1. 云計(jì)算的概念

云計(jì)算模型是一種服務(wù)提供模型,，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算資源,、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源等，為應(yīng)用提供可伸縮的分布式計(jì)算能力,。其利用現(xiàn)有資源,，使用虛擬化技術(shù)構(gòu)建由大量計(jì)算機(jī)組成的共享資源池，不僅具有功能強(qiáng)大的計(jì)算和監(jiān)督能力,，而且可以動(dòng)態(tài)的分割和分配計(jì)算資源,，以滿足用戶的不同需求，提供高效的交付服務(wù),。

云計(jì)算是并行計(jì)算,、分布式計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn),。云計(jì)算按照服務(wù)類型大致可以分為三類：

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（infrastructure as a service,，IaaS）、

平臺(tái)即服務(wù)（platform as a service,，PaaS）,、

軟件即服務(wù)（software as a service， SaaS）

隨著云計(jì)算的深入發(fā)展，不同云計(jì)算解決方案之間相互滲透融合,。

2. 云計(jì)算特點(diǎn)

從研究現(xiàn)狀看,，云計(jì)算具有以下特點(diǎn)：

云中心服務(wù)器規(guī)模龐大。目前,，谷歌,、微軟等著名IT公司的云計(jì)算平臺(tái)通常擁有數(shù)十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，一般IT企業(yè)的私有云項(xiàng)目中也會(huì)擁有幾百臺(tái)或上千臺(tái)服務(wù)器,。云計(jì)算中心的服務(wù)器規(guī)模龐大,，能夠?yàn)橛脩籼峁?qiáng)大計(jì)算能力和海量存儲(chǔ)空間。

高可靠性,。云計(jì)算平臺(tái)是基于分布式服務(wù)器集群設(shè)計(jì)的,，出現(xiàn)單點(diǎn)錯(cuò)誤等問(wèn)題不可避免。為此,，云計(jì)算中心引入副本策略,、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)互換等容錯(cuò)機(jī)制確保云計(jì)算的高可靠性。

可擴(kuò)展性,。云計(jì)算可以根據(jù)特定用戶的需求,，動(dòng)態(tài)地分配或釋放資源。如用戶增加需求時(shí),，云計(jì)算能快速地增加相匹配的資源,，高速?gòu)椥缘靥峁┵Y源；當(dāng)用戶不再需要使用資源時(shí),，也能夠隨時(shí)釋放這些資源,。這些均是得益于云計(jì)算資源的可擴(kuò)展性,。

虛擬化,。云計(jì)算通過(guò)虛擬化技術(shù)將分布在不同地理位置的資源整合成邏輯統(tǒng)一的共享資源池，用戶可以隨時(shí)隨地通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)請(qǐng)求云計(jì)算中心所提供的服務(wù),。虛擬化技術(shù)屏蔽底層設(shè)備資源的異構(gòu)特性,，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和部署所有資源。對(duì)于使用資源的用戶來(lái)說(shuō),，云計(jì)算中心的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)用戶透明,，用戶也不必關(guān)心這些基礎(chǔ)設(shè)施的具體位置。因此,，虛擬化技術(shù)不僅是云計(jì)算的基礎(chǔ),，同時(shí)也是云計(jì)算技術(shù)的特征。

3. 邊緣計(jì)算與云計(jì)算

萬(wàn)物互聯(lián)背景下,，應(yīng)用服務(wù)需要低延時(shí),、高可靠性以及數(shù)據(jù)安全，而傳統(tǒng)云計(jì)算模式在實(shí)時(shí)性,、隱私保護(hù)和能耗等問(wèn)題上無(wú)法滿足需求,。邊緣計(jì)算模型充分挖掘網(wǎng)絡(luò)中邊緣終端的計(jì)算能力,，在邊緣終端處執(zhí)行部分計(jì)算或全部計(jì)算、處理隱私數(shù)據(jù),，降低云計(jì)算中心的計(jì)算,、傳輸帶寬負(fù)載及能源消耗。下面用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明邊緣計(jì)算帶來(lái)的好處,。

