F5完成对Volterra的收购，标志着边缘计算进入下一阶段，并开启Edge 2.0时代。我们预计，在Edge 2.0时代，各行各业的数字化业务都将采用边缘计算平台来交付应用，并处理和分析数据。边缘平台将成为所有数字服务用户体验的重要组成部分。
本文将介绍边缘架构的演进，并探讨F5对Edge 2.0范式的技术愿景。
边缘 1.0
边缘技术的雏形已存在多年，但当时的关注重点有所不同。互联网兴起之初，这类技术主要用于静态内容，被称为内容分发网络（CDN）。万维网发明者Tim Berners-Lee预见到，互联网用户通过低速链路传输大量Web内容时将面临网络拥塞问题，并将其称为“World Wide Wait”。这一挑战引起了麻省理工学院教授Tom Leighton的兴趣，他对此开展了学术研究。随后，他与学生Danny Lewin于1998年共同创立Akamai Technologies，并开创了内容分发网络的架构范式。
CDN范式的重点是分发相对静态的Web内容或Web应用，使其更接近用户，从而满足速度和冗余需求。这一需求催生了一系列关键架构原则，包括在靠近最终用户的位置部署物理接入点（PoP）、内容缓存、位置预测、拥塞避免和分布式路由算法等。尽管网络和设备已发生变化，但这些设计原则至今仍在CDN基础架构中占据主导地位。
边缘1.5
与此同时，互联网“内容”生态系统也在不断演变。应用已成为互联网内容的主要形式。因此，分布式边缘无法停留在初期形态：它必须随其所交付的应用架构一同演进，同时还要应对日益增长的压力，为不断扩大的数字经济提供安全保障。如今，全球经济高度依赖以商业交易为核心的应用，安全服务很快成为CDN提供商普遍采用的附加服务。与云和传统数据中心相比，这些提供商现有的全球节点更贴近用户，因此能够更早地化解威胁。这些服务构建在用于分发内容的基础设施之上，因而形成了封闭的专有环境。一家CDN供应商提供的服务既不兼容另一家供应商的服务，也无法迁移至另一家供应商。
此外，最初的CDN架构范式旨在解决Tim Berners-Lee最初提出的互联网“万维等待”（World Wide Wait）难题。其基本设计原则假定两类端点（用户及其访问的内容）都是相对被动的实体，并主要依靠某个中间层来解决这一问题，在此即CDN。互联网生态系统的演变，尤其是向基于容器的微服务应用和智能终端用户计算的转变，已彻底打破这一假设。有关Edge 1.x架构范围的概念视图，请参见图1。下一节将更详细地阐述这两个因素。
边缘演进的推动因素
企业仍需分发静态内容，同时也希望边缘在其应用架构中发挥更重要的作用。F5开展的最新研究显示，76%的受访企业计划将边缘用于多种用例，包括提升性能、加快数据收集和分析、支持物联网，以及利用实时或近实时处理能力。其中，25%的企业认为其基础设施无需简单的CDN功能服务。这些组织正在构建高度动态的全球分布式应用，以提供安全且经过优化的用户体验。他们希望借助边缘获得多位置应用服务的覆盖能力和灵活性，以及成功实现这一目标所需的一致构建模块。
如今，我们认为，Akamai、Fastly和Cloudflare等采用以CDN为中心的架构的边缘提供商，其服务缺乏提供这些以应用为中心的能力所需的基本特性。例如，对于基于Kubernetes的分布式应用，封装在容器中的应用逻辑可以动态迁移到任何具备配套Kubernetes技术栈的适当计算位置。无论该计算位置是公有云中的IaaS实例、企业自有的物理服务器，还是边缘提供商PoP中的虚拟机，都可以通过这种方式优化用户体验。因此，应用不再是交付网络中的“被动”路由目的地，而是边缘解决方案的主动参与者。这与这些CDN提供商构建边缘解决方案所依据的架构原则截然不同。这些原则源于内容（或应用）是与物理位置关联的静态实体的时代。当时的边缘解决方案假定，只有内容交付网络充当连接用户与应用的“智能平台”，而应用（和用户）则是该“智能平台”的被动“端点”。如今，这种方法已不再是连接用户与内容或应用的理想架构方式。
