Использование граничных вычислений Edge Computing

Введение в граничные вычисления

В современном мире, где данные генерируются с невероятной скоростью, а требования к скорости и надежности обработки постоянно растут, граничные вычисления становятся все более актуальной темой. Эти технологии позволяют обрабатывать информацию непосредственно на границе сети, максимально близко к месту их генерации, что существенно сокращает время на передачу в центр и обратно.

Что такое граничные вычисления?

Граничные или периферийные вычисления (edge computing, EC) — это технология, которая включает обработку и хранение данных на устройствах, находящихся максимально близко к источнику этих данных.Это могут быть датчики IoT, мобильные устройства, локальные серверы и другие периферийные устройства.

Граничные вычисления позволяют значительно сократить время на передачу данных к центральным серверам и обратно, что уменьшает сетевые задержки. Это также снижает нагрузку на сеть (network) и улучшает качество обслуживания пользователей.

Сравнительная характеристика вычислений

Как работает Edge Computing?

Периферийные вычисления — это идея распределенных вычислений, происходящих непосредственно вблизи конечных устройств, таких как датчики, мобильные устройства и локальные серверы. Карим Араби, эксперт в области технологий, описывает Edge Computing как процессы, происходящие вне облака, на границах сети, и более конкретно — в приложениях.

Преимущества Edge Computing

Эксперты предполагают, что к 2026 году около половины всех процессов, создаваемых устройствами в мире, будут обрабатываться с помощью технологии EC. Эта концепция подразумевает создание единой инфосреды (data fabric), которая объединит дата-центры разного уровня, включая локальные корпоративные сети предприятий (on-premise).

Преимущества:

• Минимальная задержка в передаче данных.
• Низкий риск потери.
• Безопасность передачи в публичное облако.
• Минимум нагрузки на сеть.

Улучшение производительности и уменьшение задержек

Edge Computing обрабатывают информацию близко к источнику, что помогает устранить задержки, а также создают новые типы приложений с возможностями распределенных вычислений.

Благодаря архитектуре микросервисов EC обеспечивают оптимальную производительность, масштабируемость и надежность, исключают перегрузку, снижают затраты на пропускную способность и хранение, облегчают нагрузку на централизованные центры хранения.

Снижение нагрузки на облачные серверы

Edge Computing помогают снизить нагрузку на облачные серверы, потому что процесс происходит на конечных устройствах, ближе к пользователям. Информация передается онлайн, сокращая время на передачу, а также обеспечивая дополнительную безопасность благодаря установке виртуального файрвола и сегментации трафика на локальных серверах.

Применение Edge Computing в различных областях

Интернет вещей (IoT)

По прогнозам экспертов, рынок EC для IoT в ближайшие годы будет стремительно расти. Это связано с тем, что организации все больше внедряют IoT-решения и стремятся получить преимущества от обработки данных в реальном времени на периферии сети.

В системах IoT (датчики, умные счетчики) EC применяется для обеспечения безопасности, для повышения скорости и эффективности работы непосредственно на месте сбора. EC используются в промышленности, здравоохранении, энергетике и финансах — везде, где требуется межмашинное взаимодействие, чтобы сократить время на передачу и улучшить качество обслуживания.

Умные города и промышленность 4.0

Современные технологии позволяют автоматизировать рабочие процессы в компаниях и укреплять командные связи, стимулируя сотрудничество между отделами. Технология граничных вычислений в умных городах и индустрии 4.0 применяется для:

• мониторинга и обработки процессов на IoT-машинах;
• анализа и сбора данных непосредственно в местах их генерации;
• увеличения скорости передачи и анализа данных;
• быстрой реакции на аварийные и нестандартные ситуации, например, поломки и протечки оборудования;
• снижения нагрузки на облачные сервисы;
• экономии средств на передачу больших данных (Big data). Например, потокового видео высокого качества;
• снятия показаний с «умных» датчиков, сенсоров и другого оборудования;
• получения аналитических показателей для контроля работы промышленного оборудования и машин в режиме онлайн;
• оперативного информирования сотрудников о возможных неполадках и отклонениях в работе.

Технологии и решения для Edge Computing

Устройства и инфраструктура

Количество устройств, подключенных к интернету, и объем данных растут очень быстро, поэтому традиционная инфраструктура центров обработки не справляется.

Чтобы не создавать огромную нагрузку на глобальную сеть, которая и так часто перегружена и нестабильна, используются специализированные структуры, такие как Cisco IoT Gateway и HPE Edgeline, а также Edge-серверы, туманные узлы и облачные платформы.

Устройства и инфраструктура для EC включают: пограничные серверы и шлюзы, IoT-машины (датчики, сенсоры, которые собирают и передают сведения в масштабе интернета вещей), программное обеспечение и платформы. Эти структуры гарантируют сверхнизкую задержку, автономность и конфиденциальность, помогают принимать решения онлайн без передачи процессов в облако или туманную инфраструктуру.

Интеграция с облачными сервисами

Интеграция EC с облачными сервисами — процесс объединения двух методик для оптимизации работы IoT-систем. EC отвечают за процессы на стороне объекта управления или мониторинга, а облако обеспечивает централизованное хранение и управление информацией, а также выполнение ресурсоемких задач. Такой подход позволяет использовать преимущества обеих технологий и снизить риски, связанные с доступностью и безопасностью.

Проблемы и вызовы при внедрении Edge Computing

Безопасность и конфиденциальность данных

Внедрение EC повышает уровень безопасности и конфиденциальности сведений благодаря обработке и хранению информации ближе к источнику. Однако стоит учитывать возможные проблемы защиты и применять для сохранения секретности:

• Способы шифрования, анонимизации и контроля доступа для защиты конфиденциальных сведений.
• Методы синхронизации и проверки целостности сведений для поддержания точности и согласованности.
• Строгие меры безопасности (межсетевые экраны, системы обнаружения вторжений и шифрование) для защиты граничных структур от потенциальных угроз.
• Приложения, способные работать при сбоях в сети и обходить отказы для решения проблем с сетевым подключением.

Рекомендуем также оптимизировать приложения для производительной работы на граничных устройствах и приоритетно распределять ресурсы.

Управление и мониторинг распределенных вычислений

Управление и контроль распределенных вычислений с применением технологий EC помогают результативно собирать и анализировать сведения с удаленных устройств и сенсоров, что гарантирует оперативную обработку и принятие решений на местах в режиме онлайн.

Потенциал EC высок для эффективной обработки и анализа больших объемов данных, мониторинга технического состояния объектов и гарантии сетевой безопасности.