Introducción:
La palabra borde ha recibido una nueva definición en el mundo de Internet de las cosas, refiriéndose específicamente a la vecindad del extremo del dispositivo , por lo que, según la definición literal, la computación de borde es el cálculo generado cerca del extremo del dispositivo. Después del estallido del concepto 5G en 2019, el concepto de computación de borde también se ha promovido y popularizado rápidamente. Durante el período de redacción de este artículo, los precios de las acciones de todas las empresas que cotizan en bolsa que están conectadas con la computación de borde se han estado cotizando a un nivel múltiple. límite de días, y el número de artículos sobre informática de borde se ha disparado. ¿Qué tipo de magia es la que hace que todos presten atención repentinamente a la computación en el borde, y cuáles son las funciones y los escenarios de aplicación de los productos bajo este concepto? ¿Quién ha aprovechado la oportunidad en este mercado de billones de niveles? Este artículo ofrece a los lectores una explicación fácil de entender sobre los problemas anteriores.
Autor: Jing Xi
enlace: https: //zhuanlan.zhihu.com/p/59899560
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1. ¿Qué es la "informática de punta" sagrada?
La computación perimetral no existe desde hace mucho tiempo. Mucha gente ha generalizado este concepto. El alcance y las explicaciones son diferentes, y algunas son incluso repetitivas y contradictorias. En lo que respecta al autor, OpenStack es más respetado (es un conjunto empresa entre la NASA y la NASA). Rackspace co-desarrolló e inició proyectos de software libre y de código abierto con licencia de Apache. La definición de la comunidad:
" Edge Computing es proporcionar a los desarrolladores de aplicaciones y proveedores de servicios servicios en la nube y servicios de entorno de TI en el borde de la red.; El objetivo es proporcionar computación, almacenamiento y ancho de banda de red cerca de la entrada de datos o de los usuarios " .
En términos sencillos: la computación perimetral es esencialmente un servicio, similar a la computación en la nube y los servicios de big data, pero este tipo de servicio está muy cerca del usuario; ¿por qué está tan cerca? El propósito es hacer que los usuarios sientan que pueden leer todo el contenido muy rápidamente.
Los problemas importantes que resuelve la computación de borde son la alta latencia, la inestabilidad de la red y los problemas de ancho de banda bajo que existen en el modelo tradicional de computación en la nube (o computación central). Para dar un ejemplo realista, casi todo el mundo ha encontrado un error 404. Dichos errores están relacionados con las condiciones de la red y las limitaciones de ancho de banda del servidor en la nube. Debido a las limitaciones de recursos, los servicios de computación en la nube se verán afectados inevitablemente por una latencia elevada y la inestabilidad de la red. Sin embargo, al migrar algunos o todos los procedimientos de procesamiento más cerca de los usuarios o de los puntos de recopilación de datos, la computación perimetral puede reducir en gran medida el número de centros en la nube. impacto del sitio de modo en la aplicación.
La Figura 1 a continuación es un diagrama conceptual de una red informática de borde, que es un vínculo intermedio importante entre los dispositivos y la nube.
La computación de borde se originó a partir de la necesidad de construir redes virtuales en la red de área amplia. Los operadores necesitan una plataforma de administración simple similar a la computación en la nube, por lo que la plataforma de administración de computación en la nube de la placa en miniatura ha comenzado a ingresar al mercado. Desde este punto de vista, La computación en el borde es en realidad nació de la computación en la nube. Con la evolución continua de esta microplataforma, especialmente gracias a la tecnología de virtualización (refiriéndose a la virtualización de una computadora en múltiples computadoras lógicas a través de la tecnología de virtualización. Varias computadoras lógicas se ejecutan simultáneamente en una computadora, cada una de las computadoras lógicas puede ejecutar diferentes sistemas operativos y programas de aplicación). pueden ejecutarse en espacios mutuamente independientes sin afectarse entre sí, mejorando así significativamente la eficiencia de la computadora.) Con el desarrollo continuo, las personas han descubierto que esta plataforma tiene miles de ventajas en la gestión Las capacidades del nodo pueden satisfacer las necesidades de diversos escenarios. diferentes proveedores han mejorado continuamente esta plataforma y han agregado funciones ricas, la informática de borde ha comenzado a ingresar al carril rápido del desarrollo.
2. ¿Por qué necesita la informática de punta?
La computación en la nube y la computación en el borde se utilizan generalmente para comparar. Como se mencionó anteriormente, la computación en el borde en realidad nace de la computación en la nube. Entonces, dado que existe la computación en la nube, ¿por qué debería haberla?
Todo el mundo está familiarizado con la computación en la nube. Tiene muchas características: tiene una gran potencia informática, capacidad de almacenamiento masivo y puede crear una variedad de aplicaciones a través de diferentes herramientas de software. Muchas de las aplicaciones que utilizamos dependen esencialmente de una variedad de tecnología de computación en la nube, como como plataforma de video en vivo, plataforma de comercio electrónico. La computación perimetral nace de la computación en la nube, cerca del lado del dispositivo, con capacidades de respuesta rápida, pero no puede hacer frente a una gran cantidad de ocasiones de computación y almacenamiento. La relación entre los dos puede explicarse por el sistema nervioso de nuestro cuerpo.