发生演变的不只是应用，用户也在不断变化。如今，用户的数字素养和参与数字互动的意愿，已远超Akamai于1998年创立时的水平；技术也促使“用户”的定义发生了变化。如今，“用户”很可能是代表人类执行操作的机器、脚本或自动化服务，也可能是从制造工厂或农田采集关键数据的传感器。一方面，这些“用户”仍承载着人类对速度、安全和隐私的需求。另一方面，这些嵌入应用堆栈的智能IoT端点等新型“用户”，通常会参与应用逻辑和数据分析的动态处理，以提供安全且经过优化的用户数字体验。它们本身也成为某些应用功能的宿主，有助于优化数字体验。例如，在智能终端用户设备上运行WebAssembly后，端点便可更深入地参与应用安全功能（例如应用防火墙）或应用数据分析。
现代容器化分布式应用和智能端点这两项行业级重大变革，正迅速融入先进的边缘解决方案，取代过去单纯依赖内容分发网络的模式。CDN或以内容为中心的Edge 1.x解决方案，其架构原则旨在解决约2000年互联网生态系统中的内容分发难题，已不再适合应对未来全球分布式应用和数字体验所面临的挑战。行业需要一种新的边缘范式，即Edge 2.0范式。有关Edge 2.0架构体系的概念视图，请参见图2。
从业务角度来看，如今的企业IT和数字业务领导者希望将边缘应用分发与安全纳入数字化管道和生产流程。这样一来，应用便可在全球范围内实现“一次构建，随处交付”，并提供一致、无缝、安全且经过优化的用户体验。现有边缘提供商Akamai、Fastly和Cloudflare提供以CDN为中心的“应用服务”，企业必须费力地重新设计应用架构，使其适配这些提供商的设计、节点、服务和工具。由此形成的应用架构难以融入企业用于推动工作负载部署和运行的DevOps及IT工作流。因此，这些植根于封闭式CDN中心化系统和服务的“应用服务”，给企业寻求无缝多云解决方案以妥善、高效地分发应用增添了又一道运营障碍。
Edge 2.0
边缘计算最初旨在解决的核心应用挑战，即速度以及随之而来的安全问题，至今依然存在。改变的是应用的定义（从位于固定位置的静态实例转变为“可移动”的容器单元）、用户的定义（从人类用户转变为智能“物”），以及位置的定义（从IP地址转变为逻辑标识）。在COVID的显著推动下，业务数字化进程加速并席卷各行各业，催生出一类全新的数字体验，仅仅将内容移至更靠近用户的位置已无法满足其需求。这需要一种以应用整体分发为核心、基于一套不同技术设计原则的全新边缘计算范式，即Edge 2.0范式。
Edge 2.0专为现代“用户”和应用而设计。它整合公有云、客户本地私有云或数据中心中的可用资源，乃至远程位置的裸机或智能设备，从而按需以虚拟方式扩展其弹性覆盖范围。它采用现代开发和部署方法，提供集成式应用生命周期管理，并通过全局可观测性支持DevOps。在应用安全方面，Edge 2.0摒弃传统的边界防御方法，转而采用将安全功能集成到边缘平台本身的系统，并提供嵌入式工具来保护隐私。它将数据处理和分析的位置与应用逻辑的位置分离，同时允许企业策略对所有这些位置进行统一治理。Edge 2.0还能识别工作负载何时需要特定处理，并将其合理分配，以利用专用硬件提高效率。所有这些功能均由统一控制平面进行管理。
TheEdge 2.0平台基于以下关键设计原则：
- 统一控制平面
边缘可以涵盖任何环境，包括用户端点和公有云。统一控制平面可确保在不同环境中采用统一的安全策略定义、数据位置策略和用户身份管理，并通过与自动化和编排工具集成来强制执行这些策略。 - 以应用为中心
