无服务器边缘计算网络介绍
无服务器计算（Serverless Computing）也是当前云计算领域的热点技术，据云原生计算基金会（Cloud Native Computing Foundation， CNCF）定义，无服务器计算是指在构造和运行应用程序时无需管理服务器的一种计算范式。它描述了细粒度部署模型，由一个或多个函数组成的应用可上传到平台，并执行、扩缩容和基于实际运行时的资源消耗进行计费。
下载链接：
1、Serverless实战与进阶（166页）.pdf
2、南瓜电影全面 Serverless 化实践.pdf
3、探索 Serverless 中的前端开发模式-蒋航.pdf
4、腾讯教育Serverless实践及探索.pptx
5、网易云音乐音视频算法处理的 Serverless.pdf
6、微服务场景下的Serverless架构实践.pdf
7、无服务器边缘计算网络白皮书.pdf
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Serverless 融合了微服务、FaaS、事件驱动编程、容器化和纯粹的pay-per-use模型以及易扩缩容等最新技术进展。它是从 IAAS到PAAS间抽象的一大步，允许在不提供任何依赖 OS 或虚拟方式（类 VM/容器）条件下执行软件。Serverless 计算并不意味着无需服务器来托管和运行代码；也不意味着运维工程师将会失业。相反，它指的是一种理念，无服务器计算的消费者无需在服务器供应、维护、更新、扩缩容和容量规划上花费时间和资源。
无服务器计算在以下三方面扮演着重要角色
⚫ 开发者：基于无服务器计算平台进行服务或业务的编程，开发者可专注于业务程序的开发和优化，而无需关注系统平台的运维。
⚫ 使用者：按照使用的资源或调用服务的次数计费，真正做到按需使用和按需付费，极大降低使用者的成本。
⚫ 提供方：作为平台服务提供方，采用无服务器计算技术之后，可以进一步的提升系统资源的扩缩性能，实现更加灵活敏捷的扩缩容，进而最大化的利用基础设施资源。
无服务器计算平台包括两个技术方面
⚫ Functions-as-a-Service （Faas）：提供事件驱动的计算。开发者基于函数运行和管理应用代码，函数被事件或 HTTP 请求触发。开发者部署小的代码单元到 FaaS，作为离散行为按需执行，无需管理服务器或其他任何潜在基础设施并实现扩缩容。
⚫ Backend-as-a-Service（BaaS）：基于第三方 API 的服务，代替应用中的常用功能。因为这些 API 以能透明自动扩缩容和运维的服务提供，这对开发者来说就是 Serverless 的。
无服务器边缘计算网络参考架构，该架构主要五个部分：分布式边缘计算网络基础设施资源、边缘网络控制器及边缘编排管理器、基于 Serverless 的服务管理系统、智能业务与应用。
无服务器边缘计算网络参考架构中的关键技术，包括基于 Serverless 的服务管理技术、资源管理编排技术、网络控制管理技术等。
基于 Serverless 的服务管理技术
基于 Serverless 的服务管理技术主要为分布式函数计算提供支撑；其中，无服务器计算技术（Serverless Computing）是基于 Serverless 的服务管理技术的基础。
基于 Serverless 的服务管理技术主要具备基于 Serverless 的服务部署、基于 Serverless 的服务发现和基于 Serverless 的服务调度等能力。其中，基于 Serverless的服务部署主要解决函数服务在哪里部署的问题以及部署在哪种计算载体中的问题；基于 Serverless 的服务发现主要解决函数服务对外暴露的问题，便于计算任务的请求；基于 Serverless 的服务调度主要解决函数服务处理负载均衡的问题。
资源管理编排技术
资源管理编排是无服务器边缘计算网络参考架构的关键技术之一，主要通过统一协同管理分布式的边缘计算节点资源，实现对计算资源、网络资源和存储资源的管理和编排，以保证资源的按需供应、弹性灵活，进而提升分布式计算和存储资源的利用率。其中，对容器、Unikernal等计算载体进行管理编排是资源管理编排技术的主要内容。
网络控制管理技术
网络控制管理技术主要采用软件定义网络（Software DefinedNetwork，SDN）技术以及时间敏感网络（Time-Sensitive Networking， TSN）技术，实现分布式边缘计算节点网络连接的可管可控，保证时延确定性和路径确定性。在无服务器边缘计算网络中，可以基于 SDN技术构建边缘网络的控制面，通过要求边缘计算节点以及网络设备定期上报计算、网络和存储相关状态信息，构建计算、网络和存储的状态视图，从而实现在控制面集成计算资源的感知、网络资源感知、内容资源感知等功能。
