2023边缘Serverless白皮书

目录 1.万物互联带来新机遇，边缘Serverless开辟新增长空间1 1.1.产业数字化持续演进，催生众多边缘应用需求1 1.2.边缘计算增长态势良好，发展进入高景气周期2 1.3.契合边缘侧发展诉求，边缘Serverless大有可为7 2.技术和市场相互促进，边缘Serverless生态日趋完善8 2.1.阐明本质内涵，边缘Serverless概念清晰定义8 2.2.用户需求旺盛，边缘Serverless产品日渐丰富10 2.3.应用前景广阔，边缘Serverless生态持续繁荣11 3.通用函数融合专用组件，边缘Serverless技术走向成熟12 3.1.边缘函数提供轻量化解决方案13 3.1.1.边缘函数研发16 3.1.2.边缘函数发布18 3.1.3.边缘函数接入20 3.1.4.边缘函数执行27 3.2.边缘组件满足个性化业务需求29 3.2.1.边缘存储30 3.2.2.边缘AI推理31 3.2.3.边缘图片处理31 3.2.4.边缘中间件32 4.边缘Serverless典型应用场景32 4.1.边缘渲染32 4.2.灰度发布34 4.3.APK动态签名34 4.4.M3U8改写36 5.总结与展望37 前言 数字经济蓬勃发展，重点行业积极创新，数字技术已成为各行业企业提升竞争力的新战场。其中边缘Serverless充分融合边缘计算与服务器无感知的技术优势，缩短数据传输链路，简化运维复杂程度，盘活边缘算力资源，为万物互联互通背景下全行业的数字化转型开辟了新的道路。 本白皮书梳理了边缘Serverless的发展背景，给出了边缘Serverless的清晰定义，分析了边缘Serverless的市场趋势，深度剖析了边缘Serverless的战略价值，详细解析了边缘Serverless的技术要点。本白皮书从技术实践出发，对比了边缘Serverless解决方案较传统模式带来的显著变化与优势。充分展现了边缘Serverless的实际效用与现实价值。最后，本白皮书对边缘Serverless的未来发展进行了展望。 期望通过本白皮书能够加深业界对边缘Serverless的认知，为边缘Serverless建设提供参考思路，加速边缘Serverless技术的持续演进，推动边缘Serverless理念的广泛落地。 1.万物互联带来新机遇，边缘Serverless开辟新增长空间 1.1.产业数字化持续演进，催生众多边缘应用需求 数字经济蓬勃发展，产业数字化进程持续加深。2022年，我国数字经济规模达50.2万亿元，同比名义增长10.3%，占GDP比重达41.5%，连续11年显著高于同期GDP名义增速。其中产业数字化规模占数字经济总规模的81.7%，发展处于快车道1。2023年中共中央、国务院印发的《数字中国建设整体布局规划》明确指出，要促进数字经济和实体经济深度融合，以数字化驱动生产生活和治理方式变革。当前，各重点行业正积极响应时代号召，拥抱数字化浪潮，深刻践行数字化转型方针，充分发挥数字技术效用，提升自身数字化能力，促进数字中国建设水平的跃升与中国式现代化伟大目标的达成。 重点行业积极创新，全新数字模式构筑新常态。数字化已成为各行业企业提升竞争力的新战场，未来的生产生活都将与数字技术息息相关。一方面，传统行业正积极采纳数字技术为旧场景注入新活力。自动驾驶场景下，基于对周围环境及变化的感知与决策可实现辅助驾驶甚至无人驾驶；智慧工厂场景下，通过对工业设备运行状况的实时采集、监测与统一控制，大幅提升执行效率、降低运维成本；智慧农业场景下，通过对土壤水分数据的采集与分析实时调整灌溉系统的出水量。另一方面，新兴的数字需求也演生出诸多新业态。以元宇宙为例，通过对虚拟现实、增强现实、边缘计算、区块链等先进数字技术的综合运用，以游戏、社交等场景为切入点，逐步实现物理世界与虚拟世界的深层次连接。 算力需求爆发式增长，边缘侧计算能力成为刚需。截至2022年底，我国移动物联网 1数据来源：《中国数字经济发展报告（2023年）》，中国信息通信研究院 图1中国移动物联网连接数量 1.2.