近日，OpenStack基金會正式對外發布《Cloud Edge Computing: Beyond the Data Center》中文版白皮書，中文名：《邊緣計算-跨越傳統數據中心》。
近十幾年來，中心化的雲計算模型已經成爲了一種標準的IT服務平臺。雖然雲計算現在已是普遍應用，但是隨着物聯網的發展以及即將推出更具沉浸感和互動性的應用趨勢將使數據存儲與計算的重心遠離中央數據中心並走向邊緣。
新技術、新需求、IoT的爆發以及更多實時應用將在未來四到五年內從根本上改變計算拓撲結構。隨着數據和內容從集中的雲和數據中心轉移到邊緣，IT架構將會顛倒過來，從而產生新的計算與存儲使用場景。人與數字的交互也將變得更具有真實性，互動性和動態性。數字業務將模糊數字和真實世界之間的界限，而“模糊”將主要發生在邊緣。
今天越來越多的企業、組織與研究機構將集中式雲計算的關注力將轉向側重於邊緣計算，並將應用程序和數據的架構從雲端轉移到邊緣。
計算和數據存儲的位置與分佈對IT應用與管理是否良好起着至關重要的作用。
其實“邊緣”技術並不是新鮮的技術，所謂“新鮮”是發生在“邊緣”處的變化。 相比之前僅僅作爲數據中央端局採集傳遞數據的方式與所在，“邊緣”逐漸變成處理爆炸式數據的主要來源與關鍵節點，並且更重要的是與“人”的互聯。
白皮書對“邊緣計算”這一概念進行了清晰的闡述，邊緣計算是爲應用開發者和服務提供商在網絡的邊緣側提供雲服務和IT環境服務。邊緣計算的目標是在靠近數據輸入或用戶的地方提供計算、存儲和網絡帶寬。
一個邊緣計算的環境一般有以下特點:多個站點之間的潛在高延遲、網絡不可靠和慢速帶寬, 伴隨着一般數據中心中心化資源池所不能應對的其他交付服務和應用功能。通過將部分或者全部處理程序遷移至靠近用戶或數據收集點，邊緣計算能夠大大減少在大規模分佈式站點下給應用程序所帶來的影響。
邊緣計算的“邊緣”指的是位於管理域的邊緣，儘可能地靠近數據源或用戶。這個概念同樣適用於運營商網絡、有衆多分支機構的大企業，如零售或者是與IoT相關的其他應用。邊緣計算的概念必須包括邊緣站點(如計算、網絡和存儲基礎設施)和運行着的應用程序(計算任務)。邊緣計算環境中的應用程序能夠享有云計算中的各種資源，如計算、塊存儲、對象存儲、虛擬網絡、裸機或者容器。
對於邊緣計算的特性、用例及應用場景，白皮書也進行了深入剖析。
驅動邊緣計算至關重要的動力就是爲了能夠更近一步的爲用戶或終端數據資源提供 服務。邊緣計算環境將與核心協作，目標在不向核心提出無理連接請求的前提下提供更佳的用戶體驗。並且將通過降低延時、降低帶寬限制兩方面進行改進，以解決響應的瓶頸，帶來更有效、真實的互動與體驗。
同時，白皮書也提出了這其中可能存在的問題，比如爲了應用邊緣計算，大幅增加部署數量是必要條件。這也就導致了我們面臨着大範圍邊緣部署的挑戰。在未來仍存在着必要的利弊權衡。
在此版白皮書中重點總結出幾類重要的示例，這些用例是目前邊緣計算較具代表性的應用機遇與近期工作的重點。概括說來，分析、合規、安全和網絡功能虛擬化是受益於分佈式結構的四類主要工作需求：
1、數據採集及分析
物聯網，通常其數據採集於大規模的微型網站網絡，是受益於邊緣計算模型的典型應用。通常大量數據通過有限的網絡連接傳輸至位於集中式數據中心的分析引擎進行數據分析，而這卻是適得其反;分析引擎可能出現響應不足，也可能導致額外的延時 並浪費寶貴的帶寬。鑑於邊緣計算設備同樣能夠產生兆兆級數據，將數據接近於源頭進行分析，只向中樞系統發送小批量的彙總信息，這樣更接近於位於邊緣側數據源的分析顯得更具有成本效益。當然，這其中也需要在向中樞傳遞數據所產生的成本和缺 失部分信息之間進行權衡。
2、安全
遺憾的是，隨着邊緣設備(包括手機及物聯網傳感器)的普及，終端設備的激增也使得新興的攻擊矢量不斷涌現。邊緣計算能夠使得安全部件更接近於攻擊源，啓動更高效的安全應用並增加分層數量以抵禦針對核心的侵犯和風險。
3、合規要求
合規涵蓋了廣泛的需求，包括地理圍欄，數據主權及版權執法。基於地理及政治邊界約束數據使用，基於版權限制進行數據限流，將數據存儲於包含特定規章的區域，這些操作在邊緣計算基礎環境中都是可實現和可執行的。
