随着5G技术的快速发展和应用,物联网、AR/VR、8K视频等业务也开始蓬勃发展。海量的设备将同时通过5G网络接入到现有的计算和网络架构中,网络中传输的数据量将呈现指数级的增长。但是,在传统以云为中心的架构中,计算和存储资源都汇聚在云端计算中心,所有的用户请求必须经过云中心节点处理再回传给用户,云中心节点以及核心网将承受巨大的压力。传统以云为中心的架构将无法满足5G时代业务对高带宽、海量接入、超低时延的需求。为了解决云中心架构无法满足5G时代业务需求的问题,边缘计算正在被广泛开展研究。但因为边缘计算节点广泛分布在用户的边缘侧,可靠性难以保障,传统分布式架构无法直接应用到边缘计算中。另一方面,现有的边缘计算架构与网络架构处于割裂状态,无法充分发挥5G技术带来的新效能。因此,为了解决边缘计算架构和网络架构完全割裂的问题,融合计算和网络架构,在边缘计算基础上引入了计算和网络虚拟化技术,将传统的计算和网络资源虚拟化为统一的资源服务。本文重点分析了计算和网络融合架构在边缘计算场景中的优势,系统的研究了边缘计算场景下计算和网络融合架构的技术特点,构建了一种基于虚拟化技术的计算和网络融合系统,详细介绍了该系统的架构设计与功能实现,最后通过实例测试验证该融合系统在边缘计算场景中的灵活性和扩展性。本文的具体研究内容和贡献如下:(1)针对传统以云为中心的架构难以支撑5G场景下新应用业务需求,以及现有的边缘计算架构难以充分发挥5G效能的问题,提出一种“云+边缘”的计算和网络融合系统架构。详细介绍了边缘侧计算和网络融合承载架构、云中心资源管理与编排架构。(2)针对边缘侧计算节点广泛分布在各地难以管理,且现有分布式架构无法直接应用在边缘计算领域的问题,引入了Docker容器虚拟化技术和Open v Switch虚拟交换机技术,将广泛分布在各地的边缘侧节点的计算和网络资源虚拟化为统一的资源池,并通过云中心节点进行统一的管理。(3)针对传统计算架构对网络不可见不可控的问题,设计了函数化网络管理接口。为了降低网络编程的复杂度,将虚拟化的网络资源抽象为虚拟网络和逻辑网络。虚拟网络由不同虚拟交换机节点连接而成,通过扩展虚拟交换机的链路可以横向增强业务的网络资源;通过管理逻辑网络,可以从业务角度调整数据链路,动态调整业务网络资源分配。(4)针对现有边缘计算应用开发和落地难的问题,基于本文实现的边缘计算系统设计并实现了边缘计算应用快速开发插件,并引入微服务设计思想,将传统应用拆分为多个微小服务的组合,并通过云中心计算和网络管理节点将微服务快速部署到边缘侧承载节点上。同时引入领域驱动设计思想,将应用业务拆分为水平业务和垂直业务,屏蔽业务高频变化的同时,将通用业务封装给不同行业应用开发者使用。