Calculul la margine (Edge computing) are ca scop optimizarea aplicațiilor web și a dispozitivelor conectate la internet, minimizând totodată utilizarea lățimii de bandă și reducând latența în comunicații. Acesta ar putea fi un factor cheie al creșterii popularității sale în sfera digitală.
În fiecare zi, o cantitate mare de date este generată de diverse entități: corporații, afaceri, fabrici, spitale, bănci și alte instituții.
Drept urmare, gestionarea, stocarea și prelucrarea eficientă a datelor a devenit o necesitate. Această cerință este esențială mai ales pentru organizațiile care au nevoie să proceseze informațiile rapid și eficient, cu un risc minim de securitate și operațiuni de afaceri mai rapide.
În acest context, calculul la margine oferă o soluție viabilă.
Dar ce reprezintă de fapt acest concept? Și nu este oare cloud-ul suficient?
Pentru a clarifica aceste întrebări, vom analiza în detaliu conceptul de calcul la margine.
Ce este calculul la margine?
Calculul la margine este o arhitectură modernă, distribuită, care aduce stocarea și procesarea datelor mai aproape de sursa lor. Astfel, se contribuie la economisirea lățimii de bandă și la îmbunătățirea timpului de răspuns.
Mai exact, calculul la margine presupune că mai puține procese rulează în cloud. Acesta transferă aceste procese de calcul pe dispozitive aflate la margine, cum ar fi dispozitivele IoT, serverele de margine sau computerele utilizatorilor. Acest mod de a aduce calculul mai aproape de rețea sau la marginea acesteia reduce distanța lungă de comunicare dintre server și client. Prin urmare, se reduce utilizarea lățimii de bandă și latența.
Calculul la margine reprezintă, în esență, o arhitectură, nu o tehnologie în sine. Este un calcul specific locației, care nu se bazează pe cloud pentru a funcționa. Cu toate acestea, nu înseamnă că cloud-ul va dispărea; ci doar că devine mai accesibil.
Originea calculului la margine
Conceptul de calcul la margine a apărut în rețelele de livrare de conținut (CDN), create în anii 1990 pentru a transmite conținut video și web utilizând servere de margine implementate mai aproape de utilizatori. În anii 2000, aceste rețele au evoluat și au început să găzduiască aplicații și componente ale aplicațiilor direct pe serverele de margine.
Astfel a apărut prima utilizare comercială a calculului la margine. Ulterior, au fost dezvoltate soluții și servicii de calcul la margine pentru a găzdui aplicații cum ar fi coșurile de cumpărături, agregarea de date în timp real, inserarea de anunțuri și multe altele.
Arhitectura calculului la margine
Sarcinile de calcul necesită o arhitectură corespunzătoare. Nu există o abordare universală. Diferite tipuri de sarcini de calcul au nevoie de arhitecturi diferite.
De-a lungul anilor, calculul la margine a devenit o arhitectură importantă pentru a susține calculul distribuit și pentru a implementa resurse de stocare și calcul aproape de locația geografică a sursei.
Deși utilizează o arhitectură descentralizată, care poate fi o provocare și necesită un control și o monitorizare continuă, calculul la margine este eficient în rezolvarea problemelor avansate de rețea, cum ar fi transferul unor volume mari de date în mai puțin timp decât alte metode de calcul.
Arhitectura unică a calculului la margine își propune să abordeze trei provocări principale ale rețelei: latența, lățimea de bandă și congestionarea rețelei.
Latența
Se referă la timpul necesar unui pachet de date pentru a trece dintr-un punct în altul al rețelei. O latență mai mică contribuie la o experiență mai bună a utilizatorului, dar principala provocare este distanța dintre un utilizator (client) care face o cerere și serverul care o procesează. Latența poate crește odată cu creșterea distanțelor geografice și cu congestionarea rețelei, ceea ce întârzie timpul de răspuns al serverului.
Prin plasarea calculului mai aproape de sursa de date, se reduce distanța fizică dintre server și client, permițând timpi de răspuns mai rapid.
Lățimea de bandă
Reprezintă volumul de date pe care o rețea îl poate transporta într-o anumită perioadă de timp și se măsoară în biți/secundă. Este limitată în toate rețelele, mai ales în cazul comunicațiilor wireless. Prin urmare, doar un număr limitat de dispozitive pot schimba date într-o rețea. Iar dacă se dorește creșterea acestei lățimi de bandă, este posibil să fie necesară o plată suplimentară. În plus, controlul utilizării lățimii de bandă este dificil într-o rețea care conectează un număr mare de dispozitive.
