微課3-1云與邊緣計(jì)算摩爾定律在過去的幾十年中書寫了奇跡，奇跡背后是越來越廉價(jià)、越來越高效的計(jì)算能力。有了強(qiáng)大的計(jì)算能力，人類可以處理更為龐大的數(shù)據(jù)，而這又帶來對(duì)存儲(chǔ)的需求。再之后，就需要依托并行計(jì)算，更大限度地挖掘IT基礎(chǔ)設(shè)施的潛力。于是，網(wǎng)絡(luò)也蓬勃發(fā)展起來。由于硬件已經(jīng)變得前所未有的復(fù)雜，專門管理硬件資源、為上層應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境的系統(tǒng)軟件也順應(yīng)歷史潮流，迅速發(fā)展壯大。為了對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的計(jì)算，必須最大限度地利用計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源。計(jì)算虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化要對(duì)分布式、異構(gòu)的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效的管理。微課3-1云與邊緣計(jì)算云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。人們用云來表示電信網(wǎng)，也用來表示對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象，而用戶不需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)。云計(jì)算描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的虛擬化資源（包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用軟件和服務(wù)等），它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。維基百科（Wiki）的定義是：云計(jì)算是一種通過因特網(wǎng)，以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)可伸縮的虛擬化資源的計(jì)算模式。3.1.1云計(jì)算定義云計(jì)算的關(guān)鍵特點(diǎn)如下。（1）靈活性和可擴(kuò)展性：根據(jù)用戶業(yè)務(wù)彈性需求，快速響應(yīng)市場變化。（2）成本效益：降低硬件投資和運(yùn)維成本，用戶按需付費(fèi)。（3）可靠性：提供高可用性服務(wù)，冗余設(shè)計(jì)和故障轉(zhuǎn)移確保持續(xù)可用。（4）資源池化：多個(gè)物理資源虛擬化成資源池，提高資源利用率。多個(gè)用戶共享同一組資源，但數(shù)據(jù)和服務(wù)保持隔離。（5）自助服務(wù)：用戶通過網(wǎng)絡(luò)界面自行配置和管理資源，無需人工干預(yù)。（6）數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)：提供數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)服務(wù)。（7）全球覆蓋：云服務(wù)提供商在全球范圍內(nèi)部署數(shù)據(jù)中心，支持全球用戶。3.1.1云計(jì)算定義從分層體系架構(gòu)上來看，云計(jì)算的“層次”即基礎(chǔ)設(shè)施、軟件開發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用軟件等的服務(wù)。IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）：通過因特網(wǎng)從計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施獲得服務(wù)。PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）：將軟件研發(fā)平臺(tái)作為一種服務(wù)，以SaaS模式提供給用戶?？梢约涌霺aaS的發(fā)展，尤其是加快SaaS應(yīng)用的開發(fā)速度。SaaS（軟件即服務(wù)）：是一種通過因特網(wǎng)提供軟件的模式，用戶向提供商租用基于Web的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)，如郵件服務(wù)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)、財(cái)務(wù)管理服務(wù)。3.1.2服務(wù)形式云計(jì)算的部署模式按照資源歸屬、管理邊界和使用場景，通常分為公有云、私有云、混合云、社區(qū)云四種。（1）公有云。由第三方云服務(wù)提供商（如AWS、阿里云、騰訊云）運(yùn)營，向公眾或大型行業(yè)組提供服務(wù)，資源通過互聯(lián)網(wǎng)向公眾開放。（2）私有云。為單一組織構(gòu)建的專有云資源計(jì)算環(huán)境，可部署在本地組織內(nèi)部數(shù)據(jù)中心或由第三方機(jī)房托管。（3）混合云。結(jié)合公有云和私有云的特點(diǎn)，通過加密通道（如VPN、專線），根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活分配資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用互通。3.1.3部署模式（4）社區(qū)云。由特定行業(yè)或組織群體共享的云（如醫(yī)療聯(lián)盟、銀行間的共享云平臺(tái)）。（5）多云擴(kuò)展?；旌显茝?qiáng)調(diào)公有+私有的集成，而多云指多個(gè)公有云的并行使用，避免廠商鎖定，通過容器實(shí)現(xiàn)跨云部署。