Asjade internet (IoT) on meie ümber kõikjal – seadmed ge­ne­ree­rivad pidevalt andmeid, mida tuleb sal­ves­tada ja krii­ti­liste ra­ken­duste puhul reaalajas ana­lüü­sida. Äär­te­ar­vu­tus analüüsib neid andmeid otse allikas, tuues kaasa paradigma muutuse pil­ve­ar­vu­tuse ajastul.

Mis on ser­va­ar­vu­tus? Mõiste

Äär­te­ar­vu­tus on IoT-keskkonna jaoks mõeldud lahendus, mis pakub IT-ressursse, nagu sal­ves­tus­maht ja ar­vu­tus­võim­sus, või­ma­li­kult lähedal andmeid ge­ne­ree­ri­va­tele sead­me­tele ja an­du­ri­tele. Äär­te­ar­vu­tus on al­ter­na­tiiv tra­dit­sioo­ni­lis­tele pil­ve­la­hen­dus­tele, mis kasutavad keskseid servereid.

Mõiste „edge“ viitab asjaolule, et selle lä­he­ne­mis­viisi puhul ei toimu andmete tööt­le­mine tsent­ra­li­see­ri­tult pilves, vaid det­sent­ra­li­see­ri­tult võrgu äärealal. Ää­re­ar­vu­tuse eesmärk on pakkuda seda, mida pilv seni pakkuda ei suutnud: servereid, mis suudavad vii­vi­tu­seta ana­lüü­sida nu­ti­ka­test tehastest, tar­ne­ke­ti­dest või liik­lus­süs­teemi­dest pä­ri­ne­vaid tohutuid and­me­hulki, või­mal­da­des neil int­si­dendi korral vii­vi­ta­ma­tult meetmeid võtta.

Äär­te­ar­vu­tuse põhitõed lühidalt

Äär­te­ar­vu­tuses ka­su­ta­takse väl­ja­ku­ju­ne­nud teh­no­loo­giaid kompaktse disainiga uue nimetuse all. Siin on ülevaade ääre­teh­no­loo­gia olu­li­se­ma­test mõis­te­test:

  • Võrgu ääreala: IT-žargoonis tähendab „ääreala“ võrgu ääreala. Millised kom­po­nen­did võrgu äärealale kuuluvad, sõltub aga olu­kor­rast. Näiteks te­le­kom­mu­ni­kat­sioo­nis võib võrgu äärealaks olla mo­biil­te­le­fon; võr­gus­ta­tud ise­sõit­vate autode süsteemis aga iga üksik sõiduk.
  • Ääreseade: Iga võrgu ääres asuv andmeid ge­ne­ree­riv seade toimib ääre seadmena. Või­ma­li­kud and­me­al­li­kad on andurid, masinad, sõidukid või in­tel­li­gent­sed seadmed IoT-kesk­kon­nas. Need võivad olla näiteks pe­su­ma­si­nad, tu­le­kah­ju­an­du­rid, lam­bi­pir­nid või ra­diaa­to­ri­ter­mostaa­did.
  • Äärevärav: Äärevärav on arvuti, mis asub kahe võrgu vahelisel üle­mi­ne­kul. IoT-kesk­kon­nas ka­su­ta­takse ääre­vä­ra­vaid sõlmedena asjade interneti ja tuumvõrgu vahel.

Äär­te­ar­vu­tus vs udu­ar­vu­tus

Kohalike tööt­le­mis­ük­suste lisamine pilve ei ole uus lä­he­ne­mis­viis. Juba 2014. aastal võttis Ameerika Ühend­rii­kide teh­no­loo­gia­et­te­võte Cisco ka­su­tusele tu­run­dus­mõiste„fog computing“. Asjade interneti (IoT) kesk­kon­da­des ge­ne­ree­ri­tud andmeid ei saadeta enam otse pilve, vaid need koon­da­takse esmalt väi­ke­s­tesse and­me­kes­kus­tesse, kus neid ana­lüü­si­takse ja valitakse välja edasiseks tööt­le­miseks.

Tä­na­päe­val peetakse ser­va­ar­vu­tust osaks udu­ar­vu­tusest, kus IT-ressursid, nagu ar­vu­tus­võim­sus ja sal­ves­tus­maht, liiguvad veelgi lähemale võrgu äärealal asuvatele IoT-sead­me­tele. Võimalik on ka mõlema kont­sept­siooni kom­bi­nee­ri­mine. Järgneval joonisel on kujutatud ar­hi­tek­tuur, mis koosneb pilve-, udu- ja ser­va­kihti­dest.

Image: Schematic representation of a cloud architecture with cloud, fog and edge layers
Schematic rep­re­sen­ta­tion of a cloud arc­hi­tec­ture with cloud, fog and edge layers.
Tip

Tööstuse ja aka­dee­mi­liste ring­kon­dade avatud kon­sort­siumi Open Fog Con­sor­tium raames töö­ta­takse välja fog- ja ser­var­vu­tus­kesk­konna vii­te­ar­hi­tek­tuure.

Miks valida ser­va­ar­vu­tust?

Praegu kannavad kesk­and­me­kes­ku­sed suuremat osa in­ter­ne­tist pä­ri­ne­vast and­me­voost. Tä­na­päe­val on and­me­al­li­kad aga sageli mobiilsed ja asuvad kesk­and­me­süs­tee­mist liiga kaugel, et tagada vas­tu­võe­tav rea­gee­ri­mis­aeg (viivitus). See on eriti prob­le­maa­ti­line aja­krii­ti­liste ra­ken­duste puhul, nagu masinõpe ja ennetav hooldus.

