邊緣計算將引發(fā)怎樣的技術(shù)風(fēng)暴？

近年來，計算工作負載一直在遷移：首先是從本地數(shù)據(jù)中心遷移到云，現(xiàn)在越來越多地從云數(shù)據(jù)中心遷移到更靠近正在處理的數(shù)據(jù)源的“邊緣”位置。目標是通過縮短數(shù)據(jù)傳輸距離來提高應(yīng)用和服務(wù)的性能和可靠性，降低運行成本，從而減少帶寬和延遲問題。

云中心“死亡”了嗎？2018年10％傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心關(guān)閉

這并不是說內(nèi)部部署或云中心已經(jīng)死亡，有些數(shù)據(jù)總是需要在集中位置進行存儲和處理。但數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施肯定在發(fā)生變化。例如，據(jù)Gartner稱，到2025年，80％的企業(yè)將關(guān)閉其傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，而2018年則為10％。由各種業(yè)務(wù)需求驅(qū)動的數(shù)據(jù)處理是這種基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動因素。

隨著最近業(yè)務(wù)驅(qū)動的IT計劃的增加（通常超出傳統(tǒng)的IT預(yù)算），物聯(lián)網(wǎng)解決方案、邊緣計算環(huán)境和“非傳統(tǒng)”IT的實施迅速增長。此外，人們越來越關(guān)注面向外部應(yīng)用的客戶體驗，以及糟糕的客戶體驗對企業(yè)聲譽的直接影響。這種外向焦點導(dǎo)致許多組織根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延遲、客戶群體集群和地緣政治限制（例如，歐盟的通用數(shù)據(jù)保護法規(guī)[GDPR]或監(jiān)管限制）重新考慮某些應(yīng)用程序的放置。

當(dāng)然，邊緣計算涉及挑戰(zhàn)（間歇性的），因為其網(wǎng)絡(luò)邊緣具低帶寬和高延遲為特征。如果大量的智能邊緣設(shè)備正在運行軟件，例如機器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序需要與中央云服務(wù)器或中間“霧”中的節(jié)點進行通信，這就會出現(xiàn)問題。然而，解決方案正在進行中。

隨著邊緣計算處于Gartner 2018年云計算炒作周期的高峰期，在標準和最佳實踐得以確定之前，還有很多可能的錯誤出現(xiàn)，并且主流采用可以繼續(xù)進行。這篇ZDNet的特別報道，旨在設(shè)定場景中評估當(dāng)前的競爭狀態(tài)。雷鋒網(wǎng)做了不改變原意的編輯與整理：

定義

邊緣計算是一個相對較新的概念，已經(jīng)與另一個術(shù)語“霧計算”相關(guān)聯(lián)，這可能導(dǎo)致非專業(yè)觀察者之間的混淆。以下是一些有希望澄清情況的定義。

Futurum Research

與云計算不同，云計算依靠數(shù)據(jù)中心和通信帶寬來處理和分析數(shù)據(jù)，Edge Computing將處理和分析保持在最初收集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)邊緣附近。邊緣計算（一種專注于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點級處理和分析的霧計算），應(yīng)被視為霧計算的事實要素。

Edge of the Edge 2018

將計算能力提供給網(wǎng)絡(luò)的邊緣端，以提高應(yīng)用程序和服務(wù)的性能，運營成本和可靠性。通過縮短設(shè)備與為其提供服務(wù)的云資源之間的距離，以及減少網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)，邊緣計算減輕了當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的延遲和帶寬限制，引入了新的應(yīng)用類別。實際上，這意味著在今天的集中數(shù)據(jù)中心和越來越多的設(shè)備之間，會在路徑上分配新的資源和軟件堆棧，特別是在最后一英里網(wǎng)絡(luò)附近的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備方面。

451 Research / OpenFog Consortium

霧計算，從邊緣設(shè)備的一端“開始”（在此背景下，我們將邊緣設(shè)備定義為傳感器數(shù)據(jù)來源的設(shè)備，例如車輛、制造設(shè)備和智能醫(yī)療設(shè)備），這些設(shè)備具有必要的計算硬件、運行系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和連接參與分布式計算。它從邊緣擴展到“近邊緣”功能，例如本地數(shù)據(jù)中心和其他計算資產(chǎn)、企業(yè)或運營商無線接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多接入邊緣（MEC）功能、托管服務(wù)提供商內(nèi)的中間計算和存儲功能/互連/托管設(shè)施，最終到云服務(wù)提供商的服務(wù)。這些位置已集成或托管'霧節(jié)點'。

