Edge Computing là gì? Mô hình kiến trúc của điện toán biên

Edge Computing là một dạng của giải pháp điện toán đám mây mà chắc hẳn những người dùng sử dụng công nghệ thường xuyên không còn xa lạ gì. Tuy nhiên liệu bạn đã thực sự hiểu và nắm rõ được Edge Computing là gì? Trong phạm vi bài viết này, Mona Media sẽ chia sẻ và phân tích những kiến thức cơ bản về giải pháp này.

Edge Computing là gì?

Edge Computing (điện toán biên) về bản chất là một dạng của điện toán đám mây, được thiết kế nhằm tối ưu hoá hệ thống điện toán đám mây bằng cách cho phép xử lý, tính toán dữ liệu tại vùng biên – nơi gần với nguồn phát sinh dữ liệu nhất (các thiết bị IoT).

Chức năng chính của Edge là tối ưu hóa hệ thống truyền dẫn, tránh tình trạng gián đoạn hay làm chậm trễ quá trình gửi/nhận dữ liệu.

Mô hình kiến trúc trong Edge Computing

Cloud Data Center, Edge Computing và IoT

Mô hình kiến trúc trong Edge Computing bao gồm 3 lớp sau:

• Cloud Data Center (Đám mây): Đây là lớp trên cùng của hệ thống kiến trúc Edge Computing, có nhiệm vụ xử lý, phân tích các tác vụ và dữ liệu phức tạp.
• Edge Computing: Đây là lớp trung gian trong hệ thống Edge Computing, là nơi dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, máy đo,… ở tầng thiết bị IoT.
• Internet of Things (IoT): IoT là lớp cuối cùng trong kiến trúc Edge Computing, bao gồm: các thiết bị đo đạc, các cảm biến (Sensor), điều khiển (Controller),… phục vụ việc khai thác và gửi dữ liệu lên các lớp phía trên.

Có thể thấy, Edge Computing là tầng trung gian gắn chặt với 2 tầng Cloud Data Center và IoT. Edge Computing được thiết kế để dễ dàng thu thập và xử lý dữ liệu, cần phản hồi nhanh tới tầng IoT và tiết kiệm băng thông cho các xử lý dữ liệu lớn được chuyển tiếp “lên đám mây”.

Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái điện toán biên

Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái Edge Computing bao gồm:

• Cloud Server: Là trung tâm dữ liệu cho phép lưu trữ và chạy các ứng dụng được sử dụng để điều phối và quản lý các edge node (nút biên) khác nhau.
• Thiết bị biên (Edge Device): Là thiết bị được tích hợp khả năng tính toán như máy ảnh, ô tô, máy ATM,… Song, năng lực tính toán của các thiết bị biên còn hạn chế, chỉ xử lý được các yêu cầu tức thời cần độ trễ thấp. Tuy nhiên ngày nay, nhiều edge device đã được nâng cấp và có cấu hình mạnh ra đời.
• Nút biên (Edge Node): Nút biên là bất kỳ máy chủ biên, thiết bị biên hay cổng biên mà tính toán biên có thể được thực hiện.
• Máy chủ biên (Edge Server): Là loại thiết bị dùng để cung cấp một điểm đầu vào cho một hệ thống mạng cụ thể tại các khu vực sản xuất.
• Cổng biên (Edge Gateway): Mỗi cổng biên thường là một máy chủ biên, có chức năng xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp và thực hiện các chức năng mạng như bảo vệ tường lửa, biên dịch giao thức hoặc kết nối không dây.

Cách thức hoạt động của Edge Computing là gì?

Edge Computing hoạt động bằng cách nắm bắt và ưu tiên xử lý những thông tin gần nguồn dữ liệu mong muốn. Edge Computing dựa vào các cảm biến, thiết bị điện toán và máy móc để thực hiện thu thập và cung cấp dữ liệu cho các máy chủ biên (Edge Server) hoặc đám mây.

Tùy thuộc vào nhiệm vụ và kết quả mong muốn, dữ liệu này có thể cung cấp khả năng tự động hóa, cung cấp cho hệ thống phân tích và học máy hoặc cung cấp khả năng hiển thị về trạng thái hiện tại của thiết bị,…

Ưu điểm của giải pháp Edge Computing là gì?

