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为什么需要边缘计算

作者 / 时间 2020-09-09 08:57:29

为什么需要边缘计算?边缘计算是几年前出现的概念。它在行业中有着许多不同的定义,并且一个公认的定义是在更加靠近终端的网络边缘上提供服务。一方面,网络位置必须足够接近终端。另一方面,必须在这个网络位置提供满足边缘计算要求的综合服务能力。

随着互联网的发展,业务场景往往是复杂和创新的。不断增长和最终的体验要求带来了对架构和成本优化的需求。以前比较简单的中心终端架构无法管理网络性能和业务流量压力,需要多级中心边缘终端架构。

此外,随着物联网和4G/5G等新技术的发展,越来越多的智能设备连接到互联网。根据调研机构IDC公司的数据统计,到2020年将有超过500亿台终端设备连接到互联网,这是一个巨大的数字。大量物联网设备生成的数据正在呈指数级增长。如果将如此大量的数据和设备访问流量直接路由到云计算中心,则云计算中心将不堪重负,从而带来许多问题,例如网络拥塞。边缘计算支持建立大规模分布式体系结构,该体系结构允许在边缘计算上处理某个范围内的特定百分比的数据。只有少量必要的数据和访问流量需要路由到云计算中心。

边缘计算能提供哪些功能?

首先是更低的网络延迟。空间距离的缩短可以减少传播延迟。更重要的是,它减少了复杂网络上各种路由/转发和网络设备处理场景造成的延迟,从而显著减少整体延迟。

第二是支持大带宽的场景。通过边缘处理大流量业务,边缘计算可以有效避免网络拥塞等问题,并显著降低成本。

第三是处理高度并发访问。边缘计算使用分布式架构来减轻云计算中心的负载。

从这些方面来看,可以看出边缘计算是云计算中心能力的补充。其定位不是取代云计算中心,而是扩展云计算边界,并赋予新的云端终端业务架构以及云计算中心。云计算与边缘计算之间的协同作用是互联网(IoB)时代的基本形式。

边缘计算如何提供服务?

行业专家认为边缘计算绝对不是直接将云计算的复制和传输能力转移到边缘,因为边缘的运行环境与云计算中心完全不同。边缘计算规模小,资源有限,并且是异构的。此外,边缘计算的节点分散在网络的远端。在此基础上建立分布式业务体系结构,必然涉及调度。

考虑到上述原因,边缘计算应该提供平台来隐藏边缘计算的底层复杂基础设施,并且标准化和开放底层计算、存储、网络基础设施的能力,以及分发、调度、安全性和其他所需功能通过分布式架构。通过这种方式,用户可以轻松构建自己的分布式边缘业务架构。

在当前的边缘场景中,最成熟的应用是内容交付网络(CDN)。内容交付网络(CDN)预先将内容缓存到边缘节点以实现低延迟和更低的内容消费成本。针对内容交付网络(CDN)架构,开发团队希望将边缘计算构建到计算分发平台中,该平台通过中心的资源调度来检查客户的资源需求,并选择适当的边缘节点资源。然后,平台根据计算分配能力将业务逻辑打包,并分发到边缘节点,以便客户的业务可以轻松地在边缘上运行。

在将适当的业务逻辑传送到边缘节点以便执行之后,数据生成和消费可以在边缘内形成闭环,而不必返回到云计算中心进行处理。首先,边缘计算的基础设施建立在各种边缘节点上,包括诸如边缘计算IDC的固定网络节点,诸如无线基站的移动网络节点,以及具有不同资源能力和网络环境的更多异构协作节点。基于边缘计算基础设施,诸如ENS和LNS的软件系统用于封装底层复杂基础设施形式,然后进行抽象并开放上层的标准化接口和服务能力。

谈到边缘计算的网络范围,行业专家表示:“网络边缘不同于更加接近终端的政府、企业、校园和家庭的用户端网络,以及不同地区(如省份)的运营商网络,从终端到中心的网络连接相对复杂,边缘计算必须提供广泛的覆盖范围,从最后几百或几十公里到最后十公里到终端,以确保提供服务能力。边缘节点服务(ENS)针对中间运营商网络,包括固定网络上的IDC环境和移动网络上的移动边缘计算(MEC)环境。通过基于边缘节点服务(ENS)描绘边缘网络范围,我们可以快速识别一些目标场景,例如作为内容分发网络(CDN)和互动直播。”

现有业务发展的难点和挑战

在边缘节点服务(ENS)等边缘计算服务出现之前,客户只有一个选择:他们必须从不同地区的不同运营商处购买节点,并建立自己的边缘基础设施。而自建基础设施将带来一系列问题和挑战。

首先,自建基础设施要求客户自行执行供应链管理,例如业务采购和服务器采购,以及节点建设,从而导致过多的资产投资和成本。在突发业务流量的情况下,客户因缺乏灵活性而受到限制,因为新节点的构建需要较长的交付周期。在临时的业务高峰后,大量资源闲置。此外,自建基础设施给客户的运营和维护带来了挑战。首先,客户需要管理从边缘节点的构建、交付到操作的整个过程。其次,客户必须管理可能在物理服务器级别、操作系统级别和边缘节点的软件应用程序级别发生的运营和维护问题。每当出现问题时,客户都需要使用一组工具来远程查看日志和查找原因。在这种情况下,客户迫切需要基于GUI的自动化运营和维护。

另一个挑战在于安全性和可靠性。边缘IDC基础设施的可靠性取决于第三方运营商的服务。客户需要处理各种复杂情况,例如,采取对策来响应运营商网络切换。客户还需要及时发现并应对边缘节点上可能出现的硬件和软件故障。这些要求需要在业务架构的设计和开发中实施,并带来巨大挑战和更高的成本。为了安全起见,应将重点放在不同级别的问题上,例如网络流量安全性和主机安全性。每个级别的安全解决方案开发成本都很高。以ddos保护为例。当发生对边缘节点上的IP地址的攻击时,整个网络可能变得不可用。为了实现所需的保护效果,客户可能需要在每个边缘节点上部署组合的软件和硬件系统解决方案。

一些云计算供应商正计划支持GPU和其他功能,以帮助构建边缘场景的分布式数据分析平台。此外,还将进一步提高网络吞吐量和性能,以支持在边缘情况下占很大比例的大流量业务的处理。

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