Sự mở rộng nhanh chóng của các thiết bị IoT, cũng như khả năng tính toán ngày càng mở rộng của chúng, đã dẫn đến một lượng lớn dữ liệu. Và khi mạng 5G mở rộng số lượng thiết bị di động được liên kết, khối lượng dữ liệu sẽ tiếp tục tăng.
Lời hứa của đám mây và AI trong quá khứ là chúng sẽ tự động hóa và tăng tốc độ đổi mới bằng cách tạo ra cái nhìn sâu sắc có thể hành động từ dữ liệu.
Tuy nhiên, năng lực mạng và cơ sở hạ tầng đã bị vượt qua bởi số lượng và độ phức tạp bất thường của dữ liệu được cung cấp bằng các thiết bị được kết nối. Khó khăn về băng thông và độ trễ phát triển khi tất cả dữ liệu thiết bị được truyền đến trung tâm dữ liệu tập trung hoặc đám mây.
Tính toán biên hiệu quả hơn vì dữ liệu được xử lý và phân tích gần hơn với điểm gốc. Độ trễ giảm đáng kể vì dữ liệu không được truyền qua mạng tới một đám mây hoặc trung tâm dữ liệu để được xử lý.
Bài đăng này sẽ giải thích cách hoạt động của điện toán Edge, tại sao nó lại cần thiết và cung cấp các phiên bản khác nhau của điện toán Edge với những lợi ích và khuyết điểm.
Điện toán Edge là gì?
Điện toán biên là một nền tảng điện toán phân tán đặt các ứng dụng của công ty gần hơn với các nguồn dữ liệu như thiết bị IoT hoặc máy chủ biên cục bộ. Sự gần gũi với dữ liệu tại nguồn của nó có thể mang lại những lợi ích kinh doanh đáng kể như thông tin chi tiết nhanh hơn, thời gian phản hồi nhanh hơn và tăng khả năng cung cấp băng thông.
Ở mức cơ bản nhất, tính toán biên mang quá trình xử lý và lưu trữ dữ liệu gần hơn với các thiết bị thu thập dữ liệu, thay vì dựa vào vị trí trung tâm có thể cách xa hàng nghìn dặm.
Điều này được thực hiện để đảm bảo rằng dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu thời gian thực, không gặp phải các vấn đề về độ trễ có thể làm giảm hiệu suất của ứng dụng. Hơn nữa, bằng cách thực hiện xử lý cục bộ, các doanh nghiệp có thể tiết kiệm tiền bằng cách giảm lượng dữ liệu phải được gửi đến một vị trí tập trung hoặc dựa trên đám mây.
Cân nhắc các thiết bị giám sát thiết bị công nghiệp trên sàn nhà xưởng hoặc máy quay video có kết nối internet phát trực tiếp video từ một văn phòng xa. Trong khi một thiết bị duy nhất tạo ra dữ liệu có thể dễ dàng di chuyển dữ liệu qua mạng, các vấn đề nảy sinh khi số lượng thiết bị truyền dữ liệu cùng lúc tăng lên.
Nhân một máy quay video trực tiếp với hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn vị. Không chỉ độ trễ sẽ làm giảm chất lượng mà phí băng thông có thể trở nên cao đến mức nghiêm trọng.
Nhiều hệ thống trong số này được hưởng lợi từ phần cứng và dịch vụ tính toán biên, cung cấp nguồn xử lý và lưu trữ cục bộ. Ví dụ: một cổng cạnh có thể xử lý dữ liệu từ thiết bị cạnh và sau đó chỉ truyền dữ liệu liên quan trở lại đám mây. Trong trường hợp ứng dụng theo thời gian thực, nó cũng có thể cung cấp dữ liệu trở lại thiết bị cạnh.
Tính toán Edge hoạt động như thế nào?
Kiến trúc vật lý của cạnh rất phức tạp, nhưng khái niệm cốt lõi là các thiết bị khách kết nối với mô-đun cạnh gần đó để xử lý nhanh hơn và hoạt động mượt mà hơn. Cảm biến IoT, máy tính của nhân viên, điện thoại thông minh mới nhất của họ, camera an ninh hoặc thậm chí lò vi sóng kết nối internet của phòng nghỉ tại nơi làm việc là những ví dụ về các thiết bị tối tân.
