2023分布式云行业实践指南.pdf
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1、分布式云行业实践指南 前 言分布式云是一种将云服务按需部署到不同地理位置,提供统一管理能力的云计算模式。2022 年,腾讯云与中国信息通信研究院云计算与大数据研究所联合发布业界首个分布式云发展白皮书(2022),明确分布式云概念定义、关键技术、典型场景及主要挑战。过去一年来,伴随政企用户“上云用云”进程加快,分布式云技术不断演进与发展,在金融、工业制造、能源交通等行业深化应用实践,进一步加速政企数字化转型。当前,随着企业数字化转型迈入深化阶段,以及人工智能、大数据、区块链的技术对各行业的渗透加深,分布式云作为算力云服务底座,向下统一管理调度算力资源,向上定义应用新界面,为各行业的科技创新和智能
2、化建设提供坚实支撑。本白皮书以分布式云行业实践指南为主题,将全面介绍分布式云最新发展态势、典型应用场景、技术演进发展、行业实施路径及最佳实践,旨在为分布式云在各行业规模化应用实践落地提供参考和指引。分布式云行业实践指南目 录CONTENTS分布式云发展态势/1(一)国家和地方算力相关政策出台为分布式云发展带来新机遇/2(二)政企数字化转型进程加快推动分布式云规模化实践应用/3分布式云典型应用场景/4(一)分布式云基础设施实现算力按需弹性供给/5(二)分布式云全局管理实现分支节点统一管理/6(三)分布式云原生全面提升企业应用管理效率/7分布式云技术演进与发展/10(一)面向私有化场景定制的分布式
3、云部署能力/11(二)面向多形态部署的分布式安全防护能力/11(三)面向全局视角的分布式云统一管理能力/12(四)面向云边端多层级算力协同的全域调度能力/13分布式云行业应用实施路径/14(一)金融行业/15(二)制造行业/17(三)能源行业/18(四)交通出行/21(五)政务行业/23(六)泛互联网/25分布式云行业应用最佳实践/27(一)金融行业:腾讯云金融专区/28(二)制造&工业:华岭智能制造数字工厂/31(三)能源:宝信软件分布式云系统/33(四)交通出行:广州地铁集团/35(五)交通出行:某新能源车企自动驾驶云/37(六)泛互:智聆口语评测降本增效实践/39分布式云行业实践未来展望
4、/42010203040506分 布 式 云 发 展 态 势01(一)国家和地方算力相关政策出台为分布式云发展带来新机遇(二)政企数字化转型进程加快推动分布式云规模化实践应用2 分布式云行业实践指南(一)国家和地方算力相关政策出台为分布式云发展带来新机遇 算力分布式发展进入国家政策规划体系。2022年2月,“东数西算”工程正式启动,国家发改委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集群。当前阶段,我国算力资源存在一定程度的供需失衡,东部地区计算需求大
5、,但数据中心能耗指标紧张、电力成本高;而西部地区气候适宜,空间广阔、资源丰富,但现存数据中心规模小、数据传输费用极高,还难以承接平衡东部的计算需求。“东数西算”工程通过布局国家数据中心枢纽节点建设,旨在平衡全国各区域算力水平,优化算力基础设施建设布局,此举将分布式算力基础设施发展推向新阶段。此外,工业和信息化部印发的新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023 年)中提出“用 3 年时间,基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。总体布局持续优化,全国一体化算力网络国家枢纽节点、省内数据中心、边缘数据中心梯次布局”的总体目标,明确了算力基础设
6、施应进一步下沉至省、市级地方区域,形成中心-区域-边缘的立体化分布式算力底座,各省、市应打造具有地方特色、服务本地、规模适度的区域和边缘算力服务。国家级算力规划形成横向以“东数西算”工程为牵引,以均衡各区域算力水平为目标,纵向打通区域、省、市、县多级算力联通,形成立体分布式发展趋势。各地方积极探索分布式算力基础设施发展新举措。国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发的全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案提出“支持发展高性能、边缘数据中心。鼓励城区内的数据中心作为算力边缘端,优先满足金融市场高频交易、虚拟现实/增强现实(VR/AR)、超高清视频、车联网、联网无人
