2.2　邊緣云計算的定義

邊緣云計算是云計算概念的一種延伸，通過將計算能力部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，降低業(yè)務(wù)處理時延，同時滿足現(xiàn)場計算能力的要求。邊緣云計算和云計算是相互協(xié)同的關(guān)系。由于場地、電力等資源限制，邊緣云計算通常采用輕量級的部署方式，計算能力是相對有限的，通常用來承載時延敏感性業(yè)務(wù)，實現(xiàn)局部性、實時、短周期數(shù)據(jù)的處理與分析，支撐本地業(yè)務(wù)的智能決策。對于大規(guī)模數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)，如AI 模型訓(xùn)練、大數(shù)據(jù)分析等，往往還是需要云數(shù)據(jù)中心進行。圖2-2所示為從時延的角度看邊緣云計算。

圖2-2　從時延的角度看邊緣云計算

對于邊緣云計算平臺，各個廠商都有自己不同的產(chǎn)品，目前還沒有統(tǒng)一的標準。華為云按照對時延的要求，將邊緣云分為現(xiàn)場邊緣和近場邊緣，這就是所謂的“端—邊—云”。對于時延要求比較苛刻的業(yè)務(wù)，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等應(yīng)用，要求時延在1～5ms 之間，通常稱為“現(xiàn)場邊緣”。在這種場景下，計算能力要求以AI 推理為主，部署平臺需要提供GPU 能力，承載機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)應(yīng)用。對于時延要求在5～20ms 的業(yè)務(wù)，如云游戲、視頻直播、AR/VR 等應(yīng)用，通常稱為“近場邊緣”，以視頻服務(wù)為主。在這種場景下，計算能力要求包括AI 推理、視頻渲染編碼。對于時延要求不高（20～100ms）的應(yīng)用，通常部署在云數(shù)據(jù)中心，計算能力包括機器學(xué)習(xí)等智能服務(wù)、虛擬化、物理機。

美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）給出了邊緣計算的參考架構(gòu)，參照云計算將邊緣計算分為邊緣IaaS 層、邊緣PaaS 層、邊緣SaaS 層，分別對應(yīng)云計算的IaaS、PaaS、SaaS 三層。邊緣IaaS 層主要提供包括虛擬化服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施資源服務(wù)；邊緣PaaS層主要提供包括控制層面、管理層面等服務(wù)；邊緣SaaS 層主要提供行業(yè)的應(yīng)用。邊緣云與云數(shù)據(jù)中心是相互協(xié)同的關(guān)系。通過云邊協(xié)同，使用邊緣節(jié)點承載時延敏感的數(shù)據(jù)，使用云數(shù)據(jù)中心承載AI 模型訓(xùn)練等對計算能力需求較大的業(yè)務(wù)及對時延要求不高的業(yè)務(wù)。邊緣計算與云計算在IaaS、PaaS、SaaS 層面應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)合理分工與全面協(xié)同。

邊緣云計算通常包括邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣一體機，以及具備計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)能力的邊緣云平臺等。邊緣網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)邊緣設(shè)備的接入，實現(xiàn)多種邊緣網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換整合、數(shù)據(jù)采集處理。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，邊緣計算需要提供多種類型的計算能力，支持包括x86、ARM、GPU 等多種類型的芯片。由于邊緣場地的限制，現(xiàn)場往往無法滿足標準的機房條件，因此各廠商為解決機房問題紛紛推出了邊緣一體機、邊緣服務(wù)器等增強硬件設(shè)備。邊緣一體機將計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬化平臺整合到一個機柜中，加快了邊緣云的安裝部署，縮短了上線時間。邊緣云計算平臺通常采用輕量級虛擬化技術(shù)，其中云原生技術(shù)成為一種常見的部署技術(shù)，華為、金山、百度等廠家紛紛發(fā)布了基于云原生技術(shù)的邊緣云平臺。對于承載邊緣云平臺的邊緣服務(wù)器，通常部署在運營商地市級核心機房、縣級機房、企業(yè)機房等位置。在邊緣場景下，對邊緣智能是有一定要求的，因此需要AI 的邊緣部署，要求邊緣云服務(wù)器配備相應(yīng)的能力。

邊緣是相對于中心的，中心就是通常的云，這種由分散到集中，又由中心到邊緣的發(fā)展過程，頗有“分久必合，合久必分”的味道。邊緣的第一層含義是指邊緣云計算相對于一般意義上的云，也就是中心云來說，是處于邊緣位置的。將一些應(yīng)用布置在邊緣側(cè)去處理和運算，其在效果和成本上的綜合表現(xiàn)可能要優(yōu)于放在中心側(cè)。以前，沒有邊緣云的時候，相對于中心云，終端側(cè)更像是一個“瘦終端”，而邊緣云的出現(xiàn)，使得終端側(cè)更像一個“胖終端”。對于一個有實用價值的邊緣云計算，我們會看到一個云層（Cloud Layer）、霧層（Fog Layer）、薄霧層（Mist Layer）、器件層（Device Layer）的分層架構(gòu)。對于一個典型的邊緣云計算體系，其中的云有成百個，霧有成千層，薄霧和器件有上百萬個。

邊緣的另一層含義則是指相對于使用者的生產(chǎn)系統(tǒng)來講，IT 系統(tǒng)就屬于“邊緣”系統(tǒng)。使用者可能更關(guān)心處于中心位置的MES、SCM、CRM 和ERP 等生產(chǎn)系統(tǒng)。由此可見，想要利用好邊緣云計算，就需要對業(yè)務(wù)有深刻的理解，具備深厚的專業(yè)知識功底。