Điện toán biên Edge Computing là gì
Edge Computing là thuật ngữ không thể bỏ qua trong thời đại IoT bùng nổ như hiện nay. Đây thực sự là 1 công nghệ tiềm năng có khả năng ảnh hưởng sâu rộng đến cách cuộc sống và sản xuất vận hành. Cùng tìm hiểu tất tần tật thông tin về Edge Computing là gì qua bài viết sau.
1. Điện toán biên Edge Computing là gì?
Edge Computing, hay điện toán biên, là một mô hình phân tán trong lĩnh vực công nghệ thông tin, mang tính toán và lưu trữ gần hơn với các điểm phát sinh dữ liệu, nhằm giảm thiểu độ trễ và tiết kiệm băng thông.
Nguồn gốc của Edge Computing xuất phát từ CDN (Content Delivery Network) – một mạng phân phối nội dung được phát triển vào cuối những năm 90 để phân phối nội dung web và video từ các máy chủ gần người dùng nhất. Các mạng này đã tiến hóa để lưu trữ các ứng dụng và thành phần ứng dụng tại các máy chủ biên, tạo ra những dịch vụ điện toán biên đầu tiên như tổng hợp dữ liệu thời gian thực.
2. Nguyên lý hoạt động của Edge Computing là gì
Điện toán biên Edge Computing hoạt động bằng cách tận dụng và xử lý thông tin càng gần nguồn dữ liệu hoặc sự kiện mong muốn. Nó dựa vào cảm biến, thiết bị điện toán và máy móc để thu thập dữ liệu và cung cấp chúng cho máy chủ biên hoặc đám mây.
Tùy thuộc vào mục tiêu và kết quả mong muốn, dữ liệu này có thể được sử dụng cho hệ thống phân tích và học máy, tự động hóa hoặc hiển thị trạng thái hiện tại của các thiết bị, hệ thống hoặc sản phẩm.
Tuy nhiên, không chỉ có trung tâm dữ liệu biên và đám mây là những phương pháp xử lý dữ liệu duy nhất. Trong một số trường hợp, các thiết bị IoT có thể tự xử lý dữ liệu bằng phần cứng tích hợp hoặc gửi dữ liệu đến các thiết bị thông minh kết nối.
3. Vai trò của Edge Computing trong hạ tầng công nghệ và tự động hóa
Edge Computing và Cloud Computing cùng liên kết chặt chẽ với Internet of Things (IoT). Edge Computing đóng vai trò là tầng trung gian giữa IoT và Cloud Computing, chịu trách nhiệm xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ, yêu cầu phản hồi nhanh từ tầng IoT và giúp tiết kiệm băng thông cho việc xử lý dữ liệu lớn được truyền tải lên Cloud.
Trong môi trường của Edge Computing, dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, thiết bị đo đạc, và các nguồn khác tại tầng thiết bị IoT. Thay vì trực tiếp gửi dữ liệu lên Cloud, dữ liệu đi qua tầng biên – các trung tâm tính toán và lưu trữ đặt gần nguồn dữ liệu như các thiết bị IoT.
Một câu hỏi thường được đặt ra là nơi biên (edge) nằm ở đâu? Trong nhiều trường hợp, biên có thể là một máy trạm cục bộ được kết nối Internet, nhưng nằm ở rìa của mạng LAN. Tuy nhiên, biên cũng có thể là một trung tâm dữ liệu địa phương đảm nhận việc xử lý cho một khu vực địa lý cụ thể. Quan trọng nhất là biên phải nằm gần nguồn dữ liệu nhất và có khả năng cung cấp xử lý với độ trễ thấp trong thời gian thực.
Cuối cùng, các xử lý dữ liệu lớn và phức tạp sẽ được chuyển đến máy chủ đám mây để thực hiện. Mặc dù độ trễ cao và phụ thuộc vào đường truyền, Cloud Computing lại thích hợp cho các tác vụ tính toán đòi hỏi sức mạnh xử lý lớn.
4. Thành phần cấu tạo mô hình Edge Computing là gì
Cloud Server: Điều này có thể là một nền tảng đám mây công cộng hoặc riêng tư, hoặc có thể là một trung tâm dữ liệu. Các đám mây này lưu trữ và chạy các ứng dụng được sử dụng để điều phối và quản lý các nút biên khác nhau. Công việc tại các điểm biên, thiết bị cuối, và trên đám mây sẽ tương tác và phối hợp với nhau trong quá trình xử lý.