Calculul la margine rezolvă această problemă. Deoarece toate calculele au loc aproape de sursa datelor sau chiar la sursa datelor, cum ar fi computere, camere web etc., lățimea de bandă este alocată numai pentru utilizarea acestora, reducând risipa.
Congestionarea
Internetul implică miliarde de dispozitive care schimbă date în întreaga lume. Acest lucru poate copleși rețeaua și poate duce la o congestionare majoră și la întârzieri în răspuns. Mai mult, pot apărea întreruperi ale rețelei care pot crește congestionarea și pot întrerupe comunicarea dintre utilizatori.
Prin implementarea serverelor și a stocării de date la locația în care sunt generate datele sau în apropierea acesteia, calculul la margine permite mai multor dispozitive să funcționeze într-o rețea LAN mai eficientă și mai mică, unde dispozitivele locale care generează date pot utiliza lățimea de bandă disponibilă. Astfel, se reduce semnificativ congestia și latența.
Cum funcționează calculul la margine?
Conceptul de calcul la margine nu este nou. El există de zeci de ani, fiind asociat cu calculul la distanță. De exemplu, filialele și locurile de muncă la distanță au alocat resurse de calcul într-o locație de unde puteau obține beneficii maxime, în loc să se bazeze pe o locație centrală.
În calculul tradițional, datele produse la nivelul clientului (de exemplu, computerul unui utilizator) erau transferate prin internet către LAN-ul corporativ pentru a fi stocate și prelucrate cu ajutorul unei aplicații. Ulterior, rezultatul era trimis înapoi, prin internet, către dispozitivul clientului.
În prezent, arhitecții IT moderni au renunțat la conceptul centrelor de date centralizate, preferând infrastructura de margine. Aici, resursele de calcul și stocare sunt mutate dintr-un centru de date către locația în care utilizatorul generează datele (sau sursa de date).
Acest lucru înseamnă că se aduce centrul de date mai aproape de sursa de date, nu invers. Este necesar un suport parțial de viteze care ajută la operarea pe o rețea LAN la distanță și la colectarea locală a datelor pentru a fi procesate. Unele companii pot instala echipamentul în carcase ecranate, pentru a-l proteja de temperatură ridicată, umiditate și alte condiții meteorologice.
Procesul de calcul la margine include normalizarea și analiza datelor pentru a identifica informații valoroase, trimițând doar datele relevante către centrul de date principal, după analiză. Informațiile valoroase pot include:
- Supravegherea video în magazinele de retail
- Date despre vânzări
- Analiza predictivă pentru reparații și întreținerea echipamentelor
- Generarea de energie electrică
- Menținerea calității produsului
- Asigurarea funcționării corecte a dispozitivului
Avantaje și dezavantaje
Avantaje
Beneficiile calculului la margine sunt următoarele:
#1. Timpi de răspuns mai rapid
Implementarea proceselor de calcul la sau în apropierea dispozitivelor de margine ajută la reducerea latenței, după cum s-a explicat mai sus.
De exemplu, dacă un angajat dorește să transmită un mesaj urgent altui angajat aflat în aceeași clădire, ar fi nevoie de mai mult timp dacă mesajul ar fi trimis în afara clădirii și ar comunica cu un server aflat la distanță, pentru ca ulterior să revină ca mesaj primit.
Cu ajutorul calculului la margine, routerul este responsabil de transferul de date în interiorul biroului, reducând semnificativ întârzierile. De asemenea, se economisește lățimea de bandă într-o mare măsură.
#2. Eficiența costurilor
Calculul la margine ajută la economisirea resurselor serverului și a lățimii de bandă, ceea ce duce la economii de costuri. Dacă se implementează resurse cloud pentru a susține un număr mare de dispozitive la birouri sau case cu dispozitive inteligente, costurile cresc. Însă calculul la margine poate reduce aceste cheltuieli, mutând procesele de calcul ale acestor dispozitive la margine.
#3. Securitatea și confidențialitatea datelor
Transferul datelor pe servere situate la nivel internațional poate ridica probleme de confidențialitate, securitate și alte probleme juridice. Dacă aceste date sunt deturnate și ajung în mâini greșite, se pot crea îngrijorări majore.
Calculul la margine menține datele mai aproape de sursa lor, în limitele legilor privind datele, cum ar fi HIPAA și GDPR. Ajută la procesarea datelor la nivel local și previne transferul datelor sensibile către cloud sau către un centru de date. Astfel, datele rămân în siguranță în locația dumneavoastră.
