邊緣計算理論與系統(tǒng)實踐：基于CNCF KubeEdge的實現(xiàn)

目 錄 第 一部分 理論知識
第 1 章 邊緣計算概述 3
1.1 邊緣計算的起源與概念 3
1.2 邊緣計算的優(yōu)勢與發(fā)展 5
1.2.1 邊緣計算的優(yōu)勢 5
1.2.2 邊緣計算的發(fā)展 6
1.3 邊緣計算的挑戰(zhàn)與機遇 7
1.3.1 邊緣計算的挑戰(zhàn) 8
1.3.2 邊緣計算的機遇 12
1.3.3 邊緣計算的典型應(yīng)用 14
第 2 章 邊緣計算的系統(tǒng)架構(gòu) 19
2.1 云計算與云原生 19
2.1.1 云計算與邊緣計算 19
2.1.2 云原生技術(shù) 20
2.1.3 Kubernetes 概述 26
2.1.4 主流邊緣計算平臺 27
2.2 云邊協(xié)同架構(gòu) 31
2.3 跨平臺邊緣設(shè)備 32
2.3.1 樹莓派 32
2.3.2 Jetson Nano 33
2.3.3 華為 Atlas 34
第 3 章 云邊端協(xié)同 36
3.1 云邊端協(xié)同概述 36
3.2 預(yù)備知識 40
3.2.1 在線算法 40
3.2.2 分布式算法 43
3.2.3 強化學(xué)習(xí) 47
3.2.4 定價策略 52
3.3 計算卸載 58
3.3.1 在線任務(wù)分配與調(diào)度模型 58
3.3.2 在線任務(wù)分配與調(diào)度算法 60
3.3.3 其他在線任務(wù)分配與調(diào)度模型 63
3.4 緩存管理 64
3.4.1 緩存模型 65
3.4.2 LANDLORD 及旁路模型 66
3.4.3 邊緣計算場景中的緩存問題 68
3.5 移動性管理 75
3.5.1 模型 76
3.5.2 算法 78
3.6 競爭定價 82
3.6.1 競爭定價的背景 82
3.6.2 模型和納什均衡分析 83
3.6.3 完全信息 85
3.6.4 部分用戶信息 87
第 4 章 邊緣計算中的 AI 部署 91
4.1 概述 91
4.2 技術(shù)挑戰(zhàn) 95
4.3 云邊協(xié)同推理 98
4.4 云邊協(xié)同訓(xùn)練 104
4.4.1 云邊協(xié)同的聯(lián)邦學(xué)習(xí) 105
4.4.2 云邊協(xié)同的遷移學(xué)習(xí) 108
4.4.3 云邊協(xié)同的增量學(xué)習(xí) 117
第二部分 系統(tǒng)實現(xiàn)
第 5 章 邊緣計算平臺介紹 125
5.1 Baetyl 125
5.1.1 定位和功能 125
5.1.2 整體架構(gòu) 125
5.2 EdgeX Foundry 127
5.2.1 定位和功能 127
5.2.2 整體架構(gòu) 127
5.3 Rancher K3s 129
5.3.1 定位和功能 129
5.3.2 整體架構(gòu) 129
5.4 CNCF KubeEdge 130
5.4.1 概述 130
5.4.2 定位和功能 131
5.4.3 整體架構(gòu) 131
5.4.4 AI SIG、MEC SIG、Device-IoT SIG 133
第 6 章 CNCF KubeEdge 系統(tǒng)架構(gòu) 136
6.1 功能模塊間的通信原理 137
6.2 云端組件 138
6.2.1 云端組件與 K8s Master 的關(guān)系 139
6.2.2 邊緣控制器 140
6.2.3 設(shè)備控制器 142
6.2.4 邊緣存儲的集成設(shè)計 149
6.2.5 云端集線器與邊緣集線器的通信機制 151
6.3 邊緣端組件 156
6.3.1 邊緣端架構(gòu)設(shè)計 157
6.3.2 邊緣集線器 158
6.3.3 EdgeD 159
6.3.4 邊緣自治原理 159
6.4 設(shè)備管理設(shè)計原理 160
6.4.1 CNCF KubeEdge 設(shè)備管理整體設(shè)計 160
6.4.2 DeviceTwin 設(shè)計原理 160
6.4.3 EventBus 設(shè)計原理 160
6.5 EdgeMesh 設(shè)計原理 161
6.5.1 ServiceMesh 簡介 161
6.5.2 EdgeMesh 整體設(shè)計 161
6.5.3 EdgeMesh 轉(zhuǎn)發(fā)流程 162
6.5.4 Sedna 架構(gòu)設(shè)計 162
6.6 CNCF KubeEdge 的未來發(fā)展 163
第 7 章 CNCF KubeEdge 實戰(zhàn) 167
7.1 CNCF KubeEdge 的搭建 167
7.1.1 依賴環(huán)境 167
7.1.2 使用 keadm 部署 CNCF KubeEdge 170
7.1.3 CNCF KubeEdge 集群升級 171
7.2 CNCF KubeEdge 的實驗 172
7.2.1 使用 CNCF KubeEdge 控制樹莓派 LED 燈 172
7.2.2 使用 NPU 實現(xiàn)邊緣端人臉識別 175
7.2.3 使用 CNCF KubeEdge 實現(xiàn)云邊協(xié)同的聯(lián)邦訓(xùn)練 176
7.2.4 CNCF KubeEdge 實戰(zhàn)小結(jié) 181
參考文獻 183