Przetwarzanie brzegowe: co to jest? Korzyści, ryzyko i więcej

Edge computing to platforma rozproszonego przetwarzania, która pozwala na przybliżenie użytkownikom lub źródłom danych możliwości obliczeniowych i możliwości przechowywania danych oprogramowania korporacyjnego.

Celem przetwarzania brzegowego jest zmniejszenie opóźnień między użytkownikiem a serwerem, a także zminimalizowanie wykorzystania przepustowości aplikacji. Szacuje się, że 175 Zettabajtów danych będzie generowanych na całym świecie do 2025 r., przy czym urządzenia brzegowe będą stanowić ponad połowę całkowitej liczby źródeł energii.

Przetwarzanie brzegowe nie jest standardową technologią, jest raczej podejściem architektonicznym, metodą dalszej optymalizacji centrów danych i systemów chmurowych.

W tym poście omówiono przetwarzanie brzegowe, jego ogólne znaczenie dla Internetu, infrastruktury i rozwoju przyszłych aplikacji.

Krótka historia

Początki Internetu były proste – konfigurowałeś serwer i przychodzili goście. Jednak w miarę jak sieć się rozrastała i zawierała treści multimedialne, takie jak filmy, serwery zaczęły się przeciążać, przepustowość blokowała się, a opóźnienia rosły.

Aby rozwiązać ten problem, sieci dostarczania treści ewoluowały, aby zapewnić pomysłowe, ale praktyczne rozwiązanie. Możesz zachować swoją witrynę w niezmienionym stanie, ale zlecić na zewnątrz dostarczanie dużych ilości danych, takich jak filmy. Sieci dostarczania treści są obecne w wielu lokalizacjach, co ułatwia i obniża koszty optymalizacji korzystania z witryny nawet mniejszym firmom.

Jeśli użytkownik odwiedzi tak zoptymalizowaną witrynę, serwer firmowy zaprezentuje ją w normalny sposób. Jeśli jednak strona zawiera duże ilości danych, jej lokalizacja zostanie po prostu uwzględniona w kodzie strony internetowej, dzięki czemu strona będzie mogła załadować duże dane bezpośrednio z tej lokalizacji.

W rezultacie wszystko ładuje się szybciej, ponieważ sieć dostarczania treści, z której przeglądarka ładuje wideo, jest bliżej użytkownika niż oryginalny serwer firmy.

Edge Computing to dalsza ewolucja tej metody. W tym przypadku obliczenia zadań, w których czas jest krytyczny lub które nie tolerują opóźnień, są bliżej użytkownika, ponieważ użytkownicy Internetu i podłączone urządzenia generują więcej danych niż kiedykolwiek wcześniej.

Jak działa przetwarzanie brzegowe

Przetwarzanie brzegowe to warstwa pomiędzy użytkownikiem Internetu a centrum danych witryny internetowej lub chmurą. Edge to dowolna infrastruktura obliczeniowa bliżej użytkownika niż centrum danych w chmurze. Aplikacje korporacyjne są automatycznie wdrażane, aktualizowane i kończone na brzegu sieci.

Edge Computing jako technologia nie ma standardu, co oznacza, że ​​różne firmy wdrażają ją na swój unikalny sposób. Do wdrożenia przetwarzania brzegowego niezbędne są jednak poniższe funkcje.

• Chmura – Twój podstawowy system komputerowy. Może to być usługa taka jak AWS, Google Cloud lub Twoja własna prywatna chmura.
  
• Węzły krawędziowe – Jest to dowolny system sprzętowy, który może wykonać kod i połączyć się z centrum danych w chmurze za pośrednictwem Internetu.
  
• Platforma do zarządzania – Aplikacja lub system operacyjny do zarządzania wdrażaniem oprogramowania i administracją we wszystkich węzłach brzegowych i w chmurze.
  
• Automatyzacja – Równoważenie obciążenia pomiędzy chmurą a węzłami brzegowymi. System, który w razie potrzeby wdraża i zamyka odpowiednią aplikację na prawym węźle brzegowym, bez udziału człowieka. Podejścia do konteneryzacji, takie jak Kubernetes, są tutaj zwycięzcami.

