Trong kỷ nguyên số, lượng dữ liệu được tạo ra mỗi ngày tăng lên một cách chóng mặt. Để đáp ứng nhu cầu xử lý dữ liệu nhanh chóng, hiệu quả và bảo mật, Edge Computing đã nổi lên như một giải pháp đột phá. Bài viết dưới đây HHN TECH sẽ chia sẻ cho bạn một số thông tin để hiểu rõ hơn Edge Computing là gì nhé.
1. Edge Computing là gì?
Edge Computing hay điện toán biên đề cập đến việc xử lý, phân tích và lưu trữ dữ liệu gần hơn với nơi dữ liệu được tạo ra để cho phép phân tích và phản hồi nhanh chóng, gần như thời gian thực. Trong những năm gần đây, một số công ty đã hợp nhất các hoạt động bằng cách tập trung lưu trữ dữ liệu và điện toán trên đám mây. Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng bởi hàng tỷ thiết bị phân tán đã khiến mô hình này trở nên không hiệu quả.
Người ta ước tính rằng đến năm 2025, 75% dữ liệu sẽ được tạo ra bên ngoài các trung tâm dữ liệu trung tâm, nơi diễn ra hầu hết quá trình xử lý hiện nay. Tiến thêm một bước nữa, khoảng 90% tất cả dữ liệu do các doanh nghiệp thu thập hiện nay sẽ không bao giờ được sử dụng.
Ngoài ra, việc sử dụng các thiết bị biên như các thiết bị IoT (Internet vạn vật), các cổng và cơ sở hạ tầng điện toán để có được thông tin chi tiết nhanh chóng ngày càng gia tăng. Điều này đang thúc đẩy sự tăng trưởng theo cấp số nhân về lượng dữ liệu được tạo ra và thu thập. Điện toán biên cung cấp một giải pháp để tận dụng lợi ích của dữ liệu được thu thập từ các thiết bị thông qua xử lý hiệu suất cao, kết nối độ trễ thấp và nền tảng an toàn.
2. Cách thức hoạt động của Edge Computing
Edge Computing hoạt động bằng cách đưa quá trình xử lý dữ liệu và thực thi ứng dụng đến gần hơn với điểm thu thập dữ liệu. Thay vì gửi dữ liệu đến các trung tâm dữ liệu hoặc đám mây, quá trình xử lý và phân tích dữ liệu cục bộ diễn ra tại biên, gần với nguồn dữ liệu, chẳng hạn như thiết bị IoT hoặc cảm biến. Điều này cho phép độ trễ thấp hơn, vì dữ liệu không phải truyền qua khoảng cách xa và phản hồi theo thời gian thực đối với các sự kiện.
Sau đó, thông tin đã xử lý có thể được định tuyến khi cần bằng phần mềm trung gian (middleware) đến các máy chủ trung tâm hoặc các hệ thống khác, nơi có thể diễn ra quá trình phân tích và lưu trữ toàn diện hơn. Edge Computing hay điện toán biên tối ưu hóa quá trình xử lý và phân tích dữ liệu cho các ứng dụng yêu cầu phản hồi nhanh và sử dụng hiệu quả các tài nguyên mạng.
3. Mô hình kiến trúc trong Edge Computing
Kiến trúc Edge Computing chủ yếu tập trung vào các tài nguyên điện toán phân tán trên toàn mạng và bao gồm ba thành phần chính: thiết bị biên (Edge Device), nút biên (Edge Node) và Cloud Server hoặc trung tâm dữ liệu.
Thiết bị biên tạo ra dữ liệu, có thể bao gồm từ các cảm biến đơn giản đến máy móc phức tạp hơn được trang bị khả năng xử lý tích hợp. Các thiết bị này tạo thành lớp ngoài cùng của kiến trúc và chịu trách nhiệm thu thập và truyền dữ liệu.
Các nút biên được đặt gần các nguồn dữ liệu để cung cấp khả năng xử lý, lưu trữ và ra quyết định dữ liệu cục bộ. Các nút biên nay có thể là cổng, trung tâm dữ liệu vi mô hoặc nền tảng điện toán biên đa truy cập chuyên dụng cho phép tích hợp liền mạch các công nghệ truy cập khác nhau để phân phối ứng dụng được tối ưu hóa trong các tình huống thời gian thực.
