本文轉(zhuǎn)載自：https://blog.csdn.net/gui951753/article/details/80952907

本篇翻譯自施巍松教授的論文《Edge Computing : Vision and Challenges》

摘要

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和云服務(wù)的推動(dòng)使得云計(jì)算模型已經(jīng)不能很好的解決現(xiàn)在的問(wèn)題，于是，這里給出一種新型的計(jì)算模型，邊緣計(jì)算。邊緣計(jì)算指的是在網(wǎng)絡(luò)的邊緣來(lái)處理數(shù)據(jù)，這樣能夠減少請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間、提升電池續(xù)航能力、減少網(wǎng)絡(luò)帶寬同時(shí)保證數(shù)據(jù)的安全性和私密性。這篇文章會(huì)通過(guò)一些案例來(lái)介紹邊緣計(jì)算的相關(guān)概念，內(nèi)容包括云卸載、智能家居、智慧城市和協(xié)同邊緣節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算。希望這篇文章能夠給你一些啟發(fā)并讓更多的人投入邊緣計(jì)算的研究中來(lái)。

簡(jiǎn)介

云計(jì)算自從它與2005年提出之后，就開始逐步的改變我們生活、學(xué)習(xí)、工作的方式。生活中經(jīng)常用到的google、facebook等軟件提供的服務(wù)就是典型的代表。并且，可伸縮的基礎(chǔ)設(shè)施和能夠支持云服務(wù)的處理引擎也對(duì)我們運(yùn)營(yíng)商業(yè)的模式產(chǎn)生了一定的影響，比如，hadoop、spark等等。

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展讓我們進(jìn)入了后云時(shí)代，在我們的日常生活中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。思科估計(jì)到2019年會(huì)有將近500億的事物連接到互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能會(huì)要求極快的響應(yīng)時(shí)間，數(shù)據(jù)的私密性等等。如果把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸給云計(jì)算中心，將會(huì)加大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，網(wǎng)路可能造成擁堵，并且會(huì)有一定的數(shù)據(jù)處理延時(shí)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)的推動(dòng)，我們假設(shè)了一種新的處理問(wèn)題的模型，邊緣計(jì)算。在網(wǎng)絡(luò)的邊緣產(chǎn)生、處理、分析數(shù)據(jù)。接下來(lái)的文章會(huì)介紹為什么需要邊緣計(jì)算，相關(guān)定義。有關(guān)云卸載和智慧城市的一些研究，有關(guān)邊緣計(jì)算下的編程、命名、數(shù)據(jù)抽象、服務(wù)管理、數(shù)據(jù)私密和安全性的問(wèn)題也會(huì)在下文討論。

什么是邊緣計(jì)算

在網(wǎng)絡(luò)邊緣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)正在逐步增加，如果我們能夠在網(wǎng)絡(luò)的邊緣結(jié)點(diǎn)去處理、分析數(shù)據(jù)，那么這種計(jì)算模型會(huì)更高效。許多新的計(jì)算模型正在不斷的提出，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，云計(jì)算并不總是那么高效的。邊緣計(jì)算指的是在網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點(diǎn)來(lái)處理、分析數(shù)據(jù)。這里，我們給出邊緣結(jié)點(diǎn)的定義，邊緣結(jié)點(diǎn)指的就是在數(shù)據(jù)產(chǎn)生源頭和云中心之間任一具有計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的結(jié)點(diǎn)。比如，手機(jī)就是人與云中心之間的邊緣結(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)是智能家居和云中心之間的邊緣結(jié)點(diǎn)。在理想環(huán)境中，邊緣計(jì)算指的就是在數(shù)據(jù)產(chǎn)生源附近分析、處理數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)，進(jìn)而減少網(wǎng)絡(luò)流量和響應(yīng)時(shí)間。接下來(lái)文章中將會(huì)列出一些原因來(lái)證明為什么邊緣計(jì)算能夠比云計(jì)算更高效，更優(yōu)秀。

為什么需要邊緣計(jì)算

云服務(wù)的推動(dòng)：云中心具有強(qiáng)大的處理性能，能夠處理海量的數(shù)據(jù)。但是，將海量的數(shù)據(jù)傳送到云中心成了一個(gè)難題。云計(jì)算模型的系統(tǒng)性能瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)帶寬的有限性，傳送海量數(shù)據(jù)需要一定的時(shí)間，云中心處理數(shù)據(jù)也需要一定的時(shí)間，這就會(huì)加大請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間，用戶體驗(yàn)極差。