Thiết bị biên (edge device): Đây là các thiết bị tích hợp khả năng tính toán như máy ATM, máy ảnh số hoặc ô tô. Các thiết bị biên thường có khả năng tính toán hạn chế và chỉ xử lý các yêu cầu đòi hỏi độ trễ thấp. Mặc dù có những thiết bị biên có cấu hình mạnh, chúng chỉ là những trường hợp ngoại lệ và không phản ánh đa số.
Nút biên (edge node): Nút biên là thuật ngữ dùng để chỉ bất kỳ thiết bị biên, máy chủ biên hoặc cổng biên nào có khả năng thực hiện tính toán biên.
Máy chủ biên (edge server): Máy chủ biên là một máy tính chung được đặt tại một cơ sở hoạt động từ xa như nhà máy, cửa hàng bán lẻ, khách sạn, trung tâm phân phối hoặc chi nhánh ngân hàng. Máy chủ biên thường được xây dựng từ máy tính công nghiệp với CPU có 8 – 16 lõi hoặc nhiều hơn, bộ nhớ từ 16GB và dung lượng lưu trữ cục bộ hàng trăm GB. Máy chủ biên thường được sử dụng để chạy các ứng dụng doanh nghiệp và các dịch vụ được chia sẻ.
Cổng biên (edge gateway): Một cổng biên thường là một máy chủ biên, ngoài việc xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp, nó còn thực hiện các chức năng mạng như dịch giao thức, tường lửa hoặc kết nối không dây.
5. Phân biệt Cloud Computing và Edge Computing
Việc xử lý dữ liệu diễn ra trên Internet, bên ngoài các thiết bị này thường được hỗ trợ bởi điện toán đám mây – Cloud Computing. Điện toán đám mây là một hình thức điện toán được xây dựng trên mạng máy chủ kết nối với một trung tâm dữ liệu. Người dùng truy cập vào hệ thống này thông qua một thiết bị có kết nối Internet và thực hiện các tác vụ xử lý dữ liệu trên đó.
Đối với điện toán biên – Edge Computing, bản chất cũng là một dạng điện toán đám mây như Cloud. Tuy nhiên, việc xử lý dữ liệu không được chuyển về trung tâm máy chủ gốc mà được phân phối tại nhiều thiết bị.
Edge Computing là một phương pháp tối ưu hóa hệ thống điện toán đám mây Cloud bằng cách tính toán và xử lý dữ liệu tại vùng rìa (biên) của mạng, nơi gần nhất với nguồn dữ liệu.
Vậy điểm khác biệt của Cloud Computing và Edge Computing là gì? Một số khác biệt chủ yếu như sau:
Tốc độ xử lý điện toán của Cloud và Edge Computing đều có đặc điểm riêng. Cloud có tốc độ xử lý nhanh, nhưng không thể nhanh hơn Edge vì Edge có trung tâm dữ liệu nhỏ nằm ở rìa mạng. Edge, với việc phân bố nhiều thiết bị nhỏ gần nguồn dữ liệu, ít gặp tình trạng quá tải hệ thống hoặc đường truyền không tốt. Trong khi đó, Cloud chỉ có một trung tâm dữ liệu gốc, nên vấn đề này thường xảy ra.
Với Cloud, dữ liệu phải đi qua một quãng đường dài để đến máy chủ gốc, gây ra nguy cơ về bảo mật nếu Hacker có thể bắt được một phần thông tin. Ngược lại, Edge xử lý dữ liệu ngay tại thiết bị nội bộ, xung quanh nên có tính bảo mật cao hơn.
Băng thông của Cloud dễ bị quá tải khi có hàng tỷ thiết bị truy cập và gửi yêu cầu cùng lúc. Trong khi đó, Edge Computing giải quyết được vấn đề này, vì một phần thông tin cần thiết và quan trọng đã được xử lý nhanh trước đó, giúp giảm thiểu băng thông và tăng tốc độ truyền tải.
6. Lợi ích của Edge Computing
6.1 Giới hạn về tốc độ xử lý
Như đã nói ở trên, máy chủ đám mây có khả năng xử lý các tác vụ lớn, nhưng do chúng thường được đặt ở vị trí xa, độ trễ trên đường truyền qua Internet có thể lên đến hàng trăm mili giây. Trong khi đó, các thiết bị biên có khả năng xử lý yếu hơn nhiều, nhưng với lượng dữ liệu không lớn từ các thiết bị IoT, chúng có thể cung cấp tốc độ phản hồi ở mức micro giây từ khoảng cách gần.
6.2 Đảm bảo đường truyền dữ liệu
Các máy chủ biên gần hoặc trong cùng mạng cục bộ luôn có thể đảm bảo tốc độ và sự ổn định trong truyền dữ liệu. Một ví dụ rõ ràng là khi có sự cố với cáp quang, ảnh hưởng đến kết nối Internet trong nước là không đáng kể, trong khi băng thông quốc tế thường giảm đáng kể và gây phiền toái.