Cloud Server hay trung tâm dữ liệu xử lý các tác vụ phân tích và xử lý dữ liệu quy mô lớn. Ngay cả khi có Cloud Server làm lớp cuối cùng, cách tiếp cận phân tán như vậy vẫn tạo ra sự cân bằng giữa xử lý cục bộ và xử lý trung tâm, đáp ứng các nhu cầu đa dạng của nhiều ứng dụng khác nhau.
Xây dựng kiến trúc biên hiệu quả đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận 2 khía cạnh chính: cơ sở hạ tầng và phương pháp xử lý dữ liệu. Trong đó:
Cơ sở hạ tầng
Ban đầu, Edge Computing liên quan đến việc xây dựng các mạng tùy chỉnh từ đầu. Điều này có nghĩa là thiết lập cơ sở hạ tầng mở rộng, không phải đám mây và gặp nhiều khó khăn do sự phức tạp của việc lưu trữ – tại chỗ, đám mây riêng, container hóa,….
Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn và CSP hiện cung cấp các dịch vụ điện toán biên được xây dựng sẵn. Các dịch vụ này, giống như bộ toàn diện của AWS, đáp ứng nhiều trường hợp sử dụng khác nhau và mở rộng cơ sở hạ tầng đám mây công cộng đến biên của mạng.
Điều này cho phép các tổ chức nhanh chóng thiết lập các trung tâm dữ liệu cục bộ tại nhiều thành phố, tại chỗ hoặc thậm chí trong mạng 5G. Bằng cách tận dụng các giải pháp được xây dựng sẵn này, các tổ chức có thể triển khai cơ sở hạ tầng biên một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Xử lý dữ liệu
Việc lựa chọn cơ sở dữ liệu phù hợp là rất quan trọng để xây dựng điện toán biên thành công. Không giống như cơ sở dữ liệu truyền thống, cơ sở dữ liệu thân thiện với biên yêu cầu các khả năng cụ thể. Xử lý thời gian thực là yếu tố cần thiết để có được thông tin chi tiết ngay lập tức.
Ngoài ra, xử lý ngoại tuyến cho phép các thiết bị biên hoạt động ngay cả khi bị ngắt kết nối với mạng trung tâm. Cuối cùng, đồng bộ hóa liền mạch đảm bảo luồng dữ liệu hoạt động mượt trên toàn bộ kiến trúc biên. Cơ sở dữ liệu nhúng lý tưởng cho các thiết bị biên, cho phép lưu trữ dữ liệu cục bộ và khả năng khôi phục.
4. Ưu và nhược điểm của điện toán biên
4.1. Ưu điểm
Giảm áp lực lên toàn bộ mạng: Điện toán biên không chỉ có lợi cho các thiết bị biên mà còn hạn chế tình trạng mạng doanh nghiệp bị quá tải. Trung tâm dữ liệu chính xử lý ít hơn, đảm bảo ít tắc nghẽn hơn.
Dữ liệu thời gian thực: Edge Computing cung cấp dữ liệu tức thời, cho phép phản hồi nhanh hơn. Đây là lý do tại sao điện toán biên phù hợp cho các tình huống khẩn cấp, khi cần đưa ra quyết định nhanh chóng dựa trên phân tích dữ liệu đáng tin cậy.
Giảm chi phí: Bằng cách giảm áp lực cho hệ thống mạng và giảm chi phí truyền tải, điện toán biên có thể giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí đáng kể.
Cung cấp bảo mật mạnh hơn: Các thông tin nhạy cảm nằm trên các thiết bị riêng lẻ và không được lưu trữ ở một vị trí trung tâm. Mặc dù các dịch vụ đám mây cung cấp bảo mật đầy đủ, nhưng việc lưu trữ toàn bộ dữ liệu doanh nghiệp, tổ chức tại một vị trí có thể gây ra những rủi ro. Điện toán biên tăng cường thêm lớp bảo mật quyền riêng tư của dữ liệu bằng cách hạn chế luồng dữ liệu giữa thiết bị biên và nơi dữ liệu được xử lý và lưu trữ cục bộ.
4.2. Nhược điểm
Phức tạp: Hệ thống phân tán phức tạp hơn nhiều so với kiến trúc đám mây tập trung. Môi trường điện toán biên là sự kết hợp không đồng nhất của nhiều thành phần khác nhau sử dụng công nghệ mới, do nhiều nhà sản xuất khác nhau sản xuất và giao tiếp với nhau thông qua nhiều giao diện khác nhau.