物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)：現(xiàn)在幾乎所有的電子設(shè)備都可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，這些電子設(shè)備會(huì)后產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的云計(jì)算模型并不能及時(shí)有效的處理這些數(shù)據(jù)，在邊緣結(jié)點(diǎn)處理這些數(shù)據(jù)將會(huì)帶來(lái)極小的響應(yīng)時(shí)間、減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、保證用戶數(shù)據(jù)的私密性。

終端設(shè)備的角色轉(zhuǎn)變：終端設(shè)備大部分時(shí)間都在扮演數(shù)據(jù)消費(fèi)者的角色，比如使用智能手機(jī)觀看愛(ài)奇藝、刷抖音等。然而，現(xiàn)在智能手機(jī)讓終端設(shè)備也有了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的能力，比如在淘寶購(gòu)買東西，在百度里搜索內(nèi)容這些都是終端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

下面兩幅圖，圖1是傳統(tǒng)云計(jì)算模型下的范式，最左側(cè)是服務(wù)提供者來(lái)提供數(shù)據(jù)，上傳到云中心，終端客戶發(fā)送請(qǐng)求到云中心，云中心響應(yīng)相關(guān)請(qǐng)求并發(fā)送數(shù)據(jù)給終端客戶。終端客戶始終是消費(fèi)者的角色。

圖2是現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展下的邊緣計(jì)算范式。邊緣結(jié)點(diǎn)（包括智能家電、手機(jī)、平板等）產(chǎn)生數(shù)據(jù)，上傳到云中心，服務(wù)提供商也產(chǎn)生數(shù)據(jù)上傳到云中心。邊緣結(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求到云中心，云中心返還相關(guān)數(shù)據(jù)給邊緣結(jié)點(diǎn)。

 

 

邊緣計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)

在人臉識(shí)別領(lǐng)域，響應(yīng)時(shí)間由900ms減少為169ms，把部分計(jì)算任務(wù)從云端卸載到邊緣之后，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)能源的消耗減少了30%-40%。數(shù)據(jù)在整合、遷移等方面可以減少20倍的時(shí)間。

案例研究

云卸載

在傳統(tǒng)的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)都會(huì)緩存到邊緣結(jié)點(diǎn)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和消費(fèi)都是在邊緣結(jié)點(diǎn)，也就是說(shuō)邊緣結(jié)點(diǎn)也需要承擔(dān)一定的計(jì)算任務(wù)。把云中心的計(jì)算任務(wù)卸載到邊緣結(jié)點(diǎn)這個(gè)過(guò)程叫做云卸載。

舉個(gè)例子，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，讓我們得以在移動(dòng)端流暢的購(gòu)物，我們的購(gòu)物車以及相關(guān)操作（商品的增刪改查）都是依靠將數(shù)據(jù)上傳到云中心才能得以實(shí)現(xiàn)的。如果將購(gòu)物車的相關(guān)數(shù)據(jù)和操作都下放到邊緣結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，那么將會(huì)極大提高響應(yīng)速度，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。通過(guò)減少延遲來(lái)提高人與系統(tǒng)的交互質(zhì)量。

視頻分析

隨著移動(dòng)設(shè)備的增加，以及城市中攝像頭布控的增加，利用視頻來(lái)達(dá)成某種目的成為一種合適的手段，但是云計(jì)算這種模型已經(jīng)不適合用于這種視頻處理，因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，并且視頻數(shù)據(jù)的私密性難以得到保證。

因此，提出邊緣計(jì)算，讓云中心下放相關(guān)請(qǐng)求，各個(gè)邊緣結(jié)點(diǎn)對(duì)請(qǐng)求結(jié)合本地視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后只返回相關(guān)結(jié)果給云中心，這樣既降低了網(wǎng)絡(luò)流量， 也在一定程度上保證了用戶的隱私。

舉例而言，有個(gè)小孩兒在城市中丟失，那么云中心可以下放找小孩兒這個(gè)請(qǐng)求到各個(gè)邊緣結(jié)點(diǎn)，邊緣結(jié)點(diǎn)結(jié)合本地的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后返回是否找到小孩兒這個(gè)結(jié)果。相比把所有視頻上傳到云中心，并讓云中心去解決，這種方式能夠更快的解決問(wèn)題。

