫秒級的開(kāi)啟和關(guān)閉。 至于邊緣計算，大家都已經(jīng)熟知，它是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力為一體的開(kāi)放平臺，就近提供最近端的服務(wù)。上海繁易公司的工程師曾經(jīng)開(kāi)玩笑道——邊緣計算就是云計算（服務(wù)器）說(shuō)：邊緣你就這么點(diǎn)兒數據，不如你在采集的時(shí)候，順便自己算完得了，什么都丟到服務(wù)器來(lái)算很累的，況且我又算不快，這點(diǎn)事兒自己都辦不好么？ 云原生和邊緣計算相遇，會(huì )擦出什么樣激烈的“火花”？現在大多數的邊緣設備都與云端配合使用，比如工程師們可以在云中訓練機器學(xué)習模型，訓練好之后應用于邊緣節點(diǎn)。云原生邊緣計算有利于讓邊緣也具備像云一樣的“彈性”，讓?xiě)每梢浴绊樆钡牟渴鸬竭吘�，保持應用在邊緣與云端的一致性。 如果你需要管理由成千上萬(wàn)臺邊緣設備構成的集群，云原生邊緣計算的功勞就更大了。它可以同時(shí)管理多個(gè)邊緣節點(diǎn)，工程師們不用再把精力浪費在考慮哪個(gè)邊緣設備實(shí)際運行哪個(gè)應用程序，部署和維護都更加簡(jiǎn)便。 這樣工程們就可以從底層技術(shù)設施的管理中解放出來(lái)，將注意力集中到更高抽象層次的應用開(kāi)發(fā)之中。云、邊、端就像一個(gè)完美的整體，最終用戶(hù)也根本感覺(jué)不到各種計算設備的復雜分布，后期的方案迭代也更加容易和透明。 舉個(gè)例子，快到圣誕節了，如果共享單車(chē)的運營(yíng)公司希望給用戶(hù)們創(chuàng )造驚喜，開(kāi)鎖的瞬間不僅聽(tīng)到“咔嚓”聲，還要播放一段“鈴兒響叮當”的音樂(lè )，那該怎么辦呢？我們假設車(chē)鎖硬件已經(jīng)支持這種新的業(yè)務(wù)需求，所以最具創(chuàng )新價(jià)值的工作就是教會(huì )車(chē)鎖“演唱”新曲。 如果使用嵌入式的傳統方案，需要工程師現場(chǎng)或者遠程通過(guò)物理訪(fǎng)問(wèn)硬件完成部署，不僅費力費時(shí)，這個(gè)過(guò)程還有可能被黑客盯上而將硬件“劫持”。如果使用云原生邊緣計算，幾乎可以實(shí)現業(yè)務(wù)需求的一鍵變更，將新功能迅速傳達給所有的單車(chē)寶寶們。 綜合對比，嵌入式計算和云原生邊緣計算的差異如下表所示。 云原生邊緣計算有什么價(jià)值？ 云原生邊緣計算帶來(lái)的價(jià)值，可以簡(jiǎn)單總結為兩點(diǎn)、三個(gè)字：快、可靠。 天下武功唯快不破，除了剛才共享單車(chē)的例子中提到的業(yè)務(wù)需求變得更快，還包括新業(yè)務(wù)上線(xiàn)更快。過(guò)去，一臺物理設備從安裝配置到正常使用，前前后后免不了調測少則一天多則一周的時(shí)間；現在，通過(guò)虛擬化技術(shù)，一臺設備幾個(gè)小時(shí)可以搞定；未來(lái)，利用在云原生邊緣運行的容器，幾秒鐘就可以讓設備開(kāi)始工作。 云原生邊緣還有豐富的中間件可以選擇，業(yè)務(wù)上線(xiàn)周期大大提速。從一個(gè)故事講起。估計你也看到了無(wú)人酒店的新聞，一個(gè)服務(wù)員都沒(méi)有、機器人送餐、刷臉入住，各種設備之間的互動(dòng)都需要通過(guò)智能系統完成。有個(gè)團隊正在做類(lèi)似的項目，但是他們不想把時(shí)間消耗在底層硬件的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)上面，而是要把更多精力投入在提升場(chǎng)景設計和智能體驗之中。 各種單品的設計和使用是門(mén)鎖、照明、家電、服務(wù)機器人等智能硬件企業(yè)的專(zhuān)長(cháng)，這個(gè)團隊只希望將業(yè)務(wù)層面的邏輯做好，門(mén)禁、室溫、亮度、音樂(lè )等功能模塊最好就像樂(lè )高積木一樣，按需調用、自主配置就行。 于是團隊和智能硬件企業(yè)協(xié)商了各自的分工，智能硬件企業(yè)做好物理設備的數字化建模，定義輸入輸出，提供云原生的驅動(dòng)程序，他們就可以直接在數字化模型的基礎上實(shí)現各種酷炫的場(chǎng)景，整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯的跑通一個(gè)多月就能搞定。 另外一個(gè)故事是關(guān)于建筑結構監測。一些“年近中年”的樓宇有可能結構已經(jīng)發(fā)生了變化，經(jīng)受不了地震等小概率事件的“騷擾”。第二個(gè)項目團隊最牛的地方在于通過(guò)力學(xué)仿真，多年實(shí)踐積累了很好的振動(dòng)監測算法，可以掌握建筑物的穩定情況，判斷是否出現地基沉降，及時(shí)做好應對天災、預防人禍的萬(wàn)全準備。 至于傳感器怎么安裝，數據怎么采集，信號怎么上傳，項目團隊需要借助硬件企業(yè)的強項。與上面相似的分工協(xié)作又一次上演，各環(huán)節、各專(zhuān)業(yè)、各業(yè)務(wù)各司其職，硬件企業(yè)完成物理設備的數字化建模，將數據采集上來(lái)，項目團隊直接調用數據進(jìn)行分析，通過(guò)各種報表和可視化的界面最終呈現。 