边缘计算增长态势良好，发展进入高景气周期 国内外政策积极引导，边缘计算被视作价值高地。从国际形势来看，各国充分重视边缘计算的发展。2019年韩国科学技术信息通信部发布的《5G+ICT研发技术路线图（2019～2026）》强调边缘计算是十大核心产业，并计划于2026年开发出融合公共、民间等不同领域使用的边缘计算技术。2020年欧盟发布的《欧洲数据战略》强调要抓住边缘计算、5G和 物联网带来的新机遇。同年美国白宫发布的《引领未来先进计算生态系统：战略计划》强调要从集中式先进计算资源向分布式边缘到云的联合计算和数据资源转变。2021年澳大利亚航天局发布的《空间对地观测路线图2021~2030》强调要探索边缘计算在内的跨越式概念。从国内环境来看，政策红利驱使边缘计算与产业的融合。2020年4月，工信部在关于工业大数据发展的指导意见中提出要推动人工智能、区块链和边缘计算等前沿技术的部署和融合。2020年12月工业互联网专项工作组发布的《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》指出要结合边缘计算等新技术应用和产业发展趋势，完善工业互联网标准体系。2022年1月国务院发布的《“十四五”数字经济发展计划》指出要加快实施“东数西算”工程，加强面向特定场景的边缘计算能力。2023年中共中央、国务院发布的《数字中国建设整体布局规划》指出要促进东西部算力高效互补和协同联动，引导边缘数据中心的合理梯次布局。 表1国外边缘计算的相关政策 发布时间 发布单位 政策名称 重点内容 2019.7 韩国科学技术信息通信部 《5G+ICT研发技术路线图（2019～2026）》 2023年开发出制造、医疗、交通等产业现场使用的边缘计算技术；2026年开发出融合公共、民间等不同领域使用的边缘计算技术。 2019.11 美国白宫 《国家战略性计算计划 （更新版）》 有效利用包括边缘计算在内的国家计算生态系统。 2020.2 欧盟 《欧洲数据战略》 抓住边缘计算、5G和物联网带来的新机遇。 2020.11 美国白宫 《引领未来先进计算生态系统：战略计划》 从集中式先进计算资源（即“超级计算机”）向分布式边缘到云的联合计算和数据资源转变 2021.5 美国战略部 云战略 公布战术边缘云战略，推进边缘计算的军事化应用。 2021.11 法国 国家云工业计划 支持法国创新产品开发，扩大法国企业在大数据或协作工作等关键技术方面的规模，加强边缘计算等颠覆性技术发展。 2021.11 澳大利亚航天局 《空间对地观测路线图 2021~2030》 探索边缘计算在内的跨越式概念 2022.3 日本总务省、学术机构 《超越5G白皮书》 重点关注边缘计算技术，通过非地面网络扩大网络覆盖范围。 表2我国边缘计算相关政策 发布时间 发布单位 政策名称 重点内容 2020.4 工信部 关于工业大数据发展的指导意见 加快数据汇聚、建模分析、应用开发、资源调度和监测管理等共性技术的研发和应用，推动人工智能、区块链和边缘计算等前沿技术的部署和融合。 2020.9 工信部 《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》 面向不同垂直行业应用环境和业务需求，重点加强包括边缘计算在内的多项新兴关键技术研究 2020.12 工业互联网专项工作组 《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》 结合5G、边缘计算、人工智能等新技术应用和产业发展趋势，完善工业互联网标准体系，明确标准化重点领域和方向，指导标准化工作分领域推进实施。 2021.7 工信部 《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》 加速改造升级“老旧小散”数据中心，提高“老旧小散”数据中心能源利用效率和算力供给能力，更好满足当地边缘计算应用需求。 