關(guān)鍵要點(diǎn)

• 越來(lái)越多的終端設(shè)備數(shù)據(jù)到云端進(jìn)行處理，這越來(lái)越多的共識(shí)是資源密集、耗時(shí)且效率低下，無(wú)法由大型單體云處理。
• 將數(shù)據(jù)從每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)移到基于云的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別根本不可行。然而，通過(guò)在這些設(shè)備和中央云之間使用間隙小云，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以開始通知即使是最小的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的操作。
• 到目前為止，cloudlets 面臨的最大挑戰(zhàn)是安全性，因?yàn)橐坏?shù)據(jù)在多個(gè)存儲(chǔ)和處理設(shè)備上分散，安全管理它們就變得更加困難。最有效的安全措施是在數(shù)據(jù)在 cloudlet、設(shè)備和云之間移動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行加密。
• 盡管 Cloudlet 模型提供了所有機(jī)會(huì)，但截至 2020 年它們?nèi)匀幌喈?dāng)罕見。

盡管新技術(shù)一直在出現(xiàn)，但過(guò)去十年的總體發(fā)展方向已經(jīng)很明確：從本地分布式數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)向云存儲(chǔ)。

這種轉(zhuǎn)變的部分原因是過(guò)去十年連接設(shè)備數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)，這也需要將數(shù)據(jù)集中在一個(gè)地方進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。

然而，現(xiàn)在可能正在發(fā)生一種奇怪的逆轉(zhuǎn)。小型分布式云或命名法中的“小云”的日益普及 ，是對(duì)“傳統(tǒng)”云模型局限性的隱含認(rèn)識(shí)，并可能標(biāo)志著數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和處理方式的重大轉(zhuǎn)變.

在本文中，我們將探討小云的興起：它們是什么，它們帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以及它們是否是一種 比我們已經(jīng)習(xí)慣的云更可行的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備方式。

超大規(guī)模與本地規(guī)模

盡管“cloudlet”這個(gè)術(shù)語(yǔ)仍然相對(duì)較新（并且相對(duì)晦澀），但它的核心概念并非如此。即使從云計(jì)算的早期開始，人們就認(rèn)識(shí)到將大量數(shù)據(jù)發(fā)送到云進(jìn)行處理 會(huì)引發(fā)帶寬問(wèn)題。在過(guò)去十年的大部分時(shí)間里，設(shè)備與云共享的數(shù)據(jù)量相對(duì)較少，掩蓋了這個(gè)問(wèn)題。

然而，現(xiàn)在，標(biāo)準(zhǔn)云模型的局限性變得非常明顯。越來(lái)越 多的終端設(shè)備數(shù)據(jù)到云端進(jìn)行處理，這越來(lái)越多的共識(shí) 是資源密集型、耗時(shí)且效率低下，無(wú)法由大型單體云處理。

相反， 一些 分析師表示，這些數(shù)據(jù)在本地處理得更好。此處理要么需要在生成這些數(shù)據(jù)的設(shè)備中進(jìn)行，要么需要在設(shè)備和組織的中央云存儲(chǔ)之間的半本地云中進(jìn)行。

這就是“cloudlet”的含義：智能設(shè)備、cloudlet 和云。Cloudlet 可以被 視為一個(gè)盒子中的數(shù)據(jù)中心，其目標(biāo)是通過(guò)為設(shè)備提供處理能力，從而使云更接近設(shè)備。至少有一些本地?cái)?shù)據(jù)。

值得注意的是，這種方法與假定物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的工作方式有很大不同。甚至在幾年前，人們就認(rèn)為 5G 連接將 允許 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（包括自動(dòng)駕駛汽車）所需的 所有數(shù)據(jù)處理在云端執(zhí)行。

然而，越來(lái)越清楚的是，這些設(shè)備的計(jì)算需求——尤其是為它們配備語(yǔ)音識(shí)別接口的愿望——遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單片云所能處理的范圍。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)

同時(shí)，組織和工程師都非常不愿意失去云存儲(chǔ)和處理的所有優(yōu)勢(shì)。 云模型提供的額外便利和安全性是今年使用更多基于云的應(yīng)用程序的公司比去年多36%的主要原因之一 。但是，希望通過(guò)將其中一些應(yīng)用程序移到更靠近其數(shù)據(jù)源的位置，可以提高它們的效率。

這樣做可能帶來(lái)的機(jī)會(huì)可能是巨大的。目前， 使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最大限制之一 是它們必須輸入的大量數(shù)據(jù)才能有效地工作。

