邊緣緩存是將內存存儲或緩存移近網絡邊緣的做法，而不是將其全部放在中心位置。

當最終用戶訪問這些邊緣緩存中的數據時，他們能夠比跨整個網絡更高效地檢索數據。這種效率的提高最終會降低整體網絡負載和延遲，并減輕數據中心的壓力。

這就是邊緣緩存的作用所在。通過在邊緣服務器上緩存數字資源、臨時數據或文件，當用戶請求該資源時，可以直接從緩存中提供服務，而不是在邊緣或遠程服務器上處理請求。

要理解邊緣緩存，必須了解全球數字世界及其運作技術。本文將解釋邊緣服務器和邊緣計算的原理、邊緣緩存的工作原理、其優點和缺點，最后提供一些在當今網絡上使用邊緣緩存的示例。

什么是邊緣計算？

邊緣計算是一個分布式網絡框架，其中數據和應用服務提供商將服務器處理盡可能靠近最終用戶。

高容量遠程數據中心長期以來對數字生態系統至關重要，但這些數據中心與訪問它們的用戶之間的距離可能會造成網絡中斷、帶寬限制和延遲問題——尤其是在大數據和內容交付網絡 (CDN) 時代。

邊緣計算通過創建更靠近用戶的邊緣數據中心來解決這一問題，從而減少延遲并提高性能和安全性。

盡管邊緣計算是幾十年前與遠程計算相關的網絡概念，但直到新千年才意識到其價值。移動和物聯網 (IoT) 設備及其功能的普及得益于網絡邊緣更多的存儲和處理資源。

作為一個商業行業，邊緣計算供應商提供構建分布式網絡的解決方案，實現本地化計算能力并豐富與最終用戶的連接。

什么是邊緣服務器？

邊緣服務器是一種位于網絡邊緣的物理硬件設備。它通常是小型機架式服務器，配備高性能計算資源，例如強大的 CPU 和 GPU。但它也可以部署在其他較小的設備上。

邊緣服務器旨在處理和存儲網絡邊緣生成的數據，例如來自物聯網設備、攝像頭和傳感器的數據。為了使數據更接近用戶，邊緣服務器通常部署為網絡節點。

邊緣服務器可能比云數據中心小，但它們的用途相同：存儲和處理數據。此外，雖然云數據中心以系統為中心，但邊緣服務器是分布式的。頂級邊緣服務器和邊緣計算提供商包括 Microsoft、IBM、Amazon Web Services (AWS)、Google Cloud Platform、NVIDIA、Dell 等。

邊緣服務器的類型

• 設備邊緣：最終用戶設備的組件或附件
• 本地邊緣：物理上位于網絡或設施中的節點
• 網絡邊緣：基站和電信數據中心等網絡特定節點
• 區域優勢：服務最大地理區域的傳統數據中心

邊緣緩存如何工作？

邊緣緩存的工作原理是將經常訪問的資源移近訪問它們的最終用戶，從而減輕推斷或重復的網絡流量并加快加載時間。

為了實現這一點，數據中心、邊緣服務器和本地內存組件共同協作以創建內存層次結構。

盡管傳統數據中心擁有最大的容量，但在邊緣計算領域，其資源被網絡終端用戶訪問的次數最少。另一方面，邊緣服務器的容量較小，但存儲著更常用的資源。

最后，本地存儲的存儲空間最小，但包含最常需要的內容和資源。

如果有效部署，邊緣緩存可以增強端點性能，同時通過負載平衡減輕遠程數據中心的額外壓力。

緩存實際應用：Web 瀏覽器

對于大多數最終用戶來說，Web 瀏覽器是緩存運行最直觀的例子。Web 瀏覽緩存（包括邊緣緩存）通常遵循以下步驟：

1. 最終用戶導航到特定的網站或應用程序。
2. 網絡瀏覽器下載內容以顯示給用戶。
3. 用戶在稍后的時間或日期訪問同一網站。
4. 瀏覽器從緩存內存中檢索原始網站的內容，而不必再次下載所有數據。
5. 瀏覽器掃描網頁以查找任何新內容，并根據需要更新資源。

