当今的企业通过传感器和物联网设备实时收集大量数据。处理持续的数据流迫使公司寻找优化其 IT 基础设施的新方法。
在处理大量数据时，基于集中式数据中心的传统计算模型可能不是最佳解决方案。带宽限制、延迟问题和不可预测的网络中断会影响此类操作。幸运的是，采用边缘计算架构可以帮助克服这些挑战。
在本文中，我们将探讨什么是边缘服务器、其工作原理以及其应用场景。我们还将把边缘服务器与其他网络模型进行比较。通过这些知识，你可以决定边缘计算是否适合你的 IT 基础设施。
什么是边缘服务器？
边缘服务器的功能类似于典型的服务器——它可以存储数据、执行计算并连接到其他网络。其非传统的位置使其区别于其他服务器。与典型服务器不同，边缘服务器位于中央数据中心之外，准确地说是在网络的末端或“边缘”。因此，运行应用所需的所有存储和计算资源都更接近数据源本身。
传统的网络模型依赖于将原始数据发送到集中式服务器进行进一步处理。在边缘计算中，数据处理发生在接近数据源的位置。
物联网边缘服务器位于零售店、工厂车间或医院，即最终用户最需要处理数据的地方。服务器靠近最终用户可显著减少延迟并缩短加载时间。
7 种常见的边缘服务器用例
想知道在哪里可以使用边缘服务以及它们是否适合你的业务？让我们来看看边缘服务器最常见的用例。
制造业
在制造业中，机器学习算法和实时分析可以为边缘服务器添加功能。这使公司能够监控其生产流程。处理传感器数据可以尽早发现制造缺陷并提高产品质量。
自动驾驶汽车
自动驾驶汽车每天会产生 5 TB 到 20 TB 的数据。这些数据字段包含有关位置、速度、车辆状况和交通状况的信息。边缘计算可以在车辆行驶时实时收集这些数据。
股票市场投资
对价格变化的响应速度决定了股票交易的成功。边缘计算提供实时数据处理并实现快速决策。
卫生保健
在医疗保健领域，设备、传感器和其他医疗设备收集的患者数据量急剧增加。这些数据流需要边缘计算。实时分析患者数据并使用 ML 算法可帮助医生及时采取行动治疗患者。
零售
零售商从监控系统、库存跟踪和其他实时业务系统生成大量数据。边缘计算可以帮助分析这些不同的数据流并发现业务增长机会。由于连锁店中的商店流程可能因地点而异，因此边缘计算有助于在每个商店本地处理数据。
流媒体服务
Hulu、Amazon Prime 和 Netflix 等流媒体服务给网络基础设施带来了沉重的负担。边缘计算有助于改善用户体验。将内容存储在靠近用户的位置可确保快速加载时间。
工作场所安全
边缘计算可以汇总和分析来自现场摄像头、员工安全设备和其他传感器的数据。通过这种方式，公司可以监控工作场所状况或确保员工遵守既定的安全协议。这些解决方案对于员工在潜在危险场所（例如建筑工地或石油钻井平台）工作的公司尤其重要。
边缘服务器如何工作？
在任何网络架构中，多个不同的设备都通过一个或多个预定义的网络模式相互连接。要将一个网络连接到另一个网络或互联网，需要某种“桥梁”来允许数据流量从一个地方流向另一个地方。在边缘计算中，所谓的边缘设备就构成了这样的桥梁。交换机、路由器或代表网络接入点的任何其他硬件都是边缘设备的示例。
让我们来说明一下边缘服务器的工作原理。假设一家公司在向客户提供特定服务时不想将整个后端暴露给公众。相反，该公司设置了一个连接到后端的边缘服务器，并将其作为网站在互联网上访问。当客户登陆网站并发出请求时，边缘服务器会执行以下操作：
- 从原点提取所有必要的数据；
- 处理请求；
- 将结果发送回客户端。
使用边缘服务器的优点和缺点
你是否已经对在组织中实施边缘服务器感到兴奋？在决定采用此方法之前，你应该熟悉相关的优点和缺点。
边缘服务器优势
以下是边缘计算成为服务器新前沿的原因：
- 更低的延迟——无需将信息发送到数据中心进行处理，因为所有计算都在边缘设备上进行；
