边缘计算：它是什么？ 好处、风险及更多

已发表: 2022-10-29

边缘计算是一种分布式计算框架，它使企业软件的计算和数据存储能力更接近用户或数据源。

边缘计算的目标是减少用户和服务器之间的延迟，以及最小化应用程序的带宽使用。 据估计，到 2025 年，全球将产生 175 Zettabytes 的数据，其中边缘设备占总量的一半以上。

边缘计算不是一种标准化技术，而是一种架构方法，一种进一步优化数据中心和云系统的方法。

这篇文章着眼于边缘计算，它对一般互联网、基础设施和未来应用程序的开发意味着什么。

目录

简史

早期的互联网很简单——你设置了一个服务器，访客就来了。 但是随着网络的发展并包含视频等大量媒体内容，服务器开始过载，带宽被阻塞，延迟激增。

为了解决这个问题，内容交付网络不断发展以提供一种巧妙而实用的解决方案。 您可以按原样维护您的网站，但外包大量数据（如视频）的交付。 内容交付网络存在于多个位置，即使是小型公司也可以更轻松、更便宜地优化其网站体验。

如果用户访问这样一个优化的网站，公司服务器将正常显示该网页。 但是，如果页面包含大量数据，则其位置将简单地包含在网页代码中，因此页面可以直接从该位置加载大量数据。

结果是一切加载速度更快，因为浏览器从中加载视频的内容交付网络比公司的原始服务器更靠近用户。

边缘计算是这种方法的进一步发展。 在这里，随着互联网用户和连接设备产生的数据比以往任何时候都多，计算时间关键或不容忍延迟的任务离用户更近了。

边缘计算的工作原理

边缘计算是互联网用户与网站数据中心或云之间的一层。 边缘是比云数据中心更接近用户的任何计算基础设施。 企业应用程序在边缘自动部署、更新和终止。

作为一项技术，边缘计算没有标准，这意味着不同的公司以自己独特的方式实施它。 但是，实现边缘计算需要以下功能。

  • 云——您的核心计算系统。 可以是 AWS、Google Cloud 或您自己的私有云之类的服务。
  • 边缘节点——这是任何可以执行代码并通过互联网连接回云数据中心的硬件系统。
  • 管理平台——一个软件应用程序或操作系统，用于管理所有边缘节点和云中的软件部署和管理。
  • 自动化——云和边缘节点之间的负载平衡。 一个系统，可在需要时在正确的边缘节点上部署和终止正确的应用程序，而无需人工输入。 像 Kubernetes 这样的容器化方法在这里是赢家。

边缘计算有两种实现方式：

  1. 云服务——从谷歌云到 AWS 和 Azure 的主要云计算平台都具有集成服务，可以轻松实施边缘​​计算。
  2. DIY 架构– 在这里，您必须自己设置硬件和软件服务器系统。 Red Hat 提供了一个名为 OpenShift 的混合云操作系统和一个名为 Device Edge 的轻量级版本，非常适合创建边缘节点。

边缘计算的好处

在边缘托管应用程序的能力为各种应用程序带来了许多好处。 这些好处包括：

  1. 延迟减少——边缘计算节点更靠近边缘设备意味着更少的延迟（数据从设备传输到服务器并返回所需的时间）。
  2. 提高运营效率——通过利用边缘较低的延迟并将其与云的最大计算资源相结合，可以最大限度地提高系统效率。
  3. 提高可靠性——同时使用核心云和边缘节点的系统因此更具弹性和可靠性。
  4. 降低带宽成本——不必通过 Internet 将如此多的数据发送到公司的云数据中心，这意味着根据应用程序可以显着节省成本。
  5. 合规性——在用户所在地处理用户数据的能力可以帮助公司遵守数据隐私法规。

挑战与风险

边缘计算也带来了挑战，主要挑战包括：

  1. 更大的攻击面——分布在多个节点上的系统为潜在的攻击创造了更大的攻击面。 这可以从基础设施安全到用户隐私问题。
  2. 增加的安全挑战——例如，在多个位置维护基础设施比必须物理保护单个数据中心带来更多的安全挑战。
  3. 有限的计算能力——典型的边缘基础设施提供的计算能力比云环境少得多，这使得云成为严格计算密集型应用程序的第一选择。