La computación en la nube puede procesar una gran cantidad de información y puede almacenar datos a corto y largo plazo, lo cual es muy similar a nuestro cerebro. El cerebro es la estructura más grande y compleja del sistema nervioso central, y también la parte más alta. Es un órgano que regula las funciones corporales y es la base material para actividades neuronales avanzadas como la conciencia, el espíritu, el lenguaje, el aprendizaje, la memoria, e inteligencia. La capa de materia gris del cerebro humano es rica en cientos de millones de células nerviosas, que forman la base de la inteligencia. La capa de materia gris no es solo el cerebro. La médula espinal humana también contiene la capa de materia gris y tiene un sistema nervioso central simple que es responsable de las acciones reflejas de las extremidades y el tronco, así como de la transmisión de información neural entre las cerebro y la periferia. Todos aprendimos la reacción instintiva en biología de la escuela secundaria: esta es la evidencia de la capacidad de reacción de la médula espinal. La computación perimetral es para la computación en la nube como la médula espinal al cerebro. La computación perimetral tiene una velocidad de respuesta rápida y no requiere soporte de computación en la nube, pero tiene poca inteligencia y no se puede adaptar al procesamiento de información compleja .
Todo el mundo ha resultado herido, ya sea apuñalado o escaldado, nuestro cuerpo puede reaccionar rápidamente. Tomemos las quemaduras como ejemplo, el diagrama de flujo general de nuestro sistema nervioso es el siguiente:
Si bien la médula espinal da instrucciones, también envía señales de dolor al cerebro, lo que hace que las personas sientan dolor. Eche un vistazo a todo el proceso, esta acción para evitar riesgos es antes de que se genere la conciencia, y la velocidad es muy rápida, evitando daños corporales. Después de cientos de millones de años de evolución, el cuerpo humano está ahora muy completo y, dado que la estructura está diseñada de esta manera, debe haber algo de verdad en ella. Echemos un vistazo a este conjunto de datos: "En lo que respecta a los seres humanos, entre las células nerviosas que conectan la médula espinal con los músculos, la capa exterior está cubierta con una vaina de mielina y la velocidad de transmisión de la señal es de gran diámetro. neuronas es de 70 a 120 metros por segundo. Por el contrario, la velocidad de transmisión de la señal de las neuronas del cerebro es de 0,5 a 2 metros por segundo. La brecha entre ellas es demasiado grande ". Si dejamos que el cerebro tome la decisión de evitar quemaduras y producir acciones, entonces es más probable que nuestras manos no puedan dar una respuesta de cobertura oportuna.
Por lo tanto, la médula espinal reemplaza al cerebro para tomar ciertas decisiones rápidas, que es por completo para satisfacer ciertas funciones específicas del cuerpo y tiene un efecto insustituible. Si aceptamos que existe una explicación razonable, podemos aceptarla con tranquilidad: cuando existe la computación en la nube, la computación en el borde sigue siendo necesaria. Por supuesto, después de un análisis lógico riguroso, esta conclusión sigue siendo válida.
Habrá dos tendencias en el desarrollo futuro de Internet de las cosas: conexiones masivas y las cantidades masivas de datos resultantes. ¿Qué tan grande es la conexión y los datos específicos? Según Garter (la empresa de consultoría e investigación de TI más autorizada del mundo, fundada en 1979 y con sede en Stamford, Connecticut, EE. UU.), Predice que habrá hasta 142 cosas conectadas en uso. en 2019 mil millones, el total alcanzará los 25 mil millones en 2021, y generarán una gran cantidad de datos. Los teléfonos móviles también están conectados a Internet. Puede estimar la cantidad de tráfico que se puede generar cada mes, y probablemente estará en el rango de 100G. Sin embargo, en Internet de las cosas, hay más que teléfonos móviles, como los siguientes dos objetos:
Tomemos el Boeing 787 como ejemplo, cada vuelo puede generar terabytes de datos. Estados Unidos recopila 3,6 millones de registros de vuelo cada mes, supervisa 25.000 motores en todos los aviones y cada motor genera 588 GB de datos al día. Si dicho nivel de datos se carga en un servidor de computación en la nube, impondrá requisitos estrictos tanto en la potencia de cómputo como en el ancho de banda. El aerogenerador está equipado con una variedad de sensores para medir la velocidad del viento, el paso, la temperatura del aceite, etc., que se miden cada pocos milisegundos para detectar el grado de desgaste de las palas, cajas de engranajes, convertidores de frecuencia, etc. Un parque eólico con 500 las turbinas eólicas se reunirán anualmente Generar 2 PB de datos.
