邊緣計算系統(tǒng)設(shè)計與實踐：邊緣計算項目落地指南

定　價：￥89.00

作　者：	楊劍,李長樂著
出版社：	北京大學(xué)出版社
叢編項：
標(biāo)　簽：	暫缺

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當(dāng)當(dāng)網(wǎng) (￥66.70)

ISBN：	9787301343012	出版時間：	2023-12-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　目前市場上邊緣計算相關(guān)的書籍偏理論方面的比較多，而《邊緣計算系統(tǒng)設(shè)計與實踐》則特別強調(diào)理論和實踐相結(jié)合，書中的很多案例、思路和總結(jié)都是來源于實際的項目和實踐經(jīng)驗。《邊緣計算系統(tǒng)設(shè)計與實踐》不僅說明邊緣計算技術(shù)是什么（what），而且解釋為什么（why）和指導(dǎo)怎么做（how）?！哆吘売嬎阆到y(tǒng)設(shè)計與實踐》對邊緣計算涉及的技術(shù)領(lǐng)域進行了比較全面的介紹和總結(jié)。全書共分為10章，第1章是總體介紹；第2~5章主要介紹邊緣計算涉及的基礎(chǔ)設(shè)施層面的知識和技術(shù)，包括硬件、存儲、通信和安全幾個方面；第 6~9章主要介紹邊緣計算架構(gòu)和應(yīng)用層面的知識和技術(shù)，包括微服務(wù)、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和機器學(xué)習(xí)幾個方面；第10章介紹了三個典型的邊緣計算開源框架?！哆吘売嬎阆到y(tǒng)設(shè)計與實踐》內(nèi)容全面，貼近實際，實用新穎，可讀性強，特別適合從事物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算領(lǐng)域的工程和研究人員閱讀和參考；也適合希望了解邊緣計算的架構(gòu)師、工程師和項目管理者閱讀；還適合計算機和信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，以及物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算技術(shù)愛好者閱讀。

作者簡介

　　楊劍：：：：：：：楊劍，具有十多年國內(nèi)外大型科技企業(yè)的研發(fā)、架構(gòu)和項目管理的經(jīng)驗。曾經(jīng)作為高級工程師參與全球部署和應(yīng)用的企業(yè)級信息系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)；負責(zé)過華為海外供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)、生產(chǎn)制造信息系統(tǒng)和相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)和邊緣平臺的項目管理、設(shè)計和實施；最近兩年參與并負責(zé)了多個國家重點研發(fā)計劃項目相關(guān)課題的研究和開發(fā)。對邊緣計算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智能制造領(lǐng)域有較深入的研究和豐富的經(jīng)驗。李長樂，博士，高級工程師，長期從事邊緣計算在新能源微電網(wǎng)及儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究、船舶電力系統(tǒng)研究、產(chǎn)品研發(fā)、標(biāo)準研究等工作。承擔(dān)及參與國家和省部級科研項目10余項，行業(yè)團體標(biāo)準1項，授權(quán)專利10項，其中發(fā)明專利8項。入選2021年“上海產(chǎn)業(yè)菁英”高層次人才：產(chǎn)業(yè)青年英才。