Khả năng mở rộng hạn chế: Việc mở rộng điện toán gặp nhiều khó khăn và phức tạp, đặc biệt là trong các triển khai lớn.
Hạn chế về phần cứng: Các thiết bị điện toán biên thường có ít khả năng xử lý và dung lượng lưu trữ hơn so với máy chủ đám mây.
5. Ứng dụng thực tế của Edge Computing
Với tốc độ truyền dữ liệu nhanh và các thiết bị dễ cài đặt, điện toán biên đang tạo nên làn sóng trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực. Trong đó:
Xe tự hành
Do nhu cầu về thời gian phản hồi ngay lập tức, xe tự lái cần xử lý dữ liệu theo thời gian thực, nghĩa là việc dựa vào máy chủ từ xa là không khả thi. Để giải quyết vấn đề này, những chiếc xe tự lái tương tác với nhau, trao đổi dữ liệu về tình trạng giao thông, điều kiện thời tiết và tai nạn.
Tất cả những điều này đều khả thi nhờ công nghệ mang tính cách mạng được gọi là điện toán biên giúp đảm bảo tính an toàn và độ chính xác của xe tự lái.
Chăm sóc sức khỏe
Lĩnh vực chăm sóc sức khỏe là một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn nhất của điện toán biên. Với khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng và an toàn, điện toán biên mang lại một số lợi thế cho các chuyên gia y tế.
Chẳng hạn, các thiết bị y tế như máy theo dõi nhịp tim có thể sử dụng điện toán biên để cung cấp thông tin theo thời gian thực cho các bác sĩ lâm sàng, giúp họ đưa ra quyết định sáng suốt hơn. Ngoài ra, điện toán biên cũng có thể được sử dụng để lưu trữ hồ sơ y tế một cách an toàn, cung cấp thêm một lớp bảo mật trong khi vẫn cung cấp quyền truy cập thuận tiện.
Ngành năng lượng
Ngoài chăm sóc sức khỏe, năng lượng cũng là một ngành khác được hưởng lợi từ sức mạnh của Edge Computing. Các nhà máy điện và lưới điện có thể sử dụng các thiết bị được kết nối để thu thập dữ liệu về hiệu quả và nguồn cung cấp điện, từ đó dữ liệu này có thể được sử dụng để cải thiện hoạt động. Điện toán biên cũng hỗ trợ bảo trì dự đoán, cho phép thực hiện các biện pháp phòng ngừa giúp giảm thời gian chết và tiết kiệm chi phí.
Nhà thông minh
Điện toán biên đóng vai trò thiết yếu khi nói đến công nghệ nhà thông minh (smart home). Với khả năng xử lý dữ liệu cục bộ, điện toán biên có thể giúp tạo kết nối an toàn giữa nhiều thiết bị được kết nối trong nhà. Điều này có nghĩa là chủ nhà có thể truy cập vào các thiết bị, hệ thống an ninh và các thiết bị thông minh khác mà không cần dựa vào máy chủ từ xa, giúp đảm bảo dữ liệu của họ an toàn và bảo mật.
6. So sánh Edge Computing và Cloud Computing có gì khác nhau?
Điểm khác biệt chính giữa Cloud Computing (điện toán đám mây) và Edge Computing (điện toán biên) là vị trí dữ liệu được xử lý. Điện toán biên xử lý dữ liệu gần với nguồn của dữ liệu, giảm thiểu độ trễ và tình trạng quá tải mạng. Ngược lại, điện toán đám mây tập trung xử lý dữ liệu tại các trung tâm dữ liệu từ xa, cung cấp khả năng mở rộng và lưu trữ rộng rãi.
Do đó, điện toán biên là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực, đặc biệt là đối với tự động hóa công nghiệp hoặc xe thông minh. Ngược lại, điện toán đám mây phù hợp hơn cho các ứng dụng đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn hoặc phân tích phức tạp, chẳng hạn như xử lý dữ liệu lớn hoặc đào tạo mô hình học máy.
Như vậy bài viết trên đây HHN TECH vừa chia sẻ cho bạn một số thông tin để giúp bạn hiểu rõ hơn Edge Computing là gì. Ngoài ra, bạn đọc có thể tham khảo thêm một số bài viết khác để tìm hiểu thêm về công nghệ MIMO là gì nhé.
