边缘计算方法与工程实践
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边缘计算方法与工程实践

张骏 , 张骏 (作者)  宋亚东 (责任编辑)

  • 书  号:978-7-121-36672-7
  • 出版日期:2019-07-01
  • 页  数:268
  • 开  本:16(185*235)
  • 出版状态:正在印刷
  • 维护人:宋亚东
本书以工程实践为导向,详细阐述和分析了边缘计算的整体技术细节。本书对边缘计算的概念、原理、基础架构、软件架构、安全管理等方面都进行了深入剖析,并对业界的发展现状进行了全面介绍。通过大量的工程应用实例,将边缘计算从抽象的概念联系到实际应用,加深读者对边缘计算的理解,并进一步掌握边缘计算架构设计的方法和理念。同时,本书对边缘计算的前景、发展趋势以及面临的挑战也进行了阐述和探讨,通过抛砖引玉,希望触发业界深入思考如何推进边缘计算大规模商用开发部署。
本书适合有一定理论基础的从业者、研究者或高校师生阅读,尤其适合在行业内进行边缘计算应用的开发工程师学习,也适合相关领域的开发人员和科研人员参考。
万物互联,数据爆炸,物联网时代,非边缘计算不可。9大应用场景,5大核心技术,揭秘5G黑科技之边缘计算
张骏
英特尔平台系统架构师,从事通信系统、数据中心云架构系统设计15余年。近年来主导推动边缘计算系统创新架构在国内互联网厂商的开发和部署,解决新型业务需求挑战。

