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什么是边缘计算？

创作时间:

作者:

@小白创作中心

什么是边缘计算？

引用

来源

https://www.fortinet.com/cn/resources/cyberglossary/edge-computing

边缘计算是近年来迅速发展的信息技术之一，它通过将数据处理和存储能力推向网络边缘，实现了更快的响应速度和更低的延迟。本文将为您详细介绍边缘计算的定义、发展历程、不同类型、应用场景、优势与挑战等多个方面，帮助您全面了解这一重要技术概念。

边缘计算定义

据Gartner称，企业生成的约 10% 的数据是在中央数据中心或云之外或在网络边缘处理或生成的。到 2025 年，边缘生成和处理的数据量预计将达到 75%。

这种边缘计算定义是指发生在网络边缘的环境、设备和流程。

什么是边缘？

什么是网络边缘？网络边缘是指本地网络或其设备与互联网交互的位置，互联网是“接触”互联网的外部边界。它既提出了网络安全问题，也提供了加速更靠近边缘设备或在边缘设备内处理的机会。

几种不同类型的设备可以在边缘计算架构内运行。一些常见的边缘计算示例包括物联网（IoT）设备。物联网边缘计算设备的范围从烤面包机、冰箱、智能手表到工厂车间使用的扫描仪。还有支持边缘设备的5G 网络，这些设备使用 5G 的更快处理来创建更流畅的最终用户体验。这些可能包括通过 5G 网络传输数据的任何手机或无线设备。

什么是边缘计算？

计算最初使用一台大型集中式计算机完成，该计算机通常占据建筑物的整个房间或部分。人们要么从办公室前往使用计算机，要么将带有程序的打卡发送给系统的操作员，操作员会将程序输入计算机。

很快，用户可以拥有自己的个人电脑，然后是个人设备，将计算过程的大部分带到边缘或至少更靠近边缘。

早期计算

在过去，我们有一个大型中央计算机，人们登录它来利用计算能力。用户将连接到此中央设备，并使用它来执行任务，然后断开连接。

个人计算的出现

微芯片的出现为个人电脑铺平了道路。借助个人电脑，用户可以将所需的所有计算能力放在桌面上。不再需要去中央计算机执行基本任务。

云计算时代

通过云计算，计算能力驻留在远离用户的数据中心或“云”中。我们目前正处于云计算时代。我们的大部分计算、通信，甚至我们使用的一些软件都是云原生的。通过互联网连接，用户可以与这些资源交互，而不必过度依赖他们自己的设备的计算能力，这些设备的计算能力因此变得越来越小和更方便。

边缘计算

边缘计算涉及将数据存储和计算定位到更接近需要的位置。这样可以缩短响应时间并减少带宽使用，这是边缘计算的主要优势。响应时间越长，在流程中使用时必须传输距离越短的数据。与云计算的情况一样，数据可以相对较短地访问位于边缘的处理器，例如在工厂内。

边缘架构体验的带宽减少是由于必须通过互联网传输到远程数据中心的数据减少。相反，它在设备和计算资源之间来回传播，这是我们需要边缘计算的主要原因之一。

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边缘计算有哪些不同类型？

边缘计算有多种类型。组织可以根据其计算需求或产品的计算需求指定一个或多个。有些旨在处理基本事件，而另一些则适用于更复杂的流程。此外，边缘计算服务器可用于部署整个边缘计算网络。

用于基本事件的边缘计算

一些最简单的边缘计算形式涉及基本事件和简单的流程。例如，可以监测某人的脉搏和血压的设备可以放置在他们的身体上，然后将信息发送到基于边缘的服务器。然后，只有某些信息才会发送到云，而大多数信息是在边缘网络中处理的。

适用于复杂事件的边缘计算

在更复杂的边缘计算环境中，边缘基础设施可以作为本地数据和来自外部的网关。例如，通过车辆内的边缘计算设置，边缘计算基础设施可以从全球定位系统（GPS）设备、交通信号和其他车辆收集数据，以改善驾驶员的体验、增强安全性并优化燃料效率。

边缘计算服务器

边缘服务器执行成熟数据中心的许多功能。例如，它们部署在 5G 网络中，能够托管应用程序和缓存接近最终用户计算位置的内容。通过这种拓扑结构，数据不必一直传输到远程数据中心，边缘设备就可以正常运行。

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边缘计算在哪里使用？

边缘计算现在几乎应用于每个行业。由于更快的处理时间和优化的数据流几乎可以改善每个组织的基础设施，因此许多组织都采用了边缘计算环境。此外，IoT 设备通常使用边缘计算来实现其最基本的功能，这使得边缘计算对于使用或销售 IoT 设备的任何企业来说都是一个引人注目的环境。

以下是一些边缘计算示例。

制造

边缘计算有助于制造过程，因为边缘设备可以快速向机器、机器人和用户提供信息，而无需使用大量带宽。例如，扫描器可用于在车辆沿着装配线行驶时检查正在构建的车辆的状态。用户可以利用这些信息来改进流程并使其更安全。

医疗保健业

边缘计算在医疗保健业系统中起着重要作用，因为患者护理的大部分依赖于即时可用的信息。边缘设备用于即时传达有关患者生命体征的数据，使医生和护士能够快速准确地做出重要决策。

