边缘之路：我们如何走到今天

Ken Arora

刚进入计算和应用领域的开发人员和工程师，往往会透过当下新潮亮眼的技术来看待这个世界。然而，事实通常是，这些概念及类似的实现方式就像我们这些资深科技从业者儿时的朋友一样，一直都在。随着业务需求和经济因素相对于底层实现限制及基础设施不断趋同或分化，它们也会随时间兴起或淡出。事实上，正是持续变化的业务环境催生了新的需求，进而促使特定技术策略被重新采用或暂时搁置。

沿着这一思路，在接下来的一系列文章中，我将探讨未来几年逐渐兴起的一些应用相关技术，尤其是在我们迈向更加分布式的应用交付架构，以及边缘开始发挥新兴作用的背景下。不过，我们不妨先了解一下，当前局面是如何形成的，又为何会发展至此。

阶段1：数据中心时代

让我们从大约20年前说起。当时，业务服务通过私有并自行运营的数据中心以数字化方式交付（“应用”一词在当时尚未普及）。这种技术策略足以满足当时的需求，也符合那个时代的情况，主要是因为当时只有对业务最为关键的运营活动实现了“数字化”。那个时代的数字化业务运营包括：

• 在线零售商只会将客户购物体验“数字化”，或许还会将库存管理数字化。
• 航空公司只会将预订和支付系统“数字化”。
• 政府只会将纳税等高价值交易工作流“数字化”。

鉴于当时只有少数业务工作流（即最重要的工作流）以数字化方式交付，而且这些工作流所处的典型企业组织采用垂直整合模式，员工集中在同一地点，组织和IT基础设施均由中央统一管控，因此，这种模式自然也体现在组织架构上：数据中心由中央统一所有并由IT部门管理，运行的单体“应用”大多或全部由内部开发。基础设施、安全和应用（原称“业务服务”）构成一个垂直整合的统一技术栈。因此，从实际意义上说，这种集中式单体技术栈正是组织和业务结构的映射。

第2阶段：云时代

随着“数字化”扩展到次要业务工作流，应用及其技术栈进入了下一阶段的演进。这一阶段扩大了数字工作流的范围，不仅涵盖面向客户的工作流（应用商店中大量涌现的应用表明，此类工作流也日益商品化），还延伸至组织内部的运营工作流，而这通常被视为企业数字化转型趋势的一部分。

因此，企业不得不重新思考其业务组织战略。面对业务规模快速变化这一难题，企业开始更加重视成本效益和敏捷性。这促使付费模式转向按实际用量计费的公用事业定价模式，而不必针对可能出现的更高负载预先付费和配置资源。用财务术语来说，应用基础设施的投入模式逐渐从前期资本性支出（CapEx）转向即用即付的运营支出（OpEx）策略。同一时期还出现了另一项同样与成本效益和敏捷性相关的趋势：员工队伍在地域上更加分散，因此企业对随时随地、可靠的全天候连接提出了比以往更高的要求。

这些需求带来的影响，包括更多业务工作流的数字化、对OpEx成本模式灵活性的追求，以及对全球全天候连接的需求，自然而然地催生了适宜的环境，推动形成由超大型、高可用虚拟数据中心组成的全球网络，并按实际使用量计费。公共云由此诞生。

此外，公有云初具雏形后，便形成了一个自我强化的正反馈循环。随着公有云逐渐发展为成熟的应用平台，它开始整合许多此前由传统企业IT管理的底层网络基础设施。因此，许多企业的网络运维团队职责范围有所缩小，企业转而将重点放在应用部署与交付（即“DevOps”）和应用安全（即“SecOps”）上。当然，这并非普遍现象；服务提供商和大型企业仍有必要且有能力在内部开展NetOps，以支持其关键或敏感的工作流。

这一历程代表了云时代的第一阶段。在此阶段，公有云可视为一种外包的数据中心，由多个用户共享使用时间和资源。换言之，公有云的抽象形态是基础设施即服务（IaaS）。

云时代的下一阶段由两项新兴的商业洞见推动，而这两项洞见都以第一阶段的基础设施即服务（IaaS）模式为前提。第一项商业洞见之所以能够形成，是因为企业可以将业务价值的交付与实现数字化工作流的具体实施方式分离。更具体地说，企业此时可以开始设想一种执行策略：将技术基础设施的底层部分（现已由公有云以服务形式进行管理）与业务领导者主要关注的企业价值主张和竞争差异化因素解耦。

第二个业务洞察是，随着越来越多的传统工作流实现数字化和自动化，企业可以在更短的时间内调整和优化更高层级的业务流程。另一篇文章更详细地探讨了这一影响，并阐述数字工作流如何从简单的任务自动化发展到数字化优化（又称“数字化扩展”），最终演变为AI辅助的业务增强。定价调整、员工排班和库存管理等各类工作流都因快速适应能力而受益，“业务敏捷性”一词也由此诞生。