祝鲲业
英特尔数据中心部门云计算中国区总监,拥有多年服务器研发经验。

陆科进
英特尔系统软件架构师,目前致力于机器人操作系统生态和边缘计算云原生开源软件栈及操作系统研发。

问治国
英特尔数据中心部门硬件架构师,长期从事物联网与云边缘计算产品开发和设计工作。

周超
英特尔数据中心网络部门平台构架师,长期从事x86服务器和网络系统设计和开发,专注uCPE、边缘计算和云等新技术领域。

刘敬
英特尔数据中心部门服务器系统集成研发经理,拥有多年商用服务器系统研发经验。

吴敏
从事英特尔x86服务器主板及系统设计,目前致力于物联网服务器应用。
在过去的两年中,边缘计算在学术界和产业界受到广泛热议,成为占据业界各大技术峰会、媒体、技术博客、论坛热搜的关键词。这也可能正是你会关注到本书的原因之一。边缘计算概念最早可以追溯到2003年,AKAMAI与IBM公司合作,在WebSphere服务器上提供基于边缘的服务。历经10余年的迭代演进,产业界逐渐形成以互联网云服务企业、工业互联网企业、通信运行商以及设备商的三大阵营,并领跑边缘计算规范制定和商业开发部署。互联网云服务企业以消费物联网为主要阵地,将公有云服务能力延伸到网络边缘侧,用于满足低时延、大带宽、多链接的新型业务需求;工业互联网企业发挥自身工业网络连接及其平台服务领域的优势,在网络边缘侧加强算力、储存、安全管理体系建设,实现IT技术与OT技术的深度融合;通信运行商以及设备商以边缘计算为突破口,发力于网络架构和通信设备设计变革,开放接入侧网络能力,为万物互联数据提供新生产模式和消费模式的服务能力。
2018年7月,现任英特尔数据中心集团中国区总经理周翔,在百度 AI 开发者大会上与电子工业出版社宋亚东编辑就边缘计算发展机遇与挑战进行了交流,同时双方了解到当前系统介绍边缘计算设计方法和工程开发案列的书籍非常匮乏,国内中文资源的书籍或详细材料较为少见。为给边缘计算在国内加速发展添砖加瓦,在周翔总经理的引荐下,本书主编从此开启了撰写工作。为使内容尽可能达到学术理论全而广、工程案例精而深的目标,我们成立了编写本书的专案小组。专案小组成员来自英特尔公司技术带头人和技术一线的软、硬件开发设计师,他们多年工作在工业互联网、通信网络和设备以及数据中心云服务架构设计领域,拥有丰富的理论和实践经验。小组成员利用工作之余熬夜编写,确保了本书顺利面世。
在本书编写过程中,部分国内学术界和产业界联盟在各自领域陆续发布了边缘计算框架规范或白皮书。专案小组对其进行了深入研究和探讨,将这些分散于工业互联网、通信网络、通信设备、互联网和物联网的技术内容进行系统梳理,帮助读者从全局的视角理解边缘计算架构。同时,本书中多数工程开发案例来自工作伙伴和客户的联合工程开发项目或客户开源工程项目的产出。案例内容按理论架构、设计方法以及业务测试验证三大部分进行描述,利于读者从理论学习迈向工程实践。在本书编写中后期,业界三大阵营的合作伙伴技术代表加入本书的编委会,对本书内容进行了精心的审校和修改。本书集边缘计算各阵营所成,以编委会提出的“云-边-端”完整方案思想为指导,内容融会贯通,希望为业界加速边缘计算商业化步伐有所启发和帮助。
考虑到有关边缘计算方面的中文书籍较少,编者希望能从理论和运用相结合的角度,对边缘计算相关知识进行较为全面的梳理。本书既可以作为初级读者的入门书籍,也适合中级读者加深理论知识的系统理解,对于从理论走向实践的边缘计算工程开发者也有较高的参考价值。本书共6章。第1章对边缘计算进行综述,涉及边缘计算的发展历史、契机、现状、定义和架构原理。第2章详细介绍边缘计算网络、存储、计算基础资源架构技术以及架构设计准则。总结了边缘计算与云、大数据、人工智能、5G等前沿技术的融合。第3章系统介绍边缘计算软件架构设计,内容涵盖云原生、微服务、容器化、虚拟化、管理编排技术、边缘操作系统和平台服务系统等。第4章介绍边缘计算安全管理架构、理论技术,并列举了基于区块链的边缘计算安全案例分析。同时,对边缘计算资源受限环境下的微处理器安全架构设计也作了重点介绍。第5章分享了9个典型的边缘计算工程案例,包括智慧城市、无人零售和自动驾驶案例,智能家居和智慧医疗案例,工业互联网领域的智能工厂和智能电网案例,边缘CDN和Kata Container边缘安全案例以及通信领域uCPE通用客户端边缘设备案例。工程案例横跨边缘计算三大阵营,从理论架构深入工程设计、开发部署。第6章是边缘计算展望,对边缘计算大规模商业部署面临的挑战和机遇进行了分析,讨论了未来关键技术和运用场景的趋势和特点,并以百度边缘计算“OTE”平台为典型例子,探讨了未来边缘计算“云-边-端”整体方案架构的演进方向。
边缘计算在未来几年将进入高速发展阶段,很多更先进的理论技术和架构设计方法势必会不断涌现,本书无法包罗当前边缘计算的方方面面。由于编者水平和精力所限,书中难免有错漏之处,承蒙各位读者不吝告知,若对本书有任何疑问或建议,烦请通过邮箱jun.z.zhang@me.com进行反馈。
致谢
在此谨代表本书专案小组感谢为本书做出贡献的每一个人。
在本书的编写过程中,得到了编委会中各位行业专家的点拨与指导,感谢每一位编委对本书的大力支持。借此,特别感谢编委会四位技术顾问:英特尔数据中心集团中国区总经理周翔先生,金山云CDN及视频云产品中心总经理宗劼先生,富士康科技集团服务器事业群总经理兼海纳智联科技有限公司董事长、IPC董事傅富明先生,开放数据中心委员会副主席李洁博士,感谢他们在百忙之中抽时间提出了很多宝贵意见,并为本书写序或推荐语。同时,特别感谢百度系统部总监刘宁先生为本书写序,以及对英特尔和百度边缘计算合作项目的大力支持;特别感谢英特尔全球大客户销售总经理张哲源先生、英特尔数据中心云计算事业部中国区总经理李尔成先生、英特尔云平台技术部门英特尔Fellow Mohan Kumar先生和英特尔资深Principal Engineer Nishi Ahuja女士为本书写推荐语。
在本书的编写过程中,还从以下合作伙伴获得了极大帮助,在此表示衷心的感谢:电子工业出版社的宋亚东编辑,英特尔云边缘计算开发小组成员杜连昌、夏宇阳,英特尔公司的杨锦文、宋仲儒、贾培、吕荟晶、岳园、应蓓蓓、张杰、彭翔宇,99云的张敏、蒋暕青,百度的王均、符气康、范晓晋,富士康的郭利文,康佳特科技的林忠义、储圣杰。
在此,我再次感谢本书专案小组成员:祝鲲业、陆科进、问治国、周超、刘敬、吴敏,感谢大家在本书编写过程中齐心协力、相互支持。
最后,非常感谢我的家人对我工作的理解和支持,他们在我写作的过程中给予了很大的照顾和鼓励,也是激励我能完成本书写作的最大动力。
张 骏
2019年7月于上海