7、机、智慧电力、智能工厂、智能安防等实时性要求高的业务需求”为各地方政府探索本地算力基础设施建设提供指导方针,将加快建设面向城市、区域范围内的的边缘算力基础设施发展。各省级政府也积极发布地方性政策,支持和鼓励各地的分布式算力基础设施、云计算技术及分布式云研究和建设。例如,北京市提出“建立协同高效的算力中心体系,统筹各类政务云、公有云、私有云等算力中心资源,形成市级算力中心与区域算力中心相结合的整体布局,推动云服务创新发展,支持云端架构优化和云边端协同发展,加强边缘计算能力部署”。广东省提出“推进云网协同和算网融合发展,加快全国一体化算力网络粤港澳大湾区国家枢纽节点建设”。上海市提出“依托基础电信
8、企业、交换中心网络节点推动边缘数据中心间、边缘数据中心与新型数据中心间的网络互联交换,形成城市级分布式云计算能力,促进云计算、边缘计算协同发展”。天津市提出“推动分布式云边端设施协同有序发展,优先在数据量大、时延要求高的应用场景集中区域部署集网络、存储、计算于一体的边缘计算中心,打造技术超前、规模适度的边缘计算节点布局”。重庆市提出“提升本地先进计算服务能力,构建以算法为核心、算力为支撑、数据应用为导向的先进计算产业生态体系”。分布式云为一体化算力云服务协同提供有效支撑。国家规划层面,算力基础设施形成纵、横双向扩展模式,横向以“东数西算”为指引,扩展算力地域覆盖广度,纵向打通算力纵深,形成云、
9、边、端多层级下沉的算力云服务能力。算力分布式建设和部署能够有效平衡不同区域算力发展差距、提升整体算力资源利用率、实现更近提供服务能力。然而算力分布式部署不意味着“分散独立管理”,在分布式算力基础设施之上,需要提供统01.分布式云发展态势3分布式云行业实践指南 一的管理、调度、运维、运营、安全管理系统或平台,支撑分布式算力协同运作,这就要求云服务商、运营商等具有通过智能网络将广泛分布的资源池连接起来的能力,并能够在资源池和资源池、资源池和用户间建立高效、灵活的管理和协同运作方式。分布式云正是承担此重任的关键技术体系,对下屏蔽多种架构并存的基础设施差异性,对上直接承接业务应用,提供全面一体化算力云
10、服务能力。(二)政企数字化转型进程加快推动分布式云规模化实践应用分布式云能够融合存量IT系统,成为传统行业深度用云的突破口。多数传统行业企业信息化工作开展较早、建设时间跨度长、技术迭代次数多,沉积了大量零散的信息化系统、老旧的基础设施,遗留厚重的 IT 系统历史包袱,未能将云有效融入现有 IT 系统,阻碍传统行业数字化转型进程。随着分布式云技术的发展,云服务在分布式部署、统一管理运维、应用敏捷部署等方面能力得到提升,助力传统行业进一步深度用云。例如,政务行业通过分布式云的跨地域统一管理架构,统筹管理省、市、区县等资源,实现数据互联互通,并提供通用的业务运行平台,增加部门、区域间的公共化、资源共
11、享能力,对业务进行精细化资源分配,加速业务应用的创新开发和集成,提升政务服务的效率。制造业利用分布式云的实现工厂多级管理,将生产现场的设备统一接入、统一管理,并将 AI 应用部署在现场边缘,实现实时数据处理、智能质检;金融行业通过分布式云平台对底层异构的总行、分行、边缘站点等基础设施资源进行统一管理,提高分行站点上云比例,高效管理所有分行基础资源和应用,同时,通过分布式云将业务应用部署到具备互联网出入口的边缘站点,能够大幅降低互联网应用访问时延。分布式云提供统一资源底座,助力各企业聚焦自身业务创新。各行业企业从业务可用性、资源成本控制等角度考虑,采用多云、混合云部署已成为常态,以此带来的基础设
12、施的规格不统一、公共组件异构、技术能力限制不一致等问题,导致企业浪费大量人力在基础设施管理,阻碍业务应用的创新实践。其一,同一应用部署在异构的云基础设施之上,存在较多分支集群,应用上线、下线、变更均涉及多次在不同云上的操作,应用的测试和迭代叠加了更多的繁复的适配性验证、上线、回滚工作;其二,很多企业应用使用量在高峰时段和低谷时段分布极不均衡,对应的资源需求变化极大,出于成本优化的考虑,需要频繁调整系统资源,浪费了很多人力精力;其三,多个云资源池数据、应用、业务流通困难,信息孤岛效应明显,很难实现全面协同。从实践中看,分布式云技术能够为这类问题提供的解决方案。通过分布式云的一致基础架构,实现多资
