Edge computing: Τι είναι; Οφέλη, κίνδυνοι και άλλα

Το Edge computing είναι ένα πλαίσιο για κατανεμημένους υπολογιστές που φέρνει τις υπολογιστικές δυνατότητες και τις δυνατότητες αποθήκευσης δεδομένων του εταιρικού λογισμικού πιο κοντά στους χρήστες ή τις πηγές δεδομένων.

Ο στόχος του edge computing είναι να μειώσει την καθυστέρηση μεταξύ ενός χρήστη και ενός διακομιστή, καθώς και να ελαχιστοποιήσει τη χρήση εύρους ζώνης μιας εφαρμογής. Υπολογίζεται ότι 175 Zettabyte δεδομένων θα δημιουργηθεί παγκοσμίως έως το 2025, με τις συσκευές edge να δημιουργούν περισσότερο από το ήμισυ του συνόλου.

Το Edge Computing δεν είναι μια τυποποιημένη τεχνολογία, είναι μάλλον μια αρχιτεκτονική προσέγγιση, μια μέθοδος για την περαιτέρω βελτιστοποίηση των συστημάτων κέντρου δεδομένων και cloud.

Αυτή η ανάρτηση εξετάζει το edge computing, τι σημαίνει για το Διαδίκτυο γενικά, για την υποδομή και την ανάπτυξη μελλοντικών εφαρμογών.

Μια σύντομη ιστορία

Το πρώιμο Διαδίκτυο ήταν απλό – εγκαταστήσατε έναν διακομιστή και έρχονταν επισκέπτες. Όμως, καθώς ο ιστός μεγάλωνε και περιελάμβανε βαρύ περιεχόμενο πολυμέσων, όπως βίντεο, οι διακομιστές άρχισαν να υπερφορτώνονται, τα εύρη ζώνης φράσσονταν και ο λανθάνοντας χρόνος μειώθηκε.

Για να λυθεί το πρόβλημα, τα δίκτυα παράδοσης περιεχομένου εξελίχθηκαν για να παρέχουν μια έξυπνη, αλλά πρακτική λύση. Θα μπορούσατε να διατηρήσετε τον ιστότοπό σας όπως ήταν, αλλά να αναθέσετε σε τρίτους την παράδοση μεγάλων δεδομένων όπως βίντεο. Τα δίκτυα παράδοσης περιεχομένου υπάρχουν σε πολλές τοποθεσίες, καθιστώντας ευκολότερο και φθηνότερο για ακόμη μικρότερες εταιρείες να βελτιστοποιήσουν την εμπειρία τους στον ιστότοπο.

Εάν ένας χρήστης επισκεφτεί έναν τέτοιο βελτιστοποιημένο ιστότοπο, ο διακομιστής της εταιρείας θα παρουσιάσει την ιστοσελίδα ως κανονική. Ωστόσο, εάν η σελίδα περιέχει βαριά δεδομένα, η τοποθεσία της θα περιλαμβάνεται απλώς στον κώδικα της ιστοσελίδας, έτσι ώστε η σελίδα να μπορεί να φορτώσει τα βαριά δεδομένα απευθείας από αυτήν την τοποθεσία.

Το αποτέλεσμα είναι ότι όλα φορτώνονται πιο γρήγορα επειδή το δίκτυο παράδοσης περιεχομένου από το οποίο φορτώνει το βίντεο το πρόγραμμα περιήγησης είναι πιο κοντά στον χρήστη από τον αρχικό διακομιστή της εταιρείας.

Το Edge computing είναι μια περαιτέρω εξέλιξη αυτής της μεθόδου. Εδώ, είναι ο υπολογισμός των εργασιών που είναι κρίσιμες για το χρόνο ή με δυσανεξία σε καθυστέρηση που φέρνει πιο κοντά στον χρήστη, καθώς οι χρήστες του Διαδικτύου και οι συνδεδεμένες συσκευές παράγουν περισσότερα δεδομένα από ποτέ.

