クラウド ネイティブとエッジ コンピューティングが出会うと、どのような火花が散るでしょうか?

Kubernetes がコンテナ オーケストレーションとスケジューリングの事実上の標準となったため、ますます多くの企業や業界が Kubernetes を本番環境で使用し、クラウド ネイティブを採用し始めています。

さまざまな業界でデジタル変革とクラウド移行が進む中、パブリック クラウド ベンダーも従来のオフライン環境を積極的に取り入れ、クラウド機能をエッジまで拡張するさまざまなソリューションを検討しています。

現在、国内のさまざまなパブリッククラウドベンダーがKubernetesをベースとした独自のエッジコンピューティングクラウドネイティブプロジェクトをオープンソース化しています。 Huawei Cloud の KubeEdge、Alibaba Cloud の OpenYurt、Tencent Cloud の SuperEdge など。

クラウド ネイティブ テクノロジーがエッジ コンピューティングに最適な選択肢である理由について説明します。エッジ クラウド ネイティブを実現しようとする場合、どのような課題に直面するでしょうか?

[[386972]]

1. エッジコンピューティングとクラウドネイティブの融合

エッジコンピューティングは近年非常に人気がある概念です。

クラウド センター コンピューティングと比較すると、エッジ コンピューティングは、アプリケーションをクラウド センター ノードからエッジ ノードに移動して処理する分散コンピューティング アーキテクチャです。本質的にはユーザー端末に近いため、データの処理と転送が高速化され、遅延が短縮されます。

業界の発展に伴い、エッジ コンピューティングはクラウド コンピューティングの新たな領域になりつつあります。

インターネットスマート端末デバイスの急増と、データおよびビジネスシンクの需要の高まりにより、エッジコンピューティングの規模とビジネスの複雑さに劇的な変化がもたらされています。エッジインテリジェンス、エッジリアルタイムコンピューティング、エッジ分析などの新しいビジネスが絶えず登場しています。

コンピューティングの規模とビジネスの複雑さが増大するにつれ、効率、信頼性、リソース利用率など、エッジ コンピューティングの一連の機能に対する新たな要求も生まれています。

対照的に、従来のクラウド コンピューティング センターの集中型ストレージおよびコンピューティング モデルでは、エッジ デバイスの適時性、容量、コンピューティング能力の要件を満たすことができなくなりました。エッジ インフラストラクチャの構築方法が新たなトピックになっています。

最初の質問は、クラウドコンピューティング機能をエッジ側とデバイス側に沈め、センターを通じて統一された配信、運用、保守、管理を実行する方法です。

この課題に直面して、クラウドネイティブテクノロジーが大手メーカーの注目を集めています。

ご存知のとおり、Kubernetes をベースとしたクラウド ネイティブ テクノロジーの中核的な価値の 1 つは、統一された標準を通じて、あらゆるインフラストラクチャでクラウドと同様に一貫した機能とエクスペリエンスを提供することです。

したがって、クラウドネイティブテクノロジーの助けを借りて、統合された「クラウド-エッジ-エンド」アプリケーション配信を実現し、大規模なエッジデバイスとエンドデバイス上での統一された大規模アプリケーション配信、運用と保守、管理の要求を解決することが可能になります。

同時に、セキュリティの面では、クラウドネイティブテクノロジーは、コンテナなどのより安全なワークロード運用環境や、トラフィック制御やネットワークポリシーなどの機能を提供できるため、エッジサービスとエッジデータのセキュリティを効果的に向上させることができます。

クラウド ネイティブ分野における強力なコミュニティとベンダーのサポートにより、異種リソースへのクラウド ネイティブ テクノロジーの適用性が徐々に向上しています。モノのインターネットの分野では、クラウド ネイティブ テクノロジーにより、複数の CPU アーキテクチャ (x86-64/arm/arm64) と通信プロトコルを適切にサポートし、リソース使用量を削減できるようになりました。

クラウドネイティブ技術は、仮想ホストよりもコンピューティング能力が分散されているエッジコンピューティングに適しており、エッジコンピューティングを実現するための理想的な選択肢であることがわかります。

[[386973]]

2. エッジクラウドネイティブの核となる技術的課題

クラウド ネイティブとエッジ コンピューティングの組み合わせにより、エッジ クラウド ネイティブという新しい技術トレンドが生まれました。これは、エッジ コンピューティングの利点を最大限に活用するために、エッジ コンピューティングに基づいてアプリケーションを設計および開発するものです。

Alibaba Cloud の技術専門家である Wu Longhui 氏は、エッジ クラウド ネイティブの中心的な利点には次の側面が含まれると考えています。

• 低レイテンシ: ローカル コンピューティングを提供できます。
• 弾力性: 膨大なコンピューティング リソースを備えており、弾力性、品質保証、障害移行を提供できます。
• エッジの自律性: ネットワークが切断された場合にエッジ ノードの内部自律性をサポートし、一部のビジネス機能が損なわれないことを保証します。
• クラウドとエッジの統合: エッジ コンピューティングは単独で存在するのではなく、クラウド センターと連携して、クラウド センターと一貫した機能とエクスペリエンスを提供する必要があります。
• 変更されないインフラストラクチャ: エッジ コンピューティングは、異種のエッジ リソース間の違いを保護し、上位層に統合されたサーバーレス機能を提供します。
• 標準化: エッジ コンピューティングはクラウド コンピューティングの一部であり、両者は統合されています。