În plus, datele care sunt trimise către cloud sau către servere aflate la distanță pot fi criptate, prin implementarea calculului la margine. În acest mod, datele devin mai sigure în fața atacurilor cibernetice.
#4. Întreținere ușoară
Calculul la margine necesită efort și costuri minime pentru întreținerea dispozitivelor și a sistemelor de margine. Consumă mai puțină energie electrică pentru procesarea datelor, iar nevoia de răcire pentru a menține sistemele la performanțe optime este, de asemenea, mai mică.
Dezavantaje
Dezavantajele calculului la margine sunt următoarele:
#1. Domeniu de aplicare limitat
Implementarea calculului la margine poate fi eficientă, dar scopul și domeniul său de aplicare sunt limitate. Acesta este unul dintre motivele pentru care oamenii preferă cloud-ul.
#2. Conectivitate
Calculul la margine trebuie să aibă o conexiune bună pentru a procesa datele eficient. În caz de pierdere a conexiunii, este necesară o planificare solidă pentru a depăși problemele care apar.
#3. Lacune de securitate
Odată cu utilizarea tot mai mare a dispozitivelor inteligente, crește riscul ca atacatorii să compromită dispozitivele.
Aplicații ale calculului la margine
Calculul la margine are aplicații în diverse industrii. Este utilizat pentru a agrega, prelucra, filtra și analiza date în apropierea sau la marginea rețelei. Câteva dintre domeniile în care este aplicat sunt:
Dispozitive IoT
Este o concepție greșită că calculul la margine și IoT sunt același lucru. În realitate, calculul la margine este o arhitectură, în timp ce IoT este o tehnologie care folosește calculul la margine.
Dispozitivele inteligente, precum smartphone-urile, termostatele inteligente, vehiculele inteligente, încuietorile inteligente, ceasurile inteligente etc., se conectează la internet și beneficiază de codul care rulează pe acele dispozitive, în loc de cloud, pentru o utilizare eficientă.
Optimizarea rețelei
Calculul la margine ajută la optimizarea rețelei, măsurând și îmbunătățind performanța acesteia pe web pentru utilizatori. Se găsește o cale de rețea cu latența cea mai mică și fiabilitatea cea mai mare pentru traficul utilizatorilor. În plus, se poate elimina congestionarea traficului pentru a oferi performanțe optime.
Sănătate
În industria sănătății se generează o cantitate mare de date, inclusiv datele pacienților preluate de la echipamente medicale, senzori și dispozitive.
Prin urmare, există o nevoie tot mai mare de a gestiona, prelucra și stoca datele. Calculul la margine ajută în acest caz, aplicând învățarea automată și automatizarea pentru accesul la date. Se identifică datele problematice care necesită atenție imediată din partea medicilor, pentru a permite o îngrijire mai bună a pacientului și pentru a evita incidentele de sănătate.
În plus, calculul la margine este utilizat în sistemele de monitorizare medicală pentru a răspunde rapid, în timp real, în loc să aștepte ca un server cloud să acționeze.
Retail
Afacerile de retail generează, de asemenea, cantități mari de date din urmărirea stocurilor, vânzări, supraveghere și alte informații despre activitate. Prin utilizarea calculului la margine, se pot colecta și analiza aceste date și se pot identifica oportunități de afaceri, cum ar fi predicția vânzărilor, optimizarea comenzilor către furnizori, desfășurarea unor campanii eficiente și multe altele.
Producție
Calculul la margine este utilizat în sectorul de producție pentru a monitoriza procesele de fabricație și pentru a aplica învățarea automată și analizele în timp real, cu scopul de a îmbunătăți calitatea produselor și de a detecta erorile de producție. De asemenea, sunt suportați senzorii de mediu care urmează să fie încorporați în fabricile de producție.
În plus, calculul la margine oferă informații despre componentele aflate în stoc și despre durata de timp necesară acestora. Astfel, producătorii pot lua decizii de afaceri precise și rapide cu privire la operațiunile și la fabrică.
Construcții
Industria construcțiilor utilizează calculul la margine în principal pentru a asigura siguranța la locul de muncă, colectând și analizând date preluate de la dispozitive de siguranță, camere, senzori etc. Companiile pot prezenta astfel condițiile de siguranță de la locul de muncă și se pot asigura că angajații respectă protocoalele de siguranță.