智能家居

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展讓普通人家里的電子器件都變得活潑了起來(lái)，僅僅讓這些電子器件連上網(wǎng)絡(luò)是不夠的，我們需要更好的利用這些電子元件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)更好的為當(dāng)前家庭服務(wù)?？紤]到網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)私密保護(hù)，我們需要這些數(shù)據(jù)最好僅能在本地流通，并直接在本地處理即可。我們需要網(wǎng)關(guān)作為邊緣結(jié)點(diǎn)，讓它自己消費(fèi)家庭里所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。同時(shí)由于數(shù)據(jù)的來(lái)源有很多（可以是來(lái)自電腦、手機(jī)、傳感器等任何智能設(shè)備），我們需要定制一個(gè)特殊的OS,以至于它能把這些抽象的數(shù)據(jù)揉和在一起并能有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)。

智慧城市

邊緣計(jì)算的設(shè)計(jì)初衷是為了讓數(shù)據(jù)能夠更接近數(shù)據(jù)源，因此邊緣計(jì)算在智慧城市中有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：

海量數(shù)據(jù)處理：在一個(gè)人口眾多的大城市中，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)如果通通交由云中心來(lái)處理，那么將會(huì)導(dǎo)致巨大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。如果這些數(shù)據(jù)能夠就近進(jìn)行處理，在數(shù)據(jù)源所在的局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行處理，那么網(wǎng)絡(luò)負(fù)載就會(huì)大幅度降低，數(shù)據(jù)的處理能力也會(huì)有進(jìn)一步的提升。

低延遲：在大城市中，有很多服務(wù)是要求具有實(shí)時(shí)特性的，這就要求響應(yīng)速度能夠盡可能的進(jìn)一步提升。比如醫(yī)療和公共安全方面，通過(guò)邊緣計(jì)算，將減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臅r(shí)間，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)于數(shù)據(jù)的分析、診斷和決策都可以交由邊緣結(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行處理，從而提高用戶體驗(yàn)。

位置感知：對(duì)基于位置的一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，邊緣計(jì)算的性能要由于云計(jì)算。比如導(dǎo)航，終端設(shè)備可以根據(jù)自己的實(shí)時(shí)位置把相關(guān)位置信息和數(shù)據(jù)交給邊緣結(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行處理、邊緣結(jié)點(diǎn)基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和決策。整個(gè)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)開銷都是最小的。用戶請(qǐng)求得以極快的得到響應(yīng)。

智能汽車

智能網(wǎng)聯(lián)汽車以及自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展離不開云計(jì)算，而邊緣計(jì)算再這一領(lǐng)域更具實(shí)際使用價(jià)值。4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高延時(shí)，穩(wěn)定性差的特點(diǎn)限制了智能汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，在5G環(huán)境下，自動(dòng)駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)則具備了基礎(chǔ)的條件。而邊緣計(jì)算則可以將更多的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)從“核心”下沉到“邊緣”，部署于接近數(shù)據(jù)源的地方，一些數(shù)據(jù)不必再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)云端處理，如高精度地圖及實(shí)時(shí)圖像識(shí)別，邊緣計(jì)算可以降低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，也提升了數(shù)據(jù)安全性和隱私性。這對(duì)時(shí)延要求極高、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)量極大的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域而言，重要性不言而喻。未來(lái)對(duì)于靠近車輛的移動(dòng)通信設(shè)備，如基站、路邊單元等或均將部署車聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算，來(lái)完成本地端的數(shù)據(jù)處理、加密和決策，并提供實(shí)時(shí)、高可靠的通信能力。

邊緣協(xié)作

由于數(shù)據(jù)隱私性問(wèn)題和數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)某杀締?wèn)題，有一些數(shù)據(jù)是不能由云中心去處理的，但是這些數(shù)據(jù)有時(shí)候又需要多個(gè)部門協(xié)同合作才能發(fā)揮它最大的作用。于是，我們提出了邊緣協(xié)同合作的概念，利用多個(gè)邊緣結(jié)點(diǎn)協(xié)同合作，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的共享數(shù)據(jù)的視圖，利用一個(gè)預(yù)定義的公共服務(wù)接口來(lái)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，同時(shí)，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)接口，我們可以編寫應(yīng)用程序?yàn)橛脩籼峁└鼜?fù)雜的服務(wù)。