4、網絡功能虛擬化
網絡功能虛擬化的核心是一個典型的邊緣計算應用，因爲邊緣計算爲其提供了基礎功能。電信運營商正嘗試通過運行虛擬網絡功能作爲部分或其上層的邊緣計算基礎環境，並以此來轉換他們服務提供模式。在邊緣計算基礎環境中運行虛擬網絡功能確 實能夠發揮出其最高的效能以及最低的支出/複雜度。
所謂邊緣計算其實就是事物與人類連接的起點，其使用場景小到與個人相關的智能手機，路由器，遊戲機，機頂盒，移動信號塔，藍牙耳機，筆記本電腦，嵌入式車載智能系統，大到製造工廠中無人機器手臂，無人流水線，船舶、飛機以及戶外大型重工業機器設備數據採集等。
因此在此版白皮書中歸納出以下幾個典型的應用場景：供零售/金融/遠程連接領域使用的“盒中雲”、移動連接、Network-as-a-Service(網絡即服務)、通用用戶駐地設備(uCPE)、衛星通信(SATCOM)
1、供零售/金融/遠程連接領域使用的“盒中雲”
提供了一系列可定製於特定企業或產業應用的邊緣計算環境。這類邊緣計算主要由企業使用，它從根本上與分佈式結構相結合來達到以下效果:降低硬件消耗，多站標準化部署，靈活更替部署在邊緣側的應用以及提升韌性並關注間斷WAN連接。當設定爲有限網絡連接時，內容緩存或提供計算、存儲服務以及網絡服務都是邊緣計算常見的使用方法。
2、移動連接
許多應用或多或少都依賴於移動網絡，例如應用於遠程修復的增強現實、遠程醫療、捕捉公共設施( 水力，煤氣，電力，設施管理)數據的物聯網設備、庫存、供應鏈以及運輸解決方案、智慧城市、智慧道路和遠程安全保障應用。這些應用都受益於邊緣計算就近端處理的能力。
3、Network-as-a-Service(網絡即服務)
該場景的主要特徵包括:硬件資源佔用量小，移動(更改網絡連接)及頻繁更替工作，數據和應用混合安置。這也是基礎平臺需要支持微型節點(在非 傳統包(冷卻數據中心內不都是19英寸機架)內進行少量計算)的案例之一。NaaS需要由上千或上萬個邊緣側節點支持。同時，它還必須支持網狀和/或層次式結構以及按需響應的站點(可能在需要時進行運轉而在完成後關閉)。APIs 和GUIs將會不斷變化來映射安置於不同位置而非是同一數據中心內的大量計算節點。
其特點爲:網絡連接有限，工作量較爲穩定但需確保可用性高。於此同時，它也需要一種方法來支持跨上百至上千節點的數據應用混合安置，而拓展現有 uCPE部署也將成爲一項新要求。 而這點非常適用於NFV應用，尤其當不同站點可能需要不同系列的服務鏈應用，或是區域內一系列不同的應用需要統一協作時。由於本地資源的利用以及必須滿足在間斷的網絡連接下進行存儲和進行數據處理，我們可需要支持網狀或層次式的結構。自我修復以及與遠程節點管理相結合的自我管理都是必須條件。
5、衛星通信(SATCOM)
該場景以大量可用的終端設備分佈於最偏遠和惡劣的環境爲特徵。同時，將這些分散的平臺用於提供託管服務也是極爲合理的，尤其是當考慮到極高的延時，有限的帶寬以及跨衛星通訊的費用。具體事例可能包括船舶、飛機、石油及鑽井，採礦作業或軍事基礎設施。
邊緣計算爲遠離中心機房的應用提供數據採集、計算、存儲服務，其基礎特性就是將基礎設施更接近於終端的用戶，即站點分佈範圍廣且邊緣節點由WAN網絡連接。形式衆多的邊緣計算爲各式各樣的邊緣應用場景提供邊緣服務。而在整個拓撲結構中，邊緣服務是從邊緣到中央處理內核所提供一系列的更加靈活的計算服務。而未來在更多場景中的不斷驗證，將有助於幫助我們評估已應用現有功能，同時發現可改進的方向不斷完善。
在白皮書文末，也直面了當下邊緣計算存在的問題和挑戰。
雖然當前有非常多邊緣計算的實例正在部署，但若要真正大規模推廣，還是需要解決不斷涌現或者一直就存在的各種挑戰與侷限。例如針對一個可運維並依靠WAN互聯達成的跨地域IaaS設施系統，邊緣計算資源管理系統應當提供一組高層機制可以組合輸出。換言之，這裏的挑戰是如何修訂(而且如需要時進行擴展)IaaS層的核心服務，以處理如上所述邊緣計算的特定需求如網絡斷聯/帶寬，計算和存儲設備有限的功能，缺乏管理的部署等等。