Kas yra periferinis skaičiavimas?
Daiktų internetas (IoT) mus supa visur – įrenginiai nuolat generuoja duomenis, kuriuos reikia saugoti, o kritiškai svarbiose sistemose – vertinti realiuoju laiku. „Edge computing“ technologija šiuos duomenis vertina tiesiogiai jų šaltinyje, o tai lemia paradigminį poslinkį debesų kompiuterijos eroje.
Kas yra „edge computing“? Apibrėžimas
„Edge computing“ – tai projektavimo metodas, skirtas daiktų interneto (IoT) aplinkoms, kuris užtikrina, kad IT ištekliai, tokie kaip saugojimo talpa ir skaičiavimo galia, būtų kuo arčiau duomenis generuojančių įrenginių ir jutiklių. „Edge computing“ yra alternatyva tradiciniams debesų sprendimams su centriniais serveriais.
Terminas „edge“ reiškia, kad taikant šį metodą duomenų apdorojimas nevyksta centralizuotai debesyje, o decentralizuotai – tinklo pakraštyje. „Edge“ kompiuterija skirta suteikti tai, ko iki šiol negalėjo pasiūlyti debesija: serverius, galinčius be delsimo apdoroti didelius duomenų kiekius iš pažangiųjų gamyklų, tiekimo tinklų ar eismo sistemų, leidžiant jiems nedelsiant imtis veiksmų įvykus incidentui.
„Edge“ kompiuterijos pagrindai iš pirmo žvilgsnio
„Edge computing“ – tai jau žinomų technologijų pritaikymas kompaktiškoje sistemoje, pavadintoje nauju pavadinimu. Toliau pateikiama svarbiausių „edge computing“ terminų apžvalga:
- „Edge“: IT žargone „edge“ reiškia tinklo pakraštį. Tačiau tai, kokie komponentai priskiriami tinklo pakraščiui, priklauso nuo situacijos. Pavyzdžiui, telekomunikacijų srityje tinklo pakraščiu gali būti mobilusis telefonas, o savarankiškai važiuojančių automobilių tinklo sistemoje – atskiras automobilis.
- Pagrindinis įrenginys: Kiekvienas duomenis generuojantis įrenginys tinklo pakraštyje veikia kaip pagrindinis įrenginys. Galimi duomenų šaltiniai yra jutikliai, mašinos, transporto priemonės arba išmanieji įrenginiai IoT aplinkoje. Tai gali būti, pavyzdžiui, skalbimo mašinos, gaisro jutikliai, lemputės arba radiatorių termostatai.
- Pagrindinis šliuzas: Pagrindinis šliuzas yra kompiuteris, esantis dviejų tinklų sandūroje. IoT aplinkose pagrindiniai šliuzai naudojami kaip mazgai tarp daiktų interneto ir pagrindinio tinklo.
„Edge“ kompiuterija ir „fog“ kompiuterija
Vietinių apdorojimo instancijų įtraukimas į debesiją nėra naujas metodas. Jau 2014 m. JAV technologijų koncernas „Cisco“ įtvirtino rinkodaros terminą„fog computing“ (t. y. „rūko kompiuterija“). Daiktų interneto (IoT) aplinkose generuojami duomenys nebėra siunčiami tiesiai į debesiją, bet pirmiausia kaupiami nedideliuose duomenų centruose, kur yra vertinami ir atrenkami tolesniems apdorojimo etapams.
Šiandien „edge computing“ laikomas „fog computing“ dalimi, kai IT ištekliai, tokie kaip skaičiavimo galia ir saugojimo talpa, dar labiau priartėja prie IoT terminalų tinklo pakraštyje. Taip pat įmanoma derinti abi šias koncepcijas. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota architektūra, susidedanti iš debesų, „fog“ ir „edge“ sluoksnių.
„Open Fog Consortium“ – atviras pramonės ir akademinės bendruomenės konsorciumas – kuria pavyzdines architektūras, skirtas „fog“ ir „edge“ kompiuterijos aplinkoms.
Kodėl verta rinktis periferinį skaičiavimą?
Šiuo metu centriniai duomenų centrai tvarko didžiąją dalį interneto generuojamos duomenų apkrovos. Tačiau šiandien duomenų šaltiniai dažnai yra mobilūs ir pernelyg toli nuo centrinio kompiuterio, kad būtų užtikrintas priimtinas atsakymo laikas (vėlavimas). Tai ypač kelia problemų laiko atžvilgiu kritinėms programoms, pavyzdžiui, mašininio mokymosi ir prognozinės techninės priežiūros sistemoms.
