如何看边缘计算（大家好我是边缘计算）

公元9012年11月，“地球计算大会”在宇宙中心五道口隆重召开！云计算、雾计算、分布式计算、量子计算等地球上所有的计算齐聚一堂，共商计算大事，共谋计算发展。当然，所有计算中，有一颗冉冉升起的新星，吸引了大家的关注。它也想低调一点，但是实力不允许啊！它就是边缘计算。

随着主持人介绍完开场白，众人纷纷起立，用热烈的掌声，欢迎边缘计算到场。 于是，在众人激动的眼神中，边缘计算开始它的演讲。

大家好！我就是传说中的边缘计算本人，非常高兴受邀来参加“地球计算大会”，和各位计算大哥探讨交流。 首先澄清一点啊，我和云计算大哥不是竞争对手，我们是好伙伴哈，云计算大哥经常帮我，我也会帮云计算大哥。我和云计算大哥会搭建一个组合然后在计算圈出道！一小部分人知道，我们组合的名字叫边云协同！

好了，说回正事。

能被大家关注喜欢，是边缘计算的幸运。感谢大家支持边缘计算发展，但是边缘计算有今天的成就绝非边缘一计算之功，乃边缘计算家族合力之功。没有大哥们的尝试、摸索、试错，就没有边缘计算的今天！

C/S模式

传送C/S模式（客户端/服务器模式 ）中，数据分发采用的是专门的服务器，一个服务器为多个客户端服务，数据上传和下载都要经过它。优点在于系统易于管理，数据的一致性容易控制，安全性强；缺点是服务器负载较大，一旦服务器失效整个系统就会崩溃，另外由于服务器性能有限，网络扩展性很差。

P2P模式

随着计算机处理能力的不断增强，现在市场上的很多计算机都可以作为服务器，在这种背景下，二哥应运而生。P2P工作组对P2P的定义：通过系统间直接交换来共享计算机资源和服务。

二哥的技术特点主要体现在以下几个方面：

（1）非中心化：P2P对等网络中每个节点既是服务器也是客户端，信息的传输和服务通过网络中节点之间的协作直接在节点之间进行，所以能够有效避免C/S模式中的网络瓶颈问题。

（2）健壮性：P2P对等网络拥有良好的健壮性，主要表现在耐攻击和高容错两个方面。信息的传输和服务是通过各个节点协作完成的，P2P网络中部分节点遭到破坏失效时对整个网络的影响不会很大，能够自动调整系统拓扑，保持整个对等网络中节点的连通性。针对节点数量、网络负载、网络带宽等变化，P2P系统能够不断的做出及时适应的调整。

（3）可扩展性：P2P网络具有非常高的可扩展性。当网络节点数量不断增长时，随之增长的网络通信开销被更多的节点分担，所以每个节点所承担的负载不会增加很多。

（4）高性价比：计算机硬件技术的飞速发展，计算机的计算能力、存储能力、网络带宽能力越来越强，P2P技术将互联网中空置的计算机资源有效地进行利用，存储资料和计算任务被分布在网络中节点上，因此P2P网络具有较高的性价比。

（5）负载均衡：由于P2P网络是将资源和服务分散在整个网络中，从而减少了传统C/S模式对中心服务器的依赖，资源和服务的提供通过节点之间的协助来完成，能够有效地避免单点失效和网络拥塞问题，很好的实现整个网络的负载均衡。

边缘计算模式与P2P网络技术具有很大的相似性，但边缘计算对P2P在新技术和新手段上进行拓展，把P2P的概念扩展到网络边缘设备，涵盖P2P计算和云计算的融合。

三哥、 CDN

三哥CDN的全称是（Content Delivery Network），即内容分发网络。CDN是构建在网络之上的内容分发网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN的关键技术主要有内容存储和分发技术。说到CDN不得不提传统CDN，那要从Akamai开始讲起。

Akamai

1995年，万维网之父 TimBerners-Lee预测到互联网用户即将遭遇网络拥塞现象，因此他提出一个学术难题，希望有人能发明一种全新的、从根本上解决问题的方法，来实现互联网内容的无拥塞分发。请大家发明一种更好的新方法来传送互联网内容。

这一挑战激起了 MIT 应用数学教授 TomLeighton 的兴趣。Leighton 博士是并行算法和建筑学方面的著名专家，他曾担任 MIT 计算机科学实验室算法团队的领导。Leighton 博士意识到，或许可以从应用数学和算法中找到网络拥塞的解决方案，因此他组建了一支研究人员团队来解决此问题。

从 Technion 获得计算机科学和数学学士学位后，Danny Lewin 于 1996 年秋来到 MIT 并与 Leighton 博士一起共事。此后不久，Lewin 先生很快在改善互联网性能的各种技术上取得重要进展。通过与团队合作，Leighton 博士和 Lewin 先生制定了能够在大型分布式服务器网络上智能传送和复制内容的数学算法，该项技术最终解决了互联网用户即将面临的恼人问题。

