边缘计算：
原理、技术与实践

作者序

物联网从诞生以来，已经晃晃悠悠地走过了20个年头，期间有高峰、有低谷，但已时至今日了，物联网的发展似乎总还是让人不那么满意——说了这么久，物联网到底在哪呢？什么时候我的茶壶能够自己协调好开水、茶叶、茶具，然后像一位贴心的管家一样帮我泡好一杯茶呢？
可见，物联网虽然名称叫“网”，但却远远不只是一个“网”，它的实现涉及到对物理世界的全方位改造：即除了给万物增加“感知”（传感）和“交流”（通信组网）能力之外，还要增加“思考”（复杂运算）的能力。只有具备了这三方面基础，我们上面关于茶壶的畅想才可能变为现实。考虑到集成电路的发展历史，如果能够一直沿着摩尔定律的轨迹将芯片体积持续缩小，那么总有一天，我们能够具备“体积无限小、能力无限大”的嵌入式芯片，从而让各类微小的物联网设备具备复杂运算的能力。然而，现状却事与愿违，摩尔定律已经失效，各类计算需求的复杂度却仍在高速增加。
为解决这个问题，另一个思路则是为物联网设备提供无处不在的额外计算资源，让物联网设备在自身能力受限的情况下，可以将复杂的计算任务交给这些额外资源来应对，这一思路就是边缘计算。可以说，边缘计算是让世间万物具备“思考”能力的关键手段。试想，当边缘算力与网络相伴相生，我们相当于随时随地具有一台高性能计算机可供使用，只要有边缘网络，那么我们可以在手机上玩“3A”游戏大作，小小茶壶也可以识别复杂环境，查找并协调泡茶必备的各个材料，各种各样体积微小的物联网设备能够应对复杂的计算和逻辑推理。让计算需求随时随地得到及时的处理，是边缘计算的重要使命。
当前的边缘计算正处于思想碰撞、快速演进的重要时期，不同机构从不同角度对其进行了定义和产业化的探索。例如电信运营商关注的重点在于算力的铺设，软件厂商关注的重点在服务的管理，硬件厂商关注的重点在专用的边缘设备，科研界则关注新型架构及优化算法等。正因为如此，边缘计算对于一般读者而言可能显得有些“云里雾里”——边缘计算概念似乎无处不在，云计算、人工智能、物联网等等，似乎所有这些领域都多出了一个边缘计算的课题，但这些领域的课题却都无法充分刻画边缘计算的全貌。
这本书的目的正在于此：对边缘计算的底层逻辑和思想概念进行梳理，让一般读者对边缘计算具备准确、全面的认识，了解边缘计算的发展历程、原理技术、前沿进展以及实践方法。本书从用户视角对边缘计算的原理技术展开介绍（如图所示），从前端设备向边缘计算设备发起请求开始，伴随着一次完整的边缘计算过程来介绍各项关键技术原理，以及相关理论和技术方法。最后，本书针对两类典型的边缘计算场景，讨论了如何实现一个初步的边缘计算原型系统，帮助读者快速体会边缘计算理论方法的系统落地。本书配备全套的教学讲义、课后习题及答案、系统源码，可供读者使用。

本书的逻辑架构