Istnieją dwa sposoby wdrażania przetwarzania brzegowego:

1. cloud Services – Główne platformy przetwarzania w chmurze od Google Cloud do AWS oraz Lazur wszystkie mają zintegrowane usługi, które ułatwiają wdrożenie przetwarzania brzegowego.
   
2. Architektura DIY – Tutaj będziesz musiał samodzielnie skonfigurować sprzęt i oprogramowanie systemów serwerowych. Red Hat oferuje hybrydowy system operacyjny w chmurze tzw otwarta zmiana i lżejsza wersja o nazwie Krawędź urządzenia jest to idealne rozwiązanie do tworzenia węzłów krawędziowych.

Korzyści z przetwarzania brzegowego

Możliwość hostowania aplikacji na brzegu sieci wiąże się z wieloma korzyściami w przypadku szerokiej gamy aplikacji. Korzyści te obejmują:

1. Redukcja opóźnień – Węzły obliczeń brzegowych znajdujące się bliżej urządzeń brzegowych oznaczają mniejsze opóźnienia (czas potrzebny na przesłanie danych z urządzenia na serwer i z powrotem).
   
2. Poprawiona wydajność operacyjna – Wykorzystując mniejsze opóźnienia na brzegu sieci i łącząc je z maksymalnymi zasobami obliczeniowymi chmury, można zmaksymalizować wydajność systemu.
   
3. Poprawiona niezawodność – Systemy korzystające zarówno z chmury rdzeniowej, jak i węzłów brzegowych są w rezultacie bardziej odporne i niezawodne.
   
4. Niższe koszty przepustowości – Brak konieczności wysyłania tak dużej ilości danych przez Internet do firmowego centrum danych w chmurze może oznaczać znaczne oszczędności w zależności od zastosowania.
   
5. Zgodność z przepisami – Możliwość przetwarzania danych użytkowników w lokalizacji użytkownika może pomóc firmom przestrzegać przepisów dotyczących ochrony danych.

Wyzwania i zagrożenia

Przetwarzanie brzegowe również wiąże się z wyzwaniami, a do najważniejszych z nich należą:

1. Większa powierzchnia ataku – System rozproszony na wielu węzłach tworzy większą powierzchnię potencjalnych ataków. Może to dotyczyć kwestii bezpieczeństwa infrastruktury lub kwestii prywatności użytkowników.
   
2. Zwiększone wyzwania związane z bezpieczeństwem – Utrzymanie infrastruktury w wielu lokalizacjach stwarza większe wyzwania w zakresie bezpieczeństwa niż na przykład konieczność fizycznego zabezpieczenia pojedynczego centrum danych.
   
3. Ograniczona moc obliczeniowa – Typowa infrastruktura brzegowa oferuje znacznie mniejsze możliwości obliczeniowe niż środowisko chmurowe, co sprawia, że ​​chmura jest opcją numer 1 w przypadku aplikacji wymagających wyłącznie dużej mocy obliczeniowej.

Przetwarzanie brzegowe kontra przetwarzanie w chmurze

Krawędź jest częścią chmury. Jest to podobna usługa, fizycznie bliżej użytkownika, rozszerzenie chmury, które poprawia wydajność obliczeniową poprzez obsługę zadań krytycznych czasowo.

Nie można mieć architektury brzegowej bez posiadania najpierw chmury. Ponadto chmura ma swoje zalety w przypadku rozwiązań brzegowych, gdy problemy z czasem i opóźnieniami nie są krytyczne.

Przetwarzanie brzegowe kontra sztuczna inteligencja

Trochę sztuczna inteligencja aplikacje takie jak systemy bezpieczeństwa i identyfikacji mogą ogromnie skorzystać na sieciach o niskim opóźnieniu. Przetwarzanie brzegowe umożliwia uruchamianie modeli uczenia maszynowego bezpośrednio w pobliżu urządzeń brzegowych generujących dane.