1997 年，Leighton 博士和 Lewin 先生开始探索这种技术的商业用途。1998 年 8 月 20日，Leighton 博士和 Lewin 先生成立了 Akamai 公司，Jonathan Seelig（Sloan 学院的学生）和 Randall Kaplan 也加入了创办团队。Akamai 从 MIT 获得了某些知识产权的独家许可，而后于1998 年秋开始了开发工作。大多数公司早期员工都是在 MIT 参加过这个项目的学生。

公司发展迅速，并且于 1999 年 2 月推出其首款用于发布实时路况信息的产品，即深埋在迪士尼地下的像素。3 月，Akamai 实现了娱乐体育节目电视网 (ESPN)“疯狂三月 (March Madness)”赛事和“今晚娱乐 (Entertainment Tonight)”的“星球大战”预告片的传输，这两项活动出现了历史最高水平的用户需求，Akamai 因此获得了极高的市场关注度。

Akamai 于 1999 年 4月开始提供商业服务，并宣布全球访问量最大的网站之一 Yahoo! 为其特许客户。截止到2019年，Akamai公司在全球部署超过24万台服务器，这些服务器部署在全球130多个国家，900多个城市，1600多个运营商的2800多个节点上。当之无愧的CDN鼻祖。

边缘计算的概念最早可以追溯到2000年左右内容分发网络技术（CDN）的大规模部署，当时一些大型公司，如AKamai，宣布通过CDN边缘服务器分发基于Web的内容，这种方法的主要目标是从CDN边缘服务器的短距离和可用资源中获益，以实现大规模的可扩展性。

四哥、微云

2009年，四哥微云（Cloudlet）诞生了。微云是由移动计算和云计算融合而来的新型网络架构元素，它代表移动终端、微云和云3层架构的中间层，可以被视作“盒子里的数据中心”。

微云是 OEC（Open Edge Computing）的研究成果，该项目最初由美国卡耐基梅隆大学发起，而后受到了包括 Intel（英特尔）、华为、Vodafone（沃达丰）在内的多家公司的广泛支持，主要致力于对边缘计算应用场景、关键技术和统一API的研究。OEC基于OpenStack开源项目进行扩展，从而得到了微云，目前其源码以及搭建方法也可以在OEC 的官网上免费获得。

微云为拥有完整计算和存储能力的计算机或计算机集群，且本地化的部署在与移动设备同一个局域网络中，用户不需要经过核心网就可直接连接到朵云端。Cloudlet的架构图如下图所示，Cloudlet通过稳定的回传链路与核心网云端连接，将云端计算服务前置，最大限度地发挥云端的处理能力的同时，又能使用户与计算资源的距离控制在一跳范围内。

这里所说的＂一跳＂范围是指的Cloudlet—般会通过WIFI和用户连接，WIFI覆盖范围内的移动设备都可以使用Cloudlet提供的计算和存储服务。微云的主要技术支撑是虚拟机合成和OpenStack，虚拟机合成实现将计算任务卸载到微云，OpenStack提供虚拟计算和存储服务的资源。

Cloudlet 架构图

微云的设计灵感来自于触觉互联网（tactilenetwork），致力于实现信息的超低时延传输。微云可以直接运行在终端上，比如车辆、飞机等。此时的“边缘计算”强调下行，即将云服务器上的功能下行至边缘服务器，以减少带宽和时延。美国卡耐基梅隆大学OEC项目组给出了微云4个关键属性：

（1）只有软状态：软状态指的是服务器在一定时间内会主动维护服务状态，超过时间限制以后，才进行删除更新。没有任何硬状态，但可能包含来自云的缓存状态。微云还可以缓存来自移动设备(如视频或照片)的数据，从而将数据发送到云中。避免硬状态意味着每个“微云”在安装后都不会有管理负担：微云完全是自我管理的。（2）功能强大、连接良好且安全：它具有足够的计算能力(即CPU、RAM等)将资源密集型的计算从一个或多个移动设备上卸载。它具有良好的云端连接(通常是有线连接)，并且不受有限的电池寿命(即插入电源插座)的限制。（3）临近性：它接近相关的移动设备，位于云端和服务器中间。将云下沉到离用户更近的地方。甚至可以直接运行在车辆、飞机等终端上。

（4）扩展性：微云将移动设备的卸载代码封装在虚拟机(VM)中，因此类似于传统的云基础设施，如亚马逊EC2虚拟机和OpenStack。此外，微云具有很好的扩展性。

微云是边缘计算一种典型模式，拿移动边缘计算和微云做比较，移动边缘计算注重“边缘”，微云注重“移动”。微云和CDN类似都在强调下行，也就是云服务器上的功能(比如内容存储、业务处理)下行到边缘服务器。