Πώς λειτουργεί το Edge Computing

Το Edge computing είναι ένα επίπεδο μεταξύ ενός χρήστη του Διαδικτύου και είτε του κέντρου δεδομένων ενός ιστότοπου είτε του cloud. Το πλεονέκτημα είναι οποιαδήποτε υπολογιστική υποδομή πιο κοντά στον χρήστη από ένα κέντρο δεδομένων cloud. Οι εταιρικές εφαρμογές αναπτύσσονται, ενημερώνονται και τερματίζονται αυτόματα στο edge.

Ως τεχνολογία, το edge computing δεν έχει πρότυπο, πράγμα που σημαίνει ότι διαφορετικές εταιρείες το εφαρμόζουν με τους μοναδικούς τους τρόπους. Τα ακόλουθα χαρακτηριστικά είναι, ωστόσο, απαραίτητα για την υλοποίηση του υπολογιστικού άκρου.

• Backup – Το βασικό σας υπολογιστικό σύστημα. Θα μπορούσε να είναι μια υπηρεσία όπως το AWS, το Google Cloud ή το δικό σας ιδιωτικό σύννεφο.
  
• Κόμβοι ακμών – Αυτό είναι οποιοδήποτε σύστημα υλικού που μπορεί να εκτελέσει κώδικα και να συνδεθεί ξανά στο κέντρο δεδομένων cloud μέσω του Διαδικτύου.
  
• Πλατφόρμα διαχείρισης – Μια εφαρμογή λογισμικού ή λειτουργικό σύστημα για τη διαχείριση της ανάπτυξης και διαχείρισης λογισμικού σε όλους τους κόμβους άκρων και στο cloud.
  
• Αυτοματοποίηση – Εξισορρόπηση φορτίου μεταξύ των κόμβων cloud και ακμών. Ένα σύστημα που αναπτύσσει και τερματίζει τη σωστή εφαρμογή στον κόμβο της δεξιάς άκρης όταν χρειάζεται και χωρίς ανθρώπινη συνεισφορά. Οι προσεγγίσεις εμπορευματοκιβωτίων όπως το Kubernetes είναι νικητές εδώ.

Υπάρχουν δύο τρόποι για την υλοποίηση του υπολογιστικού άκρου:

1. Cloud Services – Σημαντικές πλατφόρμες υπολογιστικού νέφους από Google Cloud προς την AWS και Γαλανός Όλα διαθέτουν ενσωματωμένες υπηρεσίες που διευκολύνουν την εφαρμογή υπολογιστών αιχμής.
   
2. DIY Αρχιτεκτονική – Εδώ, θα πρέπει να ρυθμίσετε μόνοι σας τα συστήματα διακομιστή υλικού και λογισμικού. Η Red Hat προσφέρει ένα υβριδικό λειτουργικό σύστημα cloud που ονομάζεται openshift και μια ελαφρύτερη έκδοση που ονομάζεται Άκρη συσκευής που είναι ιδανικό για τη δημιουργία κόμβων ακμών.

Τα οφέλη του Edge Computing

Η δυνατότητα φιλοξενίας των εφαρμογών σας στο edge συνοδεύεται από πολλά πλεονεκτήματα για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Αυτά τα οφέλη περιλαμβάνουν:

1. Μείωση καθυστέρησης – Οι κόμβοι υπολογιστών άκρων που βρίσκονται πιο κοντά στις συσκευές ακμών σημαίνει μικρότερο λανθάνον χρόνο (ο χρόνος που απαιτείται για τη μεταφορά δεδομένων από μια συσκευή στον διακομιστή και πίσω).
   
2. Βελτιωμένη λειτουργική αποτελεσματικότητα – Εκμεταλλευόμενοι τις χαμηλότερες καθυστερήσεις στην άκρη και συνδυάζοντάς το με τους μέγιστους υπολογιστικούς πόρους του cloud, η απόδοση του συστήματος μπορεί να μεγιστοποιηθεί.
   
3. Βελτιωμένη αξιοπιστία – Ως αποτέλεσμα, τα συστήματα που χρησιμοποιούν κόμβους core και edge είναι πιο ανθεκτικά και αξιόπιστα.
   
4. Χαμηλότερο κόστος εύρους ζώνης – Το να μην χρειάζεται να στείλετε τόσα πολλά δεδομένα μέσω του Διαδικτύου στο κέντρο δεδομένων cloud μιας εταιρείας μπορεί να σημαίνει σημαντική εξοικονόμηση κόστους ανάλογα με την εφαρμογή.
   
