Important Notions in Edge Computing

shouxinren### 一、 CDN（Content Delivery Networks，文本分发网络）
1998年，Akamai 提出【引用】。
实况：当时解决的主要问题是网站访问过载的问题。1999年，维多利亚的秘密网络广播获得了150万次点击，服务器无法承受压力。2001年，911事件，新闻网站同样不堪重负。

1. 定义【1】

“CDNs maintain multiple Points of Presence (PoP) with clusters of (the so-called surrogate) servers that store copies of identical content, such that users’ requests are satisfied by the most appropriate site”
在多个服务器上部署副本，用户访问最近的，未过时的副本，以此来减少传输时间。

2、提出的原因：

① 源服务器无法处理增长的负载；
② 由于流量大和拥塞，延迟。
③ 源服务器可能无法获得，或者，不稳定。

3、主要思想

CDN 在一组服务器上，为原服务器维持其副本，供用户使用。

4. 带来的好处

① 减少带宽消耗，网络拥塞，网路流量；
② 缩短延迟；
③ 提高可靠性（可能源点不可用）；

5、关系

对象差异：CDN 注重的是内容的备份，而 EC 注重功能缓存。
性能指标差异：CDN 注重的是稳定性和可靠性，不至于让 web 服务奔溃，延迟不超过几秒。而 EC 更加注重的是延迟，一般是毫秒级别。

Insight and Perspectives for Content Delivery Networks, Communications on ACM, 2006, (cited: 577, 2020.05.17).
Content delivery networks: Status and trends, IEEE Internet Computing, 2003, (cited: 510,2020.05.17).

二、Function Caching（功能缓存）

1、提出的原因

① 节省延迟；
② 减少带宽；

2、主要思想

将部分功能缓存在网络中，为用户提供服务（尚待补充）。

3、关系

功能缓存是边缘计算的作用。

Personalized email management at network edges, IEEE Internet Computing, 2005, (cited: 17,2020.05.17).

三、Cloudlet (微云)

1、定义

A cloudlet is a trusted, resource-rich computer or cluster of computers that’s well-connected to the Internet and available for use by nearby mobile devices.

一个受信任的，资源丰富的计算资源池，连接在因特网上，供附近的移动用户使用。通常 Cloudlet 位于移动用户的局域网内，通过 LAN 即可访问。

核心思想：为用户提供低延迟的计算资源。

2、提出的原因

① 获取云计算服务，需要经过 WAN，时延太长。

3、关系

范围：Cloudlet 范围更小，指部署在用户局域网能够访问的资源丰富的计算资源，边缘计算指数据源到用户的所有网络和计算资源。
目标：Cloudlet 仅用于缩小延迟，而边缘计算优化的目标更多（延迟，带宽，能耗，隐私，安全等）。

The case for vm-based cloudlets in mobile computing, IEEE pervasive Computing, 2009, (cited: 3269, 2020.05.16).

四、 Mobile Edge Compuing （移动边缘计算）

1. 定义

2. 提出的原因

物联网中的数据大量增长，
① 解决计算卸载问题
②解决数据传输问题

3. 介绍

它是一种网络结构，可在移动用户附近的无线访问网络内提供信息服务和云计算功能。

4. 关系

它是边缘计算的一个重要组成部分。

Mobile edge computing—A key technology towards 5G, ETSI white paper, 2015, (cited: 1006, 2020.05.16).

五、 Fog Computing（雾计算）

1. 定义

Fog Computing is a highly virtualized platform that provides compute, storage, and networking services between end devices and traditional Cloud Computing Data Centers, typically, but not exclusively located at the edge of network.

2. 提出的原因

通过减少云数据中心和用户设备的通信，来
① 减少主干链路上的能耗压力
② 减轻主干链路上的带宽负载

3. 关系

十分相似。雾计算强调结构基础设施级别的优化，边缘计算关注终端设备和基础架构的需求和网络需求，包括终端设备，边缘，云之间的协作。

Fog computing and its role in the internet of things, Proceedings of the first edition of the MCC workshop on Mobile cloud computing, 2012, (cited: 4315, 2020.05.16).