エッジ クラウド ネイティブには多くの利点がありますが、K8s を使用してエッジ コンピューティング シナリオを実装するには、依然として多くの困難が伴います。

まず、インフラの技術的な課題

あらゆるビジネスは、主にコンピュータルームやネットワークを含むインフラストラクチャの構築と切り離すことはできません。

コンピュータ ルームの分散という点では、エッジ コンピュータ ルームは世界中に分散しており、コンピュータ ルームの構築に大きな課題が生じています。

たとえば、遠隔地にあるコンピュータ ルームのメンテナンス サイクルは数週間単位で測定され、各エッジ コンピュータ ルームの規模は比較的小さい (数十台または数百台のマシン) です。これは、限られたマシンで冗長性と異常な移行をどのように確保するかという、ビジネスの災害復旧保証にとって大きな課題となります。

同時に、エッジ ノードのネットワークは信頼性が低いです。データ センターのカットオーバー、ネットワーク異常、ネットワーク攻撃はよく発生します。ネットワークに異常が発生すると、ビジネスの災害復旧やエッジの自律性などの技術的な課題に直面します。

第二に、IaaSレイヤーの技術的な課題

弾力性の観点から言えば、単一のコンピュータ ルームのリソースは限られているため、ビジネスの弾力性が発生した場合、他のノードに弾力的に移動する必要があることがよくあります。ノード拡張におけるこの弾力性には、ノード間のデータ同期、サービス検出など、ビジネス自体に対する多くのサポートも必要です。

ストレージに関しては、コストとノード規模の制限により、エッジノードは現在、完全なデータ永続機能を提供することができません。

したがって、重要な問題は、エッジ ノードのデータをクラウド センターとどのように同期するか、どのデータをエッジに配置できるか、どのデータをセンターに送り返して保存する必要があるか、ということです。

3番目は、PaaS層における技術的な課題

PaaS レイヤーのコア テクノロジには、コンテナーとさまざまなミドルウェア機能が含まれます。

たとえば、Kuberentes と ServiceMesh は主に中央イントラネット内で動作し、コンピューター ルーム間やパブリック ネットワーク間の通信機能を考慮する必要はありません。しかし、エッジでのセキュリティ、安定性、保守性において課題に直面しています。

第4に、端末の技術的課題

クラウドネイティブ エッジは、エッジ アプリケーションの効率性の問題を含め、エッジ全体の多数のリソースを効率的に管理し、スマート ビルディング、スマート パーキング機器、Bluetooth デバイス、顔認識デバイスなど、IoT シナリオのさまざまなエンド デバイスを制御できる必要があります。

[[386974]]

3. 未来志向のエッジクラウドネイティブ技術システム

では、多くの課題に直面している中で、エッジ クラウド ネイティブ テクノロジー システムの構築はどこから始めればよいのでしょうか?

まず、エッジに適したクラウドネイティブ機能が必要です。たとえば、エッジのニーズを満たし、エッジでさまざまな機能を使用できるようにするには、さまざまなクラウド テクノロジーとオープン ソース テクノロジーを強化する必要があります。

第二に、より標準化され、普遍的なアプリケーション管理機能が必要です。クラウド センターとエッジでのアプリケーションの展開は、基盤となる環境のみが異なります。上位レベルのアプリケーション管理は一貫性があり、標準化されている必要があります。

3 番目に、より安定した信頼性の高いエッジ サーバーレス ベースを構築する必要があります。エッジの管理、制御、運用、保守のコストは比較的高いため、エッジ展開に関してはサーバーレス形式がより好まれ、そのためには安定した信頼性の高い基盤を提供する必要があります。

エッジ コンピューティングはまだ開発の初期段階にありますが、世界的なオープン ソース コミュニティの活発な発展により、エッジ クラウド ネイティブは必然的にあらゆる分野にさらなる革新をもたらし、インテリジェンス時代を推進する重要な力となるでしょう。

IOT分野では、工場、倉庫、ビル、公園、高速道路の料金所などのシナリオで使用できます。

CDN 分野では、ライブ ビデオ ストリーミング、ビデオ監視、オンライン教育などの業界顧客のローカル コンピューティングとストレージのニーズをサポートできます。

ENS エッジ ノード サービスの分野では、ENS エッジ インスタンスに DevOps 機能を提供して、エッジ アプリケーションの配布、展開、運用、保守を容易にすることができます。

近い将来、エッジ クラウド ネイティブによってサポートされる新しいビジネスは、クラウド上のビジネスと非常に一貫性が高まり、サーバーレス、セキュリティ サンドボックス テクノロジー、関数コンピューティングなどの新しいビジネス形態が徐々に実装されるようになると考えています。