详解边缘计算系统逻辑架构：云、边、端协同

详解边缘计算系统逻辑架构：云、边、端协同

边缘计算系统的逻辑架构主要侧重于云、边、端各部分之间的交互和协同。这一架构包括云、边协同，边、端协同，以及云、边、端协同三个部分。

一、边缘计算系统逻辑架构简介

边缘计算系统的逻辑架构如图3-1所示，该架构清晰地展示了云、边、端之间的协同关系。云部分主要负责数据的存储、处理和分析，以及全局的控制和管理；边部分则位于网络的边缘，负责数据的预处理、实时分析和响应；端部分则是指各种物联网终端设备，负责数据的采集和初步处理。

二、云、边协同

云、边协同的具体实现如图3-2所示。在这一架构中，Kubernetes控制节点沿用云部分原有的数据模型，保持原有的控制、数据流程不变。KubeEdge所运行的节点在Kubernetes上呈现出来的是一个普通节点，Kubernetes可以像管理普通节点一样管理KubeEdge所运行的节点。

KubeEdge之所以能够运行在资源受限、网络质量不可控的边缘节点上，是因为它在Kubernetes控制节点的基础上，通过云部分的CloudCore和边缘部分的EdgeCore实现了对Kubernetes云计算编排容器化应用的下沉。CloudCore负责监听Kubernetes控制节点的指令和事件，并将其下发到EdgeCore；同时，EdgeCore也负责将边缘部分的状态信息和事件信息上报给CloudCore。

三、边、端协同

边、端协同的具体实现如图3-3所示。在这一架构中，KubeEdge作为运行在边缘节点的管理程序，负责管理在边缘节点上应用负载的资源、运行状态和故障等。同时，KubeEdge还为EdgeX Foundry服务提供所需的计算资源，并负责管理EdgeX Foundry端服务的整个生命周期。

EdgeX Foundry则是由KubeEdge管理的一套IoT SaaS平台，该平台以微服务的形式管理多种物联网终端设备。通过所管理的微服务，EdgeX Foundry可以采集、过滤、存储和挖掘多种物联网终端设备的数据，也可以通过所管理的微服务向多种物联网终端设备下发指令来对终端设备进行控制。

KubeEdge的端解决方案由MQTT代理和对接支持各种协议设备的服务组成。MQTT代理作为物联网终端设备和KubeEdge节点之间的通信管道，负责接收终端设备发送的数据，并将其发送到已经订阅MQTT代理的KubeEdge节点上。而对接支持各种协议设备的服务则负责与支持相应协议的设备进行交互，能够采集设备的数据并发送给MQTT代理，也能够从MQTT代理接收相关指令并下发到设备。

然而，目前KubeEdge的端解决方案还比较初级，支持的负载类型比较单一，且对接支持各种协议设备的服务也比较少。因此，在一些边缘计算系统中，可能会选择使用功能相对完善的IoT SaaS平台如EdgeX Foundry来作为端解决方案。

四、云、边、端协同

边缘计算系统中云、边、端协同的理想效果如图3-5所示。在这一架构中，云作为控制平面，边作为计算平台，而管理终端设备的服务则作为边上的负载。云可以通过控制边来影响端，从而实现云、边、端协同。

云、边、端协同是通过Kubernetes的控制节点、KubeEdge和EdgeX Foundry共同实现的。Kubernetes的控制节点下发指令到KubeEdge的边缘集群，操作EdgeX Foundry的服务，从而影响终端设备。目前，虽然还不能通过Kubernetes的控制节点与终端设备直接交互，但通过这种架构，已经可以实现云、边、端之间的有效协同和数据流动。

五、小结

边缘计算系统的逻辑架构及云、边、端之间的逻辑关系是实现高效、实时数据处理和智能决策的关键。通过云、边协同和边、端协同，可以实现对数据的快速处理和响应；而通过云、边、端协同，则可以实现对全局数据的统一管理和优化。未来，随着技术的不断发展，边缘计算系统的逻辑架构和协同机制也将不断完善和优化，为更多领域的应用提供更加高效、智能的解决方案。

延伸阅读：《深入理解边缘计算》一书从环境搭建、部署配置、系统架构、工作原理、源码分析、二次开发等维度系统讲解了如何打造协同的云、边、端系统，对于深入了解边缘计算系统的逻辑架构和协同机制具有很好的参考价值。

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