作者：傅翔
邊緣計算潮起
云計算自從它與2005年提出之后，產(chǎn)生了大量可伸縮的基礎設施平臺和基于中心化的云計算模型，高密度計算資源的集中和大規(guī)模的IDC部署儼然已成為各個國家信息產(chǎn)業(yè)的基礎設施建設一部分，并且隨著大數(shù)據(jù)，AI，5G，物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，云計算的產(chǎn)業(yè)規(guī)模還將日益擴大。但是隨著各種各樣的巨量數(shù)據(jù)不停的產(chǎn)生于互聯(lián)網(wǎng)的各個位置，網(wǎng)絡帶寬受限，不穩(wěn)定的處理延時，隱私保護等等問題的出現(xiàn)，使集中式的云計算模型在許多場景下迎來越來越多的挑戰(zhàn)。
當今的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展使幾乎所有的電子設備都可以連接互聯(lián)網(wǎng)，也對數(shù)據(jù)計算帶來不同的處理要求。比如實時視頻采集系統(tǒng)，要求在短時間內(nèi)對視頻內(nèi)容進行分析處理和預警，如果所有數(shù)據(jù)傳輸回云中心，不僅會造成中心網(wǎng)絡擁堵，帶來海量數(shù)據(jù)的存儲壓力，更會造成不可預測的處理時延，影響用戶體驗。同時視頻內(nèi)容的隱私性也無法保證，在許多國家造成合規(guī)風險。因此越來越多的行業(yè)應用將對數(shù)據(jù)和內(nèi)容的處理從集中的云和數(shù)據(jù)中心轉移到網(wǎng)絡邊緣，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集-云中心-數(shù)據(jù)消費的云計算范式轉變?yōu)閿?shù)據(jù)采集-邊緣云中心-數(shù)據(jù)消費（云中心）這樣的邊緣計算范式，邊緣計算為應用開發(fā)者和服務提供商在網(wǎng)絡的邊緣側提供云服務和IT環(huán)境服務。
邊緣計算的優(yōu)勢
1. 快速響應：
隨著芯片性能的不斷提升以及功耗的持續(xù)下降，使得從前需要大量運算的數(shù)據(jù)處理過程在終端即可快速完成，比如人臉識別，智能交通管理等領域。邊緣側產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)，立刻通知業(yè)務中心或者邊緣協(xié)作接口，同時可以利用位置信息對事件進行及時定位，大大提高了數(shù)據(jù)整合遷移的時間。同時降低了業(yè)務功耗，保護了源數(shù)據(jù)的隱私性，可謂是一舉多得。
2. 網(wǎng)絡帶寬優(yōu)化
在未來的智慧城市中，無時無刻不在產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)如果通通交由云來處理，在網(wǎng)絡拓撲中將產(chǎn)生大量的擁塞堵點。如果這些數(shù)據(jù)能夠在邊緣側進行處理，在數(shù)據(jù)源所在的局域網(wǎng)內(nèi)進行處理，同時利用邊緣計算的就近存儲特點，可以最大化利用可用鏈路，提高數(shù)據(jù)上傳下載的速率。
3. 數(shù)據(jù)安全和隱私保護
在邊緣側對源數(shù)據(jù)進行處理，可以有效的分離特性向量，使回傳數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源脫敏，實現(xiàn)敏感隱私數(shù)據(jù)的可靠保護。數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡邊緣側，降低了集中存儲數(shù)據(jù)的風險，降低了IDC的數(shù)據(jù)維護難度，如果結合分布式存儲協(xié)議，在邊緣側分片冗余存儲則可以有效的降低單點故障的概率，安全隔離用戶數(shù)據(jù)。
邊緣存儲面臨的問題
隨著芯片技術的不斷發(fā)展，各種大數(shù)據(jù)、AI算法的不斷演進和5G的部署，邊緣計算的計算和網(wǎng)絡接入能力已經(jīng)不斷提高，但是存儲的問題一直沒做到很好的解決。邊緣數(shù)據(jù)需要分流處理，這是不可避免的趨勢。在IOT生成的海量數(shù)據(jù)中，有些數(shù)據(jù)是需要被實時計算，上傳特征值，有些數(shù)據(jù)需要分時計算，分步計算，有些數(shù)據(jù)需要經(jīng)常性被重新計算，分析，還有些數(shù)據(jù)需要長時間留存，甚至很少被使用?，F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)設備存儲主要靠本地存儲單元來保存數(shù)據(jù)，存在存儲能力有限，擴展困難的問題。為此又提出了不少企業(yè)級的存儲方案，但這些方案也存在許多問題，比如各家標準不統(tǒng)一，基于不同的硬件方案有不同的接口方案，不同的服務商之間無法進行數(shù)據(jù)的鏈接和處理，使大量數(shù)據(jù)存在互相隔離的“容器”中，無法有效的在不同存儲提供商之間擴容。并且同一個邊緣中心內(nèi)的數(shù)據(jù)沒有隱私保護和足夠的冗余備份，相當于在業(yè)務環(huán)境中架設了一個個私有“云盤”。最后，采購的多余存儲服務無法實現(xiàn)價值，浪費資源。