Một robot di động tự động, chẳng hạn như cánh tay robot trong nhà máy ô tô, có thể được sử dụng như một thiết bị tiên tiến trong bối cảnh công nghiệp. Nó có thể là một công nghệ phẫu thuật cao cấp cho phép bác sĩ phẫu thuật từ những nơi xa xôi hẻo lánh để chăm sóc sức khỏe. Trong cơ sở hạ tầng điện toán biên, các cổng biên được coi là thiết bị biên.
Các mô-đun cũng có thể được gọi là máy chủ biên hoặc cổng biên, tùy thuộc vào thuật ngữ được sử dụng. Trong khi các nhà cung cấp dịch vụ sẽ cài đặt nhiều cổng hoặc máy chủ biên để kích hoạt mạng biên (chẳng hạn như Verizon cho mạng 5G của họ), các tổ chức có ý định triển khai mạng biên riêng cũng sẽ cần xem xét thiết bị này.
Trong cấu hình bình thường, dữ liệu được tạo trên PC của người dùng hoặc bất kỳ ứng dụng khách nào khác. Sau đó nó được chuyển đến máy chủ qua các kênh như internet, mạng nội bộ, mạng LAN,… là nơi lưu trữ và xử lý dữ liệu. Đây vẫn là một cách tiếp cận đã được thử nghiệm đối với tính toán máy khách-máy chủ.
Ý tưởng đằng sau tính toán biên rất đơn giản: thay vì di chuyển dữ liệu đến gần trung tâm dữ liệu hơn, trung tâm dữ liệu được di chuyển lại gần dữ liệu hơn. Các tài nguyên lưu trữ và xử lý của trung tâm dữ liệu được đặt càng gần nguồn dữ liệu càng tốt (tốt nhất là trong cùng một khu vực).
Tại sao điện toán Edge lại quan trọng?
Phần lớn công việc điện toán ngày nay diễn ra ở những nơi như bệnh viện, nhà máy và cửa hàng bán lẻ, xử lý dữ liệu nhạy cảm nhất và cung cấp năng lượng cho các thiết bị quan trọng phải hoạt động nhất quán và an toàn.
Những vị trí này yêu cầu các giải pháp có độ trễ thấp không yêu cầu kết nối mạng. Tiềm năng của Edge trong việc phá vỡ một công ty trên mọi lĩnh vực và chức năng, từ tương tác với khách hàng và tiếp thị đến sản xuất và hoạt động tại văn phòng, chính là điều khiến nó trở nên hấp dẫn. Trong những tình huống này, edge cho phép các quy trình kinh doanh chủ động và thích ứng, thường xuyên trong thời gian thực, dẫn đến trải nghiệm người dùng mới và cải thiện.
Các doanh nghiệp có thể sử dụng Edge để đưa thế giới kỹ thuật số vào thế giới thực. Cải thiện trải nghiệm bán lẻ bằng cách đưa dữ liệu web và phân tích vào các cơ sở thực tế. Tạo ra các phương pháp mà nhân viên có thể được đào tạo và các kịch bản mà robot có thể dạy cho công nhân.
Tạo cài đặt thông minh ưu tiên sự an toàn và thoải mái của chúng tôi. Điện toán biên, cho phép doanh nghiệp vận hành các ứng dụng với mức độ tin cậy cao nhất, theo thời gian thực và nhu cầu dữ liệu ngay tại chỗ, tương tự như tất cả các trường hợp này. Cuối cùng, điều này cho phép các doanh nghiệp đổi mới nhanh chóng hơn, tung ra hàng hóa và dịch vụ mới nhanh hơn và tạo ra các dòng thu nhập mới.