Transport
Sectorul transporturilor, în special vehiculele autonome, produce zilnic terabytes de date. Vehiculele autonome au nevoie de date care să fie colectate și analizate în timp real, în timpul deplasării, ceea ce necesită calcule complexe. De asemenea, sunt necesare date despre starea vehiculului, viteză, locație, condiții de drum și trafic și vehicule din apropiere.
Pentru a face față acestei situații, vehiculele devin în sine locul de calcul. Ca urmare, datele sunt procesate cu o viteză accelerată pentru a satisface nevoile de colectare și analiză a datelor.
Agricultură
În agricultură, calculul la margine este utilizat în senzori pentru a urmări densitatea nutrienților, utilizarea apei și pentru a optimiza recolta. Pentru aceasta, senzorii colectează date despre condițiile de mediu, temperatură și sol. Se analizează efectele acestora pentru a contribui la creșterea randamentului culturilor și pentru a asigura recoltarea în cele mai favorabile condiții de mediu.
Energie
Calculul la margine este util și în sectorul energetic, pentru a monitoriza siguranța cu ajutorul instalațiilor de gaz și petrol. Senzorii monitorizează în mod continuu umiditatea și presiunea. În plus, conectivitatea nu trebuie să fie pierdută, deoarece, dacă apare o defecțiune, cum ar fi o conductă de petrol supraîncălzită, iar aceasta nu este detectată, se pot produce dezastre. Provocarea constă în faptul că majoritatea acestor instalații sunt situate în zone îndepărtate, unde conectivitatea este slabă.
Prin urmare, implementarea calculului la margine în aceste sisteme sau în apropierea lor oferă o conectivitate mai mare și capacități de monitorizare continuă. Calculul la margine poate identifica și defecțiunile echipamentelor, în timp real. Senzorii pot monitoriza energia generată de toate mașinile, cum ar fi vehiculele electrice, sistemele de parcuri eoliene și multe altele, controlând rețeaua pentru a contribui la reducerea costurilor și la generarea eficientă a energiei.
Alte aplicații ale calculului la margine includ videoconferințele, care consumă lățime de bandă mare, caching eficient cu cod care rulează pe rețele de margine CDN, servicii financiare cum ar fi băncile, pentru a asigura securitatea, și multe altele.
Marginea îndepărtată vs. Marginea apropiată
Calculul la margine implică numeroși termeni, cum ar fi marginea apropiată, marginea îndepărtată etc., ceea ce poate crea confuzii. Să înțelegem diferența dintre marginea îndepărtată și marginea apropiată.
Marginea îndepărtată
Reprezintă infrastructura implementată cel mai departe de un centru de date cloud, dar care este cel mai aproape de utilizatori.
De exemplu, infrastructura Far Edge pentru o agenție de servicii mobile se poate afla în apropierea stațiilor de bază ale turnurilor de telefonie mobilă.
Calculul la margine îndepărtată este implementat în întreprinderi, fabrici, centre comerciale etc. Aplicațiile care rulează pe această infrastructură necesită un randament ridicat, scalabilitate și latență scăzută, ceea ce este excelent pentru streaming video, AR/VR, jocuri video etc. În funcție de aplicațiile găzduite, este cunoscut sub numele de:
- Margine pentru întreprindere (Enterprise Edge), care găzduiește aplicații de întreprindere
- Margine IoT (IoT Edge), care găzduiește aplicații IoT
Marginea apropiată
Reprezintă infrastructura de calcul implementată între centrele de date din cloud și marginea îndepărtată. Găzduiește aplicații și servicii generice, spre deosebire de marginea îndepărtată, care găzduiește aplicații specifice.
De exemplu, infrastructura Near Edge poate fi folosită pentru stocarea în cache CDN, calculul Fog etc. De asemenea, calculul Fog plasează resursele de stocare și calcul în apropierea datelor, dar nu neapărat la date. Este o cale de mijloc între un centru de date cloud situat la distanță și marginea situată la sursă, cu resurse limitate.
Calculul la margine vs. Calculul în cloud (Asemănări și diferențe)
Atât calculul la margine, cât și calculul în cloud presupun calcul distribuit și implementarea resurselor de stocare și calcul pe baza datelor produse. Cu toate acestea, ele nu sunt identice.
Iată cum se diferențiază:
- Implementare: Calculul în cloud implementează resurse în locații globale, cu scalabilitate ridicată, pentru a rula procese. Poate include calcul centralizat mai aproape de sursa (sursele) de date, dar nu la marginea rețelei. Pe de altă parte, calculul la margine implementează resurse la locul în care sunt generate datele.
