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嵌入式計算已經笑傲江湖多年，然而，最近它的地位似乎正在受到某種撼動。全球最大的開源基金會——Apache軟件基金會的董事Roman Shaposhnik甚至認為，云原生邊緣計算意味著嵌入式計算的“終結”（The End）。盡管“終結”這個詞有些虛張聲勢的噱頭之勢，但若沿著這條線索順藤尋瓜，探究云原生邊緣計算的價值以及未來，或對趨勢有更準確的研判。 嵌入式計算我們都不會陌生，它可以說是物聯網人的必修課�！扒度胧健钡挠⑽氖恰癊mbedded”，意思是“植入的、深入的、內含的”。這個詞用來描述的是系統中軟件和硬件之間的關系，所以嵌入式系統是指軟硬件關系非常緊密的一類“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，路邊的自動售貨機，工廠內部的PLC控制器、通訊網關，都是借助嵌入式系統而變身智能的。這些看起來不怎么像計算機的“計算機”，都有自己的控制程序，這些軟件程序都是針對這個硬件平臺編寫的，耦合性極強，幾乎是不可替換的。 也就是說，對于硬件來說，如果軟件出現任何問題，除了調試糾錯或者完全重寫一個，沒有什么替換方案；對于軟件來說，除了給這個硬件使用，這個軟件基本沒有其它用武之地，復制性極差。 所以，對于嵌入式計算而言，程序實現的功能相對簡單，但必須要有對應的硬件編程知識，出廠之后程序較難更改或者升級，可選的額外應用軟件幾乎沒有。 據羿戓設計所了解，隨著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談，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，為了陪伴你度過一個愜意的圣誕以及新年，我剔除了所有燒腦的專業術語，一起來聽故事、看漫畫吧~ 1. 什么是云原生邊緣計算？ 2. 云原生邊緣計算有什么價值？ 3. 云原生邊緣計算是否會終結嵌入式計算？ 什么是云原生邊緣計算？ 先說說什么是云原生？云原生并不是一種單一技術，而是一種理念。云原生應用，即指專門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詞則是“容器”。簡單的說，容器就是一個存放東西的地方，就像書包可以裝各種文具、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境的配置，因為容器都已經打包好了。啟動也快捷，容器可以實現毫秒級的開啟和關閉。 至于邊緣計算，大家都已經熟知，它是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端的服務。上海繁易公司的工程師曾經開玩笑道——邊緣計算就是云計算（服務器）說：邊緣你就這么點兒數據，不如你在采集的時候，順便自己算完得了，什么都丟到服務器來算很累的，況且我又算不快，這點事兒自己都辦不好么？ 云原生和邊緣計算相遇，會擦出什么樣激烈的“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習模型，訓練好之后應用于邊緣節點。云原生邊緣計算有利于讓邊緣也具備像云一樣的“彈性”，讓應用可以“順滑”的部署到邊緣，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。它可以同時管理多個邊緣節點，工程師們不用再把精力浪費在考慮哪個邊緣設備實際運行哪個應用程序，部署和維護都更加簡便。 這樣工程們就可以從底層技術設施的管理中解放出來，將注意力集中到更高抽象層次的應用開發之中。云、邊、端就像一個完美的整體，最終用戶也根本感覺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。 舉個例子，快到圣誕節了，如果共享單車的運營公司希望給用戶們創造驚喜，開鎖的瞬間不僅聽到“咔嚓”聲，還要播放一段“鈴兒響叮當”的音樂，那該怎么辦呢？我們假設車鎖硬件已經支持這種新的業務需求，所以最具創新價值的工作就是教會車鎖“演唱”新曲。 如果使用嵌入式的傳統方案，需要工程師現場或者遠程通過物理訪問硬件完成部署，不僅費力費時，這個過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，幾乎可以實現業務需求的一鍵變更，將新功能迅速傳達給所有的單車寶寶們。 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值？ 云原生邊緣計算帶來的價值，可以簡單總結為兩點、三個字：快、可靠。 天下武功唯快不破，除了剛才共享單車的例子中提到的業務需求變得更快，還包括新業務上線更快。過去，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間；現在，通過虛擬化技術，一臺設備幾個小時可以搞定；未來，利用在云原生邊緣運行的容器，幾秒鐘就可以讓設備開始工作。 云原生邊緣還有豐富的中間件可以選擇，業務上線周期大大提速。從一個故事講起。