五哥、雾计算

2012年，思科提出了雾计算，定义为迁移云计算中心任务到网络边缘设备执行的一种高度虚拟化的计算平台。云计算架构将计算从用户侧集中到数据中心，让计算远离了数据源，也会带来计算延迟、拥塞、低可靠性和安全攻击等问题，于是在云计算发展了大约10年的2015年，修补云计算架构的“大补丁”，雾计算开始兴起了。

雾计算就是本地化的云计算，是云计算的补充。云计算更强调计算的方式，雾计算更强调计算的位置。如果说云计算是WAN计算，那么雾计算就是LAN计算。如果说CDN是弥补TCP/IP本地化缓存问题，那么雾计算就是弥补云计算本地化计算问题。

雾计算的原始定义

上图是思科对雾计算的原始定义所作的图示。在思科的定义中，雾主要是由边缘网络中的设备构成，这些设备可以是传统网络设备（早已部署在网络中的路由器、交换机、网关等等），也可以是专门部署的本地服务器。

一般来说，专门部署的设备会有更多资源，而使用有宽裕资源的传统网络设备则可以大幅度降低成本。这两种设备的资源能力都远小于一个数据中心，但是它们庞大的数量可以弥补单一设备资源的不足。雾平台由数量庞大的雾节点构成。这些雾节点可以各自散布在不同地理位置，与资源集中的数据中心形成鲜明对比。

2015年11月，思科、ARM、戴尔、英特尔、微软及普林斯顿大学边缘(Edge)实验室共同宣布成立OpenFog联盟等公司联合成立了开放雾联盟（OpenFog）。

雾计算，处理能力放在包括IoT设备的LAN里面。这个网络内的IoT网关，或者说是雾节点用于数据收集，处理，存储。多种来源的信息收集到网关里，处理后的数据发送回需要该数据的设备。雾计算的特点是处理能力强的单个设备接收多个端点来的信息，处理后的信息发回需要的地方。和云计算相比延迟更短。

边缘计算，进一步推进了雾计算的「LAN内的处理能力」的理念，处理能力更靠近数据源。不是在中央服务器里整理后实施处理，而是在网络内的各设备实施处理。这样，通过把传感器连接到可编程自动控制器（PAC）上，使处理和通信的把握成为可能。和雾计算相比的优点，根据它的性质单一的故障点比较少。各自的设备独立动作，可以判断什么数据保存在本地，什么数据发到云端。

六哥、 移动边缘计算

六哥MEC并不是一个新概念，它最初于2013年出现，源于IBM与Nokia Siemens网络当时共同推出了一款计算平台，可在无线基站内部运行应用程序，向移动用户提供业务。

2014年，欧洲电信标准协会(ETSI)成立了移动边缘计算规范工作组，正式宣布推动移动边缘计算标准化。其中ETSI给出的定义是：MEC通过在无线接入侧部署通用服务器，从而为无线接入网提供IT和云计算的能力。由于移动边缘计算位于无线接入网内，接近移动用户，因此可以实现超低时延、高带宽来提高服务质量和用户体验。

随着深入研究，ETSI将MEC中”M”的定义也做了进一步扩展，使其不仅局限于移动接入，也涵盖WI-FI接入、固定接入等其他非3GPP接入方式，将移动边缘计算从电信蜂窝网络延伸至其他无线接入网络。2017年3月，ETSI把MEC中的“M”重新定义为“ Multi-Access”，“移动边缘计算”的概念也变为“多接入边缘计算”。

MEC系统架构

如上图所示，MEC系统通常位于无线接入点及有线网络之间。在电信蜂窝网络中，MEC系统可部署于无线接入网与移动核心网之间。MEC系统的核心设备是基于IT通用硬件平台构建的MEC服务器。MEC系统通过部署于无线基站内部或无线接入网边缘的边缘云，可提供本地化的云服务，并可连接其它网络如企业网内部的私有云实现混合云服务。

MEC系统提供基于云平台的虚拟化环境，支持第三方应用在边缘云内的虚拟机(VM)上运行。相关的无线网络能力可通过MEC服务器上的平台中间件向第三方应用开放。

移动边缘计算模型强调在云计算中心与边缘设备之间建立边缘服务器，在边缘服务器上完成终端数据的计算任务，因此移动边缘计算也算作边缘计算模型的一部分。

以上就是我本人——边缘计算为大家介绍的家族大揭秘，我的家族以后或许还会增添新的成员，但我们身上都流淌着共同的血液——分布式。最大的目的是想让大家知道，并不是每件事情都是我做的，我能做的事情是有限的，但是我希望我们整个家族，和所有计算兄弟一起创造美好的未来。

预祝“地球计算大会”取得圆满成功！

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