David Linthicum（Deloitte Consulting首席云戰(zhàn)略官）

“邊緣計算和存儲系統(tǒng)也位于邊緣，盡可能接近產(chǎn)生正在處理的數(shù)據(jù)的組件、設(shè)備、應(yīng)用程序或人。目的是消除處理延遲，因為數(shù)據(jù)不必是從網(wǎng)絡(luò)邊緣發(fā)送到中央處理系統(tǒng)，然后回到邊緣......由思科創(chuàng)建的術(shù)語“霧計算”也指將計算擴展到網(wǎng)絡(luò)邊緣。思科于2014年1月推出了霧計算作為將云計算功能帶到網(wǎng)絡(luò)邊緣的一種方式......本質(zhì)上，霧是標準，邊緣是概念。霧在邊緣計算概念中實現(xiàn)可重復(fù)的結(jié)構(gòu)，因此企業(yè)可以將計算推出集中式系統(tǒng)或云，以獲得更好更可擴展的性能?！?/p>

以下是OpenFog聯(lián)盟如何可視化網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)生成“事物”，核心的云數(shù)據(jù)中心和兩者之間的霧基礎(chǔ)設(shè)施之間的關(guān)系：

圖片：OpenFog Consortium

市場估計

根據(jù)B2B分析師MarketsandMarkets的數(shù)據(jù)，到2022年，邊緣計算市場的價值將達到67.2億美元，高于2017年的14.7億美元，年復(fù)合增長率35.4％。關(guān)鍵驅(qū)動因素是物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，“智能”應(yīng)用程序數(shù)量的增加以及云基礎(chǔ)架構(gòu)負載的增加。

邊緣計算市場動態(tài)

在垂直細分市場中，電信和IT公司將在2017 - 2022年預(yù)測期內(nèi)擁有最大的市場份額。這是因為企業(yè)面臨高網(wǎng)絡(luò)負載和不斷增長的帶寬需求，需要優(yōu)化和擴展其無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN），以便為其應(yīng)用和服務(wù)提供高效的移動（或多接入）邊緣計算（MEC）環(huán)境。

MarketsandMarkets表示，在預(yù)測期內(nèi)，邊緣計算市場增長最快的部分很可能是零售業(yè)務(wù)：物聯(lián)網(wǎng)傳感器、攝像頭和信標產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣更有效地收集、存儲和處理，而不是云或本地數(shù)據(jù)中心。

Grand View Research采取更為保守的觀點，估計到2025年邊緣計算市場的價值將達到32.4億美元，盡管在2017 - 2025年的預(yù)測期內(nèi)，這仍然是41％的“非凡”年復(fù)合增長率。雷鋒網(wǎng)了解到，研究公司表示，從地區(qū)來看，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在美國和加拿大的滲透率增加，北美將引領(lǐng)市場，而具有最高CAGR的垂直領(lǐng)域?qū)⑹轻t(yī)療保健和生命科學(xué)，這得益于“存儲能力和實時性”邊緣計算解決方案提供的計算“。Grand View Research表示，由于邊緣計算解決方案能夠降低運營成本，中小企業(yè)在預(yù)測期內(nèi)的年復(fù)合增長率將達到最高（46.5％）。

最樂觀的增長預(yù)測來自451 Research，在2017年10月的一項研究中《霧計算市場的規(guī)模和影響》（由OpenFog Consortium委托） 。這項廣泛的研究使霧化計算的市場機會在2022年達到182億美元，高于2018年的10.3億美元和2019年的37億美元，2018年至2022年的年復(fù)合增長率為104.9％。

數(shù)據(jù)：451 Research＆OpenFog Consortium / Chart：ZDNet

據(jù)451 Research稱，就市場份額而言，2022年霧計算的主要垂直行業(yè)將是公用事業(yè)，交通運輸，醫(yī)療保健，工業(yè)和農(nóng)業(yè)。

圖片來源：451 Research＆OpenFog Consortium/ Chart：ZDNet

談到2022年的霧計算生態(tài)系統(tǒng)，451 Research分解了這樣的組件：

數(shù)據(jù)：451 Research＆OpenFog Consortium / Chart：ZDNet

硬件組件表現(xiàn)很好，在2022餡餅圖中占42.1％，其次是霧應(yīng)用/平臺（21.5％）和霧化服務(wù)（20.4％）。難怪硬件供應(yīng)商和云應(yīng)用/服務(wù)提供商正在排隊等待快速發(fā)展的邊緣/霧市場。