5. Κανονιστική Συμμόρφωση – Η δυνατότητα επεξεργασίας των δεδομένων των χρηστών στην τοποθεσία του χρήστη μπορεί να βοηθήσει τις εταιρείες να συμμορφωθούν με τους κανονισμούς περί απορρήτου δεδομένων.

Προκλήσεις & Κίνδυνοι

Το Edge computing συνοδεύεται επίσης από τις προκλήσεις του και οι σημαντικότερες περιλαμβάνουν:

1. Μεγαλύτερη επιφάνεια επίθεσης – Ένα σύστημα που απλώνεται σε πολλούς κόμβους δημιουργεί μια μεγαλύτερη επιφάνεια για πιθανές επιθέσεις. Αυτό μπορεί να κυμαίνεται από την ασφάλεια της υποδομής έως τα ζητήματα απορρήτου των χρηστών.
   
2. Αυξημένες προκλήσεις ασφαλείας – Η συντήρηση της υποδομής σε πολλαπλές τοποθεσίες θέτει περισσότερες προκλήσεις ασφάλειας από το να χρειάζεται να ασφαλίσετε φυσικά ένα μόνο κέντρο δεδομένων, για παράδειγμα.
   
3. Περιορισμένη Υπολογιστική Χωρητικότητα – Η τυπική υποδομή αιχμής προσφέρει πολύ λιγότερες υπολογιστικές δυνατότητες από ένα περιβάλλον cloud, καθιστώντας το νέφος την νούμερο 1 επιλογή για εφαρμογές αυστηρά υπολογιστικής έντασης.

Edge Computing Vs Cloud Computing

Η άκρη είναι μέρος του σύννεφου. Είναι μια παρόμοια υπηρεσία που είναι φυσικά πιο κοντά στον χρήστη, μια επέκταση του cloud που βελτιώνει την υπολογιστική απόδοση με το χειρισμό εργασιών κρίσιμων για το χρόνο.

Δεν μπορείτε να έχετε μια αρχιτεκτονική ακμών χωρίς πρώτα να έχετε ένα σύννεφο. Επιπλέον, το σύννεφο έχει τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με την άκρη, αφού τα ζητήματα χρόνου και καθυστέρησης δεν είναι κρίσιμα.

Edge Computing εναντίον Τεχνητής Νοημοσύνης

Μερικοί τεχνητή νοημοσύνη εφαρμογές όπως η ασφάλεια και τα συστήματα αναγνώρισης μπορούν να επωφεληθούν πάρα πολύ από δίκτυα χαμηλής καθυστέρησης. Το Edge computing καθιστά δυνατή την εκτέλεση μοντέλων μηχανικής εκμάθησης απευθείας κοντά στις συσκευές άκρων που δημιουργούν τα δεδομένα.

Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν ταχύτερους χρόνους απόκρισης, χαμηλότερη κατανάλωση εύρους ζώνης και βελτιωμένη ασφάλεια. Το Edge computing και η AI είναι συμπληρωματικές τεχνολογίες που πιθανότατα θα συνεχίσουν να ενισχύουν η μία την άλλη.

Edge Computing εναντίον δικτύων 5G

Τα δίκτυα 5G υπόσχονται υψηλότερες ταχύτητες και χαμηλότερο λανθάνοντα χρόνο, αλλά μια μέση διαδρομή μετ' επιστροφής από έναν χρήστη σε ένα κέντρο δεδομένων cloud και επιστροφή στον χρήστη διαρκεί 100-300 ms. Αυτό σημαίνει ότι τα δίκτυα 5G μπορούν να προσφέρουν μόνο υψηλότερες ταχύτητες από μόνα τους, αλλά όχι χαμηλότερες καθυστερήσεις.

Για να μειώσουν τους χρόνους καθυστέρησης, τα δίκτυα 5G χρειάζονται ενσωμάτωση υπολογιστών αιχμής για να επιτύχουν την καθυστέρηση 10-20 ms που θα τα έκανε να λάμψουν. Μόνο σε αυτές τις χαμηλότερες καθυστερήσεις θα καταστούν βιώσιμα αυτόνομα οχήματα, βιομηχανικές μηχανές και πολλές άλλες εφαρμογές του πραγματικού κόσμου.