緩存允許自適應更新新的動態內容，而不是每次用戶訪問時重新加載網頁的靜態內容。邊緣緩存也應用了同樣的原理。

邊緣緩存的好處

從速度和效率到安全性和可靠性，邊緣緩存具有許多優勢。

邊緣緩存可以：

• 提高性能并減少延遲。
• 為各種應用提供實時響應，從自動駕駛汽車到直播、社交媒體或電子商務。
• 減少帶寬并提高安全性。
• 部署高效的算法來減少需要傳輸的數據量。
• 優化數據結構以提高查詢性能。
• 利用并行處理和分布式計算來提高邊緣計算系統的可擴展性。

邊緣緩存的缺點

邊緣緩存是提高網絡性能和可擴展性的好方法，但它也有一些缺點。

邊緣緩存最常見的挑戰包括：

• 存儲和配置：緩存具有存儲限制和配置復雜性。管理員或用戶通常需要清除空間或重新配置緩存以在發生故障后恢復功能。
• 增加成本：邊緣緩存需要部署額外的硬件和軟件，這會增加網絡成本。
• 增加復雜性：邊緣緩存會增加網絡的復雜性，使其管理和維護變得更具挑戰性。
• 減少控制：邊緣緩存可以減少網絡管理員對網絡的控制，因為有關緩存的決策是在網絡邊緣做出的。

邊緣緩存在哪里使用以及如何使用？

邊緣緩存通過幾種不同類型的邊緣服務器（包括 CDN、無線和物聯網服務器）部署到各種行業，從智能制造設施到零售接觸點和醫療保健中心。

邊緣緩存服務器

最常見的邊緣服務器類型包括：

• CDN 邊緣服務器： CDN 邊緣服務器用于向最終用戶提供內容，例如網頁、視頻和圖像。它們通常位于世界各地的戰略位置，這些位置是 CDN 用戶較為集中的地方。
• 無線邊緣服務器：無線邊緣服務器用于為智能手機、平板電腦和筆記本電腦等無線設備提供連接和計算資源。它們通常位于蜂窩網絡的邊緣。
• 物聯網邊緣服務器：物聯網邊緣服務器用于收集和處理來自物聯網設備（如傳感器和執行器）的數據。它們位于物聯網設備附近。
• 邊緣計算服務器：邊緣計算服務器在網絡邊緣執行計算密集型任務。它們位于靠近最終用戶的位置。

最適合特定應用程序的邊緣服務器類型取決于多種因素，包括所傳遞的內容類型、最終用戶的位置以及應用程序的性能要求。

使用邊緣緩存的行業

使用邊緣緩存的行業和新技術包括：

• 智能工廠和制造設施
• 倉庫
• 人工智能和機器學習 (ML)
• 生物識別（面部和指紋識別）
• 農業科技
• 增強現實和虛擬現實（AR 和 VR）
• 智慧城市
• 機器人、物聯網和工業物聯網
• 零售接觸點
• 活力
• 5G 和 Open RAN
• 衛生保健
• 防御

硬件與軟件邊緣緩存

此外，邊緣緩存可以物理地創建為硬件緩存，也可以虛擬地部署為軟件緩存，每種方式都有優點和缺點。

開發人員必須評估軟件與硬件緩存的成本、復雜性、安全性和性能，然后才能決定最適合其用例的緩存。

軟件緩存示例包括：

• 操作系統
• 域名系統 (DNS)
• 數據庫
• Web 應用服務器

硬件緩存可以是：

• CPU 或 GPU
• 硬盤驅動器 (HDD)
• 固態硬盤

結論：邊緣緩存使現代網絡成為可能

如果沒有邊緣計算，我們所熟知的數字世界和數十億人每天使用的在線服務將不復存在。數據所在的位置以及數據處理和傳輸的速度對于我們的社會至關重要，而邊緣緩存在很大程度上負責實現這一點。

隨著世界產生的數據量不斷增加，邊緣計算和邊緣緩存對于我們高度創新的數字生態系統將變得越來越必要。邊緣基礎設施的擴展將繼續擴展緩存功能，從而實現更快、更可靠的交付。