盡管他們有不同的側(cè)重點，但這些預(yù)測清楚地表明，邊緣計算的“完美風(fēng)暴”正在由快速增長的互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備和即將出現(xiàn)的高帶寬、低延遲5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建。愛立信2018年6月的移動報告總結(jié)了這些領(lǐng)域的預(yù)期發(fā)展。

雖然個人電腦、筆記本電腦、平板電腦和（在較小程度上）移動電話在2017年至2023年期間呈現(xiàn)持平增長，但物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在起飛：那些具有廣域連接的設(shè)備將實現(xiàn)30％的年復(fù)合增長率，短距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增長放緩（17％年復(fù)合增長率）。這導(dǎo)致2017年（175億）和2023（314億）之間連接設(shè)備數(shù)量增加了近80％（79.4％）。

蜂窩IoT設(shè)備是廣域IoT設(shè)備的子集

數(shù)據(jù)：愛立信移動報告，2018年6月/圖表：ZDNet

就5G而言，愛立信預(yù)計2018年下半年出現(xiàn)首批純數(shù)據(jù)設(shè)備和2019年首批5G智能手機。隨著2020年第三代芯片組的問世，到2023年，該公司預(yù)計將有10億部5G設(shè)備將在全球范圍內(nèi)連接。

CPE / FWT：客戶提供的設(shè)備/固定無線終端

圖片：愛立信移動報告，2018年6月

愛立信表示，首批基于模塊的5G物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備預(yù)計將在2020年支持用于工業(yè)過程監(jiān)控的超低延遲通信。

邊緣計算的標準和組織

任何新的IT計劃都需要標準和最佳實踐，而早期階段通常由具有不同議程的多個團體和聯(lián)盟組成（盡管成員中通常存在重大差異）。邊緣/霧計算也不例外。

霧計算是思科創(chuàng)造的一個術(shù)語，由OpenFog Consortium支持，該聯(lián)盟由Arm、思科、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學(xué)邊緣實驗室于2015年成立。其使命宣言（部分）內(nèi)容如下：

我們的工作將定義分布式計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、控制和資源的架構(gòu)，以支持物聯(lián)網(wǎng)邊緣的智能，包括自我感知的機器、物體、設(shè)備和智能對象。OpenFog成員還將識別和開發(fā)新的運營模式。最終，我們的工作將有助于實現(xiàn)和推動下一代物聯(lián)網(wǎng)。

邊緣計算由EdgeX Foundry推動，這是一個由Linux基金會托管的開源項目。EdgeX Foundry的目標包括：構(gòu)建和推廣EdgeX作為統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的通用平臺； 認證EdgeX組件以確保互操作性和兼容性；提供快速創(chuàng)建基于EdgeX的物聯(lián)網(wǎng)邊緣解決方案的工具，并與相關(guān)的開源項目、標準組織和行業(yè)聯(lián)盟合作。

根據(jù)EdgeX Foundry的說法，“該項目的最佳點是邊緣節(jié)點，如嵌入式PC、集線器、網(wǎng)關(guān)、路由器和本地服務(wù)器，以解決分布式物聯(lián)網(wǎng)霧中'東西南北'相互作用的關(guān)鍵互操作性挑戰(zhàn)建筑?！?/p>

EdgeX Foundry的技術(shù)指導(dǎo)委員會包括來自IOTech、ADI、Mainflux、戴爾、Linux基金會、三星電子、VMWare和Canonical的代表。

該領(lǐng)域還有另外兩個行業(yè)機構(gòu)：日本專注的EdgeCross聯(lián)盟，由Omron Corporation、Advantech、NEC、IBM Japan、Oracle Japan和Mitsubishi Electric于2017年11月成立；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，由AT＆T、思科、通用電氣、英特爾和IBM于2014年成立。

邊緣計算指數(shù)：從邊緣到企業(yè)

Futurum Research在2017年底對500多家北美公司（從500到50,000名員工）進行了調(diào)查，以發(fā)現(xiàn)他們在邊緣計算方面的方案采用和部署、投資意圖等。Futurum表示，所有受訪者都對邊緣計算投資決策產(chǎn)生了影響，其中41.8％為“運營人員”，25.6％為“董事、經(jīng)理、團隊領(lǐng)導(dǎo)”級別；但只有8.6％的人被歸類為“執(zhí)行、高級管理人員、所有者、合作伙伴”。

