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施巍松丨边缘计较的成上进程

文章来源:威尼斯荷官发牌 更新时间:2019-01-24 05:24

年前施巍松教授和其团队(张星洲、王一帆、张庆阳)应《计较机研讨与成长》编辑部之邀,庆刊60周年颁发论文,边缘计较社区颠末和施巍松教授不异,将论文整理成几篇,方便大家涉猎。字字珠玑,愿大家多多转发分享。

本文为第一篇《边缘计较的成上进程》。

边缘计较的成上进程

本文在google学术上以“edge computing”为症结词进行搜索每年的文章数量,成果如图1所示.可以看到,2015年从前,边缘计较处于原始技巧蕴蓄阶段;2015—2017年,边缘计较最早被业内熟知,与之相关的论文增加了10余倍,获患了飞速成长;2018 年边缘计较最早稳健成长(个中2018年的论文数量按照2018年前9个月的数据推算而来,理论数占有进出)。本文根据这一阐明成果和对于行业成长趋势的调查将边缘计较的成长分为3个阶段:技巧储蓄期、快速增短暂和不变为长期。 图2罗列了边缘计较成长中的典型事务(粗体字为中国对于边缘计较成长的孝敬)。

1.技巧储蓄期

在此阶段,边缘计较历经“蛰伏一提出一定义一奉行”等成上进程.边缘计较最早可以追溯至1998年Akamai公司提出的内容分发收集( content delivery network,CDN),CDN 是一种基于互联网的缓存收集,依靠部署在各地的缓存服务器,经由过程中间平台的负载均衡 、内容分发、调节等功能模块,将用户的碰面指向比来的缓存服务器上,以此高涨收集梗塞,进步用户碰面相应速度和命中率。CDN夸小年夜内容的备份和缓存,而边缘计较的基本脑子则是功能缓存(function cache). 2005年美国韦恩州立小年夜学施巍松教授的团队就已提出功能缓存的不雅念 ,并将其用在共性化的邮箱办理服务中,以简略节略提早和带宽。 2009年Satyanarayanan等人提出了Cloudlet的不雅念,Cloudlet 是一个可信且资源丰富的主机,部署在收集边缘,与互联网连接,可以被移动设备碰面,为其供给服务,Cloudlet可以像云同样为用户供给服务,又被称为“小朵云”.此时的边缘计较夸小年夜下行,即将云服务器上的功能下行至边缘服务器,以淘汰带宽和时延。

随后,在万物互联的违景下,边缘数据迎来了爆发性增加,为了处理面向数据传输 、计较和存储进程中的计较负载和数据传输带宽的题目,研讨者最早试探在靠拢数据生产者的边缘增加数据措置处分的功能,即万物互联服务功能的下行。具备代表性的是移动边缘计较(mobile edge computing,MEC)、雾计较(fog computing)和海云计较(cloud-sea computing)。

移动边缘计较是指在靠拢移动用户的无线接人网范围内,供给信息技巧服务和云计较才能的一种新的收集结构,并已成为一种规范化、范例化的技巧。由于移动边缘计较位于无线接人网内,并靠拢移动用户,是以可以完成较低延时、较高带宽来进步服务品质和用户体验。移动边缘计较夸小年夜在云计较中间与边缘计较设备之间创立边缘服务器,在边缘 服务器上完成终端数据的计较任务,但移动边缘终端设备基本被觉得不具备计较才能,而边缘计较模型中的终端设备具备较强的计较才能,是以移动边缘计较雷同一种边缘计较服务器的架谈判档次,作为边缘计较模型的一局部.思科公司于2012年提出了雾计较,并将雾计较定义为迁移云计较中间任务到收集边缘设备履行的一种高度虚构化计较平台. 它经由过程淘汰云计较中间和移动用户之间的通信次数,以减缓主干链路的带宽负载和能耗压力。雾计较和边缘计较具备很小年夜的类似性,可是雾计较关注基础举措措施之间的分布式资源共享题目,而边缘计较除关注基础举措措施之外,也关注边缘设备,包孕计较、 收集和存储资源的办理,和边端、边边和边云之间的互助.与此同时,2012年,中国科学院启动了战略性先导研讨专项,称之为下一代信息与通信技巧倡仪,其大旨是展开“海云计较零碎名目”的研讨,其外围是经由过程“云计较”零碎与“海计较”零碎的协同与集成,增强传统云计较才能,个中,“海”端指由人类自身、物理全国的设备和子零碎造成的终端.与边缘计较相比,海云计较关注“海”和“云”这两端,而边缘计较关注从“海”到“云”数据途径之间的尽情计较、存储和收集资源。

2013年,美国承平洋西北国家试验室的Ryan LaMothe在一个2页纸的内部呈文中提出“edge computing”一词,这是现代“edge computing”的首次提出。此时,边缘计较的涵义已既有云服务功能的下行,另有万物互联服务的下行.

