Edge computing là gì? Mô hình kiến trúc trong Edge computing

1684
28-07-2021
Edge computing là gì? Mô hình kiến trúc trong Edge computing

Chắc hẳn bạn đã từng nghe đến khái niệm điện toán biên, khi các thiết bị ngày một thông minh hơn, kết nối không dây trở lên nhanh hơn thì Edge Computing (điện toán biên) ngày càng quan trọng. Vậy Edge Computing là gì? Cùng Bizfly Cloud giải đáp ngay qua bài viết dưới đây nhé.

Edge Computing là gì? 

Edge Computing hay điện toán biên là một mô hình điện toán phân tán đem sức mạnh tính toán và lưu trữ đến gần hơn với nơi phát sinh dữ liệu có nhu cầu xử lý độ trễ thấp và tiết kiệm băng thông.

Nguồn gốc của Edge Computing chính là CDN – những mạng phân phối nội dung được tạo ra cuối thập niên 90 để phân phối các nội dung web và video từ các máy chủ biên gần với người dùng nhất. Các mạng này sau đó tiến hóa để lưu trữ các ứng dụng và các 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.

Edge Computing là gì

Edge Computing giúp lưu trữ các ứng dụng và các thành phần ứng dụng

Edge Computing hoạt động ra sao?

Điện toán biên hoạt động bằng cách nắm bắt và xử lý thông tin càng gần nguồn dữ liệu hoặc sự kiện mong muốn càng tốt. Nó dựa vào cảm biến, thiết bị điện toán và máy móc để thu thập dữ liệu và cung cấp dữ liệu cho các máy chủ biên hoặc đám mây. Tùy thuộc vào nhiệm vụ và kết quả mong muốn, dữ liệu này có thể cung cấp cho hệ thống phân tích và học máy, cung cấp khả năng tự động hóa hoặc cung cấp khả năng hiển thị về trạng thái hiện tại của thiết bị, hệ thống hoặc sản phẩm.

Tuy nhiên, các trung tâm dữ liệu biên và đám mây không phải là cách duy nhất để xử lý dữ liệu. 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 thiết bị thông minh được kết nối

Hoạt động của Edge Computing

Edge Computing cung cấp cho hệ thống phân tích và học máy

Mô hình kiến trúc trong điện toán biên

Edge Computing, Cloud Computing và IoT

Edge Computing gắn chặt với điện toán đám mây (Cloud Computing) và Internet of Things (IoT). Nó là tầng trung gian phụ trách cung cấp xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ, cần phản hồi nhanh từ tầng IoT và tiết kiệm băng thông cho các xử lý dữ liệu lớn được chuyển tiếp "lên mây".

Trong hệ sinh thái của Edge Computing, dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, máy đo,… ở tầng thiết bị IoT. Dữ liệu sau đó không được đưa ngay lên máy chủ đám mây mà đi qua vùng biên – các trung tâm tính toán và lưu trữ cục bộ đặt gần nguồn dữ liệu là các thiết bị IoT.

Có một câu hỏi thường gặp là biên nằm ở đâu? Trong nhiều trường hợp biên có thể là một máy trạm cục bộ được kết nối Internet nhưng vẫn nằm ở rìa của một mạng LAN, nhưng cũng có khi biên lại là một trung tâm dữ liệu tại địa phương phụ trách xử lý cho một khu vực địa lý. Nhìn chung biên không nhất thiết phải nằm ở mạng LAN hay kết nối qua Internet, miễn là nó ở gần nguồn dữ liệu nhất và sẵn sàng cung cấp xử lý độ trễ thấp trong thời gian thực.

Cuối cùng, những xử lý dữ liệu lớn và phức tạp sẽ được chuyển đến máy chủ đám mây thực hiện. Dù độ trễ cao và phụ thuộc đường truyền, điện toán đám mây lại phù hợp với các tính toán cần sức mạnh xử lý lớn.

Mô hình kiến trúc trong điện toán biên

Edge Computing gắn chặt với điện toán đám mây và Internet of Things

Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái điện toán biên

  • Cloud Server: Đây có thể là một đám mây công cộng hoặc riêng tư, hoặc có thể là một trung tâm dữ liệu. Những đám mây này lưu trữ và chạy các ứng dụng được sử dụng để điều phối và quản lý các edge node (nút biên) khác nhau. Khối lượng công việc ở biên, ở thiết bị cuối và trên các đám mây sẽ tương tác lẫn nhau trong quá trình xử lý.
  • Thiết bị biên (edge device): là thiết bị được tích hợp khả năng tính toán như máy ATM, máy ảnh số hoặc ô tô. Các thiết bị biên thường có năng lực tính toán hạn chế, chỉ xử lý các yêu cầu tức thời cần độ trễ thấp. Mặc dù cũng có những edge device với cấu hình mạnh, chúng là ngoại lệ chứ không đại diện cho đa số.
  • Nút biên (edge node): Nút biên là một cách gọi chung để chỉ bất kỳ thiết bị biên, máy chủ biên hoặc cổng biên nào mà tính toán biên có thể được thực hiện.
  • Máy chủ biên (edge server): máy chủ biên là một máy tính có mục đích chung được đặt trong 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 bằng PC công nghiệp với CPU có 8 - 16 lõi hoặc hơn, bộ nhớ từ 16GB và hàng trăm GB dung lượng lưu trữ cục bộ. Một máy chủ biên thường được sử dụng để chạy khối lượng công việc của 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 còn thực hiện các chức năng mạng như biên dịch giao thức, bảo vệ tường lửa hoặc kết nối không dây.
Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái điện toán biên