Zalety obejmują szybsze czasy reakcji, mniejsze zużycie pasma i lepsze bezpieczeństwo. Edge computing i AI to uzupełniające się technologie, które prawdopodobnie będą się wzajemnie wzmacniać.

Przetwarzanie brzegowe kontra sieci 5G

Sieci 5G zapewniają wyższe prędkości i mniejsze opóźnienia, ale średnia podróż w obie strony od użytkownika do centrum danych w chmurze i z powrotem do użytkownika zajmuje 100–300 ms. Oznacza to, że sieci 5G same w sobie mogą oferować jedynie wyższe prędkości, ale nie mniejsze opóźnienia.

Aby skrócić czasy opóźnień, sieci 5G potrzebują integracji z przetwarzaniem brzegowym, aby osiągnąć opóźnienie 10–20 ms, które zapewni im blask. Tylko przy tych niższych opóźnieniach pojazdy autonomiczne, maszyny przemysłowe i wiele innych zastosowań w świecie rzeczywistym staną się opłacalne.

Popularne urządzenia brzegowe

Urządzenia brzegowe zbierają i przetwarzają dane lokalnie, wchodząc w interakcję ze środowiskiem fizycznym lub wykonując inne przydatne funkcje.

Poniżej znajdują się popularne typy urządzeń, które mogą skorzystać na architekturze obliczeń brzegowych:

1. Inteligentne głośniki
2. Smartfony
3. roboty
4. inteligentne zegarki
5. Urządzenia Internetu rzeczy (IoT)
6. Pojazdy autonomiczne
7. Systemy punktów sprzedaży (POS).

Aplikacje przetwarzania brzegowego

Wiele branż może odnieść korzyści z integracji przetwarzania brzegowego. Oto niektóre:

1. Inteligentne sieci do wydajnego wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej.
2. Inteligentne domy, które zaspokajają potrzeby mieszkańców.
3. Inteligentne miasta z aplikacjami do monitorowania infrastruktury, transportu i bezpieczeństwa.
4. Nowoczesne systemy rolnicze z czujnikami IoT i kontrolą klimatu w celu zwiększenia plonów.
5. Zarządzanie ruchem w miastach.
6. Autonomiczne usługi nawigacyjne dla dronów, samochodów i zastosowań wojskowych.
7. Zdalne monitorowanie zasobów, takich jak instalacje naftowe i gazowe.
8. Zakłady produkcyjne integrujące zasady Przemysłu 4.0.
9. Zarządzanie sklepami detalicznymi i magazynem produktów.
10. Systemy monitorowania pacjentów dla szpitali.
11. Konserwacja predykcyjna zaawansowanych technologicznie produktów, takich jak silniki.
12. Aplikacje do przetwarzania mowy i dźwięku.
13. Aplikacje do uczenia maszynowego.
14. Systemy wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości.
15. Ulepszone aplikacje zabezpieczające.
16. Usługi przesyłania strumieniowego i dostarczania treści.

Dostawcy infrastruktury i usług

W zależności od tego, w jaki sposób chcesz podejść do przetwarzania brzegowego, istnieje różnych dostawców usług oferujących unikalne rozwiązania. Oto najlepsze firmy.

• KubeEdge – Rozwiązanie typu open source do konteneryzacji urządzeń brzegowych.
• Red Hat OpenShift – Rozproszony chmurowy system operacyjny.
• Alef Prywatna Krawędź – Oferta typu Edge jako usługa typu plug-and-play.
• Azure IoT Edge – IoT Edge od Microsoftu.
• Google Cloud – W pełni zarządzana chmura i przetwarzanie brzegowe jako usługa.
• Wyczyść Ostrze – Oprogramowanie do przetwarzania brzegowego.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Wniosek

Docierając do końca eksploracji przetwarzania brzegowego oraz jego wielu korzyści i zastosowań, powinno być jasne, że praktyka ta pozostanie i może się jedynie rozwijać.

Chociaż różne branże mogą mieć różne potrzeby, prawdopodobnie w najlepszym interesie Twojej organizacji leży znalezienie sposobów wykorzystania przetwarzania brzegowego, zanim zrobi to konkurencja.