邊緣計算技術與應用

本書致力於幫助讀者形成有關邊緣計算領域比較細致的拓撲，從邊緣計算的由來與發展、軟件與硬件基礎、OpenNESS/Akraino/StarlingX等主流的邊緣計算開源解決方案等各個角度與層次展開討論，並且結合實際的案例對邊緣計算的應用前景做出了展示。本書內容基本不涉及具體源碼，主要圍繞各個項目的起源與發展、實現原理與框架、要解決的邊緣計算問題等方面展開討論，致力於幫助讀者對邊緣計算的實現與發展形成整體清晰的認識。本書語言通俗易懂，能夠帶領讀者快速走入邊緣計算的世界並作出自己的貢獻。

練麗萍
英特爾雲計算軟件研發資深總監，長期從事開源系統軟件研發，兼任開源基礎設施基金會董事。

王慶
開源基礎設施基金會個人獨立董事，多年從事開源雲計算和邊緣計算的軟件工作，也是《系統虛擬化》《OpenStack設計與實現》等書作者之一。

樂慧豐
Akraino/ICN和OpenNESS SD-WAN解決方案的主要貢獻者，在邊緣計算/雲計算領域的物聯網、人工智能、大數據、網絡和SDWAN等相關技術有較豐富的經驗。

趙復生
18年IT從業經驗，目前活躍於Akraino、stio、Envoy等邊緣計算、服務網格開源項目。

郭瑞景
20年網絡存儲的研發經歷，長期從事開源軟件開發工作包括OpenStack、Kubernetes、OPNFV、ODL等。

陸連浩
在雲計算相關領域有多年開發經驗，OpenStack、ONAP、CNCF等社區的多個項目中有過活躍貢獻。

黃海彬
ONAP項目中Multi-Cloud 和 VFC部分Committer，在虛擬化和智能監控領域擁有多篇專利。

應若愚
Akraino/ICN和OpenNESS SDWAN解決方案的積極貢獻者，對邊緣/雲計算的網絡有豐富研究，曾參與邊緣計算白皮書的編寫。

姚樂
活躍於Service Mesh社區和Akriano/ICN項目，主要負責Envoy、WASM和SDEWAN的開發。

方亮
多年存儲系統、硬件加速器等相關領域經驗。

陳鋌傑
從事雲存儲和邊緣計算相關項目的開發。

任橋偉
從事Linux內核、OpenStack、Ceph等開源項目的開發，著有《Linux內核修煉之道》《Linux那些事兒》系列。

佟曉鵬
負責MEC邊緣計算架構的設計和研發，並承擔多個邊緣計算相關標準化組織和行業聯盟的技術接口人。

馬昌萍
目前從事高密度深度學習及OpenVino上層應用程序與邊緣計算平台相關的工作。

趙婧
多年通信領域研發經驗，深入了解無線通信物理層理論以及4G、5G背景知識，參與了5G邊緣計算領域前沿課題的探索研究與相關項目實踐。

周建東
多年從事Media開發，擁有豐富CI/CD經驗，目前在Edge computing方面從事顯卡和加速卡相關工作。

史中寶
邊緣計算多年從業經驗，目前是OpenNESS 開源社區活躍的推動者之一。

目錄
第1章 綜述 1
1．1 從雲到邊緣 1
1．1．1 雲計算 1
1．1．2 霧計算 2
1．1．3 邊緣計算 3
1．2 MEC 4
1．2．1 MEC原則 5
1．2．2 MEC框架 6
1．2．3 MEC參考架構 8
1．3 邊緣計算的發展 13
1．4 邊緣計算的分類 14
1．5 典型用例與選型 16
1．6 開源軟件項目 18
1．7 小結 23

第2章 邊緣計算的硬件基礎 24
2．1 FPGA 26
2．1．1 FPGA的組成和技術特點 26
2．1．2 FPGA在邊緣計算中的應用和挑戰 27
2．2 Movidius Myriad X VPU 29
2．3 QAT 30
2．4 GPU 32
2．5 SR-IOV 33
2．6 Optane和NVMe 35
2．6．1 Optane 35
2．6．2 NVMe 38

第3章 邊緣計算的軟件基礎 41
3．1 虛擬化和容器技術 41
3．1．1 虛擬化 41
3．1．2 容器 54
3．2 網絡技術 56
3．2．1 內核旁路 57
3．2．2 平台增強 60
3．2．3 DPDK 65
3．2．4 VPP 68
3．3 存儲技術 70
3．4 基於OpenStack的邊緣計算平台 76
3．4．1 OpenStack基金會邊緣計算工作組 78
3．4．2 Glance與邊緣計算 84
3．4．3 Keystone與邊緣計算 88
3．4．4 Ceph與OpenStack 96
3．5 基於Kubernetes的邊緣計算平台 99
3．5．1 Kubernetes網絡 105
3．5．2 Kubernetes存儲 116
3．5．3 平台相關技術 123
3．5．4 容器與虛擬機 149
3．6 編排技術 160
3．7 人工智能技術 166
3．7．1 AI框架及OpenVINO 167
3．7．2 邊緣計算與人工智能 177

第4章 OpenNESS 181
4．1 OpenNESS體系結構 183
4．2 OpenNESS 特性 186
4．2．1 OpenNESS 5G 186
4．2．2 OpenNESS Dataplane 191
4．2．3 OpenNESS EPA 193
4．2．4 Telemetry 198
4．3 OpenNESS 支持的軟件開發套件 201
4．4 OpenNESS部署和使用 202
4．4．1 OEK 202
4．4．2 應用 203
4．4．3 容器化網絡功能 206
4．4．4 OpenNESS Cloud Adapters 207
4．5 智慧城市應用程序在OpenNESS上的應用 212
4．6 小結 217

第5章 Akraino 219
5．1 Akraino 的目標和關鍵原則 220
5．1．1 Akraino的覆蓋範圍 220
5．1．2 Akraino的關鍵原則 221
5．2 Akraino交付點 222
5．3 Akraino項目的類型和生命週期 222
5．3．1 Akraino項目的類型 222
5．3．2 Akraino項目的生命週期 228
5．4 在Airship中支持OVS-DPDK 231

第6章 StarlingX 237
6．1 TSN技術在StarlingX中的應用 239
6．1．1 主要TSN標準協議 240
6．1．2 Linux中的TSN支持 241
6．1．3 StarlingX對TSN的支持 241
6．2 OVS-DPDK安全組 245
6．3 網段範圍 246
6．4 StarlingX存儲 249

第7章 案例：中國聯通Cube-Edge平台及其ME-IaaS方案 251
7．1 Cube-Edge平台 252
7．2 ME-IaaS方案 254
7．3 應用場景 257
7．4 小結 258

第8章 案例：ICN 259
8．1 ICN組件 261
8．2 ICN體系結構 263
8．2．1 全局控制器 264
8．2．2 本地控制器 266
8．3 ICN部署安裝 268
8．3．1 部署架構 268
8．3．2 部署環境 269
8．3．3 安裝 271
8．3．4 驗證 275
8．4 SD-EWAN的設計與實現 275
8．4．1 邊緣互聯應該考慮的問題 275
8．4．2 SD-EWAN的設計 276
8．4．3 SD-EWAN的技術實現 277
8．5 ICN典型案例 278