Edge 2.0平台与应用生命周期管理工具全面集成。应用安全策略、数据位置策略、身份管理和资源编排通过统一控制平面进行“声明”，并在平台运行的任何环境中强制执行。Edge成为目标应用的“声明属性”（因此每个应用都有自己的“个性化”Edge），并由平台“执行”，无需手动配置。开发人员只需专注于应用逻辑、应用交互（API）和业务工作流，无需担心基础设施或位置管理。 - Edge平台内置的分布式安全
在Edge 2.0平台中，应用安全策略通过统一控制平面以一致的方式定义，并分发到应用运行的每个环境中执行。平台直接内置的安全功能（例如加密和先进的BOT检测）使这些安全功能默认可随应用迁移。 - 分布式数据处理和嵌入式分析
Edge 2.0平台将成为应用逻辑以及数据处理和分析的全球架构。任何数字服务都需要数据和应用逻辑，但数据的存储、处理和转换位置不必与应用逻辑的运行位置相同。数据位置应通过一组平台级策略单独指定，并根据数据引力、法规（PCI、GDPR等）以及处理的相对性价比等因素确定。与安全策略类似，用户应通过统一控制平面“声明”数据位置策略，并由平台在任何环境中强制执行。除了提供一组用于可观测性、遥测流式传输、ML工具和ETL服务的内置运维功能外，Edge 2.0平台还可用于实施数据沿袭等其他数据管理策略，将这些数据详情存储为嵌入式属性。 - 软件定义的弹性边缘
在Edge 2.0中，“边缘”不再由特定位置的物理PoP定义，而是由Edge 2.0控制平面基于客户所需位置的资源动态定义。这些资源可以位于公有云、虚拟机监控程序、数据中心或私有云中，甚至可以是客户业务特有的“远程”位置中的物理计算机。连接网络功能也以软件定义的方式叠加在专用或公共WAN基础设施之上，无需投入大量精力进行组装和配置。Edge 2.0会响应目标应用的“意图声明”，根据应用请求提供定制的软件定义弹性边缘。“边缘”及其根据该声明为应用建立的一切，将成为应用中简单易用的一项属性。 - 硬件优化计算
处理器和芯片组技术不断进步，尤其是GPU、DPU、TPU和FPGA，其功能和容量日益提升，使专用计算能够显著优化特定工作负载类型的资源利用率。Edge 2.0平台将与配备这些专用硬件的系统连接，以便有针对性地部署和运行可从中受益的特定应用工作负载。例如，它将为AI/ML密集型工作负载查找并配置GPU资源，或查找并集成DPU，以提供应用所需的专用安全和网络服务。Edge 2.0的硬件感知能力有助于构建面向应用的专用智能“工业系统”，也为打造需要在本地进行实时处理的实用IoT解决方案带来广阔空间。例如，电动汽车充电站可以作为数据汇聚点，收集电动汽车传感器生成的海量数据；搭载Android OS的自动驾驶汽车也可以像移动数据中心一样，持续运行硬件辅助的自诊断。我们的愿景是，Edge 2.0平台将能够支持所有这些专用智能系统，帮助交付并持续改善客户的全球数字体验。
结论
Edge 2.0的愿景是应对未来分布式应用面临的挑战，同时提供无缝的全球数字体验。如今早已不是1998年。互联网生态系统、云计算和数字化转型的发展，已远远超出CDN架构模型最初提出时的想象。Edge 2.0范式认识到，当今世界不仅是多云的，数字技术也已无处不在，因此力求摒弃过去具有局限性的假设，应对未来挑战。它有望让应用及其成功、安全、高速运行所需的服务真正实现跨任意环境的可移植性，同时提供无缝的用户体验。
随着近期收购Volterra，F5已具备有利条件，可引领构建以应用为中心的Edge 2.0范式。
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