爱奇艺面向海量设备的边缘计算PAAS平台及应用实践

首发：边缘计算社区
作者： 全球边缘计算大会

2020 年 11 月 7 日，由边缘计算社区主办的全球边缘计算大会在北京成功召开，作为业内首个专门为边缘计算人打造的行业盛会，此次活动现场共有超过500+来自政、产、学、研、用各界的企业负责人、权威技术专家、通信科技从业者、边缘计算研究者、边缘计算投资机构等参会，共话 5G•边缘计算议题及真知见解，反响十分热烈。

边缘计算社区很荣幸邀请到爱奇艺终端网络部的技术负责人庹虎老师出席参与大会，和大家分享爱奇艺的边缘计算实践。以下为庹老师演讲实录，原汁原味，希望对您有帮助。
大家上午好，我叫庹虎，在爱奇艺负责终端网络部，团队职责恰好处在云、边、端融合交汇的分发业务上。
前面几位嘉宾和大家分享了5G边缘计算无所不能的强大ToB能力，我站在下游网络视频行业企业的角度，立足于我们行业现状和大家分享下我们对5G和边缘计算能怎样赋能我们业务的分享下看法以及具体实践案例。
分为这样几个方面展开：
1.5G对边缘计算能力的依赖

2.计算范式重构和场景泛华

3.计算资源生态的共建共享

4.网络视频等领域应用实践

5G三大能力“增强带宽、超可靠超低延迟通信、超大规模连接”总频繁被提及，但只在最近的5G通信展上面才听到来自运营商的嘉宾提到5G的三大能力构成“不可能三角”。

也就是说，这就像大家常听说的货币政策蒙代尔三角、分布式系统CAP原理一样；虽然可以让5G支持海量的连接，但这些连接更多的是系统和资源的控制信令类的连接，并非是超高带宽传输的数据连接；5G核心网是无法承受海量的大带宽数据连接延伸到云端的，而低延时能力特性也是确实需要靠下沉的计算资源来实现。

前面的嘉宾对于边缘计算和5G场景的架构描述非常复杂完整，这里我把它简化为这样一张图，和大家探讨一下为什么边缘计算会成为实现5G能力支撑的关键点。

5G NR提升的仅仅是Last Mile无线传输能力，并不是能让端的所有请求数据都要上行传输到云端，也不可能在云端把所有的数据都直接穿过5G核心网实时传输到端上来，网络提供不了这样大的骨干网带宽容量，骨干网的固定延时也比较大。所以，计算资源如何从云上往下沉，部署在城域网边缘或者移动基站边缘，并进一步下沉到端侧，并被高效的使用，是一个很有价值的议题；我们也观察到了这样的迁移现象。计算能力迁移，让算力更靠近用户、更靠近数据，这也是通过边缘计算支撑5G能力的关键点。

5G NR依靠高频电磁波实现高速传输，因波长短，所以穿透能力很差。5G仍需要依靠大规模高密度的小基站覆盖部署来实现千家万户的千兆传输接入能力。

根据最新的官方数据，5G商用实施一年以来，已建近70万基站，建设进度领先全球；4G基站也在持续建设到560万个，包括既有的2G/3G基站在内，总数高达877万个。对比来看，5G网络建设覆盖也还有很长的路要走。

根据招商证券的预测，在5G网络基础设施总投资相比4G会增加50%，而其中有将近一半都需要投到小基站上，以提升室内网络覆盖。依赖的资源、楼宇物业的分散，使得小基站需要运营商联合社会三方资源持续多年联合共建才能跟得上。

前面来自运营商的嘉宾已反复提到UPF接入点，在3GPP和ETSI公布过的边缘计算架构中，无论是ETSI将UPF定义在MEC侧，还是3GPP将其定义在核心网侧，都提供了一个开放接口定义。

依靠这个标准接口，以及标准化组织在定义边缘计算架构时也融合云原生、容器化以及微服务的理念，把基站和边缘侧的功能单元、计算模块虚拟化、标准化，使更多的非传统通信行业的设备企业也能够参与基站和边缘计算设施的开发和共建，才能完成网络覆盖，让更多的下游行业有机会更低成本、更便捷地用上这些计算资源；运营商通过推进ORAN联盟的方式引入更多的企业参与研发生产符合规范的小基站、边缘计算设备，更多社会资源参与部署低成本的、并能通过UPF接入到运营商5G网络的ORAN小基站来提升室内网络覆盖和边缘的计算、数据卸载。

类似的模式在过去有些WiFi行业已经涉及到了，比如人流量密集区域的WiFi热点背后，其实就有各类旁路缓存设备，提供类似的“数据卸载能力”；随着5G的同步发展，WiFi6也提供最后一百米的超高速连接能力，那些过去做WiFi旁路缓存的公司也在介入到5G UPF小基站和边缘计算设备的业务领域。

实际上边缘场景已经足够泛化，除了运营商提倡的移动边缘（MEC）外，云厂商也倡导了的由CDN延伸的云边缘，而其他具备端侧优势的厂商则积极倡导了的泛物边缘，大家都在发挥禀赋优势，齐头并进谋发展。最近邬贺铨时隔两年又发起的边缘计算“新十问”中，最后的一个问题就是“边缘计算有没有定式？”

他也回答说没有定式。就目前的上述三类边缘业务发展形势来看，也很明显体现了边缘计算没有定式的特点。

整个边缘计算从不同的视角来看，在云边端的下行方向，是通过数据的下沉提升分发速度，计算的下沉降低响应延时；在端边云的上行方向，数据可能会更多地留在大家随身携带的手机端上，起到保密隐私的作用，涉及到AI的算法模型能够部署在边缘设备上，获取足够的算力支撑，并保护企业的知识产权；所以对比云计算来看，边缘计算模式最大的区别就是算力会跟随数据走。

