ECI@創新科技 | 數字孿生在釋放云潛力中的作用（下）
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通常來說，科技的發展都會交替經歷平臺期和爆發期。平臺期的科技創新更多聚焦于識別并解決客戶現在的痛點，而爆發期的科技創新更多聚焦于引領并創造客戶未來的需求，劃時代的偉大科技創新往往誕生于此。
數字技術已經成為現代社會不可或缺的一部分。在這個數字化時代，數字孿生技術正在逐步成為制造業、能源、城市規劃等領域的熱點。數字孿生作為一項新興的技術，通過建立物理系統的虛擬模型，實現了物理對象在數字世界中的映射，從而幫助我們更深入地了解物理對象的本質。本文將探討數字孿生在釋放云潛力方面的作用，通過數字孿生技術的應用，云服務將能夠提供更加智能化、高效化的服務，為企業和社會帶來更大的價值。
服務孿生的關鍵要點
服務孿生模式（Service Twin Pattern）：
新要求和軟件抽象不斷激勵著新創新模式和范式的發展，服務孿生模式也是如此。但是為什么要使用一個新的術語，而不是利用現有的模式，例如數字孿生模式或Sidecar模式呢？模式有助于快速傳達思想并突出解決方案的某些方面。數字孿生模式強調為非數字實體創建數字對等物，形成信息物理系統。這里，非數字對象的存在是關鍵，因此命名。并且通常情況下，雙胞胎并不在物理對等物中直接發揮作用，而是豐富其生命周期，提供間接優化效益。另一方面，Sidecar模式通過Kubernetes的Pod概念和Dapr等項目而流行，它擴展了應用程序在部署時的能力。這些新增功能與主應用程序共置，共享相同部署目標和生命周期。
雖然受到這兩種模式的啟發，但服務孿生模式以服務粒度為單位，沒有物理對等物-也沒有局限于邊車架構，因此需要一個新的名稱來傳達其本質。微服務已成為當今數字對象的通用單元。微服務的邊界劃定了團隊所有權、生命周期、擴展策略、部署位置以及許多其他屬性。因此，微服務代表了數字功能的理想內聚單元，可以作為操作控制結構和遠程開發能力消耗的單元進行遠程表示。這正是服務孿生模式的核心。該模式在云基礎設施上創建服務遠程孿生，通常唯一代表真實服務。通過在服務與其孿生之間形成1：1映射，該模式可以通過附加功能增強服務的行為，而不會對這些功能的本質施加任何限制。
這種服務與其遠程孿生表示之間的獨特映射的基礎是建立用于數據交換的安全通信通道。與具有物理對象的數字孿生模式類似，這種數據交換的復雜性可以根據使用情況而變化。在較簡單的實例中，如監控，數據流可以是單向的，僅從服務向其孿生發出度量和日志。下一個復雜級別是當服務孿生控制和管理服務的某些方面時，正如服務網格控制網絡策略的情況。一些服務孿生可以超越充當控制結構和管理服務的配置和密鑰。例如，HashiCorp Cloud Platform Vault具有與關聯密鑰的應用程序概念，這些密鑰在運行時傳遞并推動任何更新到實際應用程序。
在其他情況下，數據流可以是雙向的；Ably就是這種情況，它們提供實時消息傳遞功能。在Ably中，沒有消息代理的概念，而是具有隊列、令牌、度量、通知等的應用程序。在更高級的遠程孿生中，例如Diagrid Cloud Runtime API，數據流可以遵循各種模式。該孿生可以提供許多補充功能，例如狀態管理、工作流、連接器等，從而創建一個動態的雙網絡系統。如今，應用程序概念主要存在于以計算為中心的云服務中，例如AWS AppRunner、Google CloudRun、Azure Container Apps、Railway、Convex和Vercel等等。但擁有頂級應用程序概念將允許開發人員在運行時將應用程序綁定到其孿生，并將其與其他能力結合使用，如云綁定體系結構本文所述。
云基礎設施上的服務孿生模式
想象一下：您有一個服務并在云環境中創建了相應的服務孿生。通過在服務與其數字孿生之間建立獨特的映射和安全通信通道（通過代理、邊車、SDK、簡單的URL映射、基于CLI的配置等），兩者可以有效地進行通信。通過其孿生，服務可以被配置為僅檢索其在云環境中定義的密鑰。數字孿生可以協助執行服務發現、配置傳播以及連接到第三方端點。
與服務孿生一起翻轉云消費：
使用服務孿生模式對開發人員有直接的好處。如Mecha架構所描述的，孿生可實現商品化功能的運行時重用，例如狀態訪問、pub/sub交互、第三方連接器、配置和密鑰訪問、彈性策略等。此外，這些功能可以作為云功能在單個服務范圍內使用，并且孿生服務的可管理性可以卸載到其他團隊，以減輕操作負擔。
服務孿生模式還具有間接的二級效應，可以使運營團隊受益，并改變我們使用云服務的方式。在開發階段，微服務已被接受為通用數字功能單元，隔離在獨立的源代碼存儲庫中。它們是構建的，并且輸出也作為隔離的容器化工件進行存儲。在部署階段，微服務也被接受為通用規模單元，由AWSSAMStack、AWSAppRunner和GoogleCloudRun等云服務提供。盡管如此，在運行時，當涉及到使用其他運行時原語（如網絡、存儲、工作流、配置、安全性、可觀察性等）時，我們目前缺乏相應的服務級表示在云環境中。
服務孿生模式提供了一種方法來解決服務與其云原語之間的粒度不匹配問題，將運營問題與服務的邊界對齊。通過創建基于真正服務的孿生對象，服務成為云運行時中的一流實體，可以作為獨立的操作管理層，并且可以通過其他云原語來增強服務。它將云原語向左移動，并迫使Dev和Ops團隊以服務優先的方式思考和行動。與開發人員世界觀對齊的服務孿生也成為操作團隊的運行時管理和安全邊界。
從基礎設施優先到服務優先的抽象云消費的轉變：
這種新模式將云消費從基礎設施優先的原語是功能的主要單位轉變為應用程序服務是主要單位，而其他云服務是補充功能。它將服務的開發、部署和現在的運行時方面整合到一個有凝聚力的單元中，使其成為一種強大的抽象，減少了處理云服務時的認知負擔。
總的來說，服務孿生模式是一個開創性的概念，將數字孿生概念與微服務和云連接在一起。它提供了一種獨特的的方法來使用云服務，通過提供更加面向應用程序和開發人員友好的環境，改變了開發人員與云服務交互的方式。
該模式的核心好處是解決了服務與其云原語之間的粒度不匹配問題，將運營問題與服務的邊界對齊，并使服務成為云運行時中的一流實體。此外，它將重點從基礎設施優先轉移到應用優先，迫使開發人員和運營團隊以服務為中心的方式思考和行動。這種轉變可以顯著降低處理云服務時的認知負擔，使其成為開發人員的強大抽象。
然而，采用這種云服務消費模式的轉變也面臨諸多挑戰。它需要開發人員和運營團隊轉變思維方式，愿意接受新的模式，并準備好采用服務優先的方法。真正的問題在于，我們作為一個行業是否準備好接受這種模式的轉變，并充分利用云服務的潛力。
注：本文內容轉載于InfoQ網站文章：
The Role of Digital Twins in Unlocking the Cloud's Potential（https://www.infoq.com/articles/digital-twin-cloud/）
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