我們生活在一個連接和智能設(shè)備的時代。隨著智能設(shè)備數(shù)量的增長,數(shù)據(jù)的增長迅速達到了新的高度。這些數(shù)據(jù)從終端用戶到達云或數(shù)據(jù)中心后再進行處理、存儲和其他分析操作,因此,當訪問時必定會帶來延遲和帶寬問題。正如Nati Shalom在他的博客文章中寫道“ 什么是邊緣計算?“,邊緣計算實質(zhì)上是將處理能力轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡邊緣,更接近數(shù)據(jù)源。這使組織能夠在訪問數(shù)據(jù)速度和消耗帶寬的方面獲得顯著優(yōu)勢。
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由于邊緣扮演著至關(guān)重要的角色,因此考慮邊緣工作負載運行的基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)同樣重要。
為邊緣工作負載提供技術(shù)
我們已經(jīng)看到基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的整個范式轉(zhuǎn)變,從物理服務器開始,一直到虛擬機(VM)的誕生,現(xiàn)在最新的是容器。盡管VM在過去十年左右的時間里做得很好,但與VM相比,容器提供了固有的優(yōu)勢。它們也是運行邊緣工作負載的理想選擇。
下圖描述了與VM相比容器的工作方式。
每個虛擬機在共享管理程序(軟件或固件層)之上運行獨特的操作系統(tǒng),從而實現(xiàn)“硬件級虛擬化”。相反,容器運行在物理基礎(chǔ)架構(gòu)之上并共享相同的內(nèi)核,從而導致“操作系統(tǒng)級虛擬化”。
這個共享操作系統(tǒng)以MB為單位保持容器的大小,使它們非?!拜p”和靈活,將啟動時間減少到幾秒鐘,相比之下,VM卻需要幾分鐘。此外,由于容器共享相同的操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)管理員的管理任務(修補,升級等)也會減少。另一方面,在容器的情況下,如果內(nèi)核漏洞會使整個主機關(guān)閉。但是如果攻擊者在到達VM內(nèi)核之前,只是通過主機內(nèi)核和管理程序進行路由,則VM仍然是更好的選擇。
今天,許多研究正在朝著實現(xiàn)將裸機功能帶入邊緣工作負載的目標而進行。Packet就是這樣一個組織,致力于實現(xiàn)滿足低延遲和本地處理需求的獨特主張。
虛擬機或裸機上的容器?
CenturyLink對在裸機和虛擬機上運行Kubernetes集群進行了一項有趣的研究。對于此測試,使用名為netperf的開源實用程序來測量兩個群集的網(wǎng)絡延遲。
由于物理服務器沒有管理程序作為開銷,因此結(jié)果與預期一致。在裸機服務器上運行的Kubernetes和容器顯著降低的延遲; 實際上,比在VM上運行Kubernetes時低三倍。此外,與裸機相比,當在VM上運行集群時,CPU消耗明顯更高。
所有邊緣工作負載都應該在裸機上運行嗎?
雖然數(shù)據(jù)庫,分析,機器學習算法和其他數(shù)據(jù)密集型企業(yè)應用程序是在裸機上運行容器的理想選擇,但在VM上運行容器有一些優(yōu)勢。與裸機環(huán)境相比,在VM中可以輕松實現(xiàn)開箱即用的功能(例如從一個主機到另一個主機的工作負載運動,在出現(xiàn)任何問題時回滾到先前的配置,軟件升級等)。
因此,如前所述,輕量級且快速啟動/停止的容器非常適合邊緣工作負載。在裸機或VM上運行時總會有一個權(quán)衡。
公有云和邊緣工作負載
大多數(shù)公有云(包括Microsoft Azure和Amazon)都提供容器即服務(CaaS)。兩者都是建立在現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)層之上的,基于虛擬機,從而提供邊緣計算所需的可移植性和靈活性。
AWS還推出了“Greengrass”作為軟件層,將類似云的功能擴展到邊緣,從而實現(xiàn)本地信息的收集和執(zhí)行。
讓我們看看它是如何工作的。
Greengrass Group包含兩個組件。第一個是Greengrass內(nèi)核,用于在本地執(zhí)行AWS Lambda,消息傳遞和安全性。第二個是IoT,支持SDK的設(shè)備,通過本地網(wǎng)絡與Greengrass核心進行通信。如果Greengrass內(nèi)核與云失去通信,它仍會保持與本地其他設(shè)備的通信。
企業(yè)采用和所涉及的挑戰(zhàn)
由于容器提供的速度,密度和靈活性,它們是最熱門技術(shù)之一。安全性可能會給企業(yè)在容器上采用邊緣工作負載帶來障礙。其中兩個主要問題是:
? 拒絕服務:一個應用程序運行時可能會消耗大部分的操作系統(tǒng)資源,從而剝奪了其他應用程序繼續(xù)運行所需的最低限度資源,最后迫使操作系統(tǒng)關(guān)閉。
? 利用內(nèi)核:容器共享相同的內(nèi)核,因此如果攻擊者能夠訪問主機操作系統(tǒng),他們就可以訪問主機上運行的所有應用程序。
前進之路:最新動態(tài)
在基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的各種發(fā)展中,總部位于紐約的創(chuàng)業(yè)公司Hyper正在努力提供VM和容器領(lǐng)域的最佳產(chǎn)品。使用HyperContainers(如Hyper調(diào)用它),我們看到兩者之間的融合。它提供了容器的速度和靈活性,即能夠在不到一秒的時間內(nèi)以最小的資源占用空間啟動實例。同時,它提供VM的安全性和隔離性,即通過硬件強制隔離來防止容器的共享內(nèi)核問題。
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