舉個(gè)多個(gè)邊緣結(jié)點(diǎn)協(xié)同合作共贏的例子。比如流感爆發(fā)的時(shí)候，醫(yī)院作為一個(gè)邊緣結(jié)點(diǎn)與藥房、醫(yī)藥公司、政府、保險(xiǎn)行業(yè)等多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，把當(dāng)前流感的受感染人數(shù)、流感的癥狀、治療流感的成本等共享給以上邊緣結(jié)點(diǎn)。藥房通過(guò)這些信息有針對(duì)性的調(diào)整自己的采購(gòu)計(jì)劃，平衡倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存；醫(yī)藥公司則能通過(guò)共享的數(shù)據(jù)得知哪些為要緊的藥品，提升該類藥品生產(chǎn)的優(yōu)先級(jí)；政府向相關(guān)地區(qū)的人們提高流感警戒級(jí)別，此外，還可以采取進(jìn)一步的行動(dòng)來(lái)控制流感爆發(fā)的蔓延；保險(xiǎn)公司根據(jù)這次流感程度的嚴(yán)峻性來(lái)調(diào)整明年該類保險(xiǎn)的售價(jià)?？傊吘壗Y(jié)點(diǎn)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都在這次數(shù)據(jù)共享中得到了一定的利益。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)

以上是邊緣計(jì)算在解決相關(guān)問(wèn)題的潛力和展望，接下來(lái)會(huì)分析在實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的過(guò)程中將要面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

編程可行性

在云計(jì)算平臺(tái)編程是非常便捷的，因?yàn)樵朴刑囟ǖ木幾g平臺(tái)，大部分程序都可以在云上跑。但是邊緣計(jì)算下的編程就會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題，平臺(tái)異構(gòu)問(wèn)題，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊緣都是不一樣的，有可能是ios系統(tǒng)，也有可能是安卓或者linux等等，不同平臺(tái)下的編程又是不同的。因此我們提出了計(jì)算流的概念，計(jì)算流是數(shù)據(jù)傳播路徑上的函數(shù)序列/計(jì)算序列，可以通過(guò)應(yīng)用程序指定計(jì)算發(fā)生在數(shù)據(jù)傳播路徑中的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。計(jì)算流可以幫助用戶確定應(yīng)該完成哪些功能/計(jì)算，以及在計(jì)算發(fā)生在邊緣之后如何傳播數(shù)據(jù)。通過(guò)部署計(jì)算流，可以讓計(jì)算盡可能的接近數(shù)據(jù)源。

命名

命名方案對(duì)于編程、尋址、事物識(shí)別和數(shù)據(jù)通信非常重要，但是在邊緣計(jì)算中還沒(méi)有行之有效的數(shù)據(jù)處理方式。邊緣計(jì)算中事物的通信是多樣的，可以依靠wifi、藍(lán)牙、2.4g等通信技術(shù)，因此，僅僅依靠tcp/ip協(xié)議棧并不能滿足這些異構(gòu)的事物之間進(jìn)行通信。邊緣計(jì)算的命名方案需要處理事物的移動(dòng)性，動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，隱私和安全保護(hù)，以事物的可伸縮性。傳統(tǒng)的命名機(jī)制如DNS(域名解析服務(wù))、URI(統(tǒng)一資源標(biāo)志符)都不能很好的解決動(dòng)態(tài)的邊緣網(wǎng)絡(luò)的命名問(wèn)題。目前正在提出的NDN(命名分發(fā)網(wǎng)絡(luò))解決此類問(wèn)題也有一定的局限性。在一個(gè)相對(duì)較小的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，我們提出一種解決方案，如圖3所示，我們描述一個(gè)事物的時(shí)間、地點(diǎn)以及正在做的事情，這種統(tǒng)一的命名機(jī)制使得管理變得非常容易。當(dāng)然，當(dāng)環(huán)境上升到城市的高度的時(shí)候，這種命名機(jī)制可能就不是很合適了，還可以進(jìn)行進(jìn)一步的討論。

數(shù)據(jù)抽象

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中會(huì)有大量的數(shù)據(jù)生成，并且由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)環(huán)境，生成的數(shù)據(jù)是各種格式的，把各種各樣的數(shù)據(jù)格式化對(duì)邊緣計(jì)算來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)邊緣的大部分事物只是周期性的收集數(shù)據(jù)，定期把收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，而網(wǎng)關(guān)中的存儲(chǔ)是有限的，他只能存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)，因此邊緣結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)會(huì)被經(jīng)常刷新。利用集成的數(shù)據(jù)表來(lái)存儲(chǔ)感興趣的數(shù)據(jù)，表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以如圖4所示，用id、時(shí)間、名稱、數(shù)據(jù)等來(lái)表示數(shù)據(jù)。