13、源池的互联互通和协同运作,打通各个数据孤岛,实现协同创新;通过分布式云的全局管理能力,实现业务资源的统一申请、开通等生命周期管理,节省了运维成本,利用云原生技术,有效屏蔽底层基础设施差异性,可以专注于应用开发和测试;通过分布式云的全局调度能力实现业务应用的弹性部署、流量治理,实现资源随需使用、流量分时段负载均衡、应用灵活调度。随着 5G、人工智能、物联网、大数据、区块链等新一代信息技术的飞速发展与广泛渗透,云作为算力底座从硬件、基础技术、平台到应用均面临全面革新调整,分布式云技术方案可以为各行业与其他新一代信息通信技术融合提供统一的算力支撑底座,让企业更加专注于新技术融合应用开发,助力各行业利
14、用新一代信息通信技术赋能自身业务,提升经营效率和应用价值。分布式云典型应用场景02(一)分布式云基础设施实现算力按需弹性供给(二)分布式云全局管理实现分支节点统一管理(三)分布式云原生全面提升企业应用管理效率 5分布式云行业实践指南(一)分布式云基础设施实现算力按需弹性供给 1.时延敏感型应用分布式云可以将云服务延展到本地 IDC、生产现场和边缘区域等下沉场景,降低访问时延和网络带宽传输压力,解决传统集中式云计算不能覆盖到的现场边缘计算场景。分布式云解决了集中式云计算无法满足的时延敏感型业务的挑战。常见的时延敏感型业务如下:面向终端消费:以直播、会议为代表的音视频,以及云游戏、AR 等业务,时
15、延对终端用户体验有较大的影响。通过分布式云来部署业务,可以将业务放置到离终端用户更近的物理位置,从而降低时延,提升体验。面向生产现场:在智能制造、自动驾驶等领域,需要实时对生产数据进行监控、计算,并实时反馈到生产控制系统,分布式云提供的就近部署能力,除了实现与生产系统微秒级时延互访,也减少了数据在复杂网络传输带来的不确定性。02.分布式云典型应用场景图 1低时延业务应用模型6 分布式云行业实践指南2.数据监管合规分布式云通过将云服务按需部署在用户指定安全区域,能够解决集中式云计算的数据合规和政策合规问题。政企用户敏感数据资产,通常需要采用特殊的保护策略,比如固定的部署位置、专属的部署资源,以及
16、严格的访问管理策略。对此,传统中心公有云难以完全实现,成为企业上云的重要阻碍因素之一。除此以外,从事高科技或接触敏感信息行业,例如金融、政务等,从国家、行业层面往往也会有相应的数据安全合规规定,某些国家、地区会要求金融数据本国、本区域驻留。通过部署分布式云实现专属化的部署,满足数据监管合规诉求,保证数据从存储到处理均在合规流程范围之内。(二)分布式云全局管理实现分支节点统一管理 在分支机构管理场景,分布式云相对于集中式中心云、传统 IT 有较大优势。图 2云边端一体化管控常见的分支机构管理场景如下:集团型企业:大型组织通常在全国乃至世界范围内会存在多个分支机构,每个机构会有自身 IT 诉求,同
17、时又需要集团层面统筹管理,大型集团企业按国/省/市/地划分的部门均可以通过分布式云来统一管理 IT 架构。7分布式云行业实践指南 图 3多集群应用服务架构分散部署型业务:部分业务天然具有分散部署特征,比如智慧高速、智慧水利、智慧地产,运营方需要部署和管理从数十到数千的分散业务节点。但在企业实践过程中,以某大型企业为例,传统的解决方案不具备统一管理、分布式部署等能力,机构、企业的分支机构往往各自独立建设资源,导致资源异构、管控困难、数据孤岛等问题。通过分布式云的建设,将大型政企单位的不同分支节点的云资源进行统一管理,进而统一管理集团的 IT 资产、软件服务、中心组织、生产制造系统以及企业管理系统
18、等,实现企业内的数字化资产、业务、人力资源的统一管理运营。(三)分布式云原生全面提升企业应用管理效率1.多云应用治理随着企业数字化能力的逐步提升和上云进程的深入,越来越多的企业选择多云战略,同时采购和使用多个厂商的云服务或自建云中心的方式,满足企业不同业务的需求,平衡多家供应商影响,避免厂商锁定,提高企业平台自身的独立性和稳定性。但大部分企业受限于技术和成本等因素,在推进多云过程中仍面临管理复杂、成本较高等挑战。将云原生技术与分布式云融合,能够帮助企业更好地实现多云的应用治理。分布式云应用治理应能够统一发布和管理跨云环境的应用服务,实现跨云多活、故障迁移、灾备等。同时,多集群间应用能够弹性伸缩
19、,按地域、状态、资源等维度进行调度,实现快速地在多个集群上部署和管理应用,提高业务弹性敏捷。8 分布式云行业实践指南2.应用高可用容灾在企业上云实践过程中,尤其在保障关键业务可靠性的方面,利用云原生分布式云的技术,能够更加有效地应对高可用容灾的场景。例如Kubernetes 体系结构支持集群范围中的应用程序正常高可用的运行,但不支持对分布式云跨地理位置的大规模灾难恢复。在这种情况下,需要构建多集群的方式,应用服务通过在集群间备份恢复或多活部署的方式,实现更大范围的业务高可用性。该种方式涉及操作多个集群上的应用、服务和数据,通过统一的容灾管理机制,在分布式云跨集群之间实现服务同步、负载均衡、应用
