[發(fā)明專利]一種分布式邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010107732.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111339192A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號(hào): G06F16/27
• 分類號(hào): G06F16/27;G06F9/50
• 代理公司: 深圳匯智容達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44238
• 代理人: 熊賢卿

本發(fā)明提供一種分布式邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的分布式邊緣計(jì)算設(shè)備、為分布式邊緣計(jì)算設(shè)備提供數(shù)據(jù)的終端設(shè)備、以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)至少包括對(duì)象存儲(chǔ)模型和存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)；所述對(duì)象存儲(chǔ)模型用以將用戶數(shù)據(jù)在底層分割成一組小的對(duì)象，按照一定的算法將這組對(duì)象均勻一致地分布于整個(gè)集群的各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)上，用戶使用時(shí)，由存儲(chǔ)系統(tǒng)將這些小對(duì)象拼接成完整的用戶數(shù)據(jù)，提供給用戶使用；所述存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)至少包括客戶端、存儲(chǔ)接口、存儲(chǔ)管理、存儲(chǔ)分發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、物理設(shè)備。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)，事務(wù)處理分到各個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，從而使系統(tǒng)更高效和易于管理，加快資料的處理與傳送速度，減少延遲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

邊緣計(jì)算指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開(kāi)放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局ITU-T的研究報(bào)告，到2020年，每個(gè)人每秒將產(chǎn)生1.7MB的數(shù)據(jù)，IoT可穿戴設(shè)備的出貨量將達(dá)到2.37億。IDC也發(fā)布了相關(guān)預(yù)測(cè)，到2018年，50％的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，40％的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存，到2025年，這一數(shù)字將超過(guò)50％。

美國(guó)部署了3000余萬(wàn)個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，每周生成超過(guò)40億小時(shí)的海量視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擁有海量的終端設(shè)備，如果這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)聚在一起，會(huì)是個(gè)天文數(shù)字。

海量數(shù)據(jù)的分析與儲(chǔ)存對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了巨大的挑戰(zhàn)，而邊緣計(jì)算的誕生，就是為了解決這一問(wèn)題。

1、分布式和低延遲計(jì)算

云計(jì)算往往并不是最佳策略，計(jì)算需要在更加靠近數(shù)據(jù)源的地方執(zhí)行。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以擴(kuò)展到任何基于Web的應(yīng)用程序上：包括Foursqure和GoogleNow在內(nèi)的APP能更快的做出響應(yīng)，所以在移動(dòng)用戶中變得越來(lái)越受歡迎。這說(shuō)明在更靠近用戶的邊緣節(jié)點(diǎn)上，邊緣計(jì)算可以用于改進(jìn)服務(wù)。

許多數(shù)據(jù)流由邊緣設(shè)備生成，但是通過(guò)“遠(yuǎn)處”的云計(jì)算處理和分析，不可能做出實(shí)時(shí)決策。例如使用可穿戴式攝像頭的視覺(jué)服務(wù)，響應(yīng)時(shí)間需要在25ms至50ms之間，使用云計(jì)算會(huì)造成嚴(yán)重的延遲；再比如工業(yè)系統(tǒng)檢測(cè)、控制、執(zhí)行的實(shí)時(shí)性高，部分場(chǎng)景實(shí)時(shí)性要求在10ms以內(nèi)，如果數(shù)據(jù)分析和控制邏輯全部在云端實(shí)現(xiàn)，則難以滿足業(yè)務(wù)要求；還有那些會(huì)生成龐大數(shù)據(jù)流的多媒體應(yīng)用，如視頻或是基于云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)游戲，依賴云計(jì)算也會(huì)為玩家造成類似于等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，無(wú)法滿足用戶的需求。

作為云計(jì)算的有益補(bǔ)充，可以利用邊緣節(jié)點(diǎn)(例如，路由器或離邊緣設(shè)備最近的基站)，用以減少網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間。

2、超越終端設(shè)備的資源限制

與數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器相比，用戶終端(例如智能手機(jī))的硬件條件相對(duì)受限。這些終端設(shè)備以文本、音頻、視頻、手勢(shì)或運(yùn)動(dòng)的形式獲得數(shù)據(jù)輸入，但由于中間件和硬件的限制，終端設(shè)備無(wú)法執(zhí)行復(fù)雜的分析，而且執(zhí)行過(guò)程也極為耗電。因此，通常需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，進(jìn)行處理和運(yùn)算，然后再把有意義的信息通過(guò)中繼返回終端。

然而，并非來(lái)自終端設(shè)備的所有數(shù)據(jù)都需要由云計(jì)算執(zhí)行，數(shù)據(jù)可以利用適合數(shù)據(jù)管理任務(wù)的空閑計(jì)算資源，在邊緣節(jié)點(diǎn)處過(guò)濾或者分析。

3、可持續(xù)的能源消耗

大量研究顯示，云計(jì)算會(huì)消耗龐大的能源，未來(lái)十年數(shù)據(jù)中心所消耗的能源量可能是如今消耗量的3倍。隨著越來(lái)越多的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到云，能量需求會(huì)日益增長(zhǎng)，甚至無(wú)法滿足。因此，采用能量效率最大化的計(jì)算策略顯得尤為迫切。

一些嵌入式小型設(shè)備的基礎(chǔ)信息采集處理完全可以在端完成，即手機(jī)傳感器把數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)后，就通過(guò)邊緣計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾和處理，沒(méi)必要每條原始數(shù)據(jù)都傳送到云，這省去了大量的能源成本。