- 降低原始服务器的负载——边缘服务器处理大多数客户端请求，从而减轻原始服务器的负载；
- 计算的可靠性——即使没有互联网连接，数据处理也不会中断；
- 原点安全——所有信息保留在设备上，无需传输到公共云；
- 降低维护成本——由于你只处理特定于项目的数据，因此无需花费大量资金来获得巨大的带宽功能。
边缘服务器的缺点
你是否应该将边缘服务器视为前沿服务器？边缘服务器架构的采用涉及一些挑战：
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- 设备安全——即使不需要将敏感数据发送到互联网，作为网络接入点的物联网设备的安全性也成为一个挑战；
- 实施成本——公司必须购买和配置设备并聘请有能力的专业人员；
- 潜在的数据丢失——如果边缘服务器意外删除信息以处理大量数据流，则可能会丢失并且无法恢复。
什么是边缘服务器架构？
在传统的企业架构中，数据生成发生在客户端端点（例如用户的计算机）。该数据通过全球或企业 LAN 供企业应用程序进一步处理。然后客户端端点接收计算结果。
但互联网连接设备的数量及其产生的数据量正在迅速增长。因此，传统的数据中心基础设施难以处理这些庞大的数据阵列。为了克服这些挑战，IT 架构师正在将重点从集中式基础设施转移到边缘服务器基础设施。
边缘服务器架构将存储和计算资源从集中式数据中心移出，并将它们移到更靠近数据生成位置的地方。这里的逻辑很简单：如果你不能将数据移到更靠近数据中心的地方，那么你就应该将数据中心移到更靠近数据的地方。
边缘架构代表从数据中心向外分布到所有边缘站点的基础设施元素生态系统。该生态系统包括数据存储、计算能力、应用程序、设备、传感器以及与数据中心或云的连接。
边缘架构中使用的设备和传感器实时收集和处理信息，并具有足够的带宽、内存和计算资源。
边缘服务器有哪些类型？
边缘服务器是特定用例的绝佳解决方案——无论是处理制造业中的传感器数据还是在线银行服务。但是，不同的用例可能需要不同类型的服务器。让我们来看看可能的边缘服务器解决方案。
CDN 边缘服务器或区域边缘
内容分发网络 (CDN) 的概念已经存在多年。它是一种具有分布式服务器基础的网络基础设施，旨在缩短内容分发时间。当你考虑边缘服务器与 CDN 时，你需要了解 CDN 只是一种边缘架构。
CDN 边缘服务器的工作原理如下。CDN 提供商在不同地区（例如欧洲、亚洲或两者）托管服务器。为了处理用户请求，CDN 边缘服务器会连接到最近的区域服务器。如果没有 CDN，数据传输在源和目标之间的路径可能会更慢或更复杂。因此，CDN 提供商提供的高性能网络可确保内容快速加载。
网络边缘服务器
网络边缘服务器又称为近边缘，距离网络核心最近，是边缘设备或局域网与互联网之间的桥梁。
该服务器允许网络边缘的各种数据源互连。数据点可以是有线或无线局域网、私有数据中心，也可能是广域网（以防远程站点需要接入）。数据在发送到互联网并与中央服务器共享之前会进行预处理。
总体而言，网络边缘服务器能够优化系统并更好地控制数据流量。
本地边缘服务器
本地边缘计算在企业中很常见，因为它促进了基础设施内物联网边缘设备之间的通信。它还提供现场计算资源，以在本地执行数据处理和分析。对于需要及时评估本地端数据的公司（例如零售商或工业制造商），现场边缘服务器是一个不错的选择。
本地边缘计算的显著优势包括延迟少于 5 毫秒、边缘设备之间的连接性得到改善以及最终的数据保护。
设备边缘节点
设备边缘节点本质上不一定是“服务器”。这些节点可能采用小型计算机的形式，也可能只是安装在终端设备上的附加处理硬件。
设备边缘节点可以执行特定任务，例如车间的电机、自动售货机或 X 射线系统。收集和分析来自这些设备的数据有助于确保平稳运行并提前发现维护问题。为了快速处理数据，物联网边缘服务器位于这些设备附近。