这两点洞察让企业豁然开朗：将非核心业务领域外包通常更具成本效益。这进而促成了企业与云提供商合作伙伴之间的双赢业务模式。双方都有动力进一步提升公有云提供的服务，从而减轻企业额外的技术负担。随后，公有云将这一理念扩展到更高层级的平台能力，以服务形式提供数据库、文件系统、API网关和无服务器计算平台等功能。此外，公有云提供商还提供集成式的上层服务，其中最常见的是性能管理和安全服务。

由此，随着云时代的发展超越第一阶段的基础设施即服务（IaaS）模式，平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）成为云计算第二阶段的主要范式。在云计算第二阶段，支持应用所需的大部分乃至全部基础设施都可以由企业外包给云提供商。云提供商能够进行规模化基础设施优化，并投入规模更大的专家团队，专注于各种普遍需要的应用服务。虽然这确实让企业能够将技术预算集中用于核心业务逻辑，但从企业角度看，也往往会产生一个不利的副作用，即被特定云供应商“锁定”。为减轻这种影响，企业努力使用不依赖特定供应商的技术来定义核心业务价值的表达方式并将其编纂成规范，尤其是在API和计算模型等关键领域。具体实现采用REST和gRPC API技术，并以虚拟化和容器化计算模型Kubernetes为支撑。

阶段3：实体事物与流程的数字化

“应用”演进的第三阶段目前正在兴起，其驱动力来自日常活动的数字化，而我们几乎不会将这些活动视为工作流。第1和第2阶段主要是将业务流程和少量交易型消费者工作流迁移到线上；与之不同的是，这一阶段旨在打造无处不在、无缝融入日常“人类生活”活动的数字体验。完整的用例版图仍在逐步展开，但在一些利用增强现实、自动化家庭监控系统和电网级电力管理等技术的新兴用例中，我们已经可以初步看到未来丰富多元的发展前景。值得注意的是，这些解决方案会与现实的物理世界交互，并经常使用智能设备，例如自动驾驶汽车、数字助理、摄像头和各种智能家电。

从企业的角度来看，下一阶段的转型将更加重视数字消费者的用户体验。由于数字流程的大多数直接客户将是设备而非人类，数字消费者对用户体验的要求也将比数字化演进的前几个阶段更加多样化。从第2阶段向第3阶段的转型将不同于此前从第1阶段向第2阶段的转型。具体而言，下一步并非简单延续常见的数字体验指标（即“速度更快、延迟更低”），而是让“应用”在权衡应用交付方案时拥有更广泛的选择，从而根据具体用例中数字消费者的需求定制体验。

从技术人员的角度来看，这些业务需求意味着，随着使用体验要求日益多样化，需要构建相应灵活且适应性强的机制，以便在延迟、带宽、可靠性和可用性等常见应用交付指标之间进行权衡、设定具体要求并加以优化。例如，增强现实体验系统可能需要极低的延迟和高带宽，但可以容忍少量网络流量丢失。相比之下，用于报警系统的家用摄像头可能需要高带宽，但可以容忍相对较长的延迟，通常为数秒。智能电表可能既能容忍较长延迟，也能适应低带宽，但可能要求较高的最终可靠性，即使无法及时传输，也要确保记录所有能源使用情况。

要满足下一阶段“数字化”的需求，系统的设计和架构必须具备足够的灵活性和适应能力，并提供相应机制，使构成数字体验交付的众多组件能够轻松分布在应用交付路径中的不同位置，并在需要时进行迁移。这些应用组件的分布需要根据用户体验要求所决定的交付需求（延迟、带宽和可靠性）进行调整；随着环境和负载的变化，系统也需要持续适应。最后同样重要的是，应用的安全要求（身份管理、恶意软件防护和入侵检测）需要随着应用组件在应用交付路径中的迁移而无缝转移。

积极迈向未来

那么，更具体地说，相较于我们目前的状况，这意味着什么？答案是：

• 首先，由于数字体验的使用方将主要是其他应用和数字服务，API和API管理将发挥更加核心的作用。
• 其次，我们目前的应用交付位置，包括数据中心、云和云交付服务，将不足以满足未来的需求。具体而言，为了提供更丰富的客户体验，我们需要利用智能边缘、交付路径中的内容和计算服务以及SDWAN等技术，在更靠近最终用户的位置交付数字应用体验的部分内容。我们甚至可能需要扩展应用交付路径，以使用客户端沙箱技术。
• 第三，边缘将日益成为数字体验交付的“入口”，因此，作为关键的交付编排点，边缘的重要性将进一步提升。
• 最后，在安全方面，安全能力不仅必须内置并覆盖各处，还必须不受应用组件在应用交付路径上分布方式的影响。

本系列接下来的文章将重点探讨最后这三个主题：先讨论“边缘”及其发展方向，再介绍真正不受位置限制的安全理念。

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