Dichos datos de nivel PB, si se cargan en el centro de computación en la nube en tiempo real y toman una decisión, sin importar desde la perspectiva de la potencia de cómputo y el ancho de banda, presentan requisitos exigentes, sin mencionar el problema de respuesta inmediata causado por la demora. . Ante tal escenario, la computación perimetral tiene sus ventajas. Debido a que se implementa cerca del lado del dispositivo, puede retroalimentar las decisiones en tiempo real a través de algoritmos y puede filtrar la mayoría de los datos, reduciendo efectivamente la carga en la nube, haciendo conexiones masivas. y cantidades masivas de datos. El procesamiento de datos se hace posible. Por lo tanto, la computación de borde servirá como un complemento de la computación en la nube y coexistirá en la arquitectura de Internet de las cosas en el futuro.
Dicho esto, resumamos las ventajas de esta informática de borde:
- Baja latencia: la potencia informática se despliega cerca del lado del dispositivo y el dispositivo solicita una respuesta en tiempo real;
- Funcionamiento con poco ancho de banda: la capacidad de acercar el trabajo al usuario o al terminal de recopilación de datos puede reducir el impacto de las limitaciones de ancho de banda del sitio. Especialmente cuando el servicio de nodo de borde reduce la solicitud para enviar una gran cantidad de procesamiento de datos al concentrador.
- Protección de la privacidad: la recopilación de datos locales, el análisis local y el procesamiento local reducen eficazmente la posibilidad de que los datos se expongan a las redes públicas y protegen la privacidad de los datos.
Tres escenarios de aplicación de "Edge Computing"
Dado que la computación en el borde es un complemento importante de la computación en la nube , ¿cuáles son los escenarios de aplicación de la computación en el borde? La característica básica del modelo de computación de borde es acercar la potencia de computación al usuario, es decir, los sitios están ampliamente distribuidos y los nodos de borde están conectados por una red de área amplia.
1. "Nube lista para usar" para minoristas / finanzas / conectividad remota: proporciona una serie de entornos de computación de borde personalizables. Este tipo de computación de borde se proporciona principalmente para uso empresarial y sirve para aplicaciones industriales específicas. Se combina fundamentalmente con una estructura distribuida para lograr los siguientes efectos: reducción del consumo de hardware, implementación estandarizada de múltiples sitios, reemplazo flexible de las aplicaciones implementadas en el lado del borde (no se ve afectado por el hardware, la misma aplicación se ejecuta en todos los nodos), mejorando los Estabilidad operativa en condiciones de red. Si las condiciones de la red son limitadas, al configurar el modo de red en una conexión de red limitada, puede proporcionar almacenamiento en caché de contenido o proporcionar servicios informáticos, de almacenamiento y de red, como el nuevo entorno informático de borde minorista.
2. Conexión móvil: antes de la popularización a gran escala de las redes 5G, las redes móviles seguían siendo limitadas e inestables, por lo que las redes móviles / inalámbricas también pueden considerarse elementos ambientales comunes de la computación de borde en la nube. Muchas aplicaciones se basan más o menos en redes móviles, como la realidad aumentada para reparación remota, telemedicina, dispositivos IoT que recopilan datos de instalaciones públicas (agua, gas, electricidad, gestión de instalaciones), inventario, cadena de suministro y soluciones de transporte. ciudades, carreteras inteligentes y aplicaciones de seguridad remota. Todas estas aplicaciones se benefician de las capacidades de procesamiento de extremo cercano de la informática de borde.
3. Universal Customer Premises Equipment (uCPE): se caracteriza por conexiones de red limitadas, carga de trabajo relativamente estable pero alta disponibilidad. Al mismo tiempo, también necesita una forma de admitir la ubicación mixta de aplicaciones de datos en cientos o miles de nodos. y expansión La implementación de uCPE existente también se convertirá en un nuevo requisito. Esto es muy adecuado para aplicaciones NFV Network Function Virtualization (NFV), especialmente cuando diferentes sitios pueden requerir diferentes series de aplicaciones de cadena de servicios, o una serie de diferentes aplicaciones en una región requieren colaboración unificada. Debido a la utilización de recursos locales y la necesidad de almacenar y procesar datos bajo conexiones de red intermitentes, es posible que necesitemos admitir una estructura jerárquica o de malla. La autorreparación y la autogestión combinadas con la gestión de nodos remotos son condiciones necesarias.
4. Comunicaciones por satélite (SATCOM): Este escenario se caracteriza por una gran cantidad de equipos terminales disponibles distribuidos en el entorno más remoto y hostil. Es extremadamente razonable utilizar estas plataformas descentralizadas para proporcionar servicios de alojamiento, especialmente si se considera la latencia extremadamente alta, el ancho de banda limitado y el costo de las comunicaciones entre satélites. Los ejemplos específicos pueden incluir barcos (desde barcos de pesca hasta petroleros), aviones, perforaciones petrolíferas, operaciones mineras o infraestructura militar.