Note

Ennetav hooldus on valmis tulevaste tehaste hooldust ja juhtimist põh­ja­li­kult muutma. Uus hool­dus­kont­sept­sioon on loodud selleks, et tuvastada rik­keoh­tusid in­tel­li­gent­sete sei­re­süs­teemide abil, nii et prob­lee­mid saaks kindlaks teha enne tegeliku rikke tekkimist.

Äär­te­ar­vu­tust ei peeta pilve asen­da­jaks, vaid täien­duseks, mis pakub järgmisi funkt­sioone:

  • Andmete kogumine ja koon­da­mine: ser­va­ar­vu­ta­mine tugineb andmete ko­gu­misele allika lähedal, seal­hul­gas eel­tööt­lusele ja and­me­ko­gu­mite valikule. Pilve üleslaa­di­mine toimub vaid juhul, kui andmeid ei ole võimalik kohapeal töödelda, on vaja põh­ja­likku analüüsi või tuleb andmed ar­hi­vee­rida.
  • Kohalik andmete sal­ves­ta­mine: Suurte and­me­mah­tude puhul on reaalajas edas­ta­mine pilve kesk­and­me­kes­ku­sest ta­va­li­selt võimatu. Seda probleemi saab vältida, sal­ves­ta­des vastavad andmed det­sent­ra­li­see­ri­tult võrgu äärealal. Äärevõrgu väravad toimivad sisu edas­ta­mise võrgus rep­li­kat­sioo­ni­ser­ve­ri­tena.
  • Te­hisin­tel­lekti toetav seire: ser­va­ar­vu­tus võimaldab ühendatud seadmete pidevat seiret. Koos masinõppe algo­ritmi­dega on võimalik reaalajas seisundi seire.
  • M2M-side: ser­var­vu­tust ka­su­ta­takse sageli koos M2M-sidega, et või­mal­dada võr­gus­ta­tud seadmete vahelist otsest suhtlust.

Järgnev joonis il­lust­ree­rib det­sent­ra­li­see­ri­tud pil­ve­ar­hi­tek­tuuri põhimõtet, kus ser­va­vä­ra­vad toimivad va­hen­da­ja­tena pilves asuva kesk­ar­vuti ja võrgu äärealal asuvate IoT-seadmete vahel.

Image: Schematic representation of an edge computing environment
Schematic rep­re­sen­ta­tion of an edge computing en­vi­ron­ment: Edge gateways receive data from the Internet of Things and load it into the public cloud or a private data centre as required.

Kuidas saab ser­va­ar­vu­tuse ar­hi­tek­tuure kasutada?

Ää­re­ar­vu­tuse ra­ken­dused pärinevad ta­va­li­selt asjade interneti (IoT) kesk­kon­nast. Ää­re­ar­vu­tus­teh­no­loo­gia oluliseks kas­vu­te­gu­riks on reaalajas töötavate si­de­süs­teemide kasvav nõudlus. Det­sent­ra­li­see­ri­tud and­me­tööt­lust peetakse näiteks järgmiste pro­jek­tide võt­me­täht­su­sega teh­no­loo­giaks:

  • Au­to­de­va­he­line side: ser­var­vu­ta­mine on oluline pil­ve­põ­histe varajase hoia­ta­mise süs­teemide või ise­sõit­vate sõidukite jaoks.
  • Arukad võrgud: Tänu det­sent­ra­li­see­ri­tud ener­gia­hal­dus­süs­teemi­dele peaksid elekt­ri­võr­gud suutma kohaneda võimsuse kõi­ku­mis­tega. Ge­ne­raa­to­ri­tele edas­ta­ta­vad andmed või­mal­da­vad rea­gee­rida tarbimise muu­tus­tele reaalajas.
  • Arukad tehased: ser­var­vu­tuse abil on võimalik rakendada ise­kor­ral­da­vaid toot­mis­et­te­võt­teid ja lo­gis­ti­ka­süs­teeme.

Millised on ser­va­ar­vu­tuse eelised?

Võrreldes tra­dit­sioo­ni­liste pil­ve­ar­hi­tek­tuu­ri­dega pakub ser­va­ar­vu­tust mitmeid eeliseid:

  • Reaalajas and­me­tööt­lus: tööt­le­mine toimub and­me­al­li­kate lähedal, mis aitab vältida vii­vi­tus­tega seotud probleeme.
  • Vä­hen­da­tud andmevoog: kohaliku and­meana­lüüsi tõttu tuleb võrgu kaudu edastada mär­ki­mis­väär­selt vähem andmeid.
  • Andmete tur­va­li­sus: nõuetele vastavust on lihtsam tagada.

Millised on ser­va­ar­vu­tuse puudused?

Hoolimata paljudest eelistest on ser­va­ar­vu­ta­misel ka puudusi, mida tuleks ra­ken­da­misel arvesse võtta:

  • Keerukam võr­gus­tiku struktuur: hajutatud süsteem on keerukam kui tsent­ra­li­see­ri­tud pil­veinf­ra­struk­tuur.
  • Han­ke­ku­lud: ser­var­vu­ta­mine nõuab palju kohalikku riistvara ja seetõttu kaasnevad sellega tohutud han­ke­ku­lud.
  • Hool­dus­ku­lud: Kom­po­nen­tide suure arvu tõttu ei saa eirata nii hooldus- kui ka hal­dus­ku­lusid.
Go to Main Menu