Bên cạnh những ưu điểm kể trên, Edge Computing cũng bao gồm một số nhược điểm sau:

Thiếu cơ sở vật chất tại chỗ

Edge Computing thực hiện xử lý dữ liệu ở vùng biên – nơi đặt các máy chủ gần nhất. Tuy nhiên, tại những vùng kém phát triển, việc triển khai cơ sở hạ tầng Edge Computing cũng bị ảnh hưởng, khiến mô hình này không thể phát huy tối đa những ưu điểm vốn có của nó.

Chi phí đầu tư lớn

Mặc dù đem đến nhiều lợi ích cùng với khả năng tiết kiệm băng thông hiệu quả, chi phí ban đầu bỏ ra cho một hệ thống Edge Computing là không hề nhỏ. Số lượng thiết bị lớn, phân tán về vị trí địa lý có thể làm chùn bước ngay cả các doanh nghiệp lớn.

Nguy cơ mất dữ liệu

Như đã đề cập ở trên, trong quá trình xử lý, những t sau:

Tiết kiệm thời gian

Edge Computing có khả năng xử lý dữ liệu tại cục bộ hoặc các trung tâm dữ liệu biên gần đó. Từ đó dễ dàng hơn trong việc  xử lý những tác vụ yêu cầu thời gian phản hồi nhanh và đòi hỏi phải đưa ra hành động xử lý ngay lập tức khi gặp phải một tình huống nào đó.

Ngoài ra, Edge Computing cũng giúp tăng hiệu suất mạng thông qua việc giảm độ trễ băng thông. Do đó, tốc độ truyền dữ liệu đi cũng được cải thiện một cách đáng kể và tối ưu.

Khả năng bảo mật an toàn cao

Vấn đề nổi bật của điện toán đám mây truyền thống đó là tính riêng tư và bảo mật dữ liệu. Trong khi đó, Edge Computing phân phối quy trình xử lý và lưu trữ trên nhiều thiết bị, trung tâm dữ liệu. Từ đó, người dùng sẽ hạn chế gặp phải các sự cố về mạng như gián đoạn hay load chậm.

Ngoài ra, với tính năng phân tán, Edge Computing còn cho phép người dùng triển khai các giao thức bảo mật tốt hơn. Do đó, bạn có thể loại bỏ các phần bị xâm phạm mà không cần ngắt kết nối mạng.

Độ tin cậy cao

Trong hệ thống Edge Computing, những thiết bị IoT và trung tâm dữ liệu biên được đặt gần người dùng. Do đó, hạn chế sự cố mạng xảy ra gây ảnh hưởng đến người dùng. Thậm chí, khi trung tâm dữ liệu gần đó gặp sự cố và tạm ngưng hoạt động, các thiết bị Edge Computing vẫn tiếp tục hoạt động và tự xử lý các chức năng quan trọng.

Ngoài ra, Edge Computing còn đảm bảo tính trải nghiệm nhanh và liền mạch cho người dùng. Đặc biệt là những người cần truy cập thông tin và ứng dụng ngay lập tức ở bất kỳ đâu. Đây chính là lý do khiến cho Edge Computing lại có độ tin cậy cao như vậy.

Hạn chế của Edge Computing là gì?

dữ liệu bị đánh giá là không quan trọng sẽ bị loại bỏ tại biên để đảm bảo khối lượng công việc tải lên đám mây được tối ưu hóa. Đây chính là “con dao hai lưỡi” vì trong một số trường hợp các thiết bị biên có thể đánh giá sai vai trò và tầm quan trọng của dữ liệu. Lúc này, vấn đề truy vết cũng như khôi phục dữ liệu trong mô hình Edge Computing sẽ trở nên rất phức tạp.

Ứng dụng của Edge Computing

Tiềm năng của Edge Computing trong tương lai là vô cùng mạnh mẽ. Một điều chắc chắn rằng nó sẽ luôn được cải tiến để mang đến nhiều tiện ích cho đa dạng các ngành nghề, lĩnh vực. Bởi những ứng dụng mà nó mang lại giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và sức lực con người.

Một số ứng dụng của Edge Computing vào thực tế có thể kể đến như sau:

Xe tự lái

Lĩnh vực này hiện tại đang nhận được rất nhiều sự quan tâm trên thế giới. Edge Computing chính là yếu tố quan trọng không thể thiếu góp phần làm nên thành công của xe tự lái.