學(xué)生們對(duì)網(wǎng)絡(luò)中用戶節(jié)點(diǎn)與邊緣節(jié)點(diǎn)或云端節(jié)點(diǎn)二者之間數(shù)據(jù)傳輸延遲和帶寬進(jìn)行測(cè)試,，如圖2-4和圖2-5所示。亞馬遜EC2東部云和西部云分別表示兩種位于美國(guó)地理位置的云端節(jié)點(diǎn),；有線邊緣節(jié)點(diǎn),、WiFi 5GHz邊緣節(jié)點(diǎn)和 WiFi 2.4 GHz邊緣節(jié)點(diǎn)分別表示三種邊緣節(jié)點(diǎn)與用戶所連接路由器的連接方式；三種結(jié)果圖分別表示用戶節(jié)點(diǎn)與路由器的有線,、WiFi 2.4 GHz 和WiFi5GHz等三種連接方式,。這里，邊緣節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)總是處于同一個(gè)路由器下,，測(cè)試時(shí)延的地點(diǎn)為美國(guó)華盛頓DC地區(qū)（臨近實(shí)驗(yàn)中的亞馬遜EC2東部云）,。

各種連接方式組合的結(jié)果顯示：當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)為有線方式接入到用戶網(wǎng)絡(luò)中，邊緣節(jié)點(diǎn)的往返時(shí)間明顯好于云節(jié)點(diǎn),；而當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)以無(wú)線方式接入用戶網(wǎng)絡(luò)時(shí),，往返時(shí)間介于兩種位置下云節(jié)點(diǎn)的往返時(shí)間之間，但其穩(wěn)定性較差,，其主要原因在于無(wú)線信道的速度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不及有線,。而從帶寬的基準(zhǔn)測(cè)試可見(jiàn)，當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)以wired client和WiFi 5GHz方式接入時(shí),，帶寬明顯高于其余三種,，而WiFi2.4 GHz接入方式的邊緣節(jié)點(diǎn)，性能介于兩種位置的云節(jié)點(diǎn)性能之間,，其主要原因在于WiFi 2.4GHz的帶寬成為瓶頸,，從用戶節(jié)點(diǎn)以WiFi 2.4GHz 接入時(shí)的表現(xiàn)也可以看出。綜上所述,，當(dāng)邊緣節(jié)點(diǎn)的接入方式具有較好質(zhì)量時(shí),，其服務(wù)質(zhì)量比云節(jié)點(diǎn)更好。相比云端節(jié)點(diǎn),，邊緣節(jié)點(diǎn)具有更低的延遲和更高的帶寬,，而云端節(jié)點(diǎn)可作為備份計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以防止邊緣節(jié)點(diǎn)計(jì)算飽和以及較長(zhǎng)的請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間,。

邊緣計(jì)算是在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計(jì)算的 一種新型計(jì)算模型,，從數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心路徑之間的任意計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源均可以定義為邊緣。邊緣計(jì)算定義云計(jì)算中心不僅從數(shù)據(jù)庫(kù)收集數(shù)據(jù)，也從傳感器和智能手機(jī)等邊緣設(shè)備收集數(shù)據(jù),。這些設(shè)備兼顧數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和消費(fèi)者,。網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備不僅從云中心請(qǐng)求內(nèi)容及服務(wù)，而且還可以執(zhí)行部分計(jì)算任務(wù),，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、處理、緩存,、設(shè)備管理,、隱私保護(hù)等。

邊緣計(jì)算與云計(jì)算的對(duì)比如表2-1所示,。

由此可見(jiàn),，邊緣計(jì)算與云計(jì)算相比，邊緣計(jì)算并不是為了取代云計(jì)算,，而是對(duì)云計(jì)算的延伸和補(bǔ)充,，為移動(dòng)計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等提供更好的計(jì)算平臺(tái),。邊緣計(jì)算模型需要云計(jì)算中心的強(qiáng)大計(jì)算能力和海量存儲(chǔ)的支持,，而云計(jì)算也同樣需要邊緣計(jì)算中邊緣設(shè)備對(duì)于海量數(shù)據(jù)及隱私數(shù)據(jù)的處理，從而滿足實(shí)時(shí)性,、隱私保護(hù)和降低能耗等需求,。

邊緣計(jì)算的架構(gòu)是“端設(shè)備——邊緣——云”三層模型，三層都可以為應(yīng)用提供資源與服務(wù),，應(yīng)用可以選擇最優(yōu)的配置方案,。

本文出自《邊緣計(jì)算》，作者施巍松,，劉芳,，孫輝，裴慶祺