无服务器计算作为新一代云计算的思想及理念，其核心是将提供服务资源的基础设施抽象成各种服务，通过 API 接口的方式提供给用户调用，落到具体技术上主要有函数即服务（FaaS）以及后端即服务（BaaS）等。
边缘计算开源生态
（1）EdgeGallery
EdgeGallery 是由华为、紫金山实验室、中国信息通信研究院、中国移动、中国联通、腾讯、九州云、安恒信息等八家创始成员发起的一个 MEC 边缘计算开源项目。
目前 EdgeGallery 整个边缘计算平台是基于 Kubernetes 打造，在规划中会引入无服务器计算的相关特性，提升在监控、伸缩性方面的能力。
（2）KubeEdge
KubeEdge 是一个开源系统，用于将容器化应用程序编排功能扩展到 Edge 的主机，是一个面向边云协同的云原生边缘计算框架。KubeEdge 在 Kubernetes 原生的容器编排调度能力之上实现了边云之间的应用协同、资源协同、数据协同和设备协同等能力，完整打通了边缘计算中云、边、设备协同的场景。KubeEdge 架构上分为云、边、端三个层次。
（3）K3S
K3S 是专为在资源有限的环境中运行 Kubernetes 的研发和运维人员设计，通过消除安装 Kubernetes 的复杂性和学习成本，K3S 极大地简化了边缘部署的复杂度。
（4）OpenYurt
OpenYurt 是阿里云开源的云原生边缘计算解决方案。已经应用于CDN、音视频直播、物联网、物流、工业大脑、城市大脑等实际应用场景中，并服务于阿里云 LinkEdge、盒马、优酷、视频云等多个业务或项目中。目前开源的能力包括了边缘自治能力和原生 K8S 集群一键式转换为边缘集群。OpenYurt 已经具备了缘自治、高效运维通道、边缘单元化管理、边缘流量拓扑管理，安全容器、边缘 Serverless/FaaS、异构资源支持等能力。
无服务器计算开源生态
Kubernetes 的蓬勃发展由催生了一系列以它为基础的 Serverless框架，目前开源的 Serverless 框架大多以 Kubernetes 为基础，主要介绍 Knative、 OpenFaaS、OpenWhisk 和 Kubeless。
（1）Knative
2018 年 7 月，Google 发布了 Knative 无服务器开源平台[5]。Knative 是 Google 开源的基于 Kubernetes 和 Istio 的 Serverless 开源实现，目标是为了提供更高层次的抽象，让开发者无需关注基础设施（虚拟机或者容器，网络配置，容量规划），而专注于业务代码即可，旨在标准化 Serverless。只需使用几个 YAML 文件就可以轻松地开始使用 Knative 了。这也意味着，在本地或者托管云服务上，任何可以运行 Kubernetes 的地方都可以运行 Knative 和业务的代码。
Knative 采用 Go 语言编写，支持 C#, Go, Java, Node. js, PHP，Python, Ruby, and Rust 语言。包含 Serving 和 Eventing 两大组件，他们都通过 Kubernetes custom resource definitions (CRDs)来配置与运行。
（2）OpenFaaS
OpenFaas 无服务器功能框架，通过将功能打包，无需重复的样板化编码，简化操作流程。
（3）OpenWhisk
OpenWhisk 是一款分布式的 Serverless 开源平台，最早来源于IBM 的 Serverless 平台，目前由 Apache 基金会进行孵化和管理。OpenWhisk 是一个功能完备的 FaaS 平台，包含事件驱动及函数执行时等核心组件，可以运行在不同的基础架构上，如物理机、虚拟机、容器平台、PaaS、公有云和私有云等。
（4）Kubeless
Kubeless 是运行在 Kubernetes 平台之上的 FaaS。Kubeless 官方强调其是 Kubernetes 原生（Kubernetes native）的 Serverless 实现。Kubeless 在设计之初就引用了许多 Kubernetes 原生的组件，如 Service、Ingress、HPA（Horizontal Pod AutoScaler）等。
无服务器边缘计算网络是融合边缘计算、无服务器计算等先进技术，高效、低成本利用边缘侧有限异构资源，基于大量无服务器边缘计算节点形成的一体化计算网络，实现计算节点内的转算存融合及节点间的网络协同，支撑海量多样智能终端、用户在边缘侧的差异化计算诉求，满足广泛接入、高吞吐和低时延的网络诉求。
本白皮书（下载如下）首先介绍了无服务器边缘计算网络的发展背景、基本概念、参考架构、关键技术，同时分析了无服务器边缘计算网络的典型应用场景，并探讨了无服务器边缘计算网络的生态建设。
来源：网络通信与安全紫金山实验室
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