运输行业

交通运输行业受益于边缘计算，因为车辆和驾驶员可以使用大量有用信息来提高安全性并增强旅行者和驾驶员的体验。采用自动驾驶技术的车辆可以从周围环境和其他车辆获取信息，并使用它们做出决策。他们收集和使用的一些数据来自云或被发送到云，而其他数据则在边缘进行处理。

农业

农业利用边缘计算来增强数据处理，同时降低带宽要求，以改善作物的生长、养护和收获方式。此外，可以处理有关奶牛等动物健康和性能的数据，以更好地为生产预期、动物护理和支持农场的能源管理提供信息。

电信

电信已经并可能继续成为边缘计算最主要的受益者和提供商之一。由于电信组织帮助公司建立网络，因此他们依靠边缘计算拓扑，使各种设备能够连接到组织的网络并在其边缘附近运行。从虚拟现实耳机到游戏设备，再到制造车间的物联网设备，一切都与电信建立的边缘计算拓扑结构交互。

此外，电信可以设置分布式云，连接一系列本地服务器，旨在支持复杂的边缘计算设置。

边缘计算的优势是什么？

边缘计算可以提高应用程序处理数据的速度，使最终用户能够方便地进行即时计算。在某些情况下，在基于边缘计算的流程中节省的时间可以使原本不安全的情况更安全。在医疗保健业领域，边缘计算已经挽救并将继续挽救生命。在制造业中，边缘计算提高了生产效率，同时为工人创造了更安全的环境。

减少延迟

延迟降低是边缘计算的标志之一，由于边缘设备靠近以及存储和处理其数据的位置，因此可以实现延迟降低。当必须通过互联网发送数据时，它可能需要行驶数百英里。虽然许多进程可以随着由此产生的延迟而充分运行，但有些过程非常时间敏感，因此您需要边缘计算架构来支持它们。

降低带宽要求

实时处理应用程序

某些流程需要实时处理才能执行最基本的功能。例如，自动驾驶汽车需要处理从传感器接收的有关车辆、人员和各种物体的速度和接近度的信息。通过边缘计算，可以立即完成此操作，从而提高驾驶员和其他人员的安全性。

降低成本

通过减少需要通过互联网传输的信息量，组织可能不必使用那么多带宽。因此，他们可以减少每月向互联网服务提供商（ISP）支付的金额。

智能应用程序

强大的边缘设备可以支持智能应用程序。这些技术可以结合机器学习和人工智能，利用它们与输入源的接近。通过这种方式，智能应用程序可以识别其运行的边缘设备环境中的模式，然后使用这些信息来调整其功能和服务。

数据隐私

每当个人数据必须传输到云时，它都会面临各种安全威胁，无论是在数据库内部还是在传输到互联网时。通过边缘计算，您可以通过限制边缘设备之间以及边缘设备在本地处理和存储的位置之间的数据流来增强数据隐私。

边缘计算的缺点是什么？

边缘计算也存在一些重大缺点。边缘设备不仅会失败或失去连接，而且如果没有基于云的资源的计算能力，一些应用程序就无法在边缘拓扑中提供足够的性能。

设备故障

如果边缘设备发生故障，通常没有冗余来保持业务连续性。最终用户必须将备份边缘设备连接到相同的计算和存储服务。在许多情况下，这种弹性计划将非常昂贵。

功能有限

许多边缘设备没有进行复杂计算所需的能力。例如，与几十年前的手机相比，手机虽然功能强大，但与中端笔记本电脑相比，在供电方面仍然苍白。数据中心的功能可能会进一步削弱大多数边缘设备的潜力。

网络连接

依赖连接是所有边缘拓扑的固有缺陷。支持许多边缘设备的基础设施仍然在云数据中心奠定了基础。如果边缘设备或网络与云之间的连接丢失，拓扑可能无法完全执行。

此外，如果边缘设备失去与支持它的计算资源的连接，在许多情况下，它可能会变得无用。即使在不依赖互联网运行的边缘设置中也是如此。

边缘计算的安全问题是什么？

边缘计算伴随着重大的安全问题，其中大部分源于边缘拓扑结构创造的新攻击表面。使用云基于云的拓扑，即使您必须设置较慢的响应时间，最终用户本地网络之外的攻击面也仅限于构成云的数据中心。然而，通过边缘计算，连接到系统的每个边缘设备都是另一个攻击面。

例如，如果您在工厂内拥有边缘设备，则工作人员必须登录才能使用它。登录后，他们会将信息发送到本地服务器，然后本地服务器也会将数据发送到设备。如果设备密码较弱，黑客、心怀不满的员工或其他恶意行为者将有害代码发送到支持边缘网络的服务器将很容易。此外，如果没有针对每个设备采取适当的安全措施，则监视网络内的活动以及在整个网络中传输的数据将相对容易。

边缘计算环境也容易受到分布式拒绝服务（DDoS）攻击，特别是当它连接到互联网时。由于许多边缘网络仍然连接到互联网，DDoS 攻击可能会使边缘上的设备变得无用。因此，确保您的边缘网络得到充分保护至关重要。