- Centralizare/Descentralizare: Prin centralizare, cloud-ul oferă resurse eficiente și scalabile, cu securitate și control. Calculul la margine este descentralizat și este utilizat pentru a aborda preocupările și cazurile de utilizare care nu sunt oferite de abordarea de centralizare a calculului în cloud.
- Arhitectură: Arhitectura calculului în cloud constă din mai multe componente cuplate liber. Oferă aplicații și servicii pe modelul cu plată în funcție de utilizare. Cu toate acestea, calculul la margine se extinde dincolo de calculul în cloud și oferă o arhitectură mai stabilă.
- Programare: Dezvoltarea aplicațiilor în cloud este adaptată și utilizează unul sau mai puține limbaje de programare. Calculul la margine poate necesita diferite limbaje de programare pentru dezvoltarea aplicațiilor.
- Timp de răspuns: Timpul mediu de răspuns este de obicei mai mare în calculul în cloud, comparativ cu calculul la margine. Prin urmare, calculul la margine oferă un proces de calcul mai rapid.
- Lățime de bandă: Calculul în cloud consumă mai multă lățime de bandă și energie, datorită distanței mai mari dintre client și server, în timp ce calculul la margine necesită o lățime de bandă și o energie relativ mai reduse.
Care sunt beneficiile calculului la margine față de calculul în cloud?
Procesul de calcul la margine este mai eficient decât calculul în cloud, deoarece acesta din urmă are nevoie de mai mult timp pentru a prelua datele solicitate de un utilizator. Calculul în cloud poate întârzia transmiterea informațiilor către un centru de date, ceea ce încetinește procesul de luare a deciziilor și provoacă latență.
Drept urmare, organizațiile pot suferi pierderi în ceea ce privește costurile, lățimea de bandă, siguranța datelor și chiar riscurile profesionale, în special în cazul producției și construcțiilor. Iată câteva dintre beneficiile calculului la margine față de cloud:
- Cererea pentru o arhitectură mai rapidă, mai sigură și mai fiabilă a popularizat creșterea calculului la margine, determinând organizațiile să aleagă calculul la margine în locul calculului în cloud. Astfel, în domeniile care necesită informații în timp util, calculul la margine este soluția ideală.
- Atunci când procesul de calcul se desfășoară în locații îndepărtate, calculul la margine funcționează mai bine, datorită conectivității reduse sau inexistente, pentru a permite o abordare centralizată. Astfel, se permite stocarea locală, care funcționează ca un micro centru de date.
- Calculul la margine este o soluție mai bună pentru a susține dispozitivele inteligente și specializate care îndeplinesc funcții speciale și sunt diferite de dispozitivele obișnuite.
- Comparativ cu calculul în cloud, calculul la margine poate aborda eficient utilizarea lățimii de bandă, costurile ridicate, securitatea și consumul de energie în majoritatea domeniilor.
Furnizori actuali de calcul la margine
Pentru a implementa calculul la margine rapid și ușor în afacerea sau compania dumneavoastră, aveți nevoie de un furnizor de servicii de calcul la margine. Acesta va ajuta la procesarea datelor și la transmiterea eficientă a acestora, va oferi o infrastructură IT solidă și va gestiona volumul mare de date generate de dispozitivele de margine.
Iată câțiva dintre furnizorii notabili de calcul la margine:
#1. Amazon Web Services
AWS oferă experiență consistentă cu un model cloud-edge și oferă soluții și servicii pentru IoT, ML, AI, analiză, robotică, stocare și calcul.
#2. Dell
Dell oferă orchestrare și gestionare edge computing prin OpenManage Mobile. Dell este excelent pentru orașe digitale, comercianți cu amănuntul, producători și alții.
#3. ClearBlade
ClearBlade a lansat aplicația lor Edge Native Intelligent Asset, care permite unui tehnician de margine să creeze dispozitive de alertă și să se conecteze la dispozitive IoT fără codificare.
Alți furnizori notabili de calcul la margine sunt Cloudflare, StackPath, Intel, EdgeConnex și alții.
Concluzii 👩🏫
Calculul la margine poate fi o opțiune eficientă, fiabilă și rentabilă pentru companiile moderne care utilizează servicii și soluții digitale într-o măsură fără precedent. De asemenea, reprezintă un concept excelent pentru a susține cultura muncii la distanță, facilitând procesarea și comunicarea mai rapidă a datelor.