例如，將數(shù)據(jù)從每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)移到基于云的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別是不可行的。然而，通過(guò)在這些設(shè)備和中央云之間使用間隙小云，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以開始通知即使是最小的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的操作。通過(guò)公共云邊緣服務(wù)的邊緣服務(wù)移動(dòng)數(shù)據(jù)流意味著通過(guò)鏈接到整個(gè)國(guó)家或省份的服務(wù)區(qū)域的管道移動(dòng)數(shù)據(jù)，這就是為什么使用小云傳輸數(shù)據(jù)可以更有效的原因。

這將產(chǎn)生幾個(gè)連鎖效應(yīng)。一個(gè)，已經(jīng)提到，將大大提高 在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中使用語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的能力。另一個(gè)同樣重要的影響將是增強(qiáng)在分布式位置使用視覺 AI 系統(tǒng)（例如面部識(shí)別）的能力。

盡管如此，向小云的遷移也帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)，涉及數(shù)據(jù)分發(fā)、存儲(chǔ)和安全性。其中最基本的與設(shè)計(jì)小云的架構(gòu)模型有關(guān)。小云模型的 基本假設(shè) 是，這些較小的分布式云可以比其較大的集中式類似物更快地處理數(shù)據(jù)。

然而，這種類型的本地化數(shù)據(jù)處理需要本地處理單元有足夠的電力，這對(duì)固有的便攜式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。如果必須在很長(zhǎng)的地理距離上移動(dòng)數(shù)據(jù)，這個(gè)問(wèn)題就會(huì)變得更加復(fù)雜。

其次，研究小云模型可行性的研究人員面臨另一個(gè)問(wèn)題：保持?jǐn)?shù)據(jù)同步和連貫，不僅跨多個(gè)設(shè)備，而且跨多個(gè)子云。以這種方式確保數(shù)據(jù)的一致性不僅會(huì)影響云系統(tǒng)本身的可靠性：對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車，這可能對(duì)其安全運(yùn)行至關(guān)重要。

安全性和碎片化

然而，到目前為止，cloudlets 面臨的最大挑戰(zhàn)是安全性。遷移到云基礎(chǔ)架構(gòu)背后的主要驅(qū)動(dòng)力之一是這些系統(tǒng) 比分布式系統(tǒng)更安全，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S將所有數(shù)據(jù)集中在一起并在集中式系統(tǒng)下進(jìn)行管理以進(jìn)行訪問(wèn)和控制。這導(dǎo)致云存儲(chǔ)系統(tǒng)在具有安全意識(shí)的組織和個(gè)人中變得非常流行。

遷移到在小云中存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的模型可能會(huì)破壞安全性，因?yàn)橐坏?shù)據(jù)在多個(gè)存儲(chǔ)和處理設(shè)備中分散，安全管理它們就變得更加困難。更糟糕的是，Cloudlet 基礎(chǔ)設(shè)施的許多擬議用途要求收集數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在黑客可能能夠物理訪問(wèn)的設(shè)備上。

最明顯的例子是 為自動(dòng)駕駛汽車提出的小云類型。例如，不難想象，這些車輛可以在小云中連接在一起，使它們能夠共享有關(guān)當(dāng)?shù)亟煌顩r的信息，而無(wú)需依賴集中式基礎(chǔ)設(shè)施。問(wèn)題在于，在這些分散的云中存儲(chǔ)太多數(shù)據(jù)會(huì)使它們?nèi)菀资艿轿锢砉?，因?yàn)槠嚤葦?shù)據(jù)中心更容易獲得物理訪問(wèn)。

cloudlet 系統(tǒng)安全性的第二個(gè)問(wèn)題是——就其本質(zhì)而言——它們是定制的、單獨(dú)定制的系統(tǒng)。換句話說(shuō)，投資間隙云并沒(méi)有什么意義，只是讓它在與集中式系統(tǒng)相同的資源密集型軟件上運(yùn)行。

設(shè)計(jì)定制的小云系統(tǒng)來(lái)處理同樣定制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定需求可能會(huì)使這些設(shè)備更高效，但也可能使它們不那么安全。大型、單一的云系統(tǒng)可能有數(shù)百名安全工程師在尋找潛在威脅：內(nèi)部開發(fā)的 cloudlet 系統(tǒng)無(wú)法與這種級(jí)別的監(jiān)督相匹敵。應(yīng)用程序安全測(cè)試的最新 進(jìn)展 已經(jīng)解決了 cloudlet 系統(tǒng)中的許多安全漏洞，但仍有許多工作要做。

另一方面，有一些理由相信 Cloudlet 系統(tǒng) 可能 比它們的全云系統(tǒng)更安全。這是因?yàn)榕c許多云系統(tǒng)上的全譜數(shù)據(jù)相比，這些較小系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)本質(zhì)上不那么詳盡，因此價(jià)值也較低。