Futurum報告稱，近四分之三（72.7％）的公司已經(jīng)實施了邊緣計算戰(zhàn)略，或者正在實施這一戰(zhàn)略。此外，幾乎所有人（93.3％）都打算在未來12個月內(nèi)投資邊緣計算。

數(shù)據(jù)：Futurum Research / Chart：ZDNet

Futurum還策劃了一個通用的數(shù)字化轉(zhuǎn)型指數(shù)，該指數(shù)在2018年將68％的公司納入“領(lǐng)導(dǎo)者”和“采用者”類別。因此，72.7％的受訪者已經(jīng)投資于邊緣計算，這表明這對于精通技術(shù)的企業(yè)來說是一個熱門話題。然而，F(xiàn)uturum還指出，“93.3％的企業(yè)在未來12個月內(nèi)投資邊緣計算的熱情并未與他們的投資規(guī)模相提并論”。

當(dāng)被問及邊緣計算數(shù)據(jù)流在其業(yè)務(wù)流程中的重要性時，F(xiàn)uturum的受訪者之間的積極氛圍仍在繼續(xù)，71.8％的受訪者將其描述為“極其”（22.2％）或“非常”（49.6％）重要：

數(shù)據(jù)：Futurum Research / Chart：ZDNet

這種對邊緣計算的熱情的關(guān)鍵驅(qū)動因素是什么？對于Futurum的受訪者來說，它是“提高了應(yīng)用程序性能”，其次是“實時分析/數(shù)據(jù)流”：

數(shù)據(jù)：Futurum Research / Chart：ZDNet

該分析公司將這些優(yōu)先級解釋為對運營效率需求的反映，表明物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的排名相對較低，通常被稱為規(guī)范邊緣計算用例，“未來幾年可能會增加”。

研究公司表示，只有15.6％的Futurum受訪者旨在將邊緣計算和云計算分開，這一決定通常受到數(shù)據(jù)和系統(tǒng)安全問題的驅(qū)動，并側(cè)重于分區(qū)運營。這使得近64％（63.9％）已經(jīng)部署（28.3％）或正在尋求（35.6％）邊緣/數(shù)據(jù)中心分析解決方案，加上20.5％的人不確定是將這些功能組合在一起還是將它們分開：

數(shù)據(jù)：Futurum Research / Chart：ZDNet

“不確定”和“尋求響應(yīng)”占調(diào)查樣本的56.1％，這顯然是邊緣計算提供商的重要機會。

2018年霧計算展望

2017年12月，OpenFog Consortium對其61個成員組織的霧計算狀態(tài)進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)令人印象深刻的是70％的CEO都意識到他們眼見的霧計算變化。

2018年的霧計算預(yù)算普遍增加（40％）或保持不變（51％），只有5％的受訪者覺得減少。倡議主要以研發(fā)部門為基礎(chǔ)（51％），絕大部分以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主要關(guān)注領(lǐng)域（70％）。

安全性是OpenFog受訪者中首要關(guān)注的問題（32％），其次是對早期/未經(jīng)證實的技術(shù)、互操作性和不明確的投資回報率的擔(dān)憂。霧計算的主要驅(qū)動因素是延遲和帶寬問題。受訪者預(yù)計制造業(yè)、智能城市和交通運輸將成為采用霧計算的頂級行業(yè)，其次是能源、醫(yī)療保健和智能家居。

主要供應(yīng)商

邊緣/霧計算可以將工作負載從云數(shù)據(jù)中心拉開，因此看到云巨頭采取措施防止這些工作負載逃離其軌道也就不足為奇了。

亞馬遜AWS

雷鋒網(wǎng)了解到，在亞馬遜2016年re：Invent開發(fā)者大會上推出，AWS Greengrass以公司現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)和Lambda（無服務(wù)器計算）產(chǎn)品為基礎(chǔ)，將AWS擴展到間歇性連接的邊緣設(shè)備。

