5G时代边缘计算：LFEdge生态与EdgeGallery技术详解

1. 本书详细全面地介绍了LF Edge社区和其下各项目-包括LF Edge各项目系统架构、重点Blueprints、重点Feature模块实现细节-通过真实的案例指导应用边缘计算开源项目实践-填补了LF Edge书籍国内市场空白。

2. 华为开源技术团队出品-本书第一作者为华为开源首席联络官-其带领团队常年活跃在网络开源领域-并长期在LF Edge开源社区贡献代码。团队对于LF Edge社区版本架构和技术-以及社区运作均有深刻理解。

3. 本书除对几个主流开源项目进行详细介绍外-还专门介绍华为在边缘计算方面的实践和探索。

本书对LF Edge边缘计算开源项目群中重点项目进行了全面介绍，并给出了华为自己在这方面的探索和实践。通过本书，读者能够理解主流开源社区LF Edge边缘计算系统的技术架构、核心模块，以及众多行业的边缘计算实践案例。全书共分为10章：

第1章详细分析了5G时代行业数字化转型，指出行业数字化场景特点是千行百业，这就注定需要边缘计算。本章还介绍了边缘计算的基础特征。

第2~3章分析了5G时代边缘计算使能行业数字化需要什么样的目标架构和设计原则。

第4章重点介绍LF Edge项目群定位，以及其锚点项目Akraino社区的详细Blueprints和Feature项目。第5~7章重点分析了EdgeGallery项目的技术实现和落地实践。

第8章重点介绍其他主流边缘计算项目。

任旭东

毕业于上海交通大学-2000年加入华为公司-历任智能网络研发工程师、印度分部产品经理和架构师、商业OSS领域总经理、网络OSS副总裁、网络OSS战略与MKT副总裁、解决方案MKTG副总裁等职务。在研发、市场营销、产品管理等方面均积累了丰富的经验。

现任华为ICT基础设施开源业务总经理-华为公司首席开源联络官-全面负责面向运营商和企业的网络自动化产业解决方案的开源实现-聚焦于用开源手段构建产业生态-做大产业空间-构建健康和谐的产业环境-支撑公司商业成功。

Linux基金会核心开源项目LFN和LF Edge董事会董事-EdgeGallery社区董事会主席-参与过多个网络开源项目的创立、整合和治理等工作-如ONAP、OPNFV、Akraino、OPEN-O等。在电信网络、OSS、SDN、NFV、边缘计算业务和产业发展方面有独到见解。

本书通过浅显易懂的方式科普了边缘计算的场景和价值-并且深入分析了当前产业界边缘计算相关的开源项目-尤其对Linux基金会下LF Edge开源社区项目进行了详细剖析。本书还公布了电信领域边缘计算开源项目EdgeGallery-对其目标架构、关键能力和应用集成案例都进行了深入介绍。无论对于运营商、边缘计算厂商、行业应用开发商-还是对于个人开发者-本书都是一本不可多得的好书。

——中国工程院院士 刘韵洁

本书内容丰富翔实-既包含了产业趋势分析、边缘计算目标架构设计-又包含了对业界典型开源项目的详细介绍-为读者提供了一个快速了解边缘计算产业现状的有效途径。本书可为开发者基于边缘计算平台快速构建应用提供指导-也可为应用厂商结合5G边缘计算进行创新提供参考。

——中国移动集团研究院副院长 杨志强

EdgeGallery是针对电信领域创建的边缘计算开源项目。本书介绍了EdgeGallery的架构和定位、项目集成开发方法-以及边缘计算应用集成实践-相信会给边缘计算从业者-尤其是关注EdgeGallery项目的开发者提供明确的指导。

——中国联通网络技术研究院首席科学家 唐雄燕

这本书主要从电信产业的视角-分析了5G时代边缘计算的目标架构-同时普及介绍了LF Edge下的开源项目-最后详细阐述了EdgeGallery项目。这是一本了解5G MEC很好的图书。中国联通致力于以MEC边缘云为锚点-促进“云网边端业”五位协同-愿携手EdgeGallery共建MEC边缘生态-赋能5G千行百业。

——中国联通集团边缘计算高级总监 陈丹

5G MEC是一个“新生”事物。“新”是指新架构和新能力-这是为了适应5G 2B新环境；“生”是指5G MEC是在网络产业“母体”中刚刚孕育的。本书除了介绍了EdgeGallery开源项目外-还介绍了LF Edge主要边缘计算开源项目。我相信产业相关技术管理者、专家和开发者-都可以从本书中受益。

