边缘计算：通过cloudlet案例看如何实现“边缘智能化”

“边缘智能化”是Booz Allen对物联网的一个新兴趋势的定义——让传感器和设备充满在竞争环境中使其智能化。在低带宽，或者无网络的情况下，自主化和协调决策。智能化的边缘运营取决于设备的本地数据和其他协调设备，以及邻近的传感器，可以在没有连接到互联网的情况下，独立工作。独立运营计算资源，比如cloudlet，是实现边缘智能化案例的关键。Cloudlet是具有移动性的小型数据中心，位于企业的边缘，可以被附近的设备使用。在本文中，我们将介绍cloudlet，及其成为实现边缘智能化的相关性。

介绍

IT的半生，一直在压缩和加速许多技术的演变。当我们从主机转换到客户服务器，就有了抽象进化，而从多层系统转换到基于web的系统，也就是基础设施，就将业务逻辑和用户界面相分离。服务和基础设施的商品化，创建了云，移动计算和物联网，让我们可以进行边缘计算，并获得分布式计算的能力。这就将带来下一波的进化——“芯片作为一个平台”——随着边缘化的深入，这将在IT行业释放一个爆炸性的增长时代。“芯片即平台”将同时带来好处和挑战。例如，对于美国国防部将意味着：

·在无人机和其他平台上，更加复杂的传感器。这将推动智能ISR和边缘处理的需求，来缩短FPED周期。

·更大的攻击表面。快速增长的传感器数量，将继续推动网络防御和修复力的重要性。 收集的原始数据快速增长。这将增加缩短从“数据到采取行动”的周期的需求。

·随着我们从“传统的传感器”转换到智能的，有自我意识的，无处不在的联网传感器，边缘计算也将是颠覆性的。不同的集成和处理平台需要实现边缘智能化。轴辐式模式让设备能够与战术部署中央节点进行通信，而网状网络是基于一个分散的模式，所有设备对等。Cloudlets同时支持这两种模式，会成为物联网和边缘计算的关键推动者。

Cloudlet是什么，它如何实现边缘智能化？

Cloudlet是个受信任的，资源丰富的计算机或计算机集群，可以联网或者不联网，允许附近的设备使用。cloudlet支持资源密集型和交互式应用，并为设备提供强大的计算资源，更低的延迟。Cloudlet一词起源于由欧洲电信标准协会发起的移动——边缘计算行业项目。

Cloudlet类型

Cloudlet有两种主要的架构方法。第一种是瞬态cloudlet （图1），基于标准的轴辐式模型，移动用户通过无线LAN/RAN，访问附近的cloudlet。瞬态cloudlet依赖于资源丰富的计算机基础设施，通过无线网络，主要是蜂窝和WLAN，为移动设备提供数据存储和计算服务。

图1. 瞬态cloudlet

第二种类型是移动cloudlet，一组资源丰富的移动设备，称为cloudlet节点，可以在网状网络中，互相连接，来提供和使用服务。移动cloudlet依赖于点对点网状通信，一组附近的移动设备可以通过安全的Wi-Fi或蓝牙连接。在这个模式中，每个移动设备作为节点，在网络中分享计算服务，使用分布式计算原则。

图2. 移动cloudlet

挑战和经验教训

作为我们研究cloudlet的一部分，我们遇到了每个cloudlet实施方案都会面对的许多挑战。

瞬态cloudlet：这个实施模式面临三大挑战，包括：快速（敏捷）配置，以减少延迟和解决用户移动性；VM切换，从一个cloudlet向另一个无缝迁移卸载服务；cloudlet发现，使分布式移动设备能够被发现，选择，并在开始配置前，和多个cloudlet中合适的cloudlet，进行关联。

移动cloudlet：今天，每个虚拟系统都有自己的一组分配资源，进行最小共享。大多数虚拟机所需的资源被hypervisor占据，每个客户操作系统，都需要一个更大的空间。

此外，瞬态cloudlet实施必须解决集群管理（分布式网格）、扩展、理想状态校正、多主机网络、服务发现、负载平衡、安全和滚动更新。容器技术，比如Docker Swarm，提供开箱即用的很多功能，包括虚拟机的隔离，并共享资源为可重用的图像（操作系统、数据库、应用服务等等），让它们更有效，更快和更轻量。使用一种分布式的方式完成，通过网状网络（Swarm），平台实现“自我发现”。容器将软件包含在一个完整的文件系统中，包含运行所需的一切：代码、运行时间、系统工具和系统库。它们立刻运行，使用更少的内存。图像是由分层文件系统和共享公共文件构造，使磁盘用量和图像下载更有效。这种方法仍然面临的一些挑战包括cloudlet节点发现。组播DNS或Wi-Fi P2P可用于远程配置，一个安全的REST服务可以在每个cloudlet管理器节点上部署。

总结

作为物联网边缘计算战略智能化的一部分，cloudlet是一个关键因素，特别是当解决方案需要提供：

·更低的端到端应用延迟（实时）

·为了获得最优计算结果，设备与本地“cloudlet”之间的最大事务速率（交互）

·私人网络的本地通信，保证性能，隐私和安全性（安全） 在获取数据时，获得实时视图，最小的云进入带宽（分析）

·在无线区域网络（RAN），使用动态过滤规则，快速引入网络和其他功能（分布式）

·仔细分析这些类型的需求，将确定最好的架构方法（瞬态或移动cloudlet），来支持智能化的边缘解决方案。