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邊緣計算在自動駕駛、工業制造、物聯網等領域的應用場景復雜多樣，連接的設備數量大、分散能力異構，為計算、存儲、網絡等資源的管理和優化帶來困難。云、邊、端協同計算對任務劃分、分調度、服務器間遷移和安全等方面也提出了新挑戰。

邊緣節點的異構性：邊緣計算中存在的一個問題是如何實現邊緣節點的通用計算。雖然理論上我們可以在位于邊緣設備和云之間的若干節點（包括接入點、基站、網關通信匯聚點、路由器、交換機等）上提供對邊緣計算的支持，但實際上由于邊緣設備和節點具有數量龐大、分布廣闊、異構等特點，其數據存儲和數據處理能力也不盡相同。例如，通信基站本身可能不適合進行處理分析的任務，因為基站包含的數字信號處理器（DSP）不是為通用計算而設計的。除了考慮消除多源、異構、異地等差異帶來的影響以外，還須在此基礎上形成統一的接口規范并解決傳輸協議、時鐘同步等問題

計算任務的劃分、分發和遷移：邊緣計算的重要優勢在于通過云邊端協同計算為用戶提供低延遲、高可靠性的計算服務，合理的計算任務劃分、分發調度以及遷移是保證計算服務質量的關鍵。特別地，當前的云計算服務中，日益復雜的應用通常被建模成一系列有依賴關系的子任務構成的有向無環圖。在DAG依賴約束下，設計任務的分發、調度和遷移更充滿挑戰。針對邊緣計算分層架構協作、DAG依賴約束下的任務調度、移動網絡的不穩定性、多通道無線干擾的邊緣環境、任務在服務器之間遷移等問題，已經有許多相關工作進行了研究。

2017年，有學者研究了移動計算任務以任意時間、次序產生，各任務何處執行、何時執行以使任務響應時間最小化的問題，設計了首個在線近似算法OnDisc，在速度增強模型下分析其近似比并通過谷歌的實際數據驗證了算法的有效性。可以對邊緣計算環境下進行DAG調度，綜合考慮服務器配置、任務分配和調度，針對單個DAG場景設計使應用完成時間最小化的近似算法。邊緣計算系統中的任務劃分、分發調度與遷移涉及諸多復雜的軟硬件背景，特別在邊緣計算平臺大規模實際部署中，將產生更多困難的問題，還存在較大的研究空間。

分布式協同存儲：邊緣計算有望大幅減少網絡延遲和流量，多個邊緣服務器部署于互聯網邊緣，緩存部分數據和應用，就近為用戶提供服務，涉及云端與多個邊緣服務器、眾多終端設備之間的協同存儲和計算。那么，數據和應用程序應該存放在云端還是邊緣服務器？數據如何有效地在多個邊緣服務器上進行分布式存儲？在考慮這些問題時，需要根據具體場景下用戶需求的變化，動態地進行存儲調整，同時還需要兼顧邊緣節點和邊緣設備的能力異構等特點。

邊緣服務器之間的數據共享可以有效縮短檢索數據的延遲，并進一步減少網絡帶寬消耗。關鍵的挑戰是構建一個有效的數據索引機制，使得無論據如何被緩存在邊緣網絡中，都能被有效地檢索，這仍然是個亟待解決的問題。潛在的方法如集中式索引以及其他計算領域的基于分布式哈希表（DHT）的索引機制不能滿足邊緣計算的性能需求。2019年，有人針對邊緣服務器之間的數據共享問題，提出了邊緣計算環境的分布式數據索引機制。諸多邊緣服務器可組成一個統一的邊緣計算環境，協同提供存儲服務。在此場景下，快速有效的數據放置和取回服務對保障邊緣計算的性能至關重要。

邊緣層資源共享的激勵機制：隨著邊緣計算模式的推廣，越來越多的云計算服務考慮向邊緣層下行，同時大量終端的數據任務向邊緣層上行。但邊緣計算環境的建設速度較慢難以滿足所有終端用戶對邊緣資源的迫切需求。因此，非常有必要設計各種激勵機制加速邊緣計算環境的建設。邊緣計算供應商追逐自身利益最大化，如何激勵更多的供應商面向來自云端和終端兩類用戶的任務進行主動交易并保證交易的公平性？如何協調用戶和邊緣計算資源供需關系的博弈策略，從而確保資源交易的穩定與可靠運行？在解決上述問題時，還需要考慮邊緣層資源共享池的資源多樣性和任務對資源需求的變化。

邊緣計算的商業模式：邊緣計算環境主要包括邊緣服務供應商、內容供應商、用戶這三種角色。內容供應商通過邊緣服務供應商提供的計算環境向終端用戶提供內容服務，如視頻網站通過運營商在邊緣層向客戶端提供視頻服務。邊緣服務供應商存在服務標準、架構及性能等方面的差異性，這導致現有的商業模型在邊緣計算環境中會存在許多問題。例如，內容供應商如何選取最符合其商業目的、能使商業利潤最大化的服務供應商；如何實現各服務供應商在時空上服務能力的聯合和互補；如何在跨服務供應商的條件下，保障和提高服務質量。

在考慮這些問題時，需要以一種全局資源聯合的視角來設計跨多個邊緣服務供應商的全新商業模型。該模型需要綜合考慮邊緣節點的資源受限、分布廣泛、資源能力有差異等特點，建立統一的標準化商業模式，打破內容供應商和服務供應商間的緊耦合關系，進而為終端用戶提供質量更高的內容服務。為此，產業界有人提出了“邊際計算模型”（邊緣計算聯盟），并對其中的資源融合、服務分發等問題進行了研究。

邊緣節點的公用與安全：邊緣節點，如交換機、路由器、基站等設備，在被邊緣計算系統用作可公開訪問的邊緣節點時，將面臨許多挑戰。首先，需要明確提供這些設備使用權的組織或個人，以及未來這些設備可能的使用者將承擔的風險。其次，需要保證在被征用為邊緣節點時，這些設備的原預期目的（例如路由器和交換機的轉發功能和效率）不會受到損害。在考慮多租戶共享邊緣節點的場景時，需要將安全作為首要考慮因素。例如，在執行用戶任務時，容器（container）就是一種很有潛力的輕量級技術，通過隔離技術可以在很大程度上消除多租戶場景下的安全隱患。
（責任編輯：fqj）