邊緣計算中需要解決的問題

2021-09-02 01:15:41 字數 1988 閱讀 1254

翻譯自施巍松教授的**《edge computing: vision and challenges》

新的命名機制比如命名資料網路和mobilfirst可以被應用於邊緣計算,ndn為內容/資料中心網路提供了乙個分層結構的名稱,並且服務管理人性化以及在邊緣提供了乙個良好的可拓展性。然而他需要乙個額外的**伺服器去適應其他通訊協議比如藍芽或者zigbee等等。與ndn相關的另乙個問題是安全性,因為很難將硬體資訊與服務提供者隔離;mobilefirst可以將名稱與網路位址分開,以便提供更好的移動支援,如果把它應用到具有高度移動性的邊緣服務,它將非常有效。然而,乙個全球唯一的身份認證(guid)需要被使用的命名是mobilefirst,而這在家庭環境等網路邊緣的相關固定資訊聚合服務中是不需要的。mobilefirst for edge的另乙個缺點是服務管理困難,因為guid不人性化。

對於乙個相對較小且固定的邊,如家庭環境,讓邊緣作業系統給每乙個東西分配網路位址就可以了。在乙個系統中,每個事物都可以有乙個獨一的人性化的名稱,該名稱描述以下資訊:位置(在**)、角色(誰)和資料描述。舉個例子,「kitchen.oven2.temperature3」。然後

edgeos會給它分配識別符號和網路位址。人性化的名稱對於每個事物都是唯一的,它將用於服務管理、事物診斷和元件替換。對於使用者和服務提供者,這種命名機制使得管理非常簡單。例如,使用者會收到一條來自edgeos的訊息,比如「客廳(**)的celling light(誰)的3號燈泡(什麼)壞了」,然後使用者可以直接更換壞掉的燈泡,而無需搜尋獲取錯誤**或重新配置新燈泡的網路位址。此外,這種命名機制為服務提供者提供了更好的可程式設計性,同時也阻止了服務提供者獲取硬體資訊,從而更好地保護了資料隱私和安全性。唯一識別符號和網路位址可以從人性化的名稱對映。識別符號將用於管理edgeos。網路位址如ip位址或mac位址將用於支援各種通訊協議,如藍芽、zigbee或wifi等。針對城市層級系統等高度動態的環境,我們認為這仍然是乙個開放的問題,值得社會進一步研究。

。資料抽象的另乙個問題是對事物的可應用操作。收集資料是為了服務於應用程式,應用程式應該被允許控制為了完成使用者想要的某些服務,讀和寫這些東西,結合資料表示和操作,資料抽象層將作為連線到edgeos的所有事物的公共介面。由於事物的異質性,資料表示和被允許的操作都可能出現很大的差異,這也增加了通用資料抽象的障礙。

在網路邊緣的服務管理方面,我們認為要保證乙個可靠的系統,應該支援以下四個基本特性,即差異性、可擴充套件性、隔離性和可靠性(deir)。

可靠性也是網路邊緣的乙個關鍵挑戰。在這裡,我們從服務、系統和資料的不同檢視來識別可靠性方面的挑戰:

* 從服務的角度來看,有時很難在現場準確識別服務失敗的原因。例如,如果空調不工作,乙個潛在的原因可能是電源線被切斷,壓縮機故障,甚至是溫控器電池耗盡。感測器節點很容易由於電池故障,壞的連線條件,元件磨損等與系統失去連線。在網路的邊緣,僅僅在一些節點失去連線時維護當前的服務是不夠的,在節點失敗後提供操作對使用者更有意義。edgeos可以通知使用者服務中的哪個元件沒有響應,甚至在系統中的某些部件有很高的故障風險時提前通知使用者。這一挑戰的潛在解決方案可以採用無線感測器網路,或profinet等工業網路。

* 系統的角度來看,edgeos維護整個系統的網路拓撲結構是非常重要的,系統中的每個元件都能夠向edgeos傳送狀態/診斷資訊。利用該特性,可以方便地在系統級部署故障檢測、事物替換和資料質量檢測等服務。

* 從資料的角度來看,可靠性挑戰主要來自於資料的感知和通訊部分。正如之前的研究和討論,事情在網路邊緣會因各種原因出現故障,也會在電池電量不足等不可靠的情況下報告低保真度資料。並提出了各種新的物聯網資料採集通訊協議。這些協議能夠很好地支援大量的感測器節點和高度動態的網路條件。然而這個連線可靠度不如藍芽或wifi.如果感測資料和通訊都不可靠,系統如何利用多個參考資料來源和歷史資料記錄提供可靠的服務仍然是乙個公開的挑戰。

在邊緣計算中,我們有不同計算能力的層次。工作負載分配成為乙個大問題。我們需要決定處理工作負載的層,或者在每個部分分配多少任務。完成乙個工作負載有多種分配策略,例如,將工作負載均勻地分布在每個層上,或者盡可能在每個層上完成工作負載。極端情況是完全在端點上操作或完全在雲上操作。為了選擇最佳分配策略,我們將在本節討論幾個優化指標,包括延遲、頻寬、能量和成本。

需要解決的問題

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