边缘服务器与其他网络模型
现在让我们看看边缘服务器与其他网络模型相比如何。
边缘服务器与云服务器
云计算允许公司将数据处理和存储转移到远程服务器。云服务本质上是可扩展的，云提供商可以为物联网运营提供一系列预构建服务。
虽然云为解决复杂的分析任务提供了大量资源，但最近的数据中心可能距离数据收集站点有数英里之遥。此外，某些地区（例如石油平台、海上船舶或偏远农场）可能存在不可靠的通信链路或有限的带宽。因此，云架构对于计算密集型流程来说可能变得难以驾驭，并且延迟成为一个主要问题。
在这些情况下，边缘服务器可能是一种解决方案。通过在本地执行计算，边缘基础设施可确保可靠性和快速数据处理。
边缘服务器与源服务器
源服务器是负责处理 Web 请求的计算机。在传统网络模型中，最终用户可以直接连接到一台或多台服务器。在此配置中，用户请求会经历一个简单的过程：
- 要访问你的 Web 服务，用户需要连接到服务器；
- 然后，服务器处理用户的请求并提供所需的输出；
- 用户接收数据并在浏览器或应用程序中使用它。
响应时间可能因源服务器与用户的距离而异。根据用户通过哪种协议（HTTP、HTTPS 或 FTP）进行连接，该过程可能更复杂。此外，使用 SSL/TLS 建立安全的互联网连接可能会增加延迟，因为需要额外的 RTT（往返时间）。
然而，原始服务器的网络结构非常简单。
当你将边缘服务器添加到方程式中时，网络处理用户请求的方式可能会发生变化。边缘服务器的配置决定了流程的走向。
通常，CDN 边缘服务器和源服务器会协同向用户分发内容。尽管这两台服务器具有类似的功能，但它们在内容交付过程中扮演着不同的角色。
通过将静态资产存储在靠近客户端的关键位置，CDN 服务器有助于减少延迟。
边缘服务器与代理
高级或免费代理服务器充当中间服务器，可断开你与互联网的连接。如果没有代理服务器，来自你设备的流量几乎会直接流向网站。使用代理服务器，流量会从你的设备路由到代理服务器，然后再路由到你请求的 Web 服务器。
代理服务器有两种类型：
- 正向代理——位于一组客户端计算机前端的服务器；
- 反向代理——位于 Web 服务器前端的服务器，将客户端（浏览器）的请求转发到这些 Web 服务器。
你发送到网络或从网络接收的所有流量都经过反向代理服务器。反向代理服务器是 CDN 架构的一部分。
因此，反向代理与边缘服务器类似，但仍有所不同。
边缘服务器是比应用服务器更靠近客户端的服务器。这样的放置有助于提高数据处理速度。此外，边缘服务器不一定具有代理功能。
边缘计算服务器的未来
想知道边缘计算在可预见的未来将如何发展？请查看值得关注的趋势。
边缘计算的持续增长
随着边缘计算变得越来越普遍，企业正积极地将其与云计算结合使用。Gartner分析师预测，到 2025 年，企业将在不依赖集中式数据中心的情况下生成和处理约 75% 的数据。为了满足企业客户的需求，云服务提供商正在通过提供采用边缘技术的解决方案来扩展其产品组合。
5G流量广泛使用
5G 技术的发展将在未来几年促进边缘网络的部署和使用。特别是，在基站附近安装边缘服务器将有助于减少涉及 5G 流量的项目（自动驾驶汽车、摄像头等）的延迟。
结 论
边缘计算为管理企业 IT 基础设施提供了一种替代方法。在网络边缘处理客户数据有助于组织解决网络带宽、延迟和可靠性问题。得益于边缘计算，实时数据处理已在广泛的行业中得以实现。
你的公司是否应该采用边缘计算？答案取决于公司的具体需求。识别需要改进的业务领域，并查看它们是否依赖于数据处理速度。如果是这样，采用边缘服务器解决方案是有意义的。或者，你可能会选择一种结合边缘和云优势的混合解决方案。
我们希望本指南能够帮助你为 IT 基础设施选择合适的方案。