2021.11 工信部、国家标准化管理委员会 《工业互联网综合标准化体系建设指南（2021版）》 边缘计算能够有效推动工业数据纵向集成及实时处理，已成为工业互联网云边网端协同的关键枢纽环节。围绕边缘计算的需求、总体架构、关键节点模型及要求等方面形成一系列标准。 2022.1 国务院 《“十四五”数字经济发展计划》 加快实施“东数西算”工程，推进云网协同发展，提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力，加强面向特定场景的边缘计算能力，强化算力统筹和智能调度。 2023.2 中共中央、国务院 《数字中国建设整体布局规划》 要促进东西部算力高效互补和协同联动，引导边缘数据中心的合理梯次布局。 边缘计算优势显著，算力沉降突破触达边界。边缘计算与中心云计算相辅相成，深度贯通“云-边-端”，真正实现算力的全领域触达。边缘计算的主要优势如下：一是低延迟性能助力万物互联，在接近数据源的节点即可执行部分或全部的计算要求，缩短数据传输链路有效降低延时，满足高实时性场景要求。二是复杂网络环境下保障服务高可靠，边缘节点在网络正常时可不断从云端拉取最新元数据，在断网或弱网状态下能够从本地缓存获取元数据 实现一定程度的自治，保障业务稳定运行。三是数据隔离特性为安全保驾护航，可通过就近边缘节点对用户源数据进行预处理，实现敏感数据的隔离保护，同时支持数据在特定的安全边界内保持私有化，有效降低安全风险。 边缘计算市场前景广阔，产业规模稳步攀升。随着边缘侧需求的增长，计算往边缘下沉的速度正在加快。边缘计算在2020年被Gartner评为十大战略技术趋势之一，根据MarketsandMarkets统计数据，2022年全球边缘计算市场规模超447亿美元，预计到2027年底将达到1013亿美元以上。在人工智能浪潮的驱动下，2023年全球边缘AI市场将从2018年的3.56亿美元增长至11.52亿美元。国内市场来看，信通院调研数据显示2021年我国边 缘计算市场规模已达到436.4亿元，预计2024年将达1803.7亿元，增长空间广阔。从落地角度看，IDC预测，到2023年末将有50%的企业IT基础架构软件选择在边缘部署，到2024年末边缘应用将有8倍的增长。 1.3.契合边缘侧发展诉求，边缘Serverless大有可为 落地面临挑战，边缘侧计算模式仍有待优化。区别于具备大规模海量数据处理能力的中心云计算，在边缘场景下，关注点更多聚焦于靠近用户侧的实时数据处理与分析。5G技术的演进与落地进一步满足了严苛的实时性要求，然而边缘侧应用场景仍面临诸多挑战。一是边缘设备计算能力不足，为缓解中心云的负载压力，部分逻辑下沉到边缘侧执行，需要边缘节点提供灵活简单的计算模式。二是边缘节点资源大小受限，单个边缘节点的计算、存储、网络等资源固定，需要更轻量化更低开销的方案，充分利用有限资源。三是边缘资源协同调度难度大，边缘节点数量众多且分散在全球各地，需要将分布式的边缘节点协调联动，面向用户提供统一的计算、分析、处理等服务。 聚焦上层应用，Serverless（服务器无感知）是高频竞争时代的破局利器。Serverless 是一种将基础设施资源抽象成按需使用的服务，用户只需关注应用逻辑，而无需管理复杂的基础设施运维工作的设计模式。Serverless定义了一种全新的开发范式，聚焦业务价值，屏蔽底层基础设施复杂性，具备按需伸缩、免运维、快速交付、按量付费等特性，充分体现了以应用为中心的理念。FaaS（FunctionasaService，函数即服务）作为Serverless最典型的计算形态，当有请求到来时，触发函数执行相关代码逻辑，当请求结束后，即可释放资源，突破了传统应用自行规划容量、提前申请并占用常驻资源的构建模式，在轻量、敏捷、弹性、成本等方面具有无可比拟的优势。 切中边缘侧痛点，FaaS与边缘融合释放倍乘效用。在边缘侧运用Serverless技术能够发挥两点典型优势：一方面体现为轻量化的代码托管能力。边缘计算的核心目的是把原先必须在云端执行的逻辑下沉到边缘设备，从而能够在更靠近用户的地方更快响应用户请求，因