隨著智能汽車、智能家居設備和聯網工業設備的數量和普及程度都在增長，它們幾乎在任何地方都會生成數據。事實上，2022 年全球有超過 164 億臺聯網 IoT（物聯網）設備，預計到2025 年這一數字將飆升至 309 億臺。屆時，IDC 預測這些設備將在全球產生 73.1 ZB 的數據，與不久的 2019 年相比增長 300%。

快速有效地分類和分析這些數據是優化應用程序用戶體驗和更好的業務決策的關鍵。邊緣計算是實現這一目標的技術。但是，在邊緣附近部署現代工作負載（例如微服務、機器學習應用程序和 AI）會給組織的基礎架構帶來許多需要解決的挑戰。為了從邊緣計算中受益，企業需要在其 IT 基礎架構和最終用戶需求之間找到完美平衡。

邊緣計算的挑戰

為了獲得最佳性能，邊緣工作負載需要以下條件：

• 鄰近性——存儲和計算資源需要靠近數據源。
• 響應能力——應用程序需要數據傳輸延遲從 5 到 20 毫秒。
• 移動性——許多邊緣設備移動，計算和存儲資源也需要跟隨。

遠程和集中式公共云計算模型的數據傳輸延遲不能滿足現代邊緣工作負載的需求。另一方面，構建去中心化網絡來支持邊緣工作負載會帶來一系列令人生畏的挑戰。

物流復雜性

管理不同的邊緣計算、網絡和存儲系統很復雜，需要同時在多個地理位置提供經驗豐富的 IT 人員。這需要時間并給組織帶來巨大的財務壓力，尤其是在運行數百個容器集群時，在不同的時間從不同的邊緣位置提供不同的微服務。

帶寬瓶頸

根據摩根士丹利的一份報告，僅自動駕駛汽車的雷達、傳感器和攝像頭預計每小時就會產生高達 40 TB 的數據。為了快速做出挽救生命的決定，這些四輪超級計算機創建的數據需要在幾分之一秒內傳輸和分析。同樣，許多邊緣設備同時收集和處理數據。將此類原始數據發送到云端可能會危及安全性，而且通常效率低下且成本過高。

為了優化帶寬成本，組織通常將較高的帶寬分配給數據中心，而將較低的帶寬分配給端點。這使得上行鏈路速度成為應用程序將數據從云端推送到邊緣的瓶頸，而邊緣數據同時反過來。隨著邊緣基礎設施的增長，物聯網流量增加，帶寬不足會導致大量延遲。

有限的能力和擴展的復雜性

邊緣設備較小的外形尺寸通常會導致高級分析或數據密集型工作負載所需的電力和計算資源不足。此外，邊緣計算的遠程和異構性質使物理基礎設施的擴展成為一項重大挑戰。邊緣擴展不僅僅意味著在數據源處添加更多硬件。相反，它擴展到擴展人員、數據管理、安全性、許可和監控資源。如果沒有正確計劃和執行，這種水平擴展可能會由于過度配置而導致成本增加，或者由于資源不足而導致應用程序性能欠佳。

數據安全

隨著計算向邊緣移動，基礎設施超越了集中計算模型提供的多個物理和虛擬網絡安全層。如果沒有得到充分保護，邊緣就會成為各種網絡威脅的目標。

惡意行為者可以注入未經授??權的代碼，甚至復制整個節點，竊取數據并在不為人知的情況下對其進行篡改。它們還可以通過路由信息攻擊干擾通過網絡傳輸的數據，這些攻擊通過數據刪除和替換影響吞吐量、延遲和數據路徑。另一個常見的邊緣數據安全威脅是DDoS 攻擊，旨在壓倒節點，導致電池耗盡或耗盡通信、計算和存儲資源。在物聯網設備收集的所有數據中，只有最關鍵的數據需要分析。如果沒有安全且合規的長期數據保留和歸檔解決方案，這通常會導致數據過度積累和數據在邊緣蔓延，從而進一步增加脆弱性。

數據訪問控制

邊緣設備在物理上是隔離的，這意味著在這個分布式計算系統中，數據由不同的設備處理，這增加了安全風險，使得數據訪問難以監控、驗證和授權。

最終用戶或終端設備的隱私是另一個需要維護的關鍵方面。需要多層次的政策來確保每個最終用戶都得到考慮。在滿足實時數據延遲要求的同時實現這一點是一項重大挑戰，尤其是在從頭開始構建邊緣基礎設施時。

擁有由合作伙伴生態系統構建的物理上接近、預配置的解決方案，提供優化的硬件和基礎設施管理工具，可以緩解邊緣計算挑戰。邊緣數據中心是一種新興的解決方案，通過在安全、快速的網絡上為組織提供高性能數據存儲和處理資源來解決這個問題。

邊緣基礎設施的救援

與云相比，邊緣基礎設施位于靠近最終用戶網絡的較小設施中。通過使計算、存儲和網絡資源更接近數據源，邊緣數據中心為組織及其工作負載提供了各種好處。

這些包括：

• 由于物理接近而最小化延遲——改善數據交付并減少應用程序響應時間。
• 增強的安全性和隱私性——高水平的本地物理和網絡安全，上傳到云的數據更少，傳輸中易受攻擊的數據數量減少。
• 提高可靠性——將工作負載重新分配到較小的數據中心可以減輕中央服務器的負擔，從而提高性能和數據可用性。
• 成本優化——借助托管服務和預配置的基礎架構解決方案，邊緣數據中心可幫助組織降低 TCO 并削減 IT 成本。

作為一家全球 IaaS 提供商，phoenixNAP 認識到將強大的計算和存儲資源靠近邊緣并使其在全球范圍內易于訪問和擴展的重要性。為了進一步擴大我們的裸機云平臺的可用性，我們與American Tower合作，在德克薩斯州奧斯汀推出了我們的第一個邊緣站點。這使美國西南部的用戶可以訪問以下功能：

• 預先配置的、API 驅動的專用服務器在幾分鐘內部署完畢，在 10 毫秒內即可訪問。
• 訪問 5G，支持面向未來的邊緣工作負載。
• 通過經過認證的 IaC 工具（Terraform、Ansible、Pulumi）實現自動化基礎架構管理。
• 與Megaport 云路由器 (MCR)的多個虛擬第 3 層專用連接。
• 20 Gbps 網絡上的 15 TB 免費帶寬和免費 DDoS 保護。
• 高速 NVMe 存儲和輕松訪問與S3 兼容的 PB 級云對象存儲。
• 靈活的計費和帶寬選項，按月或按年預訂可享受折扣。

通過作為服務提供的高性能硬件和軟件技術，Bare Metal Cloud 等平臺可幫助企業縮短行動時間并避免數據傳輸瓶頸。邊緣工作負載受益于自動化驅動的基礎設施配置和對容器化應用程序和微服務的支持。同時，安全的單租戶資源以及單一管理平臺監控和訪問允許對基礎架構進行全面控制。最后，利用預配置的服務器消除了對機架、電源、冷卻、安全或其他基礎設施維護因素的需求，讓內部團隊專注于應用程序優化。

結論

無線通信技術、物聯網設備和邊緣計算不斷發展，相互呼喚著新的突破，同時也創造了新的挑戰。隨著越來越多的數據在整個物聯網生態系統中生成和分布，計算、存儲和網絡技術需要遵循并適應未來工作負載的需求。通過不同 IT 供應商和服務提供商之間的合作，邊緣數據中心等解決方案應運而生。通過在數據的發源地提供安全、高性能的數據傳輸、存儲和分析，它們可以幫助組織克服邊緣計算難題。