大咖谈技术丨物联网时代:边缘计算与云计算的新融合

边缘计算随着互联网和移动行业的发展而得到普遍应用,它描述了一种架构,在这种架构里,靠近用户节点预取和缓存网络数据,通过超低延迟来改善客户体验。为了使这一概念标准化,边缘计算行业做出了很多努力,比如“开放式边缘计算”。在物联网的背景下,边缘计算意味着大多数设备计算任务都是在现场执行的,这些任务可以在终端节点或网关(作为连接简单终端节点和互联网的桥梁)中完成。
  
而源自IT领域的云计算架构同样描述了在连接到云服务器(而不是企业内部服务器)上执行的企业软件。在物联网的背景下,这意味着大部分处理和决策都是在云端完成的。
  
理论上,这两种计算是相互对立的。云计算方法意味着让边缘设备更简单,功耗更低、性能更低、成本更低。因为所有的逻辑和编程都在云端,灵活、更新简单,并且可以遵循完善的IT流程。
  
但是另一方面,边缘计算也有它的好处。由于边缘计算完成了大部分工作,所以它更适应网络中断,并且很容易实现全天候的可用性方案。设备直接处理传感器数据,因此可以进行实时决策:从决策方面看,工业系统需要的确定性行为(可预测的延迟),延迟通常在250us到20ms之间,而服务器和IT系统则可以接受的范围是0.5-2s。最重要的是,只需要很低的速率连接到互联网即可,因为所需网络带宽较低且云中的数据存储较少,从而使得网络和云的成本较低。

差异模糊化

虽然边缘计算和云计算看似对立,但事实上两者有着融合的趋势,这使得取舍已经不那么重要。节点的性能越来越好,无论是节点还是网关,边缘计算都变得更加智能。

在物联网中,安全性和连接性变得更加重要。这要求更高性能的控制器、连接更多软件以及更高的灵活性。将IP加入终端节点的好处是将高级通信栈推向边缘,同时也需要功能更强大的处理器以及更多内存、性能和软件。在边缘进行根源可信性和运行安全监控将成为常态,因为没有人知道未来黑客会发现哪些安全漏洞,所以必须能够为每个节点远程更新固件。

随着物联网的发展,IT软件和嵌入式软件将会发生冲突,开发人员可通过编码语言和开发平台进行二者的融合。物联网正在推动“ 硬件的软件化 ”,亚马逊最新发布的GreenGrass平台承诺在云端使用的软件与设备上相同——是这一趋势的明显证明。

在所有这些发生的同时,微处理器(MPU)和微控制器(MCU)的性能也在惊人地增长。具有兆字节闪存和百位千字节内存的200MHz频率范围的MCU已经很常见,如瑞萨电子Synergy S7系列。另外,如瑞萨电子RZ/A 系列,同样能够运行Linux的入门级MPU 。MCU和MPU系列都提供先进的软件支持,包括开源或得到一家制造商的全面支持,瑞萨电子Synergy平台就是如此。

混合计算方法

事实上,没有哪一种选择,纯边缘计算或纯云计算,是完全令人满意的。查看表1中突出显示的优点和缺点,再从客户的角度想一想需要什么。每种解决方案的缺点都是不可接受的:没有人想要费电的昂贵节点,没有人希望发生服务中断或者降低物联网设备功能的网络故障,没有人愿意为网络和云访问付出太多的代价,因为访问只是一项赋能技术,而不是物联网提供的最终服务。
  
理想的物联网设备,必须提供表-2中的所有优势。边缘计算也可以成为云计算,在安全、网络堆栈和平台方面创造一种新环境,对云计算与边缘计算进行融合,边缘计算既可以像云计算一样灵活,也可以像嵌入式设备一样坚韧。性能更强的嵌入式设备使边缘计算更加智能化,不论是在终端节点中还是经过网关,同时也控制了成本和功率。

边缘云计算

科技领域的历史学家肯定会指出,这种混合组合的想法并不新鲜。在计算机还很昂贵的时代,70和80年代的原始计算解决方案是“客户端—服务器”模式,这意味着服务器大型机(云)完成所有工作,而客户端(边缘)只是一个用户界面。随着多年来显著的性能改进和计算能力的成本降低,如90年代PC和工作站所彰显的那样,钟摆已经完全摆动到了另一侧。
  
当互联网时代到来,业界的风向标再次被推向另一端。甲骨文在90年代后期尝试引入“网络计算机”的尝试(失败)。在过去的十年中,亚马逊和微软等大型企业不断增加对服务器计算和存储的投资,推动了SaaS和PaaS解决方案的发展趋势,这两种解决方案都是云计算选择。然而,现在的边缘比以往更加智能,最稳妥的解决方案应该是边缘和云共同为用户提供最佳服务。
  
同样的历史正在物联网中重演,速度也更快。从最初的只有傻瓜设备的云解决方案开始,市场正迅速向智能设备/智能云混合方式演进。当这两种解决方案之间的二元论逐渐消失时,就是边缘计算和元计算融合的时代了。

本文转载自:瑞萨电子
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