如果篩選掉過(guò)多的原始數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致邊緣結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)告的不可靠，如果保留大量的原始數(shù)據(jù)，那么邊緣結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)又將是新的問(wèn)題；同時(shí)這些數(shù)據(jù)應(yīng)該是可以被引用程序讀寫和操作的，由于物聯(lián)網(wǎng)中事物的異構(gòu)性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫和操作會(huì)存在一定的問(wèn)題。

服務(wù)管理

邊緣結(jié)點(diǎn)的服務(wù)管理我們認(rèn)為應(yīng)該有以下四個(gè)特征，，包括差異化、可擴(kuò)展性、隔離性和可靠性，進(jìn)而保證一個(gè)高效可靠的系統(tǒng)。

差異化：隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，會(huì)有這種各樣的服務(wù)，不同的服務(wù)應(yīng)該有差異化的優(yōu)先級(jí)。比如，有關(guān)事物判斷和故障警報(bào)這樣的關(guān)鍵服務(wù)就應(yīng)該高于其它一般服務(wù)，有關(guān)人類身體健康比如心跳檢測(cè)相關(guān)的服務(wù)就要比娛樂(lè)相關(guān)服務(wù)的優(yōu)先級(jí)要高一些。

可擴(kuò)展性：物聯(lián)網(wǎng)中的物品都是動(dòng)態(tài)的，向物聯(lián)網(wǎng)中添加或刪除一件物品都不是那么容易的，服務(wù)缺少或者增加一個(gè)新的結(jié)點(diǎn)能否適應(yīng)都是待解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)邊緣os的高擴(kuò)展和靈活的設(shè)計(jì)來(lái)解決。

隔離性：所謂隔離性是指，不同的操作之間互不干擾。舉例而言，有多個(gè)應(yīng)用程序可以控制家庭里面的燈光，有關(guān)控制燈光的數(shù)據(jù)是共享的，當(dāng)有某個(gè)應(yīng)用程序不能響應(yīng)時(shí)，使用其他的應(yīng)用程序依然能夠控制燈光。也就是說(shuō)這些應(yīng)用程序之間是相互獨(dú)立的，互相并沒(méi)有影響；隔離性還要求用戶數(shù)據(jù)和第三方應(yīng)用是隔離的，也就是說(shuō)應(yīng)用不應(yīng)該能夠跟蹤用戶的數(shù)據(jù)并記錄下來(lái)，為了解決該問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)添加一種全新的應(yīng)用訪問(wèn)用戶數(shù)據(jù)的方式。

可靠性：可靠性可以從服務(wù)、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)三方面來(lái)談?wù)?

從服務(wù)方面來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲腥我夤?jié)點(diǎn)的丟失都有可能導(dǎo)致服務(wù)的不可用，如果邊緣系統(tǒng)能夠提前檢測(cè)到具有高風(fēng)險(xiǎn)的節(jié)點(diǎn)那么就可以避免這種風(fēng)險(xiǎn)。較好的一種實(shí)現(xiàn)方式是使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器集群。

從系統(tǒng)角度來(lái)看，邊緣操作系統(tǒng)是維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹匾徊糠謨?nèi)容。節(jié)點(diǎn)之間能夠互通狀態(tài)和診斷信息。這種特征使得在系統(tǒng)層面部署故障檢測(cè)、節(jié)點(diǎn)替換、數(shù)據(jù)檢測(cè)等十分的方便。

從數(shù)據(jù)角度來(lái)看，可靠性指的是數(shù)據(jù)在傳感和通信方面是可靠地。邊緣網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)有可能會(huì)在不可靠的時(shí)候報(bào)告信息，比如當(dāng)傳感器處于電量不足的時(shí)候就極有可能導(dǎo)致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不可靠。為解決此類問(wèn)題可能要提出新的協(xié)議來(lái)保證物聯(lián)網(wǎng)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的可靠性。

私密性

現(xiàn)存的提供服務(wù)的方法是手機(jī)終端用戶的數(shù)據(jù)并上傳到云端，然后利用云端強(qiáng)大的處理能力去處理任務(wù)，在數(shù)據(jù)上傳的過(guò)程中，數(shù)據(jù)很容易被別有用心的人收集到。為了保證數(shù)據(jù)的私密性，我們可以從以下這些方面入手。