Δημοφιλείς συσκευές Edge

Οι συσκευές Edge συλλέγουν και επεξεργάζονται δεδομένα τοπικά ενώ αλληλεπιδρούν με το φυσικό τους περιβάλλον ή εκτελούν άλλες χρήσιμες λειτουργίες.

Οι παρακάτω είναι δημοφιλείς τύποι συσκευών που μπορούν να επωφεληθούν από μια αρχιτεκτονική υπολογιστών αιχμής:

1. Έξυπνα ηχεία
2. smartphones
3. ρομπότ
4. Smart Ρολόγια
5. Συσκευές Internet of Things (IoT)
6. Αυτόνομα οχήματα
7. Συστήματα σημείων πώλησης (POS).

Εφαρμογές Edge Computing

Ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών μπορεί να επωφεληθεί από την ενσωμάτωση των υπολογιστών αιχμής. Εδώ είναι μερικά:

1. Έξυπνα δίκτυα για αποδοτική παραγωγή και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.
2. Έξυπνα σπίτια που καλύπτουν τις ανάγκες των ενοίκων τους.
3. Έξυπνες πόλεις με εφαρμογές παρακολούθησης υποδομών, μεταφορών και ασφάλειας.
4. Σύγχρονα συστήματα γεωργίας με αισθητήρες IoT και έλεγχο κλίματος για την ενίσχυση των αποδόσεων.
5. Διαχείριση της κυκλοφορίας στις πόλεις.
6. Αυτόνομες υπηρεσίες πλοήγησης για drones, αυτοκίνητα και στρατιωτικές εφαρμογές.
7. Απομακρυσμένη παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων, όπως εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου.
8. Εγκαταστάσεις παραγωγής που ενσωματώνουν τις αρχές του κλάδου 4.0.
9. Καταστήματα λιανικής και διαχείριση αποθήκης προϊόντων.
10. Συστήματα παρακολούθησης ασθενών για νοσοκομεία.
11. Προγνωστική συντήρηση προϊόντων υψηλής τεχνολογίας όπως κινητήρες.
12. Εφαρμογές επεξεργασίας ομιλίας και ήχου.
13. Εφαρμογές μηχανικής εκμάθησης.
14. Συστήματα εικονικής και επαυξημένης πραγματικότητας.
15. Βελτιωμένες εφαρμογές ασφαλείας.
16. Υπηρεσίες ροής και παράδοσης περιεχομένου.

Υποδομές & Πάροχοι Υπηρεσιών

Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο θέλετε να προσεγγίσετε τον υπολογισμό αιχμής, υπάρχουν διαφορετικοί πάροχοι υπηρεσιών εκεί έξω με μοναδικές λύσεις. Εδώ είναι οι κορυφαίες εταιρείες.

• KubeEdge – Λύση κοντέινερ ανοιχτού κώδικα για συσκευές άκρων.
• Red Hat OpenShift – Κατανεμημένο λειτουργικό σύστημα cloud.
• Alef Private Edge – Plug-and-play edge-as-a-service προσφορά.
• Azure IoT Edge – IoT Edge από τη Microsoft.
• Google Cloud – Πλήρως διαχειριζόμενο cloud και edge computing ως υπηρεσία.
• ClearBlade – Λύση λογισμικού υπολογιστών Edge.

Συχνές Ερωτήσεις (FAQs)

Συμπέρασμα

Φτάνοντας στο τέλος αυτής της εξερεύνησης του υπολογιστικού αιχμής και των πολλών πλεονεκτημάτων και εφαρμογών του, θα πρέπει να είναι σαφές ότι η πρακτική είναι εδώ για να μείνει και μπορεί μόνο να συνεχίσει να αναπτύσσεται.

Αν και διαφορετικοί κλάδοι μπορεί να έχουν διαφορετικές ανάγκες, είναι πιθανώς προς το συμφέρον του οργανισμού σας να βρει τρόπους μόχλευσης των υπολογιστών αιχμής πριν το κάνει ο ανταγωνισμός σας.