當(dāng)然，也有可能在構(gòu)建通過(guò)大量間隙設(shè)備共享數(shù)據(jù)的系統(tǒng)時(shí)，可以設(shè)置更多層的保護(hù)。

然而，實(shí)際上，最有效的方法是在數(shù)據(jù)在 cloudlet、設(shè)備和云之間移動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行加密。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最簡(jiǎn)單方法之一是依賴使用 L2TP 或 IKEv2 協(xié)議的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，這兩種協(xié)議 在協(xié)商新隧道會(huì)話時(shí)都提供了出色的安全性和可靠性。目前，無(wú)論是設(shè)備還是小云都不具備部署強(qiáng)加密同時(shí)保持可觀性能的計(jì)算能力。

通訊

盡管 Cloudlet 模型提供了所有機(jī)會(huì)，但截至 2020 年它們?nèi)匀幌喈?dāng)罕見。這部分是因?yàn)榇笠?guī)模部署這些系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)設(shè)施仍在推出。

這些要求之一可能是 5G 連接。然而，世界各地采用 5G 標(biāo)準(zhǔn)的方式可能會(huì)對(duì) Cloudlet 模型的可行性產(chǎn)生重大影響。

具體來(lái)說(shuō)，小云系統(tǒng)的主要應(yīng)用之一可能是在工業(yè)（尤其是汽車）制造中，其中建筑機(jī)器人可能在小云和云的分層“金字塔”中連接在一起。

然而，在美國(guó)，5G 已在更高的 S 頻段上進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，該頻段也用于雷達(dá)。因此，讓這些機(jī)器人使用 5G 進(jìn)行通信非常困難。在實(shí)施了不同 5G 標(biāo)準(zhǔn)的其他國(guó)家/地區(qū)，使用這種額外的連接在制造中實(shí)施 cloudlet 可能更容易。

然而，同樣值得注意的是，5G 也 有其自身的安全問(wèn)題。目前，通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕^大多數(shù)數(shù)據(jù)都是加密的，這是可能的，因?yàn)樗辉谠贫诉M(jìn)行處理和存儲(chǔ)。Cloudlets 增加了這些系統(tǒng)的表面攻擊區(qū)域，引發(fā)了對(duì)這些數(shù)據(jù)可能被盜或被監(jiān)視的擔(dān)憂。

未來(lái)

小云是否有一個(gè)可行的未來(lái)還有待觀察。在許多方面，這種模型可以為網(wǎng)絡(luò)工程師提供兩全其美的方法：一種在分布式設(shè)備上部署高級(jí)功能而沒(méi)有相關(guān)帶寬問(wèn)題的方法。另一方面，可以說(shuō)，Cloudlet 模型通過(guò)嘗試使這種折衷發(fā)揮作用，并沒(méi)有特別好地完成任務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，小云 可能會(huì)破壞 集中式系統(tǒng)固有的安全性，而不會(huì)提供更多的計(jì)算能力。

這樣看來(lái)，小云很可能成為未來(lái)幾年的一個(gè)關(guān)鍵“戰(zhàn)場(chǎng)”。這場(chǎng)戰(zhàn)斗的一方是熱衷于推動(dòng)其邊緣計(jì)算技術(shù)的公司，并將計(jì)算位置在數(shù)據(jù)流中的“更左端”轉(zhuǎn)移到終端設(shè)備和邊緣數(shù)據(jù)中心。另一方面是大型、資源充足的云存儲(chǔ)和安全公司，他們對(duì)將計(jì)算任務(wù)保留在云中具有既得利益。

實(shí)際上，我們很可能會(huì)在未來(lái)十年內(nèi)看到混合模式的出現(xiàn)，這將更多地出于必要而非欲望。畢竟， 今天存在的所有數(shù)據(jù)中有 90% 是在過(guò)去兩年中產(chǎn)生的，其中 80% 是視頻或圖像。鑒于此，繼續(xù)在設(shè)備或云中存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)根本不可行。

換句話說(shuō)，需要的是一些間隙計(jì)算和存儲(chǔ)系統(tǒng)，以及——最重要的是——能夠以智能方式管理請(qǐng)求的系統(tǒng)。

結(jié)論

CXL（可被視為硬件實(shí)現(xiàn)的小云系統(tǒng)）背后的增長(zhǎng)勢(shì)頭顯示了擁有動(dòng)態(tài)、可分配資源的價(jià)值，這種洞察力可能會(huì)對(duì)未來(lái)幾年小云的使用方式產(chǎn)生巨大影響.

當(dāng)然，這將代表某種逆轉(zhuǎn)，因?yàn)樵?1970 年代，第一個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)在分層大型機(jī)模型上運(yùn)行，使用的系統(tǒng)非常類似于 cloudlets。因此，我們可能已經(jīng)繞了一圈。