Bằng việc áp dụng Edge Computing, những chiếc xe tự lái có thể tự xử lý thông tin ngay lập tức và đưa ra quyết định cấp thiết mang lại sự an toàn cho người lái khi trên đường. Bên cạnh đó, Edge cũng giúp các phương tiện liên lạc với nhau dễ dàng và hiệu quả hơn.

Thiết bị chăm sóc sức khỏe

Đặc thù của ngành chăm sóc sức khỏe chứa là chứa lượng dữ liệu bệnh nhân khổng lồ. Do đó, việc áp dụng tính năng tự động hóa và máy học của Edge Computing sẽ hỗ trợ quá trình phân loại dữ liệu bệnh án trở nên dễ dàng hơn. Ứng dụng phổ biến của Edge Computing trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe là các thiết bị đeo với mục đích hỗ trợ điều trị từ xa, theo dõi các tình trạng mãn tính của bệnh nhân.

Thậm chí, trong một số trường hợp khẩn cấp, các thiết bị ứng dụng Edge Computing còn đóng vai trò quan trọng trong việc cứu giúp con người. Ví dụ có thể kể đến như máy đo nhịp tim với khả năng tổng hợp, phân tích dữ liệu sức khỏe người bệnh. Từ đó có thể cung cấp cảnh báo tức thời tới người chăm sóc khi bệnh nhân có những thay đổi bất thường. Đảm bảo người bệnh luôn được theo dõi và ở trong tình trạng an toàn nhất.

Bên cạnh việc ứng dụng trong thiết bị đeo, một ứng dụng khác của Edge Computing trong ngành chăm sóc sức khoẻ là rô bốt hỗ trợ phẫu thuật. Trong các cuộc phẫu thuật, những rô bốt này sẽ có khả năng tự phân tích dữ liệu và đưa ra những quyết định tức thời. Từ đó, hỗ trợ một cách an toàn, nhanh chóng và chính xác cho các tình huống ngoài ý muốn trong quá trình phẫu thuật.

Sản xuất

Edge Computing hỗ trợ doanh nghiệp giám sát và phân tích quy trình sản xuất theo thời gian thực. Đồng thời, tính năng học máy ở của Edge Computing còn có khả năng phát hiện lỗi và cải thiện chất lượng sản xuất.

Bên cạnh đó, Edge Computing hiện đại còn được trang bị bộ cảm biến môi trường, cụ thể là những thông tin về cách lắp ráp và lưu trữ thành phần của sản phẩm. Nhờ đó, hoạt động sản xuất tại các nhà máy được cải thiện về cả năng suất lẫn chất lượng.

Giải pháp bảo mật

Việc ứng dụng Edge Computing trong các hệ thống giám sát có ý nghĩa rất quan trọng. Bởi bất kỳ hệ thống bảo mật nào cũng được yêu cầu phải có khả năng ngăn chặn và xử lý các mối đe dọa về bảo mật trong thời gian ngắn.

Cụ thể, khi xử lý hình ảnh, video trên các thiết bị giám sát, Edge Computing có thể phát hiện và xác định sự xâm nhập bất thường để đưa ra cảnh báo kịp thời cho người dùng. Từ đó tăng tính bảo mật và đảm bảo sự an toàn cho toàn bộ dữ liệu và tài sản của người dùng.

Ngày nay, với sự bùng nổ mạnh mẽ của các thiết bị IoT, Edge Computing được triển khai để đưa ra những dữ liệu gần hơn với các thiết bị và người dùng. Điều này giúp khắc phục những hạn chế của điện toán đám mây về độ trễ, khả năng xử lý dữ liệu cũng như lượng băng thông.

Việc hiểu và nắm rõ Edge Computing là gì vô cùng quan trọng và cần thiết. Hy vọng qua những thông tin trên đây mà Mona Media cung cấp, bạn đọc đã có cái nhìn rõ hơn về Edge Computing cũng như những vấn đề xoay quanh giải pháp này.

Có thể bạn quan tâm: Cache – Bộ nhớ đệm là gì? Cách xóa dữ liệu trong bộ nhớ đệm