云原生邊緣計算還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，可靠。 云、網(wǎng)、萬(wàn)物互聯(lián)的世界里存在太多的不可靠，因此高可靠性無(wú)疑是極大的競爭力。這里更多是指軟件層面的可靠，進(jìn)而提升整個(gè)系統的可靠性。比如通過(guò)在不同邊緣硬件之間調配算力、啟動(dòng)多重應用以備不時(shí)之需、應用宕機之后快速重新啟動(dòng)，以及應用之間調用時(shí)充分考慮熔斷等措施，增強系統的可靠性。 邊緣計算在很多情況下只有一個(gè)硬件，沒(méi)有冗余、沒(méi)有備份，在這種情況下，萬(wàn)一硬件宕機了怎么辦？如此厄運并不存在故事里，而是存在于大多數數字化轉型中企業(yè)深深的噩夢(mèng)里。我們還是通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明。 例如在一套水務(wù)系統中，需要監控一根輸水管道內部的壓力，通過(guò)每隔一段距離安裝的壓力傳感器上傳的數據來(lái)測算。管道中有時(shí)會(huì )發(fā)生一種現象，名叫水錘。水錘是一種形象的說(shuō)法，它是指由于閥門(mén)突然開(kāi)啟或關(guān)閉，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴重水擊，有些老化管道有可能在水錘的沖擊下突然爆裂。這就存在一個(gè)問(wèn)題，萬(wàn)一其中一個(gè)壓力傳感器先于管道被“錘”壞了，不能發(fā)送正確數據該如何知曉、如何修正。 云原生邊緣計算又要出場(chǎng)了。每個(gè)傳感器通過(guò)低功耗廣域網(wǎng)LPWAN與邊緣計算節點(diǎn)通訊，如果邊緣節點(diǎn)發(fā)現3個(gè)相鄰的傳感器，其中一個(gè)傳感器不好好工作，進(jìn)一步根據歷史經(jīng)驗數據判斷，這個(gè)傳感器出現了明顯故障。這時(shí)邊緣節點(diǎn)就可以利用其余兩個(gè)傳感器的數值，修正故障傳感器的上傳數據，完成校驗和補償，提升整個(gè)系統的可靠性。 現在越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)邊緣乃至終端設備都可以支持云原生應用。ARM在今年10月發(fā)布了全新品牌Neoverse，并與企業(yè)級容器管理平臺合作，使工程師們在萬(wàn)億級智能設備的環(huán)境中，能夠輕松部署基于云原生的物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣計算和數據中心節點(diǎn)。 嵌入式計算是否會(huì )終結？ 云原生邊緣計算讓嵌入式系統與上層應用的開(kāi)發(fā)工作，不再那么涇渭分明，系統集成與業(yè)務(wù)運營(yíng)之間的界限也正在變得模糊，融合成為主流，跨界成為常態(tài)。原本沒(méi)有交集的工作，產(chǎn)生了越來(lái)越多的碰撞“火花”。 過(guò)去OT和IT經(jīng)常你說(shuō)東我說(shuō)西，很難溝通。OT團隊缺乏IT專(zhuān)業(yè)知識來(lái)實(shí)施部署邊緣計算，IT團隊又缺乏對工藝和運營(yíng)的理解，來(lái)構建和完善滿(mǎn)足業(yè)務(wù)流程的創(chuàng )新應用程序。云原生邊緣計算通過(guò)對物理設備進(jìn)行數字化建模的過(guò)程，優(yōu)化了OT與IT之間的交互界面。 過(guò)去做硬件的人不用管軟件，但是做軟件的人必須兼顧，既看硬件又編軟件。隨著(zhù)云原生邊緣計算的演進(jìn)，OT與IT之間彼此解耦的趨勢更加明顯。大家通過(guò)實(shí)踐形成了共同遵守的共識，IT與OT可以更好的做到術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻。這就讓之前沒(méi)有太多OT運營(yíng)技術(shù)積累的團隊，有機會(huì )擴展自己的邊界，更快更好的發(fā)揮自己的IT優(yōu)勢，實(shí)現業(yè)務(wù)場(chǎng)景的創(chuàng )新。 至于云原生邊緣計算是否會(huì )終結嵌入式計算，我仍舊想引用Frederick Brooks的觀(guān)點(diǎn)，那就是“沒(méi)有銀彈”——沒(méi)有任何一種技術(shù)或管理上的進(jìn)展，能夠獨立在10年內大幅度提高軟件的生產(chǎn)率、可靠性和便利性。對于物聯(lián)網(wǎng)邊緣來(lái)說(shuō)，沒(méi)有銀彈。祝愿云原生邊緣計算和嵌入式計算走好各自的路，且行且珍惜。 最后，衷心感謝華為公有云智能邊緣計算服務(wù)（IEF）首席架構師張琦在成文過(guò)程中對我的大力支持。 本文小結： 1.云原生邊緣計算有利于讓邊緣也具備像云一樣的“彈性”，讓?xiě)每梢浴绊樆钡牟渴鸬竭吘�，保持應用在邊緣與云端的一致性。 2.云原生邊緣計算帶來(lái)的價(jià)值，兩點(diǎn)、三個(gè)字：快、可靠。 3.云原生邊緣計算讓嵌入式系統與上層應用的開(kāi)發(fā)工作，不再那么涇渭分明，系統集成與業(yè)務(wù)運營(yíng)之間的界限也正在變得模糊。 
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