Prognozuojamoji techninė priežiūra turėtų iš esmės pakeisti ateities gamyklų techninės priežiūros ir valdymo praktiką. Ši nauja techninės priežiūros koncepcija skirta nustatyti gedimų riziką naudojant pažangias stebėjimo sistemas, kad problemos būtų nustatytos dar prieš atsirandant tikram gedimui.
„Edge“ kompiuterija nelaikoma debesų kompiuterijos pakaitalu, o jos papildymu, kuris atlieka šias funkcijas:
- Duomenų rinkimas ir agregavimas: „Edge“ kompiuterija remiasi duomenų rinkimu arti šaltinio, įskaitant pirminį apdorojimą ir duomenų rinkinio atranką. Įkėlimas į debesį vyksta tik tuomet, jei informacijos neįmanoma įvertinti lokaliai, reikalinga išsami analizė arba duomenys turi būti archyvuojami.
- Vietinis duomenų saugojimas: Esant dideliam duomenų kiekiui, realaus laiko perdavimas iš pagrindinio duomenų centro debesyje paprastai yra neįmanomas. Šią problemą galima apeiti, atitinkamus duomenis saugant decentralizuotai tinklo pakraštyje. Pakraščio šliuzai veikia kaip replikų serveriai turinio pristatymo tinkle.
- AI palaikomas stebėjimas: krašto kompiuterija leidžia nuolat stebėti prijungtus įrenginius. Kartu su mašininio mokymosi algoritmais galima stebėti būseną realiuoju laiku.
- M2M ryšys: kraštų kompiuterija dažnai naudojama kartu su M2M ryšiu, kad būtų galima tiesiogiai bendrauti tarp tinklo įrenginių.
Ši schema iliustruoja decentralizuotos debesų architektūros pagrindinį principą, pagal kurį pakraščio šliuzai veikia kaip tarpininkai tarp centrinio kompiuterio debesyje ir IoT įrenginių tinklo pakraštyje.
Kaip galima panaudoti krašto kompiuterijos architektūras?
Pagrindiniai krašto kompiuterijos taikymo atvejai paprastai kyla iš daiktų interneto (IoT) aplinkos. Svarbus krašto kompiuterijos technologijų plėtros veiksnys yra didėjanti realaus laiko ryšio sistemų paklausa. Pavyzdžiui, decentralizuotas duomenų apdorojimas laikomas pagrindine technologija šiuose projektuose:
- Automobilių tarpusavio ryšys: „Edge“ kompiuterija yra svarbi debesų technologijomis pagrįstoms išankstinio įspėjimo sistemoms arba autonominėms transporto priemonėms.
- Pažangiosios elektros tinklų sistemos: dėka decentralizuotų energijos valdymo sistemų, elektros tinklai turėtų gebėti prisitaikyti prie energijos svyravimų. Į generatorius perduodami duomenys leidžia realiuoju laiku reaguoti į suvartojimo pokyčius.
- Pažangios gamyklos: Pasitelkiant „Edge“ kompiuteriją galima įdiegti savaime organizuojančias gamybos įmones ir logistikos sistemas.
Kokie yra „edge computing“ privalumai?
Palyginti su tradicinėmis debesų architektūromis, kompiuterija periferijoje turi nemažai privalumų:
- Duomenų apdorojimas realiuoju laiku: apdorojimas vyksta arčiau duomenų šaltinių, todėl išvengiama vėlavimo problemų.
- Sumažintas duomenų srautas: dėl vietinės duomenų analizės per tinklą reikia perduoti žymiai mažiau duomenų.
- Duomenų saugumas: atitikties reikalavimus galima įgyvendinti lengviau.
Kokie yra „edge computing“ trūkumai?
Nepaisant daugybės privalumų, krašto kompiuterija turi ir trūkumų, į kuriuos reikėtų atsižvelgti ją diegiant:
- Sudėtingesnė tinklo struktūra: paskirstytoji sistema yra sudėtingesnė nei centralizuota debesų infrastruktūra.
- Įsigijimo išlaidos: „Edge“ kompiuterija reikalauja daug vietinės įrangos, todėl su ja susijusios įsigijimo išlaidos yra milžiniškos.
- Priežiūros išlaidos: Dėl didelio komponentų skaičiaus negalima ignoruoti nei priežiūros, nei administravimo išlaidų.