讲了这么多的5G和边缘计算好处，我们来看新基建，包括混合云、融合CDN、社区云和小基站等，这些基建都极大地推动和丰富我们计算资源往边缘和各个家庭的附近覆盖，但是这里也有一个非常重要的成本效益问题。

最近也有做IDC比较靠前的公司也来和我们交流过，探讨了在社区云等边缘设施建设到5G成熟的过渡期中，耗费很大成本，应该找谁去帮忙分担？所以边缘计算一开始就面临这样的成本效益问题：既要满足用户对体验提升的期待，又要通过网络覆盖的建设能够帮助下游产业提质增效，还要通过下游产业的业务变现能力提升来支撑网络的建设和运营。

要通过计算资源的共建，提升网络资源的覆盖，因为覆盖不到其实就用不起来；而下游行业应用的也需要根据不同的应用类型和SLA分级，选择适合自己不同业务场景需要的计算资源来提升业务能力，尽可能做到边缘计算设施物尽其用，达到较好的能效（PUE）和较高的利用率，才使得整个下游产业能够使用得起这样的边缘基础设施。

爱奇艺所处竞争激烈的网络视频行业里，我们有高达六亿的月度用户，DAU和总时长都是行业第一，但排名也胶着。我们有动力持续提升用户体验，并对控制成本平衡也非常关注，积极利用各类计算资源和技术模式来促使体验提升和成本平衡是我们这个团队的工作重心。

在边缘计算实践上，首先我们从自己的优势能力点出发，构建数据分发的PaaS平台，然后进一步向下延伸构建IaaS能力管理计算资源和存储；然后在PaaS层发展新型业务形态RTC能力，服务于直播、会议和云游戏；还进一步延伸平台之上的SaaS业务形态，并尝试了一些边缘函数计算的业务，即FaaS（Function as a Service）。

第一个PaaS能力就是我们的HCDN混合分发网络，经几年构建，实现完整的多端覆盖，在2017年曾荣获CCF中国计算学会的技术发明二等奖；通过IOCP计划，我们吸收海量的异构边缘设备纳入到HCDN混合存储系统。在我们的看来，分发过程就是存储读写过程，在云端将一个个视频片段数据持续地往边缘存储中更新写入，在APP端不停地把用户观看需要的那部分数据再读出来，这里最大的问题就在于满足个性化的、海量的视频数据需求，边缘存储容量够不够，是否能够在每一处边缘给用户提供想要的那个数据片段，由于随着PUGC视频内容的持续增加，数据已经非常长尾化分布，能不能在任何边缘区域高速提供视频数据的关键，也在于我们不停地在云端分析计算这些数据，平衡海量数据在边缘的存储分布。

我们也在边缘努力适配各种异构的设备，使得我们的程序能够在所有环境运行，兼容所有网络和硬件形态，所以通过这些努力最终把我们的分发问题转变成为一个存储问题，只要加入足够多边缘存储设备，就能够分发足够大规模的在线视频数据。

刚才提到在PaaS层之下，加入IaaS来管理设备上其它计算能力，即IPES智能边缘平台，这是一个云边协同的架构系统。在云端能够提供应用部署控制管理和计算资源调度能力，并且在边缘提供计算隔离、消息以及存储支持，兼顾容器类和Native应用。在云端两侧都有足够弹性的API和功能支持我们内部的开发者需要，能够把一些的应用部署到边缘平台上来运行，并且把更多合作伙伴的边缘设备纳管到这个平台上，管理的设备规模达到百万级，存储超过300PB。

直播云服务就是基于边缘能力进一步实施的超大规模PaaS层分发业务，也会结合5G网络能力继续演进，在边云上行方向通过运营商提供5G边缘和网络切片支持直播信号高质量的采编上行；在云边下行方向，也利用我们的海量边缘设备，支持直播流的超大规模弹性分发。

疫情以来，我们看到整个行业当中云录播、云演艺、低延时互动直播和超低延时云游戏等业务开始随着5G开始起步，我们也在IPES边缘平台上构建超低延时分发网络RTCDN这样的PaaS能力，并结合MCU功能一起支撑了整个普通直播往超互动低延时方向迁移，并支撑我们的云游戏业务；截至目前，整个行业的云游戏业务绝大部分的游戏机都还运行在云端，实际上还远达不到满足互动要求的低延时，随着边缘计算的普及发展，云游戏机部署运行在离用户小区和家庭更近的位置时，才能实现真正的低延时互动游戏体验。

在边缘SaaS实践方面，我们利用边缘设备提升就近上传，以及进行封面截图和智能筛选，助力PUGC短视频业务。还进一步设想，把视频剪辑工作从需要依赖的大型设备上，就近部署到边缘设备上或在云上，以提供的充足算力和丰富的智能模型提升剪辑效率，让用户不用携带那么重的传统视频剪辑处理设备，也能随时随刻借助5G和轻设备连线进行剪辑工作。我们在边缘上也进行了一些FaaS函数计算的实践，通过兼容各种脚本语言的边缘执行环境，直接选择性分发大量的函数任务脚本，并借助平台的消息通道和存储等能力，实现一些监控类的业务需求。

我们非常希望利用边缘计算的趋势，进一步从制播两端推动超高清视频体验4K普及、8K落地。视频分辨率提高不仅是提升其清晰度，同时也能推动平面视频往自由视角、全景等方面发展，促进视频的曲面化、智能化、互动化，及衍生更多视频形态的在线服务。

我们也将继续优化边缘平台的云原生、容器化和K8S兼容能力，广泛对接各路资源，纳入到我们的服务体系，共同迎接5G带来的多媒体发展机遇。

下载附件可获取爱奇艺庹总演讲PDF！

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