边缘计算系列-边缘计算是什么?

在实习的公司做了一次关于边缘计算的分享,查阅了很多资料,总结、整理的东西都将在这个系列的博客中分享出来。

边缘计算是什么?

  天下大势,分久必合,合久必分。从原来的集中式大型计算机到 C/S 结构的网络计算、个人 PC 计算,从 C/S、 PC 计算到资源集中的云计算、再到目前更加分散的智能、边缘终端计算。

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  在边缘计算的早期提出者-美国韦恩州立大学施巍松教授的论文中是这么定义边缘计算的:边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种新型计算模型,边缘计算操作的对象包括来自于云服务的下行数据和来自于万物互联服务的上行数据,而边缘计算的边缘是指从数据源到云计算中心路径之间的任意计算和网络资源,是一个连续统。

  此外,还有很多组织或文献中也给出了定义,例如:

  • 维基百科:边缘计算是一种优化云计算系统的方法。在边缘执行分析和知识生成减少受控系统和数据中心之间的通信带宽。
  • 边缘计算产业联盟:边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。
  • OpenStack基金会:边缘计算是为应用开发者和服务提供商在网络的边缘侧提供云服务和IT环境服务。边缘计算的目标是在靠近数据输入或用户的地方提供计算、存储和网络带宽。

  上面都是比较官方或者比较学术的定义,很多人表示看不懂啊。那么,接下来,说人话。上次在知乎上看到一个十分形象的比喻:

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  • 不管三七二十一,把垃圾拉到垃圾场集中处理,叫云计算。
  • 将垃圾在垃圾桶侧、垃圾车、垃圾站处理,叫雾计算。
  • 每户上海市民自己进行分拣处理垃圾,叫边缘计算。

  边缘计算的概念其实很大,可以涵盖很多的内容。广义的边缘只强调功能,只要提供本地计算、存储即可,而 IT 视角下的边缘计算要求编程模型与云计算一致,这样服务可以在云上验证,动态部署到各个边缘,或者说他提供的服务是受控于云的。

为什么需要边缘计算?

  大家都知道,这些年,云计算得到了充分地发展,各种数据中心拔地而起。应用上云、服务上云,各种云化,云计算已经深入到我们的生活中,所有使用的互联网产品基本上都可以见到云计算的影子。但是,随着物联网时代的到来,更多新的需求出现,这也就给云计算带来了新的挑战,比如:

  • 网络带宽不足。物联网时代,数据量激增,网络带宽正在逐渐成为云计算的一大瓶颈。未经处理的数据中可能包含大量的静态画面、空闲状态等冗余数据,极大地降低了网络带宽的利用率。
  • 实时性不够。传统云计算模型下,应用将数据传送到云计算中心,再请求数据处理结果,增大了系统延迟。无人驾驶中需要毫秒级的反应时间,一旦由于网络问题而加大系统延迟,将会造成严重后果。
  • 不利于安全与隐私保护。传统云计算模式将用户的隐私数据传输到数据中心集中保存,传输、存储和使用路径过长,不但涉嫌将大量云端应用无关的用户隐私数据泄露给第三方,还存在黑客攻击、数据丢失等其他隐私风险。

边缘计算能带来什么?

  如果说“云计算”所能实现的是大而全的话,那么“边缘计算”更多则是“小而美”,从数据源头入手,以“实时、快捷”的方式完成与“云计算”的应用互补。

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  针对云计算环境下面临的新需求和挑战,边缘计算主要可以带来以下好处:

  • 更低的带宽消耗。在网络边缘处理大量临时数据,不再全部上传云端,这极大的减轻了网络带宽和数据中心功耗的压力。
  • 更好的实时性。在靠近数据生产者处做数据处理,不需要通过网络请求云计算中心的响应, 大大减少了系统延迟,增强了服务响应能力。
  • 更安全。边缘计算不再将用户隐私数据上传,而是存储在网络边缘设备上,减少了网络数据泄露的风险,保护了用户数据安全和隐私。

  总结起来,从“云”,到“雾”,再到“边缘”,旨在缩短数据的传输距离,节省带宽和降低服务延迟,保护用户的隐私与安全,最终提升应用和服务的性能和可靠性,并降低运行成本。

你可能会问的

边缘计算会替代云计算吗?

  搜索边缘计算关键词我们经常可以看到各种标题党新闻,比如”边缘计算取代云计算“,”云计算会被边缘计算颠覆吗?“等等。其实,边缘计算只是云计算的补充,用来解决云计算面临的一些新的需求与挑战。云边端协同才是物联网时代正确的路子,这也是现在很多企业在做的事情。

边缘计算与 CDN 的区别是什么?

  一方面,CDN(内容分发网络) 是内容的缓存,客户端去取缓存在 CDN 节点的内容,而边缘计算可以看作是计算的缓存,使得计算更靠近用户。另一方面,CDN 节点一般都是中小型的机房,但是边缘计算覆盖面更广,它可以是更小的设备,比如基站、家庭网关等等。

边缘计算与分布式计算的区别是什么?

  边缘计算也是分布式计算,但又不全是分布式。像Hadoop这样的分布式计算框架,强调的是把计算任务分解到不同的节点去计算,主要还是用来处理大量数据的计算问题。而边缘计算更多的是解决云计算存在的带宽消耗、延迟大等问题。此外,现有的很多边缘计算方案其实都强调云边端协同,还是把它当作云计算的补充,因此还是有一些集中式的特点。

边缘计算有未来吗?

  不管学术界还是产业界,其实还是有蛮多人质疑边缘计算的,觉得这不是就是一个新的词嘛,还是没有解决一些核心的问题,也不是颠覆性的技术。个人认为边缘计算已经不再边缘,随着学术界和产业界的不断推动,边缘计算的定义会更加清晰,更多的应用得以落地以后会发展得更好,我们拭目以待吧。

参考文献

[1] 洪学海, 汪洋, 郭树盛. 边缘计算技术研究报告. http://www.cnic.cas.cn/xwdt/yfdt/201811/P020181108393346075254.pdf

[2] Shi W, Cao J, Zhang Q, et al. Edge computing: Vision and challenges[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2016, 3(5): 637-646.

[3] 施巍松,张星洲,王一帆,张庆阳.边缘计算:现状与展望[J].计算机研究与发展,2019,56(01):69-89.

[4] 边缘计算产业联盟. 边缘计算与云计算协同白皮书(2018年)边缘计算参考架构3.02018年)

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