目录

第1章 边缘计算综述
1.1 边缘计算概述和定义
1.1.1 边缘计算简介
1.1.2 边缘计算发展历史
1.1.3 边缘计算发展契机
1.1.4 边缘计算发展现状
1.1.5 边缘计算定义
1.2 边缘计算原理
1.2.1 边缘计算基本结构和特点
1.2.2 业界新技术一览
参考文献

第2章 边缘计算基础资源架构
     技术
2.1 边缘计算与前沿技术的关联和
   融合
2.1.1 边缘计算和云计算
2.1.2 边缘计算和大数据
2.1.3 边缘计算和人工智能
2.1.4 边缘计算和5G
2.1.5 边缘计算和物联网
2.2 边缘计算优势、覆盖范围和基础
   资源架构准则
2.2.1 边缘计算优势
2.2.2 边缘计算覆盖范围
2.2.3 边缘计算基础资源架构准则
2.3 边缘计算架构
2.3.1 边缘计算架构的组成
2.3.2 边缘计算平台架构
2.3.3 边缘计算平台架构选型
2.3.4 机器学习在边缘计算架构中的
   演进
2.4 边缘计算相关网络
2.4.1 通信网络
2.4.2 边缘计算网络需求
2.4.3 边缘计算网络发展趋势
2.4.4 国内运营商网络演进
2.4.5 小 结
2.5 边缘存储架构
2.5.1 什么是边缘存储
2.5.2 边缘存储的优势
2.5.3 边缘数据和存储类型
2.5.4 边缘分布式存储
参考文献

第3章 边缘计算软件架构
3.1 云原生
3.1.1 边缘计算的诞生
3.1.2 单体架构和基于微服务的
   云原生架构
3.2 微服务
3.2.1 微服务的架构组成
3.2.2 边缘计算中的微服务
3.3 边缘计算的软件系统
3.3.1 边缘的硬件基础设施
3.3.2 容器技术
3.3.3 容器虚拟化
3.3.4 容器管理编排和Kubernetes
3.3.5 边缘平台操作系统
3.3.6 基于StarlingX的边缘云平台
参考文献

第4章 边缘计算安全管理
4.1 信息系统安全概述
4.1.1 安全目标
4.1.2 平台安全
4.2 边缘计算安全
4.2.1 核心设施安全
4.2.2 边缘服务器安全
4.2.3 边缘网络安全
4.2.4 边缘设备安全
4.3 边缘计算安全技术分析
4.3.1 数据保密
4.3.2 数据完整性
4.3.3 安全数据计算
4.3.4 身份认证
4.3.5 访问控制
4.3.6 隐私保护
4.4 边缘计算安全威胁现状与发展
4.5 边缘计算轻量级可信计算硬件
   发展
4.5.1 基于加密体制的身份认证硬件
   设计
4.5.2 物理不可克隆的硬件设计
4.5.3 数据安全硬件设计
4.6 边缘计算安全技术应用方案
4.6.1 雾计算中边缘数据中心的安全
   认证
4.6.2 雾计算系统在无人机安全领域的
   应用
4.6.3 边缘计算中区块链安全技术在
   车辆自组织架构中的应用
参考文献