Điện toán cạnh & AI / ML
Với trọng tâm là thu thập dữ liệu và xử lý thời gian thực, tính toán biên có thể giúp các ứng dụng thông minh sử dụng nhiều dữ liệu thành công. Các hoạt động trí tuệ nhân tạo / máy học (AI / ML), chẳng hạn như thuật toán nhận dạng hình ảnh, có thể được tiến hành hiệu quả hơn gần với nguồn dữ liệu hơn, loại bỏ nhu cầu vận chuyển khối lượng lớn dữ liệu đến một trung tâm dữ liệu tập trung.
Các ứng dụng này kết hợp một số lượng lớn các điểm dữ liệu để nhận được thông tin có giá trị cao hơn có thể hỗ trợ các doanh nghiệp đưa ra quyết định tốt hơn. Tính năng này có thể trợ giúp với nhiều loại tương tác của công ty, bao gồm dịch vụ khách hàng, bảo trì phòng ngừa, chống gian lận, ra quyết định lâm sàng, v.v.
Các tổ chức có thể sử dụng các phương pháp tiếp cận quản lý quyết định và suy luận AI / ML để lọc, phân tích, xác định điều kiện và kết hợp các điểm dữ liệu để thu được thông tin bậc cao hơn bằng cách coi mỗi điểm dữ liệu đến là một sự kiện.
Các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu có thể được chia thành các giai đoạn, mỗi giai đoạn được thực hiện tại một địa điểm riêng biệt trong môi trường CNTT. Khi dữ liệu được thu thập, xử lý trước và chuyển giao, công nghệ tiên tiến sẽ bắt đầu hoạt động.
Sau đó, dữ liệu được lưu, chuyển đổi và sử dụng để đào tạo mô hình học máy sau khi vượt qua các giai đoạn phân tích và kỹ thuật, thường được thực hiện trong môi trường đám mây công cộng hoặc riêng tư. Sau đó, nó được quay trở lại cạnh cho bước suy luận thời gian chạy, phục vụ và giám sát học máy .
Để đáp ứng nhiều mục tiêu này và cung cấp kết nối giữa các giai đoạn riêng biệt này, cần phải có một nền tảng phát triển ứng dụng và cơ sở hạ tầng linh hoạt, thích ứng và đàn hồi.
Tính linh hoạt để cung cấp tối ưu khối lượng công việc thu thập dữ liệu và suy luận thông minh ở rìa môi trường, khối lượng công việc đào tạo và xử lý dữ liệu sử dụng nhiều tài nguyên trên các môi trường đám mây cũng như các sự kiện kinh doanh và hệ thống quản lý thông tin chi tiết gần gũi với người dùng doanh nghiệp được cung cấp bởi một đám mây lai , mang lại trải nghiệm nhất quán trên các đám mây công cộng và riêng tư.
Điện toán cạnh là một thành phần quan trọng của khái niệm đám mây lai, nhằm mục đích cung cấp trải nghiệm hoạt động và ứng dụng nhất quán.
Các trường hợp sử dụng của Edge Computing
Điện toán biên được sử dụng trong rất nhiều công nghệ mà chúng ta sử dụng ngày nay cho mục đích giải trí và kinh doanh, từ hệ thống phân phối nội dung và công nghệ thông minh đến chơi game, 5G và bảo trì dự đoán. Ví dụ: truyền trực tuyến các dịch vụ âm nhạc và video, thường xuyên lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ cache để giảm độ trễ và cung cấp mạng linh hoạt hơn để đáp ứng nhu cầu lưu lượng truy cập của người dùng.
Điện toán biên cho phép các nhà sản xuất kiểm tra chặt chẽ hơn các hoạt động của họ. Điện toán biên cho phép các doanh nghiệp giám sát cẩn thận thiết bị và dây chuyền sản xuất để đảm bảo hiệu quả và trong một số tình huống nhất định, dự đoán lỗi trước khi chúng xảy ra, giảm chi phí thời gian ngừng hoạt động.
