ECI@创新科技 | 数字孪生在释放云潜力中的作用（下）
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通常来说，科技的发展都会交替经历平台期和爆发期。平台期的科技创新更多聚焦于识别并解决客户现在的痛点，而爆发期的科技创新更多聚焦于引领并创造客户未来的需求，划时代的伟大科技创新往往诞生于此。
数字技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。在这个数字化时代，数字孪生技术正在逐步成为制造业、能源、城市规划等领域的热点。数字孪生作为一项新兴的技术，通过建立物理系统的虚拟模型，实现了物理对象在数字世界中的映射，从而帮助我们更深入地了解物理对象的本质。本文将探讨数字孪生在释放云潜力方面的作用，通过数字孪生技术的应用，云服务将能够提供更加智能化、高效化的服务，为企业和社会带来更大的价值。
服务孪生的关键要点
服务孪生模式（Service Twin Pattern）：
新要求和软件抽象不断激励着新创新模式和范式的发展，服务孪生模式也是如此。但是为什么要使用一个新的术语，而不是利用现有的模式，例如数字孪生模式或Sidecar模式呢？模式有助于快速传达思想并突出解决方案的某些方面。数字孪生模式强调为非数字实体创建数字对等物，形成信息物理系统。这里，非数字对象的存在是关键，因此命名。并且通常情况下，双胞胎并不在物理对等物中直接发挥作用，而是丰富其生命周期，提供间接优化效益。另一方面，Sidecar模式通过Kubernetes的Pod概念和Dapr等项目而流行，它扩展了应用程序在部署时的能力。这些新增功能与主应用程序共置，共享相同部署目标和生命周期。
虽然受到这两种模式的启发，但服务孪生模式以服务粒度为单位，没有物理对等物-也没有局限于边车架构，因此需要一个新的名称来传达其本质。微服务已成为当今数字对象的通用单元。微服务的边界划定了团队所有权、生命周期、扩展策略、部署位置以及许多其他属性。因此，微服务代表了数字功能的理想内聚单元，可以作为操作控制结构和远程开发能力消耗的单元进行远程表示。这正是服务孪生模式的核心。该模式在云基础设施上创建服务远程孪生，通常唯一代表真实服务。通过在服务与其孪生之间形成1：1映射，该模式可以通过附加功能增强服务的行为，而不会对这些功能的本质施加任何限制。
这种服务与其远程孪生表示之间的独特映射的基础是建立用于数据交换的安全通信通道。与具有物理对象的数字孪生模式类似，这种数据交换的复杂性可以根据使用情况而变化。在较简单的实例中，如监控，数据流可以是单向的，仅从服务向其孪生发出度量和日志。下一个复杂级别是当服务孪生控制和管理服务的某些方面时，正如服务网格控制网络策略的情况。一些服务孪生可以超越充当控制结构和管理服务的配置和密钥。例如，HashiCorp Cloud Platform Vault具有与关联密钥的应用程序概念，这些密钥在运行时传递并推动任何更新到实际应用程序。
在其他情况下，数据流可以是双向的；Ably就是这种情况，它们提供实时消息传递功能。在Ably中，没有消息代理的概念，而是具有队列、令牌、度量、通知等的应用程序。在更高级的远程孪生中，例如Diagrid Cloud Runtime API，数据流可以遵循各种模式。该孪生可以提供许多补充功能，例如状态管理、工作流、连接器等，从而创建一个动态的双网络系统。如今，应用程序概念主要存在于以计算为中心的云服务中，例如AWS AppRunner、Google CloudRun、Azure Container Apps、Railway、Convex和Vercel等等。但拥有顶级应用程序概念将允许开发人员在运行时将应用程序绑定到其孪生，并将其与其他能力结合使用，如云绑定体系结构本文所述。
云基础设施上的服务孪生模式
想象一下：您有一个服务并在云环境中创建了相应的服务孪生。通过在服务与其数字孪生之间建立独特的映射和安全通信通道（通过代理、边车、SDK、简单的URL映射、基于CLI的配置等），两者可以有效地进行通信。通过其孪生，服务可以被配置为仅检索其在云环境中定义的密钥。数字孪生可以协助执行服务发现、配置传播以及连接到第三方端点。
与服务孪生一起翻转云消费：
使用服务孪生模式对开发人员有直接的好处。如Mecha架构所描述的，孪生可实现商品化功能的运行时重用，例如状态访问、pub/sub交互、第三方连接器、配置和密钥访问、弹性策略等。此外，这些功能可以作为云功能在单个服务范围内使用，并且孪生服务的可管理性可以卸载到其他团队，以减轻操作负担。
服务孪生模式还具有间接的二级效应，可以使运营团队受益，并改变我们使用云服务的方式。在开发阶段，微服务已被接受为通用数字功能单元，隔离在独立的源代码存储库中。它们是构建的，并且输出也作为隔离的容器化工件进行存储。在部署阶段，微服务也被接受为通用规模单元，由AWSSAMStack、AWSAppRunner和GoogleCloudRun等云服务提供。尽管如此，在运行时，当涉及到使用其他运行时原语（如网络、存储、工作流、配置、安全性、可观察性等）时，我们目前缺乏相应的服务级表示在云环境中。
服务孪生模式提供了一种方法来解决服务与其云原语之间的粒度不匹配问题，将运营问题与服务的边界对齐。通过创建基于真正服务的孪生对象，服务成为云运行时中的一流实体，可以作为独立的操作管理层，并且可以通过其他云原语来增强服务。它将云原语向左移动，并迫使Dev和Ops团队以服务优先的方式思考和行动。与开发人员世界观对齐的服务孪生也成为操作团队的运行时管理和安全边界。
从基础设施优先到服务优先的抽象云消费的转变：
这种新模式将云消费从基础设施优先的原语是功能的主要单位转变为应用程序服务是主要单位，而其他云服务是补充功能。它将服务的开发、部署和现在的运行时方面整合到一个有凝聚力的单元中，使其成为一种强大的抽象，减少了处理云服务时的认知负担。
总的来说，服务孪生模式是一个开创性的概念，将数字孪生概念与微服务和云连接在一起。它提供了一种独特的的方法来使用云服务，通过提供更加面向应用程序和开发人员友好的环境，改变了开发人员与云服务交互的方式。
该模式的核心好处是解决了服务与其云原语之间的粒度不匹配问题，将运营问题与服务的边界对齐，并使服务成为云运行时中的一流实体。此外，它将重点从基础设施优先转移到应用优先，迫使开发人员和运营团队以服务为中心的方式思考和行动。这种转变可以显著降低处理云服务时的认知负担，使其成为开发人员的强大抽象。
然而，采用这种云服务消费模式的转变也面临诸多挑战。它需要开发人员和运营团队转变思维方式，愿意接受新的模式，并准备好采用服务优先的方法。真正的问题在于，我们作为一个行业是否准备好接受这种模式的转变，并充分利用云服务的潜力。
注：本文内容转载于InfoQ网站文章：
The Role of Digital Twins in Unlocking the Cloud's Potential（https://www.infoq.com/articles/digital-twin-cloud/）
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