Lý do nên dùng Edge Computing?

Giới hạn về tốc độ xử lý Cloud Computing

Máy chủ đám mây có thể xử lý những tác vụ rất lớn, nhưng do chúng thường được đặt ở các vị trí rất xa nên độ trễ đường truyền qua Internet có thể tính bằng hàng trăm mili giây. Ngược lại, các thiết bị biên có thể yếu hơn rất nhiều nhưng với lượng dữ liệu không quá lớn từ các thiết bị IoT, chúng có thể cung cấp tốc độ phản hồi ở mức micro giây từ khoảng cách ngắn. Thử nghĩ về những chiếc xe tự lái, mỗi mili giây độ trễ có thể đánh đổi bằng an toàn của con người.

Đảm bảo đường truyền dữ liệu

Các máy chủ biên ở gần hay thậm chí trong cùng mạng cục bộ luôn có thể đảm bảo tốc độ và sự ổn định khi truyền dữ liệu. Một ví dụ dễ thấy là mỗi khi cáp quang gặp sự cố, ảnh hưởng đến kết nối Internet trong nước là không đáng kể trong khi băng thông quốc tế luôn sụt giảm đến mức khó chịu.

Bảo mật an toàn cao

Vấn đề nổi bật của điện toán đám mây, nhất là đám mây công cộng chính là tính riêng tư và bảo mật dữ liệu. Có thể nói điện toán biên phần nào đó khá giống với đám mây lai hybrid cloud, khi mà những xử lý cục bộ - tại thiết bị biên luôn cho sự an tâm tốt hơn về bảo mật. Chỉ các dữ liệu không quan trọng mới được đẩy lên máy chủ công cộng.

Giảm tải băng thông của Cloud Computing

Băng thông đến các máy chủ đám mây đặt ở xa là nguồn tài nguyên hạn chế mà ai cũng muốn tiết kiệm. Những tải công việc được xử lý ngay tại biên không chỉ giúp giảm lượng dữ liệu phải truyền qua Internet đến Cloud Server mà còn cắt giảm chi phí đầu tư cho năng lực xử lý đám mây.

Lý do nên dùng Edge Computing

Edge Computing giúp cắt giảm chi phí đầu tư cho năng lực xử lý đám mây

Nhược điểm của điện toán biên

Thiếu cơ sở vật chất tại chỗ

Edge Computing thực hiện xử lý ở vùng biên – nơi đặt các máy chủ gần nhất. Nhưng đôi khi có những vùng kém phát triển gây khó khăn khi triển khai cơ sở hạ tầng điện toán biên, khiến những ưu điểm của mô hình này không thể phát huy tối đa.

Khó giám sát và xử lý các vấn đề an ninh

Đây là vấn đề chung của điện toán phân tán, khi có quá nhiều nút biên không đồng đều về năng lực bảo mật thì việc theo dõi kiểm soát khó hơn nhiều điện toán tập trung.

Mất mát dữ liệu

Tại biên, những dữ liệu bị đánh giá là thừa thường sẽ bị loại bỏ trong quá trình xử lý để khối lượng công việc tải lên đám mây là tối ưu hóa. Tuy nhiên đó cũng là con dao hai lưỡi vì trong trường hợp các thiết bị biên đánh giá sai tầm quan trọng của dữ liệu thì vấn đề truy vết và khôi phục sẽ trở nên rất phức tạp.

Chi phí đầu tư lớn

Mặc dù điện toán biên đem đến nhiều lợi ích và khả năng tiết kiệm băng thông cũng như năng lực xử lý đám mây, chi phí ban đầu bỏ ra cho một mạng biên là không hề nhỏ. Số lượng thiết bị lớn, phân tán về vị trí địa lý có thể làm chùn bước ngay cả các doanh nghiệp lớn.

Hi vọng qua bài viết này các bạn đã có được những thông tin hữu ích về Edge Computing và những đặc điểm của nó. Hãy tiếp tục theo dõi Bizfly Cloud để cùng chúng tôi cập nhật những công nghệ mới nhất về điện toán đám mây và điện toán biên đang không ngừng phát triển từng ngày.

SHARE
Hỗ trợ kỹ thuật
Kinh doanh, CSKH