第5章 边缘计算应用案例
5.1 智慧城市和无人零售
5.1.1 智慧城市的边缘云计算应用
5.1.2 新零售中的边缘云计算应用
5.1.3 边缘计算在无人零售中的应用
5.1.4 边缘计算在无界零售中的应用
5.2 自动驾驶
5.2.1 边缘计算在自动驾驶中的应用
   场景
5.2.2 自动驾驶的边缘计算架构
5.2.3 案例分析
5.3 智能电网
5.4 智慧医疗
5.4.1 智慧医疗背景
5.4.2 智慧医疗发展情况
5.4.3 边缘计算加速智慧医疗落地
5.4.4 边缘计算在智慧医疗中的应用场景
5.4.5 智慧医疗的边缘计算架构
5.4.6 案例分析
5.5 智能家居
5.5.1 智能家居应用场景
5.5.2 智能家居发展现状
5.5.3 智能家居的边缘计算架构
5.5.4 案例分析
5.6 智能工厂
5.6.1 边缘计算在智能工厂中的应用
   场景
5.6.2 智能制造的边缘计算架构
5.6.3 案例分析
5.7 边缘CDN运用
5.7.1 边缘CDN技术演进
5.7.2 边缘CDN市场背景
5.7.3 边缘CDN商业应用实例
5.8 uCPE通用客户端边缘设备
5.8.1 uCPE主要支持业务
5.8.2 uCPE一站式开放架构和参考
   方案
5.8.3 uCPE硬件白盒方案
5.8.4 uCPE软件参考SDK
5.8.5 案例分析
5.9 Kata Containers百度边缘网络计算
   应用
5.9.1 百度边缘网络计算架构
5.9.2 百度计算容器框架
5.9.3 Kata Containers应用在边缘反爬取
   安全案例
5.9.4 Kata Containers百度边缘网络安全
   技术迭代方向
参考文献

第6章 边缘计算发展展望
6.1 边缘计算规模商用部署面临的
   挑战
6.2 边缘计算核心技术走势
6.2.1 SDN发展趋势
6.2.2 信息中心网络
6.2.3 服务管理
6.2.4 算法执行框架
6.2.5 区块链
6.3 边缘计算未来发展典型场景
   探讨
6.3.1 智能家居发展趋势
6.3.2 智慧医疗未来场景
6.3.3 智能制造发展趋势
6.3.4 边缘计算赋能视频行业
6.4 边缘计算前沿整体方案展望和
   探讨
6.4.1 OTE标准参考架构
6.4.2 应用案例:OTE边缘
   加密
6.4.3 OTE展望和探讨
参考文献

本书勘误

印次
  • 页码:55  •  行数:1  •  印次: 5  •  修订印次: 7

    “数据平面开发套件DPDK(Date Plane Development Kit)”中“Date”应为“Data”

    Tanpopo 提交于 2021/8/18 21:41:50
    宋亚东 确认于 2021/10/26 13:15:20
  • 页码:57  •  行数:26  •  印次: 5  •  修订印次: 6

    “射频拉远单元(Rsdio Remote Unit,RRU)”中“Rsdio”应作“Radio”

    Tanpopo 提交于 2021/8/18 21:43:27
    宋亚东 确认于 2021/10/26 13:14:19

读者评论

  • 第22页第二行“将推理预测放置于边缘计算工程应用得热点”中应将“热点”改为“节点”。

    cly2020发表于 2020/11/18 20:19:52

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