1，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣處理用戶數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)就只會(huì)在本地被存儲(chǔ)、分析和處理。

2，對(duì)于不同的應(yīng)用設(shè)置權(quán)限，對(duì)私密數(shù)據(jù)的訪問(wèn)加以限制。

3，邊緣的網(wǎng)絡(luò)是高度動(dòng)態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)，需要有效的工具保護(hù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。

最優(yōu)化指標(biāo)

在邊緣計(jì)算當(dāng)中，由于節(jié)點(diǎn)眾多并且不同節(jié)點(diǎn)的處理能力是不同的，因此，在不同的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中選擇合適的調(diào)度策略是非常重要的。接下來(lái)從延遲、帶寬、能耗和花費(fèi)這四個(gè)方面來(lái)討論最優(yōu)化的指標(biāo)。

延遲： 很明顯云中心具有強(qiáng)大的處理能力，但是網(wǎng)絡(luò)延遲并不單單是處理能力決定的，也會(huì)結(jié)合數(shù)據(jù)在網(wǎng)路中傳輸?shù)臅r(shí)間。拿智慧城市距離來(lái)說(shuō)，如果要尋找丟失的小孩兒信息，在本地的手機(jī)處理，然后把處理結(jié)果返回給云明顯能加快響應(yīng)速度。當(dāng)然，這種事情也是相對(duì)而言的，我們需要放一個(gè)邏輯判斷層，來(lái)判斷把任務(wù)交給哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)處理合適，如果此時(shí)手機(jī)正在打游戲或者處理其他非常重要的事情，那么手機(jī)就不是很適合處理這種任務(wù)，把這種任務(wù)交給其他層次來(lái)處理會(huì)更好些。

帶寬：高帶寬傳輸數(shù)據(jù)意味著低延遲，但是高帶寬也意味著大量的資源浪費(fèi)。數(shù)據(jù)在邊緣處理有兩種可能，一種是數(shù)據(jù)在邊緣完全處理結(jié)束，然后邊緣結(jié)點(diǎn)上傳處理結(jié)果到云端；另外一種結(jié)果是數(shù)據(jù)處理了一部分，然后剩下的一部分內(nèi)容將會(huì)交給云來(lái)處理。以上兩種方式的任意一種，都能極大的改善網(wǎng)路帶寬的現(xiàn)狀，減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，進(jìn)而增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

能耗：對(duì)于給定的任務(wù)，需要判定放在本地運(yùn)算節(jié)省資源還是傳輸給其他節(jié)點(diǎn)計(jì)算節(jié)省資源。如果本地空閑，那么當(dāng)然在本地計(jì)算是最省資源的，如果本地正在忙碌狀態(tài)，那么把計(jì)算任務(wù)分給其他節(jié)點(diǎn)會(huì)更合適一些。權(quán)衡好計(jì)算消耗的能源和網(wǎng)絡(luò)傳輸消耗的能源是一件非常重要的事情。一般當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸消耗的資源遠(yuǎn)小于在本地計(jì)算消耗的能源時(shí)，我們會(huì)考慮使用邊緣計(jì)算把計(jì)算任務(wù)卸載到其他空閑的節(jié)點(diǎn)上，幫助實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，保證每一個(gè)結(jié)點(diǎn)的高性能。

花費(fèi)：目前在邊緣計(jì)算上的花費(fèi)包括但不限于邊緣結(jié)點(diǎn)的構(gòu)建和維護(hù)、新型模型的開發(fā)等。利用邊緣計(jì)算的模型，大型的服務(wù)提供商在處理相同工作的情況下能夠獲取到更大的利潤(rùn)。

小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和云計(jì)算的推動(dòng)使得邊緣計(jì)算的模型出現(xiàn)在社區(qū)之中。在邊緣結(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)能夠提高響應(yīng)速度，減少帶寬，保證用戶數(shù)據(jù)的私密性。這篇文章當(dāng)中，我們提出了邊緣計(jì)算可能在以后的生活中一些相關(guān)場(chǎng)景的運(yùn)用，也提到了邊緣計(jì)算以后發(fā)展的展望和挑戰(zhàn)。相信在5G的到來(lái)及萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代背景下，邊緣計(jì)算將吸引更多的關(guān)注及產(chǎn)生更廣范圍的應(yīng)用。