容器的「邊緣」

邊緣計算與容器的結合點

邊緣計算和容器有多個共同點，包括它們支持分布式應用的能力以及對降低延遲的關注。容器特別適合邊緣計算，因為它們非常輕量級，能夠很容易地部署到遠程的位置中。但是，在邊緣計算環境中，使用容器也有一些挑戰，比如有限的資源和安全方面的問題。

邊緣容器的收益包括：

• 靈活性：邊緣容器具有高度的可移植性，可以在各種邊緣設備上運行，提供了部署的靈活性和敏捷性。
• 可擴展性：容器具有高度的可擴展性，可以在多個邊緣設備上實現複製、部署和管理，從而能夠更容易地擴展應用和服務。在邊緣計算環境中，這一點尤為重要，因為在這種環境中資源有限，傳統的單體應用可能並不合適。
• 安全性：容器為運行應用提供了一個安全的環境，並將它們與邊緣設備上的其他進程實現了隔離。
• 低延遲：通過在更接近源頭的地方處理數據，容器有助於減少數據在設備和數據中心之間傳輸的時間。這在需要實時處理的應用中尤為重要，如 IIoT 或健康醫療中使用的應用。
• 減少帶寬：由於所有的流量均集中在雲供應商的數據中心內，所以集中式的應用往往會導致高昂的網絡費用。而邊緣容器可以更靠近終端用戶，允許對數據進行預處理和緩存，這有助於減少網絡費用。
• 成熟度：作為一種容器技術，Docker 被認為是非常穩定的，並在生產環境中得到了廣泛應用。此外，開發人員可以利用他們現有的知識和技能來使用 Docker，這意味著測試邊緣容器時不需要額外的培訓。

邊緣容器的挑戰包括：

• 受限的資源：邊緣設備通常資源有限，比如內存、處理能力和存儲，這可能會影響邊緣容器的性能。
• 複雜性：邊緣容器需要容器化和分布式計算方面的專業知識，這對一些組織來說是一種挑戰。
• 管理：跨多個邊緣設備管理容器可能會很複雜和耗時，需要強大的容器編排解決方案。
• 安全性：邊緣設備通常位於遠程和不安全的位置，這可能會使得它們易於遭受攻擊。容器也會帶來安全風險，比如容器逃逸（breakout）或容器鏡像中的漏洞。

實現邊緣計算和容器

邊緣計算和容器提供了很多的收益，組織很快就會為不用的業務場景採用這些技術。但是，成功實現這些技術需要仔細考慮多個關鍵因素。

選擇正確的容器平台

在實現邊緣計算和容器時，選擇正確的容器平台（如 Docker）非常重要。這些平台提供了一系列的特性和功能，如容器的編排和管理，這有助於簡化邊緣計算環境中容器的部署和管理。不過，由於邊緣設備的資源容量問題，廣泛使用的常見平台，如 Kubernetes 和 OpenShift，並不適合邊緣計算。建議切換到兼容的替代品，它們通常是開源方案，如 k3s、KubeEdge、microk8s 或 Baetyl。

部署策略

在實現邊緣計算和容器時，應該考慮部署策略。根據具體的使用場景，組織可以選擇採用混合雲模式，即一些服務部署在雲中，而另一些部署在邊緣設備上。另外，容器可以直接部署在邊緣設備上，這可以減少延遲並提升性能。

一旦部署完成之後，管理邊緣計算和容器可能很具挑戰性，尤其是存在大量邊緣設備的環境中。容器編排和管理平台（如 Kubernetes）有助於簡化邊緣計算環境中容器的管理。這些平台提供了自動擴展、負載均衡和健康監控等特性，可以幫助確保容器的運行效率和效果。

為邊緣設備的故障做好計劃，邊緣設備可能會出現意外的故障，因此必須要通過實施冗餘措施來規劃這種情況，例如在不同的邊緣設備上運行容器的多個實例或使用邊緣到雲的故障轉移機制。

安全考量因素

在實現邊緣計算和容器時，安全考量因素是非常重要的。邊緣計算依賴於大量容易受到網絡攻擊的設備和網絡，包括惡意軟體、勒索軟體和網絡釣魚攻擊。如果沒有適當的安全措施，這些設備和網絡可能會被破壞，導致數據泄露和其他安全事件。如果某個邊緣設備遭到了破壞，它可能感染整個網絡。另外一個挑戰是數據保護，特別是當涉及到敏感數據時，我們很難阻止對設備的物理訪問。

最後，邊緣計算缺乏標準化，這會造成安全方面的挑戰，因為這會使得在設備和網絡間實現一致的安全措施變得更加困難。安全依然是使用邊緣計算的主要挑戰，它可能需要付出大量的努力來減輕風險。

邊緣計算和容器的未來

隨著人工智慧（AI）和機器學習的使用以及新容器技術的發展，這些新興的趨勢會使得邊緣計算和容器的未來更具吸引力。例如，邊緣設備越來越多地配備了人工智慧和機器學習能力，這有助於提升數據處理的準確性和速度。今天，我們已經有了自動駕駛的汽車，可以區分貓 / 狗或人（小偷）的智能相機，回收行業的自動分揀機，甚至簡單的手錶，它能夠分析健康數據並探測心臟病的發作。所有的這些都是通過邊緣計算加上 AI 實現的，在未來的幾年中，我們日常生活中的使用場景將會迅速增加。

同時，為了跟上這些新使用場景的步伐，新的容器技術也在開發中，比如 WebAssembly，它有助於提高邊緣計算環境中容器的性能和安全性。

有項關於邊緣計算市場的研究宣布，未來 10 年將會有 20-30% 的同比增長，這證實了該項技術的潛力。大型科技公司將會進行投資，以簡化部署方案的實施，使每個行業均能使用這些方案。

圖 2：美國邊緣計算市場（數據源）

邊緣計算和容器對企業和社會的影響將持續增長，為創新和效率提升帶來新的機會。例如，在農業領域，我們會看到放置在田間的設備，以收集土壤濕度、溫度和空氣濕度等數據。然後，這些數據可以使用人工智慧算法進行實時處理，以優化灌溉、肥料使用和病蟲害管理，從而提高作物產量，減少對環境的影響。

所有類型的設備均可以使用相關的傳感器來優化能源使用，有些設備可以配置人工智慧算法，分析來自傳感器和其他來源的數據，以便在設備出現故障之前發現潛在的問題。這有助於減少停機時間和維護成本，並提升設備的整體性能。

結 論

雖然邊緣計算和容器的結合點存在著一些挑戰，但是創新和效率提升的機會是巨大的。隨著越來越多的行業採用這些技術，考慮與其實施相關的挑戰和機會是非常重要的。通過選擇正確的容器平台和部署策略，並做出最佳的安全決策，企業可以成功實施邊緣計算和容器，以推動商業價值的實現。

邊緣計算和容器的未來是很有吸引力的，新的技術和使用場景一直在不斷出現。通過緊跟這些趨勢，企業可以繼續創新並推動其各自行業的價值。

原文連結：

https://dzone.com/articles/the-edge-of-containers

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