圖書目錄

第1章邊緣計算介紹
1.1　邊緣計算簡史 2
1.1.1　IT基礎(chǔ)技術(shù)的演進歷史 2
1.1.2　挺進邊緣計算 4
1.2　云計算、IoT和邊緣計算 7
1.2.1　近邊緣端和遠邊緣端 8
1.2.2　邊緣計算的應(yīng)用場景 9
1.3　通信與硬件技術(shù)的發(fā)展對邊緣計算的推動 11
1.3.1　計算單元和存儲系統(tǒng) 13
1.3.2　能源管理和收集 15
1.3.3　通信技術(shù) 18
1.4　熱門技術(shù)和邊緣計算 20
1.4.1　5G技術(shù)和邊緣計算 20
1.4.2　云計算、邊緣計算和IoT 23
1.4.3　機器學(xué)習(xí)和邊緣計算 24
1.4.4　移動邊緣計算和移動云計算 26
1.5　云計算平臺提供的邊緣計算服務(wù) 26
1.5.1　AWS IoT Greengrass 27
1.5.2　阿里云Link Edge IoT 27
1.5.3　百度智能邊緣 29
第2章邊緣計算的硬件
2.1　不同運算核心硬件在邊緣計算中的應(yīng)用 33
2.1.1　CPU與馮·諾依曼體系 33
2.1.2　GPU與并行處理 38
2.1.3　FPGA與ASIC 45
2.1.4　未來的新計算技術(shù) 49
2.2　邊緣網(wǎng)關(guān)和邊緣服務(wù)器 50
2.2.1　邊緣網(wǎng)關(guān) 51
2.2.2　邊緣服務(wù)器和邊緣一體機 52
2.3　各種傳感器技術(shù) 55
第3章邊緣計算存儲系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)
3.1　邊緣計算存儲系統(tǒng)設(shè)計 61
3.1.1　邊緣計算的分布式存儲系統(tǒng) 61
3.1.2　分布式存儲理論基礎(chǔ) 62
3.2　開源分布式存儲系統(tǒng) 66
3.2.1　直連式存儲和集中式存儲 66
3.2.2　大規(guī)模分布式存儲技術(shù) 67
3.2.3　分布式存儲系統(tǒng)總結(jié) 94
3.3　存儲系統(tǒng)硬件技術(shù)的發(fā)展 94
3.3.1　早期存儲硬件技術(shù) 94
3.3.2　固態(tài)硬盤（SSD）技術(shù) 95
3.3.3　未來的存儲硬件 96
3.4　極端條件下的邊緣數(shù)據(jù)存儲 97
3.4.1　邊緣計算和云存儲能力的盲區(qū) 97
3.4.2　用卡車把數(shù)據(jù)送回去 98
第4章邊緣計算的通信
4.1　物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算的通信概述 101
4.1.1　對于邊緣設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信要求 101
4.1.2　邊緣計算底層通信協(xié)議的分類 102
4.1.3　應(yīng)用層和消息層協(xié)議 104
4.1.4　通信相關(guān)標(biāo)準組織介紹 105
4.2　邊緣計算網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議介紹 107
4.2.1　RPL協(xié)議 108
4.2.2　LoRa協(xié)議 109
4.2.3　NB-IoT協(xié)議 110
4.2.4　LTE-M協(xié)議 112
4.2.5　Sigfox協(xié)議 113
4.3　現(xiàn)場邊緣網(wǎng)絡(luò)和通信 114
4.3.1　近距離網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之一：藍牙技術(shù) 114
4.3.2　近距離網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之二：ZigBee 116
4.3.3　近距離網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之三：Wi-Fi 118
4.4　應(yīng)用層協(xié)議 118
4.4.1　MQTT協(xié)議 119
4.4.2　CoAP協(xié)議 121
第5章邊緣計算的安全性
5.1　邊緣計算面臨的安全性挑戰(zhàn) 125
5.1.1　邊緣計算面臨的重大安全挑戰(zhàn) 125
5.1.2　信息安全領(lǐng)域是全新的戰(zhàn)場 126
5.1.3　談?wù)務(wù)鹁W(wǎng)病毒 127
5.1.4　Mirai病毒 129
5.2　計算機安全的一些基本概念 131
5.2.1　計算機安全的本質(zhì) 131
5.2.2　計算機系統(tǒng)安全的常用方法和概念 133
5.2.3　計算機加密算法介紹 136
5.2.4　網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 140
5.3　從可信計算到可信邊緣計算 143
5.3.1　可信計算介紹 143
5.3.2　TPM 1.2、TPM 2.0和TPCM 144
5.3.3　基于TPM 2.0的可信計算 146
5.3.4　可信邊緣計算 147
5.4　邊緣計算安全問題分類 148
5.4.1　邊緣接入安全問題 149
5.4.2　邊緣服務(wù)器安全問題 150
5.4.3　物理安全問題 151
5.5　構(gòu)建安全的邊緣計算架構(gòu) 152
5.5.1　邊緣計算安全綜合設(shè)計 153
