邊緣緩存是將內(nèi)存存儲或緩存移近網(wǎng)絡邊緣的做法，而不是將其全部放在中心位置。

當最終用戶訪問這些邊緣緩存中的數(shù)據(jù)時，他們能夠比跨整個網(wǎng)絡更高效地檢索數(shù)據(jù)。這種效率的提高最終會降低整體網(wǎng)絡負載和延遲，并減輕數(shù)據(jù)中心的壓力。

這就是邊緣緩存的作用所在。通過在邊緣服務器上緩存數(shù)字資源、臨時數(shù)據(jù)或文件，當用戶請求該資源時，可以直接從緩存中提供服務，而不是在邊緣或遠程服務器上處理請求。

要理解邊緣緩存，必須了解全球數(shù)字世界及其運作技術(shù)。本文將解釋邊緣服務器和邊緣計算的原理、邊緣緩存的工作原理、其優(yōu)點和缺點，最后提供一些在當今網(wǎng)絡上使用邊緣緩存的示例。

什么是邊緣計算？

邊緣計算是一個分布式網(wǎng)絡框架，其中數(shù)據(jù)和應用服務提供商將服務器處理盡可能靠近最終用戶。

高容量遠程數(shù)據(jù)中心長期以來對數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，但這些數(shù)據(jù)中心與訪問它們的用戶之間的距離可能會造成網(wǎng)絡中斷、帶寬限制和延遲問題——尤其是在大數(shù)據(jù)和內(nèi)容交付網(wǎng)絡 (CDN) 時代。

邊緣計算通過創(chuàng)建更靠近用戶的邊緣數(shù)據(jù)中心來解決這一問題，從而減少延遲并提高性能和安全性。

盡管邊緣計算是幾十年前與遠程計算相關(guān)的網(wǎng)絡概念，但直到新千年才意識到其價值。移動和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備及其功能的普及得益于網(wǎng)絡邊緣更多的存儲和處理資源。

作為一個商業(yè)行業(yè)，邊緣計算供應商提供構(gòu)建分布式網(wǎng)絡的解決方案，實現(xiàn)本地化計算能力并豐富與最終用戶的連接。

什么是邊緣服務器？

邊緣服務器是一種位于網(wǎng)絡邊緣的物理硬件設(shè)備。它通常是小型機架式服務器，配備高性能計算資源，例如強大的 CPU 和 GPU。但它也可以部署在其他較小的設(shè)備上。

邊緣服務器旨在處理和存儲網(wǎng)絡邊緣生成的數(shù)據(jù)，例如來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、攝像頭和傳感器的數(shù)據(jù)。為了使數(shù)據(jù)更接近用戶，邊緣服務器通常部署為網(wǎng)絡節(jié)點。

邊緣服務器可能比云數(shù)據(jù)中心小，但它們的用途相同：存儲和處理數(shù)據(jù)。此外，雖然云數(shù)據(jù)中心以系統(tǒng)為中心，但邊緣服務器是分布式的。頂級邊緣服務器和邊緣計算提供商包括 Microsoft、IBM、Amazon Web Services (AWS)、Google Cloud Platform、NVIDIA、Dell 等。

邊緣服務器的類型

• 設(shè)備邊緣：最終用戶設(shè)備的組件或附件
• 本地邊緣：物理上位于網(wǎng)絡或設(shè)施中的節(jié)點
• 網(wǎng)絡邊緣：基站和電信數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡特定節(jié)點
• 區(qū)域優(yōu)勢：服務最大地理區(qū)域的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心

邊緣緩存如何工作？

邊緣緩存的工作原理是將經(jīng)常訪問的資源移近訪問它們的最終用戶，從而減輕推斷或重復的網(wǎng)絡流量并加快加載時間。

為了實現(xiàn)這一點，數(shù)據(jù)中心、邊緣服務器和本地內(nèi)存組件共同協(xié)作以創(chuàng)建內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)。

盡管傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心擁有最大的容量，但在邊緣計算領(lǐng)域，其資源被網(wǎng)絡終端用戶訪問的次數(shù)最少。另一方面，邊緣服務器的容量較小，但存儲著更常用的資源。

最后，本地存儲的存儲空間最小，但包含最常需要的內(nèi)容和資源。

如果有效部署，邊緣緩存可以增強端點性能，同時通過負載平衡減輕遠程數(shù)據(jù)中心的額外壓力。

緩存實際應用：Web 瀏覽器

對于大多數(shù)最終用戶來說，Web 瀏覽器是緩存運行最直觀的例子。Web 瀏覽緩存（包括邊緣緩存）通常遵循以下步驟：

1. 最終用戶導航到特定的網(wǎng)站或應用程序。
2. 網(wǎng)絡瀏覽器下載內(nèi)容以顯示給用戶。
3. 用戶在稍后的時間或日期訪問同一網(wǎng)站。
4. 瀏覽器從緩存內(nèi)存中檢索原始網(wǎng)站的內(nèi)容，而不必再次下載所有數(shù)據(jù)。
5. 瀏覽器掃描網(wǎng)頁以查找任何新內(nèi)容，并根據(jù)需要更新資源。