6.3 Bảo mật an toàn cao
Vấn đề quan trọng của Cloud Computing, đặc biệt là đám mây công cộng, là riêng tư và bảo mật dữ liệu. Có thể nói rằng điện toán biên tương đồng với mô hình đám mây lai hybrid cloud, nơi các xử lý cục bộ – tại thiết bị biên – luôn mang lại mức độ bảo mật cao hơn. Chỉ những dữ liệu không quan trọng mới được đẩy lên máy chủ công cộng.
6.4 Giảm tải băng thông của Cloud Computing
Băng thông đến các máy chủ đám mây ở xa là nguồn tài nguyên hạn chế mà mọi người muốn tiết kiệm. Việc xử lý công việc ngay tại biên không chỉ giảm lượng dữ liệu cần truyền qua Internet đến máy chủ đám mây, mà còn giảm chi phí đầu tư cho khả năng xử lý của đám mây.
7. Nhược điểm của Edge Computing
7.1 Thiếu cơ sở vật chất tại chỗ
Edge Computing thực hiện xử lý tại vùng biên – nơi có các máy chủ gần nhất. Tuy nhiên, đôi khi có những vùng kém phát triển gây khó khăn khi triển khai cơ sở hạ tầng điện toán biên, khiến cho ưu điểm của mô hình này không thể được tận dụng tối đa.
7.2 Khó giám sát và xử lý các vấn đề an ninh
Đây là một vấn đề phổ biến của điện toán phân tán nói chung và Edge Computing nói riêng. Khi có quá nhiều nút biên không đồng đều về năng lực bảo mật, việc giám sát và kiểm soát trở nên khó khăn hơn so với điện toán tập trung.
7.3 Mất mát dữ liệu
Tại vùng biên, dữ liệu được đánh giá là thừa thường sẽ bị loại bỏ trong quá trình xử lý để tối ưu hóa khối lượng công việc gửi lên đám mây. Tuy nhiên, đây cũng là một vấn đề phức tạp vì trong trường hợp các thiết bị biên đánh giá sai về tầm quan trọng của dữ liệu, việc truy vết và khôi phục dữ liệu sẽ trở nên rất phức tạp.
7.4 Chi phí đầu tư lớn
Mặc dù điện toán biên Edge Computing mang lại nhiều lợi ích và có khả năng tiết kiệm băng thông cũng như năng lực xử lý của đám mây, chi phí ban đầu cho việc xây dựng mạng lưới biên không hề nhỏ. Số lượng thiết bị lớn và phân tán theo vị trí địa lý có thể gây khó khăn đối với cả các doanh nghiệp lớn.
8. Ứng dụng của Edge Computing là gì
8.1 Xe tự hành AGV
AGV, viết tắt của Automation Guided Vehicle, là một loại xe tự hành được sử dụng trong việc vận chuyển hàng hóa và nguyên vật liệu trong môi trường sản xuất rộng lớn. Với sự phát triển của điện toán biên Edge Computing, AGV không cần phải phụ thuộc vào máy chủ từ xa để đưa ra quyết định. Thay vào đó, chúng có khả năng tự động dò đường, cảm biến và tránh va chạm với các vật cản xung quanh.
8.2 Hệ thống bảo mật mạnh mẽ
Edge Computing có khả năng xử lý ngay lập tức trên các thiết bị giám sát và điểm kiểm soát. Từ đó phát hiện và xử lý các mối đe dọa bảo mật trong thời gian ngắn. Việc phát hiện các chuyển động và xác định sự xâm nhập bất thường cho phép người dùng nhận được cảnh báo kịp thời và đảm bảo an toàn cho dữ liệu và tài sản.
8.3 Các thiết bị đeo trong sản xuất
Điện toán biên Edge Computing giúp mở rộng sự ứng dụng của các thiết bị đeo trong lĩnh vực sản xuất. Các thiết bị đeo được sử dụng để quản lý từ xa và theo dõi tình hình sản xuất. Chúng cũng được công nhân sử dụng để nâng cao an toàn và bảo mật trong nhiều nhà máy khác nhau.
Edge Computing là thuật ngữ không thể bỏ qua trong thời đại IoT bùng nổ như hiện nay. Đây thực sự là 1 công nghệ tiềm năng có khả năng ảnh hưởng sâu rộng đến cách cuộc sống và sản xuất vận hành. Cùng tìm hiểu tất tần tật thông tin về Edge Computing là [...] Xem bài viết chi tiết tại: https://ipc247.com/dien-toan-bien-edge-computing-la-gi/
Comments
Post a Comment