——华为云核心网产品线总裁 刘康

其他作者简介

序　一

序　二

序　三

序　四

前　言

引言 1

第1章　 确定性网络和边缘计算使能5G时代行业数字化 5

1.1　 万亿规模的5G 时代行业数字化加速到来 5

1.2　 5G 时代行业数字化与过去企业信息化 7

1.3　5G 时代行业数字化的基础特征 9

1.4　 5G 时代行业数字化中的确定性网络 12

1.5　5G 时代边缘计算基本形态 14

第2章　 5G时代边缘计算目标架构设计原则 18

2.1　边缘计算面临的挑战 18

2.2　边缘计算架构设计原则 21

2.2.1　模型驱动 21

2.2.2　数字孪生 30

2.2.3　低时延与本地计算 31

2.2.4　自治域、自闭环 32

2.2.5　灵活适配的弹性网络 33

2.2.6　云边协同 34

2.2.7　智能化 34

2.2.8　安全可信 35

2.2.9　从云原生演进到边缘原生 35

第3章　5G时代边缘计算目标架构 37

3.1　部署场景 39

3.2　功能视图 40

3.2.1　基础资源 41

3.2.2　功能领域 41

3.2.3　边缘管理 44

3.2.4　边缘服务 46

3.2.5　安全服务 47

第4章　 LF Edge锚点项目Akraino技术详解 50

4.1　什么是LF Edge 50

4.2　Akraino Edge Stack 社区简介 52

4.3　 Akraino 社区热点蓝图项目解析 53

4.3.1　 5G MEC System BlueprintFamily 55

4.3.2　 AI/ML and AR/VR Applicationsat Edge 56

4.3.3　Connected Vehicle Blueprint 58

4.3.4　IEC Blueprint Family 62

4.3.5　AI Edge Blueprint Family 65

4.3.6　 Edge Lightweight and IoTBlueprint Family 68

4.3.7　 ELIOT AIoT in SmartOffi ce 71

4.3.8　ELIOT IoT Gateway 77

4.3.9　 Integrated Cloud Native NFV/App stack 79

4.3.10　KNI Blueprint Family 81

4.3.11　 Network Cloud BlueprintFamily 85

4.3.12　Micro-MEC 88

4.3.13　PCEI Blueprint Family 92

4.4　 Akraino 社区热点特性项目简析 93

4.4.1　Akraino Portal 项目 93

4.4.2　 Akraino Blueprint ValidationFramework 项目 97

4.4.3　API Gateway 项目 98

4.4.4　Akraino Profi ling 项目 100

4.4.5　API Framework 项目 103

第5章　EdgeGallery架构详解 107

5.1　EdgeGallery 项目概述 107

5.2　EdgeGallery 技术架构 108

5.2.1　方案目标与约束依赖 108

5.2.2　方案架构设计 109

5.2.3　 核心模块MEP 功能解析 113

5.2.4　功能接口定义 116

5.2.5　关键流程设计 120

第6章　 EdgeGallery边缘计算开源项目集成开发指南 128

6.1　开源项目应用集成指南 128

6.1.1　边缘应用部署流程 128

6.1.2　应用镜像制作与配置 130

6.1.3　应用集成部署 139

6.1.4　本地开发流程 146

6.2　App 集成实践 151

第7章　 EdgeGallery边缘计算应用

集成实践 161

7.1　VR 直播 161

7.2　视频编排和优化 166

7.3　基于位置的广告 170

7.4　边缘电信vCDN 173

7.5　流媒体优化 178

7.6　园区网络中的机器视觉应用 182

7.7　移动办公 186

第8章　 其他活跃边缘计算开源项目 191

8.1　EdgeX 项目 191

8.1.1　架构设计原则 192

8.1.2　微服务架构 193

8.2　Baetyl 项目 195

8.2.1　概念和架构简析 195

8.2.2　开源代码框架 197

8.3　FlEdge 项目 203

8.4　MobilEdgeX 项目 208

8.5　KubeEdge 项目 212

8.6　StarlingX 项目 215

8.7　Airship 项目 218

附录　边缘计算术语表 221

为什么写这本书

边缘计算是最近几年热门的技术话题-是结合5G 建设来推进行业数字化的关键实现技术。边缘计算不但涉及部署形态、容器、自动化等技术-还涉及与运营商网络、公有云、行业开发者的多边协同关系。因此对边缘计算的系统架构和技术实现方向-不同组织、不同行业的参与者都有不同的理解。

同时边缘计算作为面向广大开发者的复杂软件系统-很难用标准文档无异议地进行描述-因此近年来越来越多的产业组织采用开源的方式来定义产业公共的软件参考架构和参考实现。开源源于软件开发-是一种开发计算机程序的方法-这种方法的设计基础是公开访问-因为相关作者希望其源代码能提供给其他人查看、复制、学习、更改。今天的“开源”包含更广泛的内涵和理念-已成为众筹式推动产业发展和加速技术创新的手段。通常开源项目、产品或计划包含并提倡如下几个理念。

