边缘计算：原理 技术与实践

图书标准信息

• 作者 赵志为；闵革勇
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2021-10
• 版次 1
• ISBN 9787111690894
• 定价 99.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 432页
• 字数 623千字

【内容简介】

随着通信和计算技术的快速发展、计算成本的不断降低，物理世界与信息世界正在发生加速融合。不仅仅是物理世界的信息被映射到网络当中，通信和计算的能力也随着嵌入式技术的发展融入到了世间万物。随着物联网和5G通信产业的快速兴起，越来越多的人和物开始持续产生大量、多样的计算任务，“无处不在的计算”成为了各类应用共性而迫切的需求，边缘计算应运而生。
  相比于云计算，边缘计算将计算资源下沉到网络边缘设备、甚至嵌入到各类网络系统当中，为大至自动驾驶车联网、小到可穿戴设备提供快速、稳定、无处不在的计算服务。如果说物联网让物理世界具备了“感知”和“沟通”的能力，那么边缘计算的使命则是让世间万物具备“思考”的能力。网络边缘在形态上可以千变万化，既可以是部署在移动蜂窝网络的数据中心、亦可以是随车而载的小型服务器，甚至可以是随身携带的迷你节点，以完成各类场景的计算服务，这些场景包括移动计算、自动驾驶车联网、智慧工业、智能家居、可穿戴计算等。

【作者简介】

:
    赵志为，电子科技大学计算机学院副教授、博士生导师。主要研究方向为低功耗物联网与边缘计算。在计算机网络领域国际重要学术期刊/会议上发表60余篇学术论文，期刊包括IEEE/ACM Trans.on Networking、IEEE Trans.on Mobile Computing、IEEE JSAC、IEEE INFOCOM、IEEE ICNP、IEEE ICDCS等，并获得3项国际会议论文奖，主持***、省部级科研项目10余项。

【目录】

推荐序一

推荐序二

自序

前言

第1章　边缘计算概述  1

1.1　边缘计算的背景与概念  1

1.1.1　边缘计算的历史背景  1

1.1.2　边缘计算的概念  3

1.1.3　边缘计算带来的改变  4

1.2　边缘计算发展的历史必然性  7

1.2.1　催生边缘计算的技术  7

1.2.2　计算形态变革的内在逻辑  12

1.2.3　边缘计算将深刻改变计算方式  16

1.3　边缘计算的重要意义  20

1.4　边缘计算中的关键问题  21

1.4.1　关键词  22

1.4.2　关键研究问题概述  23

1.4.3　边缘计算架构  27

1.4.4　操作系统与编程模型  27

1.4.5　计算卸载与资源分配  28

1.4.6　虚拟化与服务管理  28

1.4.7　服务集群管理  29

1.4.8　人工智能与大数据  29

1.4.9　移动性管理  30

1.4.10　系统与应用  30

1.5　发展趋势与技术挑战  31

1.5.1　发展趋势  31

1.5.2　关键机构与成果  32

1.6　本书的写作逻辑  33

习题  34

参考文献  34

第2章　边缘计算架构原理  35

2.1　边缘计算架构概述  35

2.1.1　系统评价及设计要求  35

2.1.2　边缘计算架构设计面临的独特挑战  37

2.2　总体系统架构  39

2.2.1　两类边缘：主干网边缘和

　泛在边缘  39

2.2.2　云-边-端架构  40

2.2.3　边-端架构  42

2.2.4　多接入边缘计算  43

2.2.5　分布式D2D/D4D架构（泛在边缘架构）  43

2.2.6　AIoT架构  43

2.3　软件计算架构  44

2.3.1　一般边缘计算软件架构  45

2.3.2　多接入边缘计算架构  47

2.3.3　AIoT软件架构  48

2.3.4　卫星边缘计算架构  49

2.3.5　编程模型  53

2.4　边缘计算操作系统与开源框架  55

2.4.1　EdgeX Foundry  56

2.4.2　StarlingX  58

2.4.3　其他开源框架  58

2.4.4　融合边缘的前端物联网操作系统  59

习题  59

参考文献  59

第3章　边缘接入技术  60

3.1　无线传输机制  61

3.1.1　无线局域网传输机制  61

3.1.2　无线个域网传输机制  62

3.1.3　无线广域网传输机制  68

3.1.4　低功耗广域网传输机制  74

3.1.5　新型无线传输机制  81

3.1.6　总结  84

3.2　无线接入的通信服务协议  84

3.2.1　MQTT  85

3.2.2　AMQP  85

3.2.3　Kaf?ka  87

3.2.4　STOMP  87

3.3　可靠的数据传输  88

3.3.1　考虑移动性的可靠数据传输  88

3.3.2　基于博弈的数据接入  91

3.4　多接入边缘网络与超密集网络  92

习题  94

参考文献  94

第4章　计算任务卸载  95

4.1　任务卸载概述  96

4.1.1　任务卸载概念与步骤  96

4.1.2　计算卸载的时延模型  97

4.1.3　边缘计算任务卸载评价指标  101

4.2　任务卸载方式  103

4.2.1　0-1卸载  103

4.2.2　部分卸载  104

4.2.3　任务切分技术及实例分析  106

4.2.4　子任务卸载策略  109

4.3　不同场景下任务卸载策略研究  110

4.3.1　单用户边缘网络场景  110

4.3.2　多用户边缘网络场景  112

4.3.3　异构服务器边缘网络场景  115

4.4　不同架构下任务卸载策略研究  117

4.4.1　云-边-端架构中的卸载策略  117

4.4.2　边-边架构中的卸载策略  118

4.4.3　多接入边缘架构中的计算卸载  120

4.4.4　定制化边缘架构中的计算卸载  121

4.4.5　用户高移动性网络场景中的计算卸载  123

4.4.6　分布式D2D网络中的计算卸载  129

4.5　开源工具概述  133

4.5.1　Slacker  133

4.5.2　EdgeCloudSim  134

4.5.3　EdgeX Foundry  136

4.5.4　Apache Edgent  136

4.5.5　KubeEdge  137

4.6　边缘卸载策略展望与挑战  139

4.6.1　资源协同调度的挑战与展望  139

4.6.2　用户移动性管理的挑战与展望  140

习题  141

参考文献  141

第5章　虚拟化技术  142

5.1　虚拟化技术概述  143

5.2　虚拟化技术发展历史  143

5.3　虚拟化技术分类  145

5.3.1　指令架构级虚拟化  146

5.3.2　硬件抽象级虚拟化  147

5.3.3　操作系统级虚拟化  153

5.3.4　库函数级虚拟化  156

5.3.5　编程语言级虚拟化  157

5.4　轻量级虚拟化  158

5.4.1　虚拟机与容器  159

5.4.2　Docker  160

5.4.3　Unikernel  162

5.4.4　Firecraker  164

5.4.5　总结  165

5.5　微服务  165

5.5.1　服务架构的发展历程  166

5.5.2　微服务架构特点  166

5.5.3　微服务架构面临的挑战  169

5.6　服务网格  169

5.6.1　服务网格的发展历程  169

5.6.2　服务网格工具: Istio  173

5.6.3　服务网格工具对比  181

5.7　无服务架构  185

5.7.1　发展历史  185

5.7.2　Serverless开源工具  188

习题  192

参考文献  192

第6章　边缘服务管理支撑技术  193

6.1　NFV架构  194

6.1.1　NFV概述  19