六、 Edge Computing （边缘计算）

1. 定义

云服务的下行和物联网的上行【1】；
边缘计算是指在“边缘”执行计算的技术，其中边缘指从数据源到云数据中心路径上的计算和存储资源【2】。

2. 提出原因

【1】为用户提供实施的强大分析能力，且不再受限于
① 重量；
② 电池；
③ 移动性。
【2】

Edge computing, USA, Tech. Rep., 2013.
https://mafiadoc.com/opportunistic-edge-computing-concepts_5c42dbf2097c4740648b456b.html

Edge computing: Vision and challenges, IEEE internet of things journal, 2016, (cited: 2063,2020.05.16).

七、Cloud Computing（云计算）

NIST：美国的国家标准技术机构。

1. 定义【1】

Cloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources (e.g., networks, servers, storage, applications, and services) that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction.
云计算是一个模型：用于实现对可配置的共享计算资源资源池（例如网络、服务器、存储、应用程序和服务）的无处不在、方便、按需的网络访问，并且可以以最小的管理工作量和服务提供商交互来快速调配和发布这些资源。

这个模型包括 5 个重要特征，3 个服务模型，4 个部署模型。

1. 定义【2】

Cloud computing refers to both the applications delivered as services over the Internet and the hardware and systems software in the data centers that provide those services.

2. 特征

按需自助服务：用户可按需自行预配计算能力（如，服务时间，网络存储），无需和运营商协商，交互。
广泛的网络访问：由网络提供访问，可支持异构的设备（移动电话，平板电脑，笔记本电脑，工作站）。
资源池化：提供商使用多租户模型，向用户提供池化的计算资源。地理分布的资源抽象为更高级别（如，国家，州，数据中心）。资源抽象为存储（storage），处理（processing），内存（memory），网络带宽。
快速弹性：可快速的调配和释放功能（capability），可在任意时间调配以任意数量的资源。
测量服务：云系统可控制和优化资源的使用，在一定的抽象级别上（storage, processing, bandwidth, and active user accounts）。用户和提供商可获得资源的监控、控制、报告。

3. 服务模型

软件即服务：为用户提供的功能是云基础结构上运行的应用程序。应用程序可通过精简的客户端界面或程序界面从各种客户端设备访问。用户无需管理和控制基础云基础结构，包括网络、服务器、操作系统、存储，甚至单个应用程序功能。
平台即服务：为用户提供的是使用提供商支持的编程语言，库，服务，工具，创建的应用。用户无需管理底层的设施，比如网络，服务，操作系统，内存，可配置用户的环境。
设施即服务：提供给用户的是基本计算资源（processing, storage, memory, networks, other computing resources），用户无需管理云设施，可以管理操作系统，storage，以及部署的应用。

4. 部署模型

私有云：单个组织拥有。
社区云：同一关注点的用户所拥有。
公有云：政府、企业、学校拥有和经营。
混合云：上述三者结合。

5. 差异

云计算通常需要的是无限的计算能力和资源，因而，指的是大型数据中心。边缘计算通常指靠近用户的资源，通常能力有限。

The NIST definition of cloud computing, NIST, 2011, (cited: 15257, 2020.05.16).

A view of cloud computing, Communications of the ACM, 2010, (cited: 10757, 2020.05.16).

八、Network Functions Virtulization（网络功能虚拟化）

Network function virtualization: State-of-the-art and research challenges, IEEE Communications surveys & tutorials, 2015, (cited: 1214, 2020.05.16).

Network function virtualization: Challenges and opportunities for innovations, IEEE Communications Magazine, 2015, (cited: 888, 2020.05.17).

九、Sercice Functions Chain（服务功能链）

Network service chaining with optimized network function embedding supporting service decompositions. Computer Networks, 2015, (cited: 111, 2020.05.17).

Problem statement for service function chaining, RFC, 2015, (cited: 182,2020.05.17).

十、Software Defined Networking （软件定义网络）

Software-defined networking: A comprehensive survey, Proceedings of the IEEE, 2014, (cited: 3489,2020.05.17).

Improving network management with software defined networking, IEEE Communications Magazine, 2013, (cited: 1257,2020.05.17).