分布式存儲協(xié)議重構邊緣存儲
針對上面提出的問題，需要一個新的分布式存儲協(xié)議來重構邊緣存儲方案，將不同存儲業(yè)務的垂直擴展變成水平擴展，打破業(yè)務邊界，使邊緣存儲成為一個獨立的，對外提供統(tǒng)一服務的存儲層。
1.統(tǒng)一完整的面向服務的上層接口，隔離存儲業(yè)務的復雜性
在分布式存儲協(xié)議中，需要將存儲服務的加入，退出，數(shù)據(jù)的確權，存儲，分發(fā)，檢索，支付等抽象為接口，成為標準協(xié)議，這些標準不基于特定的語言，算法和網(wǎng)絡協(xié)議來組織業(yè)務，只要符合統(tǒng)一接口的實現(xiàn)，并且基于服務方共識的業(yè)務治理邏輯，不管治理模式是區(qū)塊鏈，還是傳統(tǒng)的中心化管理平臺，只要符合協(xié)議標準，服務商都可以參與服務。
2.統(tǒng)一的點對點通信協(xié)議
在存儲服務層，沒有預設的拓撲結構，以端對端的服務為核心。在網(wǎng)絡協(xié)議上層提供可組合的序列化/反序列化方法，加密算法，握手機制，數(shù)據(jù)摘要算法等，隔離網(wǎng)絡層的復雜性，使運行不同語言編寫的，不同操作系統(tǒng)的設備在網(wǎng)絡層能夠互相識別，完成數(shù)據(jù)交互服務。
3.基于數(shù)據(jù)內(nèi)容確權的命名機制
命名機制對于邊緣計算的數(shù)據(jù)尋址，確權和交換非常重要，但是在現(xiàn)有的邊緣計算中還沒有特別有效的處理方法。如今大量依托不同的通信技術，比如藍牙，wifi，5G，NFC等的設備接入互聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)的以IP地址為核心的尋址方式已不能滿足異構網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換，網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)變化，接入方式的不停切換，設備的移動性等，是當前傳統(tǒng)的命名機制如DNS(域名解析服務)、URI(統(tǒng)一資源標志符)等不能很好解決的。我們需要一種完整的解決方案，這個方案基于對數(shù)據(jù)內(nèi)容的確權，一個設備對外的服務聲明，不再是網(wǎng)絡地址加設備名稱的方式，而是基于數(shù)據(jù)的鍵值模式。我們使用數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，時間，位置，數(shù)據(jù)屬性，標識符，數(shù)據(jù)存取方法等數(shù)據(jù)描述符來表達網(wǎng)絡中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，同時這個描述方式還是由數(shù)據(jù)生產(chǎn)者簽名確認的。
4.可編程的權限控制
從數(shù)據(jù)的誕生開始，提供全周期的權限控制。用戶可以控制數(shù)據(jù)是在邊緣側進行處理，還是以加密的形式在存儲層持久化。對于不同的應用，設置可編程的權限控制信息，該信息應該做到整個網(wǎng)絡的業(yè)務治理邏輯同步。基于上面的命名進制，對數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的交換做到可控可查。
物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和云計算的促進了大數(shù)據(jù)，AI產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起，同時也引入邊緣計算的計算范式。在各種網(wǎng)絡接入模式和巨量數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長的背景下，邊緣存儲也受到了很大的挑戰(zhàn)，DSP Labs長期關注分布式數(shù)據(jù)存儲和共享協(xié)議的實現(xiàn)和迭代，盡管上面的分布式存儲協(xié)議還有很多實際問題需要解決后才能實現(xiàn)，但也不失為邊緣計算的一個好的演進方向，希望以后有更多的開發(fā)者能夠關注到這么一個領域，共同推進下一代網(wǎng)絡技術演進。
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