2.快速增短暂

2015—2017年为边缘计较快速增短暂,在这段时间内,由于边缘计较满意万物互联的需要,诱发了海内外学术界和财产界的亲近关注.

在政府层面上,2016年5月,美国自然科学基金委(National Science Foundation,NSF)在计较机零碎研讨中将边缘计较替换云计较,列为突出畛域 (highlight area) ;8月,NSF和英特尔专门接头针对于无线边缘收集上的信息中间收集;10月,NSF进行边缘计较庞小年夜应战研讨会(NSF Workshop on Grand Challenges in Edge Computing),聚首会议会议针对于3个议题展开研讨:边缘计较未来5~10年的成长方针,达成方针所带来的应战,学术界、产业界和政府应当怎么协同互助来应答于应战.这标志取边缘计较的成长已在美国政府层面上诱发了珍视.

在学术界,2016年5月,美国韦恩州立小年夜学施 巍松教授团队给出了边缘计较的一个正式定义边缘计较是指在收集边缘履行计较的一种新型计较模型,边缘计较操作的东西包孕来自于云服务的下行数据和来自于万物互联服务的下行数据,而边缘计较的边缘是指从数据源到云计较中间途径之间的尽情计较和收集资源,是一个连续统。并颁发了“Edge Computing: Vision and Challenges”一文, 第1次指出了边缘计较所面临于的应战,该文在2018年末被他引650次.同年10月,ACM和IEEE最早连合进行边缘计较顶级聚首会议会议(ACM/IEEE Symposium on Edge Computing,SEC),这是全世界首个以边缘计较为主题的科研学术聚首会议会议.自此当前,ICDCS, INFOCOM, Middleware, WWW 等紧张国际聚首会议会议也最早增加边缘计较的分会(tack)或专题研讨会(workshop).

产业界也在尽力推动边缘计较的成长,2015年 9月,欧洲电信规范化协会(ETSI)颁发关于移动边缘计较的白皮书,并在2017年3月将移动边缘计较行业范例事变组正式更名为多接人边缘计较 (multi-access edge computing,MEC),努力于更好地满意边缘计较的利用需要和相关规范拟定. 2015年11月,思科、ARM、戴尔、英特尔、微软和普林斯顿小年夜学连合创立了 OpenFog联盟,次要努力于 Fog Reference Architecture 的编写.为了推动和利用处景在边缘的连合,该组织于2018年12月 并入了产业互联网联盟.

国内边缘计较的成长速度和全国几乎同步,出格是从智能制造的角度.2016年11月,华为技巧无限公司、中国科学院沈阳自动化研讨所、中国信息通信研讨院、英特尔、ARM等在北京创立了边缘计较财产联盟(edge computingconsortium),努力于推动“政产学研用”各方财产资源互助,引领边缘计较财产的健康可连续成长.2017年5月首届中国边缘计较技巧研讨会在合肥开幕,同年8月中国自动化学会边缘计较专委会创立,标志取边缘计较的成长已获患了业余学会的认可和推动.

3.稳健成长期

2018年是边缘计较成上进程中的紧张节点,尽能够此前业内已对于边缘计较报以了很小年夜指望,而 2018年边缘计较被推向前台,最早被公共熟知。这一阶段,边缘计较的插手者范围扩小年夜很快,如表1所示,插手者已基本涵盖了计较机畛域的各个方面,本文将它们分为6类:云计较公司、硬件厂商、CDN 公司、通信运营商、科研机谈判财产联盟/开源社区,并在表1中罗列它们近2年在边缘计较畛域的事务。

边缘计较在稳健成长期有4个紧张事务,2018 年1月全世界首部边缘计较业余书本《边缘计较》出版,它从边缘计较的需要与意义、零碎、利用、平台等多个角度对于边缘计较进行了论述.2018年9月17日在上海召开的全国人工智能小年夜会,以“边缘计较,智能未来”为主题进行了边缘智能主题论坛,这是中国从政府层面上对于边缘计较的成上进行了撑持和探讨.2018年8月两年一度的全国计较机零碎 结构学术年会以“由云到端的智能架构”为主题,于是可知,学术界的研讨外围已由云计较最早逐步转向边缘计较.同时,边缘计较也获患了技巧社区的鼎力大举小年夜举撑持,具备代表性的是2018年10月CNCF基金会和Eclipse基金会展开互助,将把在超小年夜范围云计较情景中已被宽泛使用的Kubernetes,带人到物联网边缘计较场景中.新创立的Kubernetes物联网边缘事变组将回收运转容器的理念并扩张到边缘,促成Kubernetes在边缘情景中的适用。

本文信任,颠末前期的技巧储蓄和近些年的快速增加,边缘计较将成为学术界和财产界的热门话题,完成学术界与产业界的畅通意会,放慢产品落地,便利公共糊口,步人稳健成永劫代。


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