在雲計算架構中新增邊緣計算的利弊

邊緣計算並非對每個物聯網裝置或工作負載都具有意義。人們需要了解一些邊緣計算示例,以瞭解應該在何時何地將其作為雲計算架構的一部分。

與傳統的雲計算架構相比,邊緣計算的效能、安全性和成本優勢使其越來越受歡迎,但並不總是最適用於分散式工作負載。

邊緣計算是指在終端使用者的電腦、手機或物聯網感測器等生成和消費資料的裝置上或附近處理資料的架構。這不同於傳統的雲計算,雲計算依靠中央伺服器來接收資料、處理資料並將其傳送回客戶端裝置。而邊緣計算可以減少網路等待時間,減少資料在網路上的暴露,在某些情況下,透過將處理載入到終端使用者的裝置來降低成本。

由於具有吸引人的優勢,雲計算架構師可能希望將盡可能多的工作負載推向邊緣計算。但是在這樣做之前,他們應該考慮每個應用程式的結構、效能要求和安全性注意事項以及其他因素。

兩種型別的邊緣計算架構

在權衡邊緣計算模型是否合適時,首先要問的問題是哪種架構可用。主要有兩種型別:

•裝置-邊緣計算,其中直接在客戶端裝置上處理資料。

•雲計算-邊緣計算,其中在邊緣計算硬體上處理資料,而邊緣計算硬體在地理位置上比集中式雲計算資料中心更靠近客戶端裝置。

如果客戶端裝置能夠以統一的方式處理該處理負擔,則裝置-邊緣計算模型可以很好地工作。可以採用桌上型電腦或膝上型電腦來處理此問題,但低功率物聯網感測器可能缺少有效處理資料所需的計算和儲存資源。

此外,如果企業依賴於許多不同型別的邊緣裝置和作業系統,所有這些裝置可能具有不同的功能和配置,那麼使用裝置-邊緣計算模型可能會很困難。

藉助雲計算-邊緣計算模型,終端使用者裝置並不是塑造架構的主要因素。如果企業使用雲計算-邊緣計算架構,那麼終端使用者使用的裝置型別並不重要,因為不會將資料儲存或處理從中央雲轉移到這些裝置。與其相反,企業需要將負載轉移到在雲計算-邊緣計算執行的伺服器。這些伺服器通常位於比中央雲更靠近終端使用者的資料中心。

邊緣計算的侷限性

在企業決定將工作負載移至邊緣計算之前,需要評估支援這些邊緣計算模型是否合理。這些限制可能使企業回到傳統的雲計算架構。

邊緣安全

邊緣計算透過最大程度地減少資料傳輸時間來降低一些安全風險,但同時也帶來了更復雜的安全挑戰。

例如,如果企業在不受控制的終端使用者裝置上儲存或處理資料,很難保證這些裝置沒有受到網路攻擊者可能利用的漏洞的攻擊。即使使用雲計算-邊緣計算模型來保留對邊緣計算基礎設施的控制,擁有更多可管理基礎設施也會增加攻擊面。

與保護正在處理的資料相比,保護透過網路傳輸的資料(可以對其進行加密)通常要容易得多。因此,邊緣計算的安全性的弊端可能超過其好處。

這使得邊緣計算對於具有高安全性規範的工作負載而言並非理想選擇。如果企業要處理敏感資料或有特殊的合規性要求,則具有集中式伺服器的標準雲計算模型的風險可能會降低。

延遲要求

邊緣計算可提高應用程式效能和響應能力,因為資料不必往返於雲計算的資料中心進行處理。對於需要真正即時通訊流的工作負載,這是一個關鍵優勢。雲計算提供商繼續增加資料中心的位置,但是他們的大型資料中心設施通常位於遠離人口中心的偏遠位置。

大多數工作負載具有較低的延遲標準。與傳統的雲計算架構相比,邊緣計算網路可能只會將網路響應速度提高几毫秒。對於標準應用,常規架構帶來的網路延遲是可以接受的。而確保延遲改善確實值得進行權衡,尤其是在考慮了增加的成本和管理負擔之後。

資料量

考慮企業的工作負載需要處理多少資料,以及邊緣計算基礎設施是否可以有效地處理它。如果企業的工作負載產生大量資料,則需要一個龐大的基礎設施來分析和儲存該資料。從管理的角度來看,它可能成本更低,並且更容易將資料移至公共雲資料中心。

另一方面,如果工作負載基本上是無狀態的並且不涉及大量資料,則它們往往是邊緣計算的理想選擇。

邊緣計算例項

為了說明上面列出的取捨,以下是邊緣計算何時適合和不適合的一些示例。

採用邊緣計算的很好例子包括:

•自動駕駛汽車。自動駕駛汽車會收集大量資料,需要實時做出決策,以確保道路上或附近的乘客和其他人的安全。延遲問題可能會導致自動駕駛汽車的響應時間延遲幾毫秒,而這種情況可能會產生嚴重的影響。

•智慧恆溫器。這些裝置生成的資料相對較少。此外,收集的某些資料(例如人們回家的時間和調整溫度)可能會影響隱私。將資料保留在邊緣計算是切實可行的,可以幫助減輕安全隱患。

•交通訊號燈。交通訊號燈具有三個特徵,使其非常適合邊緣計算:實時響應變化的需求;相對較低的資料輸出;偶爾會失去網際網路連線。

以下是一些邊緣計算效果不佳的示例:

•常規應用程式。很難想到需要邊緣計算基礎設施的效能或響應能力的常規應用程式。它可能會減少應用程式載入或響應請求所需的時間,但這種改進並不值得付出更多成本。

•監控攝像系統。監控影片通常會產生大量資料。在邊緣計算處理和儲存資料是不切實際的,因為這將需要大型且專門的基礎設施。將資料儲存在集中式雲計算設施成本將會低得多,也容易得多。

•智慧照明系統。允許使用者透過網際網路控制家庭或辦公室中照明的系統不會生成大量資料。但是智慧照明系統往往具有最小的處理能力,也沒有超低延遲要求,如果開啟燈具需要一兩秒鐘的時間,那沒什麼大不了的。使用者可以構建用於管理這些系統的邊緣基礎設施,但這在大多數情況下都不值得花費更多的成本。

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