5.5.2　邊緣計算安全實踐清單 154
第6章邊緣計算的微服務(wù)架構(gòu)和消息機制
6.1　微服務(wù)架構(gòu)介紹 157
6.1.1　典型的微服務(wù)架構(gòu) 157
6.1.2　IoT 邊緣計算的微服務(wù)架構(gòu) 158
6.2　關(guān)于容器技術(shù) 159
6.2.1　容器技術(shù)（Docker）介紹 160
6.2.2　Docker引擎 160
6.2.3　虛擬機和容器的區(qū)別 162
6.2.4　進一步深入容器技術(shù) 164
6.3　微服務(wù)技術(shù)深度解析 165
6.3.1　軟件開發(fā)模式和架構(gòu)的回顧思考 165
6.3.2　微服務(wù)架構(gòu)核心組件 168
6.3.3　P2P協(xié)議下的微服務(wù)通信 173
6.3.4　討論Kubernetes和邊緣計算 175
6.4　邊緣計算的微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計 179
6.4.1　邊緣計算微服務(wù)架構(gòu)的考量 179
6.4.2　邊緣計算架構(gòu)設(shè)計 180
第7章邊緣計算的數(shù)據(jù)處理
7.1　邊緣計算數(shù)據(jù)處理的價值 184
7.1.1　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析流程 184
7.1.2　數(shù)據(jù)價值的思考 185
7.2　流數(shù)據(jù)采集和存儲 186
7.2.1　流數(shù)據(jù)概述 186
7.2.1　設(shè)備接入和數(shù)據(jù)采集 188
7.2.3　邊緣時序數(shù)據(jù)存儲 192
7.3　時序數(shù)據(jù)處理 197
7.3.1　完整時序數(shù)據(jù)處理框架TICK 197
7.3.2　Prometheus和Grafana監(jiān)控系統(tǒng) 201
7.3.3　流處理系統(tǒng) 204
7.4　時序數(shù)據(jù)分析和預(yù)測方法 207
7.4.1　時序數(shù)據(jù)的整理和可視化 207
7.4.2　時序數(shù)據(jù)的一些重要概念 211
7.4.3　統(tǒng)計時序預(yù)測方法 212
7.4.4　ARIMA模型訓(xùn)練和預(yù)測 215
第8章工業(yè)邊緣計算
8.1　工業(yè)邊緣技術(shù)介紹 219
8.1.1　工業(yè)邊緣計算的發(fā)展現(xiàn)狀 219
8.1.2　工業(yè)邊緣的應(yīng)用場景 220
8.1.3　傳統(tǒng)制造業(yè)信息系統(tǒng)改造 222
8.2　工業(yè)通信協(xié)議與接入技術(shù) 224
8.2.1　不同工業(yè)通信協(xié)議介紹 224
8.2.2　OPC UA協(xié)議及IT與OT的融合 229
8.2.3　工業(yè)通用接入技術(shù) 233
8.3　邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施和成本 236
8.3.1　邊緣計算對基礎(chǔ)設(shè)施的影響 236
8.3.2　邊緣計算解決方案成本估算 239
第9章機器學(xué)習(xí)和邊緣計算
9.1　常用機器學(xué)習(xí)方法 242
9.1.1　機器學(xué)習(xí)的類型 242
9.1.2　機器學(xué)習(xí)的步驟和評估指標(biāo) 244
9.1.3　基于概率的機器學(xué)習(xí)方法——樸素貝葉斯分類 247
9.1.4　數(shù)據(jù)簡化和降維 250
9.1.5　決策樹分類 254
9.1.6　傳統(tǒng)的回歸預(yù)測方法 257
9.2　深度學(xué)習(xí)方法介紹 262
9.2.1　多層感知機 262
9.2.2　CNN和RNN 264
9.3　強化學(xué)習(xí) 265
9.4　機器學(xué)習(xí)在邊緣計算中的應(yīng)用 274
9.4.1　工業(yè)邊緣計算平臺機器學(xué)習(xí)案例 274
9.4.2　強化學(xué)習(xí)在機器人控制中的應(yīng)用 279
第10章邊緣計算開源框架
10.1　EdgeX Foundry 282
10.1.1　EdgeX Foundry簡介 282
10.1.2　EdgeX Foundry的設(shè)備服務(wù)和核心服務(wù) 283
10.1.3　EdgeX Foundry的支持服務(wù)和應(yīng)用服務(wù) 286
10.1.4　系統(tǒng)管理微服務(wù) 289
10.2　KubeEdge 290
10.2.1　KubeEdge簡介 290
10.2.2　KubeEdge的安裝和配置 292
10.2.3　KubeEdge對于K8s的改進 296
10.3　輕量級機器學(xué)習(xí)框架TensorFlow Lite 298
10.3.1　TensorFlow Lite的安裝和運行 299
10.3.2　TensorFlow Lite模型的優(yōu)化 301
10.3.3　給TensorFlow Lite模型添加元數(shù)據(jù)（Metadata） 304
10.4　邊緣網(wǎng)絡(luò)價值和未來的挑戰(zhàn) 308
10.4.1　梅特卡夫定律和貝克斯特羅姆定律 308
10.4.2　未來信息技術(shù)發(fā)展的制約因素和邊緣計算的關(guān)系 310