緩存允許自適應更新新的動態(tài)內(nèi)容，而不是每次用戶訪問時重新加載網(wǎng)頁的靜態(tài)內(nèi)容。邊緣緩存也應用了同樣的原理。

邊緣緩存的好處

從速度和效率到安全性和可靠性，邊緣緩存具有許多優(yōu)勢。

邊緣緩存可以：

• 提高性能并減少延遲。
• 為各種應用提供實時響應，從自動駕駛汽車到直播、社交媒體或電子商務。
• 減少帶寬并提高安全性。
• 部署高效的算法來減少需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
• 優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提高查詢性能。
• 利用并行處理和分布式計算來提高邊緣計算系統(tǒng)的可擴展性。

邊緣緩存的缺點

邊緣緩存是提高網(wǎng)絡性能和可擴展性的好方法，但它也有一些缺點。

邊緣緩存最常見的挑戰(zhàn)包括：

• 存儲和配置：緩存具有存儲限制和配置復雜性。管理員或用戶通常需要清除空間或重新配置緩存以在發(fā)生故障后恢復功能。
• 增加成本：邊緣緩存需要部署額外的硬件和軟件，這會增加網(wǎng)絡成本。
• 增加復雜性：邊緣緩存會增加網(wǎng)絡的復雜性，使其管理和維護變得更具挑戰(zhàn)性。
• 減少控制：邊緣緩存可以減少網(wǎng)絡管理員對網(wǎng)絡的控制，因為有關(guān)緩存的決策是在網(wǎng)絡邊緣做出的。

邊緣緩存在哪里使用以及如何使用？

邊緣緩存通過幾種不同類型的邊緣服務器（包括 CDN、無線和物聯(lián)網(wǎng)服務器）部署到各種行業(yè)，從智能制造設(shè)施到零售接觸點和醫(yī)療保健中心。

邊緣緩存服務器

最常見的邊緣服務器類型包括：

• CDN 邊緣服務器： CDN 邊緣服務器用于向最終用戶提供內(nèi)容，例如網(wǎng)頁、視頻和圖像。它們通常位于世界各地的戰(zhàn)略位置，這些位置是 CDN 用戶較為集中的地方。
• 無線邊緣服務器：無線邊緣服務器用于為智能手機、平板電腦和筆記本電腦等無線設(shè)備提供連接和計算資源。它們通常位于蜂窩網(wǎng)絡的邊緣。
• 物聯(lián)網(wǎng)邊緣服務器：物聯(lián)網(wǎng)邊緣服務器用于收集和處理來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如傳感器和執(zhí)行器）的數(shù)據(jù)。它們位于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備附近。
• 邊緣計算服務器：邊緣計算服務器在網(wǎng)絡邊緣執(zhí)行計算密集型任務。它們位于靠近最終用戶的位置。

最適合特定應用程序的邊緣服務器類型取決于多種因素，包括所傳遞的內(nèi)容類型、最終用戶的位置以及應用程序的性能要求。

使用邊緣緩存的行業(yè)

使用邊緣緩存的行業(yè)和新技術(shù)包括：

• 智能工廠和制造設(shè)施
• 倉庫
• 人工智能和機器學習 (ML)
• 生物識別（面部和指紋識別）
• 農(nóng)業(yè)科技
• 增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實（AR 和 VR）
• 智慧城市
• 機器人、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
• 零售接觸點
• 活力
• 5G 和 Open RAN
• 衛(wèi)生保健
• 防御

硬件與軟件邊緣緩存

此外，邊緣緩存可以物理地創(chuàng)建為硬件緩存，也可以虛擬地部署為軟件緩存，每種方式都有優(yōu)點和缺點。

開發(fā)人員必須評估軟件與硬件緩存的成本、復雜性、安全性和性能，然后才能決定最適合其用例的緩存。

軟件緩存示例包括：

• 操作系統(tǒng)
• 域名系統(tǒng) (DNS)
• 數(shù)據(jù)庫
• Web 應用服務器

硬件緩存可以是：

• CPU 或 GPU
• 硬盤驅(qū)動器 (HDD)
• 固態(tài)硬盤

結(jié)論：邊緣緩存使現(xiàn)代網(wǎng)絡成為可能

如果沒有邊緣計算，我們所熟知的數(shù)字世界和數(shù)十億人每天使用的在線服務將不復存在。數(shù)據(jù)所在的位置以及數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)乃俣葘τ谖覀兊纳鐣陵P(guān)重要，而邊緣緩存在很大程度上負責實現(xiàn)這一點。

隨著世界產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量不斷增加，邊緣計算和邊緣緩存對于我們高度創(chuàng)新的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)將變得越來越必要。邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的擴展將繼續(xù)擴展緩存功能，從而實現(xiàn)更快、更可靠的交付。