边缘计算与云计算

边缘是云的一部分。 它是一种在物理上更接近用户的类似服务，是云的扩展，通过处理时间紧迫的任务来提高计算效率。

如果没有云，就不可能拥有边缘架构。 此外，一旦时间和延迟问题并不重要，云计算就比边缘更有优势。

边缘计算与人工智能

一些人工智能应用程序，例如安全和 ID 系统，可以从低延迟网络中受益匪浅。 边缘计算使直接在生成数据的边缘设备附近运行机器学习模型成为可能。

优点包括更快的响应时间、更低的带宽消耗和更高的安全性。 边缘计算和人工智能是互补的技术，可能会继续相互加强。

边缘计算与 5G 网络

5G 网络承诺更高的速度和更低的延迟，但从用户到云数据中心再回到用户的平均往返时间为 100-300 毫秒。 这意味着 5G 网络只能自己提供更高的速度，但不能提供更低的延迟。

为了缩短延迟时间，5G 网络需要边缘计算集成来实现 10-20 毫秒的延迟，这会让它们大放异彩。 只有在这些较低的延迟下，自动驾驶汽车、工业机器和许多其他现实世界的应用才会变得可行。

流行的边缘设备

边缘设备在与其物理环境交互或执行其他有用功能的同时在本地收集和处理数据。

以下是可以从边缘计算架构中受益的流行设备类型：

  1. 智能音箱
  2. 智能手机
  3. 机器人
  4. 智能手表
  5. 物联网 (IoT) 设备
  6. 自动驾驶汽车
  7. 销售点 (POS) 系统

边缘计算应用

广泛的行业可以从边缘计算的集成中受益。 这里有一些：

  1. 用于高效发电和配电的智能电网。
  2. 满足居住者需求的智能家居。
  3. 具有基础设施监控、交通和安全应用的智能城市。
  4. 具有物联网传感器和气候控制的现代农业系统可提高产量。
  5. 城市交通管理。
  6. 适用于无人机、汽车和军事应用的自主导航服务。
  7. 远程资产监控，例如石油和天然气装置。
  8. 集成工业 4.0 原则的制造工厂。
  9. 零售商店和产品仓库管理。
  10. 医院的病人监护系统。
  11. 发动机等高科技产品的预测性维护。
  12. 语音和音频处理应用程序。
  13. 机器学习应用。
  14. 虚拟和增强现实系统。
  15. 改进的安全应用程序。
  16. 流媒体和内容交付服务。

基础设施和服务提供商

根据您想要使用边缘计算的方式，有不同的服务提供商提供独特的解决方案。 以下是顶级公司。

  • KubeEdge – 边缘设备的开源容器化解决方案。
  • Red Hat OpenShift – 分布式云操作系统。
  • Alef Private Edge – 即插即用的边缘即服务产品。
  • Azure IoT Edge – Microsoft 的 IoT Edge。
  • Google Cloud – 完全托管的云和边缘计算即服务。
  • ClearBlade – 边缘计算软件解决方案。

常见问题 (FAQ)

没有边缘计算，5G 可能吗？

是的。 但是没有边缘计算的 5G 不会那么快。

边缘计算与雾计算有什么不同？

是的，边缘计算发生在网络边缘，而雾计算是边缘和云之间的任何计算。

边缘计算会取代云计算吗？

不，它不会。 边缘计算是云计算的一部分。

边缘计算如何减少延迟？

边缘计算减少了延迟，因为数据传输的距离更短。

边缘计算如何使物联网受益？

边缘计算通过使计算能力更接近物联网设备来使物联网设备受益，这有助于优化带宽和实时处理。

结论

对边缘计算及其许多好处和应用的探索已经结束，应该清楚的是，这种做法将继续存在并且只能继续增长。

尽管不同的行业可能有不同的需求，但在您的竞争对手之前找到利用边缘计算的方法可能符合您组织的最大利益。