“借助AWS Greengrass，開發(fā)人員可以直接從AWS管理控制臺將AWS Lambda函數(shù)添加到已連接的設(shè)備，并且設(shè)備可以在本地執(zhí)行代碼，以便設(shè)備可以響應(yīng)事件并近乎實時地執(zhí)行操作。AWS Greengrass還包括AWS物聯(lián)網(wǎng)消息傳遞和同步功能，使設(shè)備可以在不連接回云的情況下向其他設(shè)備發(fā)送消息“，亞馬遜還表示，“AWS Greengrass允許客戶靈活地讓設(shè)備在有意義的時候依賴云，在有意義的時候自己執(zhí)行任務(wù)，并在有意義的時候相互交談，所有這些都在一個無縫的環(huán)境中完成?！?/p>

AWS-greengrass

當(dāng)然，這些是“智能”邊緣設(shè)備：Greengrass需要至少1GHz的計算（Arm或x86），128MB的RAM以及用于操作系統(tǒng)、消息吞吐量和AWS Lambda執(zhí)行的額外資源。根據(jù)亞馬遜的說法，“Greengrass Core可以運行在從Raspberry Pi到服務(wù)器級設(shè)備的各種設(shè)備上”。

Microsoft

自2017年6月開始在Microsoft的BUILD 2017開發(fā)者大會上推出Azure IoT Edge，允許云工作負載集裝箱化，并在從Raspberry Pi到工業(yè)網(wǎng)關(guān)的智能設(shè)備上本地運行。

Azure IoT Edge包含三個組件：IoT Edge模塊、IoT Edge運行時環(huán)境、 物聯(lián)網(wǎng)中心。IoT Edge模塊是運行Azure服務(wù)，第三方服務(wù)或自定義代碼的容器；它們部署到IoT Edge設(shè)備并在本地執(zhí)行。IoT Edge運行時環(huán)境在每個IoT Edge設(shè)備上運行，管理已部署的模塊，而IoT Hub是基于云的界面，用于遠程監(jiān)控和管理IoT Edge設(shè)備。

以下是不同的Azure IoT Edge元素如何組合在一起：

Azure-IOT-edge

隨著全面上市，微軟增加了新的功能，以Azure IoT Edge為例，其中包括：開源的支持; 、備配置、安全和管理服務(wù)和簡化的開發(fā)人員體驗。

谷歌

2018年7月，谷歌宣布推出兩款大規(guī)模開發(fā)和部署智能連接設(shè)備的產(chǎn)品：Edge TPU和Cloud IoT Edge。Edge TPU是一種專用的小型ASIC芯片，設(shè)計用于在邊緣設(shè)備上運行TensorFlow Lite機器學(xué)習(xí)模型。Cloud IoT Edge是將Google的云服務(wù)擴展到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和邊緣設(shè)備的軟件堆棧。

Cloud IoT Edge有三個主要組件：用于網(wǎng)關(guān)級設(shè)備（至少有一個CPU）的運行時，用于存儲、轉(zhuǎn)換、處理和從邊緣數(shù)據(jù)中提取智能，同時與Google的其他云IoT平臺進行互操作；Edge IoT Core運行時，可將邊緣設(shè)備安全地連接到云端；Edge ML運行時基于TensorFlow Lite，使用預(yù)先訓(xùn)練的模型執(zhí)行機器學(xué)習(xí)推理。

谷歌云-IOT-edge

在撰寫本文時（2018年9月），Edge TPU和Cloud IoT Edge都處于alpha測試階段。

結(jié)束語

邊緣/霧計算轉(zhuǎn)換是計算中定期發(fā)生的焦點轉(zhuǎn)移之一。 例如，從大型機到臺式PC，到本地數(shù)據(jù)中心，再到云數(shù)據(jù)中心?，F(xiàn)在，我們正在研究現(xiàn)有元素的混合，以及數(shù)十億的智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，它們通過網(wǎng)關(guān)和節(jié)點之間的“霧”聯(lián)系在一起。設(shè)備連接一直是阻礙這種轉(zhuǎn)變的瓶頸，但隨著5G移動網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，這種情況即將得到巨大的改變。

任何可以從物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流的及時分析中獲益的行業(yè)部門都將對邊緣/霧計算感興趣。這就是為什么技術(shù)堆棧的各個級別的供應(yīng)商都有巨大的機會。

隨著越來越多的數(shù)據(jù)生成、處理和存儲在更多的位置，圍繞基礎(chǔ)架構(gòu)管理和數(shù)據(jù)安全、隱私和治理的問題將變得比現(xiàn)在更加重要。讓我們希望這些問題盡快得到解決。