估計你也看到了無人酒店的新聞，一個服務員都沒有、機器人送餐、刷臉入住，各種設備之間的互動都需要通過智能系統完成。有個團隊正在做類似的項目，但是他們不想把時間消耗在底層硬件的驅動程序開發上面，而是要把更多精力投入在提升場景設計和智能體驗之中。 各種單品的設計和使用是門鎖、照明、家電、服務機器人等智能硬件企業的專長，這個團隊只希望將業務層面的邏輯做好，門禁、室溫、亮度、音樂等功能模塊最好就像樂高積木一樣，按需調用、自主配置就行。 于是團隊和智能硬件企業協商了各自的分工，智能硬件企業做好物理設備的數字化建模，定義輸入輸出，提供云原生的驅動程序，他們就可以直接在數字化模型的基礎上實現各種酷炫的場景，整個業務邏輯的跑通一個多月就能搞定。 另外一個故事是關于建筑結構監測。一些“年近中年”的樓宇有可能結構已經發生了變化，經受不了地震等小概率事件的“騷擾”。第二個項目團隊最牛的地方在于通過力學仿真，多年實踐積累了很好的振動監測算法，可以掌握建筑物的穩定情況，判斷是否出現地基沉降，及時做好應對天災、預防人禍的萬全準備。 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的強項。與上面相似的分工協作又一次上演，各環節、各專業、各業務各司其職，硬件企業完成物理設備的數字化建模，將數據采集上來，項目團隊直接調用數據進行分析，通過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優點就是，可靠。 云、網、萬物互聯的世界里存在太多的不可靠，因此高可靠性無疑是極大的競爭力。這里更多是指軟件層面的可靠，進而提升整個系統的可靠性。比如通過在不同邊緣硬件之間調配算力、啟動多重應用以備不時之需、應用宕機之后快速重新啟動，以及應用之間調用時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硬件，沒有冗余、沒有備份，在這種情況下，萬一硬件宕機了怎么辦？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深深的噩夢里。我們還是通過例子來說明。 例如在一套水務系統中，需要監控一根輸水管道內部的壓力，通過每隔一段距離安裝的壓力傳感器上傳的數據來測算。管道中有時會發生一種現象，名叫水錘。水錘是一種形象的說法，它是指由于閥門突然開啟或關閉，水流沖擊管道，產生的一種嚴重水擊，有些老化管道有可能在水錘的沖擊下突然爆裂。這就存在一個問題，萬一其中一個壓力傳感器先于管道被“錘”壞了，不能發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了。每個傳感器通過低功耗廣域網LPWAN與邊緣計算節點通訊，如果邊緣節點發現3個相鄰的傳感器，其中一個傳感器不好好工作，進一步根據歷史經驗數據判斷，這個傳感器出現了明顯故障。這時邊緣節點就可以利用其余兩個傳感器的數值，修正故障傳感器的上傳數據，完成校驗和補償，提升整個系統的可靠性。 現在越來越多的物聯網邊緣乃至終端設備都可以支持云原生應用。ARM在今年10月發布了全新品牌Neoverse，并與企業級容器管理平臺合作，使工程師們在萬億級智能設備的環境中，能夠輕松部署基于云原生的物聯網終端、邊緣計算和數據中心節點。 嵌入式計算是否會終結？ 云原生邊緣計算讓嵌入式系統與上層應用的開發工作，不再那么涇渭分明，系統集成與業務運營之間的界限也正在變得模糊，融合成為主流，跨界成為常態。原本沒有交集的工作，產生了越來越多的碰撞“火花”。 過去OT和IT經常你說東我說西，很難溝通。OT團隊缺乏IT專業知識來實施部署邊緣計算，IT團隊又缺乏對工藝和運營的理解，來構建和完善滿足業務流程的創新應用程序。云原生邊緣計算通過對物理設備進行數字化建模的過程，優化了OT與IT之間的交互界面。 過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。隨著云原生邊緣計算的演進，OT與IT之間彼此解耦的趨勢更加明顯。大家通過實踐形成了共同遵守的共識，IT與OT可以更好的做到術業有專攻。這就讓之前沒有太多OT運營技術積累的團隊，有機會擴展自己的邊界，更快更好的發揮自己的IT優勢，實現業務場景的創新。 至于云原生邊緣計算是否會終結嵌入式計算，我仍舊想引用Frederick Brooks的觀點，那就是“沒有銀彈”——沒有任何一種技術或管理上的進展，能夠獨立在10年內大幅度提高軟件的生產率、可靠性和便利性。對于物聯網邊緣來說，沒有銀彈。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（IEF）首席架構師張琦在成文過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”，讓應用可以“順滑”的部署到邊緣，保持應用在邊緣與云端的一致性。 2.云原生邊緣計算帶來的價值，兩點、三個字：快、可靠。 3.云原生邊緣計算讓嵌入式系統與上層應用的開發工作，不再那么涇渭分明，系統集成與業務運營之間的界限也正在變得模糊。 
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