云部署模式的選擇邏輯是：關(guān)注數(shù)據(jù)敏感度，選擇私有云/混合云；注重業(yè)務(wù)彈性需求，選擇公有云；重視行業(yè)協(xié)作，選擇社區(qū)云；而作為全球化部署，則選擇多云架構(gòu)。例如：某車企將用戶駕駛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在私有云，車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)運(yùn)行在公有云，并通過混合云實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)下載更新。3.1.3部署模式云計(jì)算是一組“技術(shù)?！?，共同把分散的硬件變成可按需獲取的“服務(wù)”。關(guān)鍵是把龐大且分散的硬件變成可按需調(diào)度、彈性伸縮的“軟件定義服務(wù)”。（1）大規(guī)模分布式系統(tǒng)架構(gòu)。將數(shù)據(jù)和計(jì)算任務(wù)分散到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行處理，提高處理效率和可靠性。其作用是把成千上萬臺(tái)服務(wù)器、磁盤、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抽象成一臺(tái)“邏輯超級(jí)計(jì)算機(jī)”。（2）虛擬化與容器化。通過軟件將物理抽象成多個(gè)虛擬機(jī)，把物理機(jī)切分成多個(gè)隔離的運(yùn)行環(huán)境，提高硬件利用率，并將應(yīng)用程序及其依賴打包成容器，在不同環(huán)境快速部署和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用，快速遷移”。3.1.4關(guān)鍵技術(shù)（3）軟件定義一切（SDx）。其中包括SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）、SDS（軟件定義存儲(chǔ)）、SDI（軟件定義基礎(chǔ)設(shè)施）。（4）彈性調(diào)度與資源編排。把CPU/內(nèi)存/GPU像積木一樣拼給不同租戶，避免碎片、保證服務(wù)質(zhì)量。（5）分布式存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)多租戶與隔離。實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)配置、監(jiān)控和管理，提高運(yùn)維效率。云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)=用“分布式系統(tǒng)+虛擬化+軟件定義+自動(dòng)化”把全球數(shù)據(jù)中心變成可編程、彈性、安全、可觀測、可跨域協(xié)同“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。3.1.4關(guān)鍵技術(shù)邊緣計(jì)算是一種將計(jì)算能力部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣的計(jì)算模型，目的是減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高響應(yīng)速度。云計(jì)算與邊緣計(jì)算結(jié)合，前者提供強(qiáng)大的計(jì)算資源和存儲(chǔ)能力，而后者則解決了低延遲問題。關(guān)鍵特點(diǎn)如下。（1）邊緣數(shù)據(jù)中心：在接近用戶的位置部署，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲。（2）緩存策略：實(shí)施智能緩存策略，減少對(duì)中心服務(wù)器的依賴。（3）增強(qiáng)安全性：在本地處理敏感數(shù)據(jù)，減少傳輸過程的安全風(fēng)險(xiǎn)。（4）高可用性：即使與云端斷開連接，邊緣設(shè)備仍能繼續(xù)提供服務(wù)。（5）個(gè)性化服務(wù)：可以根據(jù)用戶的地理位置提供定制化的服務(wù)。3.1.5什么是邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算的主要應(yīng)用場景如下。（1）實(shí)時(shí)交互：在元宇宙中提供低延遲實(shí)時(shí)交互體驗(yàn)，如虛擬會(huì)議等。（2）數(shù)據(jù)處理：在邊緣節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，在云平臺(tái)高質(zhì)量渲染。（3）智能感知：利用邊緣計(jì)算對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理和分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)。邊緣節(jié)點(diǎn)然后將結(jié)果發(fā)送到云平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)一步處理。（4）內(nèi)容緩存：在邊緣節(jié)點(diǎn)緩存經(jīng)常訪問的內(nèi)容，提高訪問速度。（5）物聯(lián)網(wǎng)（IoT）：智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等。（6）自動(dòng)駕駛：車輛間的實(shí)時(shí)通信、決策制定等。3.1.5什么是邊緣計(jì)算邊緣計(jì)算與云計(jì)算是相輔相成的兩個(gè)技術(shù)，它們各自在處理數(shù)據(jù)和服務(wù)提供方面發(fā)揮著重要作用。邊緣計(jì)算可以解決云計(jì)算在處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和敏感數(shù)據(jù)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)，云計(jì)算為邊