边缘计算:通过cloudlet案例看如何实现“边缘智能化”

日期:2017-3-22作者:Eduardo KrumholzBooz Allen Hamilton

【TechTarget中国原创】

“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:

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“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:

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。

瞬态cloudlet

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。

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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:

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。