Điện toán cạnh cũng đang được sử dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe để chăm sóc bệnh nhân tốt hơn, cung cấp cho bác sĩ thông tin chi tiết theo thời gian thực hơn về sức khỏe của họ mà không cần phải gửi dữ liệu của họ đến cơ sở dữ liệu của bên thứ ba để xử lý. Các tập đoàn dầu khí có thể để mắt đến tài sản của họ và ngăn chặn những khó khăn tốn kém ở những nơi khác.
Công nghệ điện toán biên cũng được sử dụng trong việc tạo ra các ngôi nhà thông minh. Ngày càng có nhiều thiết bị, đặc biệt là trợ lý giọng nói, cần kết nối và phân tích dữ liệu trong một mạng hạn chế. Amazon Alexa và Trợ lý Google sẽ mất nhiều thời gian hơn để tìm ra câu trả lời cho người tiêu dùng nếu họ không có quyền truy cập vào sức mạnh tính toán phi tập trung.
Một ví dụ điển hình khác của điện toán biên là ô tô được kết nối. Máy tính được cài đặt trên xe buýt và đường sắt để theo dõi sự di chuyển của hành khách và cung cấp dịch vụ. Với công nghệ trên xe của họ, tài xế giao hàng có thể xác định các tuyến đường hiệu quả nhất. Khi sử dụng chiến lược điện toán biên, mỗi chiếc xe chạy trên cùng một nền tảng được tiêu chuẩn hóa như phần còn lại của đội xe, cải thiện độ tin cậy của dịch vụ và đảm bảo an ninh dữ liệu trên toàn bộ đội.
Một ví dụ khác về điện toán biên là ô tô tự hành, xử lý một lượng lớn dữ liệu thời gian thực trong một môi trường mà kết nối có thể không liên tục. Xe tự hành, chẳng hạn như ô tô tự lái, phân tích dữ liệu cảm biến trên xe để giảm độ trễ do lượng dữ liệu lớn. Tuy nhiên, chúng có thể kết nối với một nơi trung tâm để nâng cấp phần mềm qua mạng.
Điện toán biên cũng góp phần vào sự sẵn có liên tục của các dịch vụ internet phổ biến. Mạng phân phối nội dung (CDN) đặt máy chủ dữ liệu gần vị trí của khách hàng, cho phép các trang web bận rộn tải nhanh chóng và cho phép dịch vụ truyền video nhanh chóng.
Lợi ích
- Điện toán biên có thể tạo ra các dịch vụ rẻ hơn, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn. Điện toán biên mang lại trải nghiệm nhanh hơn, nhất quán hơn cho người tiêu dùng. Edge ngụ ý các ứng dụng có độ trễ thấp, khả dụng cao với khả năng giám sát thời gian thực cho các công ty và nhà cung cấp dịch vụ.
- Điện toán biên có thể tiết kiệm chi phí mạng, tránh giới hạn băng thông, rút ngắn thời gian truyền, loại bỏ lỗi dịch vụ và cho phép bạn kiểm soát nhiều hơn việc truyền dữ liệu nhạy cảm. Thời gian tải được giảm xuống và các dịch vụ trực tuyến được đưa đến gần hơn với người dùng, cho phép cả bộ nhớ đệm động và tĩnh.
- Máy tính tiên tiến mang lại lợi ích cho các ứng dụng có thời gian phản ứng nhanh hơn, chẳng hạn như thực tế tăng cường và thực tế ảo.
- Khả năng thực hiện phân tích và tổng hợp dữ liệu lớn tại chỗ, cho phép ra quyết định gần thời gian thực, là một lợi thế khác của điện toán biên. Bằng cách giữ tất cả sức mạnh xử lý đó tại chỗ, tính toán biên giảm hơn nữa nguy cơ bị lộ dữ liệu nhạy cảm, cho phép các doanh nghiệp thực thi các tiêu chuẩn bảo mật và tuân thủ các quy tắc quản lý.