 拥抱开放交流：社区技术讨论没有上下级-鼓励大家提出各自的技术观点和需求。

 协作参与：贡献自己的力量。

 快速原型制作：快速迭代-小步快跑。

 透明度：决策机制透明。

 尊重专业-引领每个人成为资深专家。

 社区引导发展。

Linux 基金会有丰富的开源项目治理经验和庞大的开发者基础。Linux 基金会发起的LF Edge 边缘计算开源项目群-成立仅一年就汇聚了多个有影响力的边缘计算开源项目-促进跨项目的协同-得到产业界的广泛认可。LF Edge 已发展成为电信产业规模最大、最具影响力的边缘计算开源社区-国内市场需求强烈。LF Edge 是Linux 基金会在2019 年1 月24 日推出的面向边缘计算的国际开源组织-旨在建立一个独立于硬件、芯片、云或操作系统的开放的、可互操作的边缘计算框架。LF Edge 初始由5 个项目组成-当前（本书完稿时）已经扩展到7 个-它们分别是AkrainoEdge Stack、EdgeX Foundry、Home Edge Project、Open Glossary of Edge Computing、EVE、FLEDGE、BAETYL-并且还有10 个以上的项目正在加入过程中。LF Edge 在不到一年的时间内迅速成长为IoT 和边缘计算领域最热门的社区之一-这得益于其构建统一边缘计算框架、整合当前产业零散边缘计算项目的独特目标和定位。

本书系统介绍了LF Edge 边缘计算开源项目-希望帮助广大有意投入行业数字化的开发者、从业者快速掌握主流边缘计算开源项目的技术架构和功能-并选择适合自己的边缘计算开源项目进行产品化-把握所在行业潜藏的数字化商机。

在这十余个正在加入LF Edge 的项目中就包括我国贡献的电信网络边缘项目EdgeGallery。EdgeGallery 包括MEP、MECM、开发者工具链以及I/P 层平台。EdgeGallery提供的主要功能涵盖第三方App 开发、移植、优化、集成验证-以及简单的自助管理-目标是打造最受欢迎的MEC 开源平台。

2019 年-部分运营商已经与设备商基于LF Edge 的开源项目探索边缘计算部署。2020年-随着5G 建设的加速-国内学习LF Edge 的热潮空前高涨。目前国内还没有关于LFEdge 的中文书籍-本书的出版将填补这一市场空白。

本书读者对象

本书主要适合于以下读者：

 运营商和设备厂商中从事边缘计算规划、设计、开发的人员；

 从事企业信息化以及行业数字化规划、设计、开发的人员；

 参与LF Edge 项目的人员-或者准备使用LF Edge 开源成果的公司和人员；

 对边缘计算开发感兴趣的高校师生和工程师。

本书特色

本书详细且全面地介绍了LF Edge 社区及其下的各个项目-包括LF Edge 下各个项目的系统架构、重点蓝图规划、重点特性模块实现细节、版本亮点等-通过真实的案例指导边缘计算开源项目实践。

本书作者为华为开源首席联络官及其团队核心成员-团队常年活跃在网络开源领域-并长期在LF Edge 开源社区贡献代码。本书写作团队包括高级工程师和高级市场人员-对于LF Edge 社区版本架构和技术以及社区运作均有深刻理解。读者学习以后不仅可以熟悉LF Edge 架构及其使用方法-还可以对参与、消费、回馈开源社区有更深刻的认识。

本书理论联系实际-全面而系统-开发者可以通过本书深入理解LF Edge。我们希望本书可促进LF Edge 在国内的部署-推动边缘计算事实标准的建立-满足行业数字化对边缘计算的强烈需求。

勘误和支持

由于时间有限-加之边缘计算领域仍在快速发展中-故书中难免会出现一些不准确的地方-广大读者若有好的建议-恳请发送至邮箱sunhl@hzbook.com-万分感谢。关于边缘计算的最新进展-欢迎大家登录LF Edge 社区进行了解-也欢迎大家参与社区建设-共同创造边缘计算的未来。

致谢

感谢LF Edge 和Akraino 社区中每一位充满创意与活力的朋友-感谢你们长期对社区的付出和做出的贡献-是你们的不懈努力给边缘计算带来了繁荣-加速了行业数字化进程。感谢机械工业出版社华章公司的编辑孙海亮-因为有了你的帮助-我们才能最终顺利完成本书。

感谢华为云化网络OSDT 开发部EdgeGallery 开源项目组的同人-感谢你们在本书编写过程中提供的帮助和无私付出。

谨以本书献给在5G 时代的2B、行业数字化领域-以及在边缘计算开源事业中辛苦奋斗的践行者们。最后衷心希望阅读本书的读者能够有所收获！