20、配置、数据服务等,实现跨云多活容灾,并提高资源利用率,节约成本。3.混合云架构应用企业在上云过程中由于数据安全隐私、资源利旧、业务容灾等原因,在上云时通常无法放弃自建数据中心或本地资源,往往会采用混合云的架构。但混合云架构带来的额外管理运维成本,以及云上云下资源、应用不能协同等瓶颈限制了业务的进一步扩展。图 4多集群容灾架构9分布式云行业实践指南 通过以 Docker、Kubernetes 为代表的云原生技术,使用分布式云方式利用跨云混合部署集群的方式,支持用户在自有的本地基础设施运行与中心云上集群一致的 Kubernetes 容器服务,包括虚拟机和物理机。中心云上托管的 K8s 集群的控制平
21、面,集群的创建、升级、监控等生命周期管理由分布式云云厂商统一管理,用户只需要提供硬件和机房即可。这种混合部署集群的方式能够快速实现多云多地域的分布式云服务,具备以下优势:资源利旧:充分利用 IDC 资源,在上云的过程中可以对已有的资源进行成本摊销;降低运维成本:免去在本地搭建、运维 K8s 集群的成本,由云厂商统一运维管控,减少运维投入成本;云能力按需接入:不仅要支撑应用本身运行,还要便捷地与网络、数据库、中间件等云服务连接,实现按需扩展;弹性敏捷:支持使用云上资源对 IDC 的资源进行快速扩容,赋予 IDC 资源弹性拓展的能力,有效应对流量突发的场景。图 5跨云混合部署集群分布式云技术演进与
22、发展03(一)面向私有化场景定制的分布式云部署能力(二)面向多形态部署的分布式安全防护能力(三)面向全局视角的分布式云统一管理能力(四)面向云边端多层级算力协同的全域调度能力11分布式云行业实践指南 在分布式发展白皮书(2022)中提到,分布式云关键技术包括基础设施、分布式云服务、全局管理、云原生、一体化安全等。随着分布式云在各行业、各场景逐步深化实践,分布式云技术不断演进与发展,具体包括下述几个方面。(一)面向私有化场景定制的分布式云部署能力在对数据合规性有较高要求的行业,私有化交付的分布式云正处于联合验证和初步实践过程中,采用公有云模式和私有化模式的分布式云特征区别如下:分布式云公有云模式
23、:由服务商提供完全运维托管的服务(软硬件、运维),大多数采用中心化管控模式,从而极大的降低本地化管控模块成本,具备与中心云一致的服务能力和管理模式,分布式云节点支持与服务商公有云能力实时同步。分布式云私有化模式:由服务商提供整套云平台软件以及分布式云节点的软件,硬件则为服务商提供或指定型号采购,运维多由客户执行,几乎全部采用私有化管控节点,需先建设对应厂商的私有云平台,具备与该私有云平台一致的服务能力和管理模式,不支持与服务商公有云能力实时同步。面向私有化场景的分布式云的特点可以总结为:具备分布式云的敏捷性、全局管理、统一体验的特征,通过减弱部分分布式云的运维效率和成本优势,实现满足特定行业的
24、数据合规性和运营可控性。在金融、政务等领域,私有化的分布式云技术正在实践应用,目标是通过分布式云解决中小型节点和边缘区域算力部署和管理难题,代替传统多类 IT 方案组合的方案,实现更低成本、更高效的在非中心区域引入更丰富的云和数字化服务能力。(二)面向多形态部署的分布式安全防护能力分布式云因其部署形态、位置、形式上的灵活性,可能会被用于处理更复杂的 IT 需求场景,例如解决大型政企中位置多地分散协同的管理诉求,在形式上也常与传统私有云、自建 IT 基础设施共同组成混合云。在这类场景下,除了通过常规的防火墙、主机安全等防护产品来保护设备和系统,分布式云还需加强以下两类场景的安全防护:03.分布式
25、云技术演进与发展12 分布式云行业实践指南1.边缘、分支与中心的访问安全 在企业机构的分支节点,比如工厂、变电站、分公司等场景,往往无法提供与中心一致的安全防护等级,部分终端设备、系统存在被入侵风险。而分布式云的分散部署、统一管理特性,能够联通中心和众多分支节点,可采用以下技术能力解决潜在风险:分支节点尽可能部署完善的安全模块,比如漏洞、入侵检测等;分支节点采取“零信任”管理机制,对访问和登录行为进行身份鉴权,对往来流量通过防火墙进行安全管理。2.分布式云+自建(私有)混合场景安全在企业机构内部 IDC、系统中引入分布式云除了能实现降本增效外,还可以通过分布式云引入海量的供应商 PaaS、Sa
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