- Độ tin cậy và tiết kiệm chi phí liên quan đến tính toán cạnh mang lại lợi ích cho khách hàng doanh nghiệp. Các địa điểm trong khu vực có thể tiếp tục hoạt động độc lập với địa điểm cốt lõi bằng cách duy trì khả năng xử lý tại chỗ, ngay cả khi địa điểm chính ngừng hoạt động vì bất kỳ lý do gì. Bằng cách giữ cho khả năng xử lý của máy tính gần với nguồn của nó hơn, chi phí trả cho băng thông để vận chuyển dữ liệu giữa các địa điểm lõi và khu vực được giảm xuống đáng kể.
- Một nền tảng cạnh có thể hỗ trợ các hoạt động và tính đồng nhất trong phát triển ứng dụng. Ngược lại với một trung tâm dữ liệu, nó phải cung cấp khả năng tương tác để phục vụ cho nhiều môi trường phần cứng và phần mềm đa dạng hơn. Trong một hệ sinh thái mở, cách tiếp cận tốt cũng cho phép các sản phẩm từ nhiều nhà cung cấp hoạt động cùng nhau.
nhược điểm
- Tính toán biên mở rộng bề mặt tấn công tổng thể của mạng. Các cuộc tấn công mạng có thể sử dụng các thiết bị biên làm điểm xâm nhập, cho phép kẻ tấn công đưa phần mềm độc hại vào và lây nhiễm mạng.
- Thật không may, việc xây dựng bảo mật hiệu quả trong bối cảnh phân tán là một thách thức. Phần lớn quá trình xử lý dữ liệu xảy ra ngoài tầm nhìn trực tiếp của đội bảo mật và máy chủ trung tâm. Khi công ty thêm một phần trang bị mới, bề mặt tấn công cũng mở rộng.
- Chi phí của tính toán biên là một vấn đề lớn khác. Việc thiết lập cơ sở hạ tầng rất tốn kém và phức tạp trừ khi một công ty làm việc với một đối tác địa phương. Chi phí bảo trì thường tốn kém vì nhóm phải giữ cho nhiều thiết bị hoạt động tốt tại các địa điểm khác nhau.
Những thách thức
- Có thể khó khăn hơn khi mở rộng các máy chủ biên cho một số trang nhỏ hơn là thêm cùng dung lượng vào một trung tâm dữ liệu lõi đơn. Các trang web thực tế có nhiều chi phí hơn, điều này có thể là thách thức đối với các doanh nghiệp nhỏ hơn trong việc xử lý.
- Các cài đặt điện toán biên thường được đặt ở những vị trí xa xôi mà ít hoặc không có kiến thức về công nghệ. Nếu xảy ra sự cố tại chỗ, bạn sẽ cần một cơ sở hạ tầng có thể được khắc phục nhanh chóng bởi lao động địa phương không có kỹ thuật và sau đó được kiểm soát tập trung bởi một nhóm nhỏ các chuyên gia.
- Để dễ dàng quản lý và cho phép khắc phục sự cố nhanh hơn, các quy trình quản lý trang web phải có tính lặp lại cao trên tất cả các trang web điện toán biên. Khi phần mềm được triển khai khác nhau tại mỗi địa điểm, các vấn đề sẽ phát triển.
- Các vị trí cạnh thường kém an toàn hơn các vị trí cốt lõi về mặt bảo mật vật lý. Phương pháp tiếp cận cạnh phải tính đến khả năng xảy ra các sự kiện ác ý hoặc không chủ ý.
Kết luận
Do Internet of Things và điện toán biên vẫn còn sơ khai, nên tiềm năng đầy đủ của chúng vẫn còn lâu mới phát triển. Đồng thời, họ đang đẩy nhanh sự thay đổi kỹ thuật số trong nhiều ngành khác nhau, cũng như thay đổi cuộc sống hàng ngày của mọi người trên toàn thế giới.
Đến năm 2025, các chuyên gia kỳ vọng rằng 75% quá trình xử lý dữ liệu sẽ diễn ra bên ngoài một trung tâm dữ liệu hoặc đám mây điển hình. Khởi đầu thuận lợi với máy tính tiên tiến để khám phá các khả năng kinh doanh mới, cải thiện hiệu quả hoạt động và cung cấp trải nghiệm nhất quán cho người tiêu dùng.
Bình luận