Edge computing: Kiến thức cơ bản về giải pháp kiến tạo tương lai

Edge Computing là gì và tại sao nó ngày càng phổ biến trong sự phát triển của công nghệ ngày nay. Hãy cùng FPT Shop khám phá chi tiết hơn về Edge Computing và những lợi ích vượt bậc mà nó mang lại nhé.

Edge computing là gì?

Edge Computing, hay còn được gọi là điện toán biên. Mục tiêu chính của nó là giảm độ trễ và tiết kiệm băng thông bằng cách đưa sức mạnh tính toán và lưu trữ gần hơn với nguồn dữ liệu cần xử lý.

Nguồn gốc của Edge Computing là từ mô hình CDN (Mạng Phân Phối Nội dung) – những hệ thống xuất hiện vào cuối những năm 90 để phân phối nhanh chóng các nội dung web và video từ các máy chủ gần người dùng nhất. Ban đầu, chúng tập trung vào việc cải thiện trải nghiệm người dùng, nhưng sau đó, chúng phát triển để lưu trữ cả ứng dụng và các thành phần của chúng tại các máy chủ biên. Điều này đã mở ra cánh cửa cho sự ra đời của các dịch vụ điện toán biên đầu tiên, như khả năng tổng hợp dữ liệu thời gian thực.

Edge Computing còn có tên gọi là điện toán biên

Cách thức hoạt động của Edge Computing

Điện toán biên hoạt động gần nguồn dữ liệu hoặc sự kiện, nắm bắt thông tin và xử lý ngay tại chỗ. Thông qua cảm biến, thiết bị điện toán và máy móc, nó thu thập dữ liệu và truyền đến máy chủ biên hoặc đám mây. Dữ liệu này có thể được chuyển đến hệ thống phân tích và máy học để tự động hóa công việc hoặc hiển thị trạng thái hiện tại của thiết bị, hệ thống hoặc sản phẩm.

Tuy nhiên, xử lý dữ liệu không chỉ giới hạn trong các trung tâm dữ liệu biên và đám mây. Ở một số trường hợp, thiết bị IoT có khả năng tự xử lý dữ liệu bằng phần cứng tích hợp hoặc chuyển dữ liệu đến thiết bị thông minh kết nối.

Mô hình kiến trúc trong Edge Computing

Edge Computing, Cloud Computing và IoT

Edge Computing, Điện toán đám mây và Internet of Things (IoT) có mật độ liên kết chặt chẽ, tạo nên một hệ sinh thái hoạt động đồng bộ. Edge Computing có vai trò quan trọng, đó là tầng trung gian chịu trách nhiệm xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ từ tầng IoT, cung cấp phản hồi nhanh mà không làm tăng áp lực về băng thông khi truyền dữ liệu "lên mây".

Trong môi trường Edge Computing, cảm biến, máy đo ở tầng thiết bị IoT sẽ thu thập dữ liệu. Thay vì trực tiếp chuyển dữ liệu lên máy chủ đám mây thì dữ liệu sẽ đi qua vùng biên - nơi các trung tâm tính toán và lưu trữ cục bộ được đặt gần nguồn dữ liệu.

Câu hỏi thường gặp là về vị trí của biên. Biên có thể là một máy trạm cục bộ kết nối Internet, vẫn nằm ở rìa của mạng LAN, hoặc có thể là một trung tâm dữ liệu địa phương xử lý cho một khu vực cụ thể. Quan trọng nhất, biên không nhất thiết phải thuộc mạng LAN hay kết nối qua Internet, miễn nó gần nguồn dữ liệu và sẵn sàng cung cấp xử lý với độ trễ thấp, đặc biệt là trong thời gian thực.

Các dữ liệu lớn và phức tạp sẽ được chuyển đến máy chủ đám mây. Mặc dù có độ trễ cao và phụ thuộc vào đường truyền, nhưng điện toán đám mây lại phù hợp với nhiệm vụ đòi hỏi sức mạnh xử lý lớn và tài nguyên mạnh mẽ.

Edge Computing, Điện Toán Đám Mây và IoT có liên kết chặt chẽ

Những thành phần cơ bản trong hệ sinh thái Edge Computing

Cloud Server, có thể là đám mây công cộng hoặc riêng tư, thậm chí là một trung tâm dữ liệu, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và chạy các ứng dụng quản lý và điều phối các edge node khác nhau. Các công việc tại biên, thiết bị cuối và trên đám mây tương tác để tạo ra một quá trình xử lý mạnh mẽ và hiệu quả.
Thiết bị biên, hay edge device, đại diện cho các thiết bị tích hợp khả năng tính toán (ví dụ máy ATM, oto, máy ảnh số…). Chúng thường có khả năng tính toán hạn chế, chỉ xử lý các yêu cầu tức thì đòi hỏi độ trễ thấp. Mặc dù có những thiết bị biên mạnh mẽ, nhưng chúng chỉ là ngoại lệ và không đại diện cho đa số.
Nút biên, hay edge node, là một thuật ngữ phổ quát ám chỉ bất kỳ thiết bị biên, máy chủ biên hoặc cổng biên nào có khả năng thực hiện tính toán biên.
Máy chủ biên, hay edge server, là một máy tính chuyên dụng được đặt tại các địa điểm từ xa (nhà máy, khách sạn, cửa hàng bán lẻ, trung tâm phân phối hoặc chi nhánh ngân hàng). Thường được xây dựng từ PC công nghiệp, máy chủ biên có CPU từ 8 - 16 lõi hoặc hơn, bộ nhớ từ 16GB và dung lượng lưu trữ cục bộ hàng trăm GB. Chúng thường được sử dụng để xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp và cung cấp các dịch vụ chia sẻ.
Cổng biên, hay edge gateway, thường là một máy chủ biên không chỉ xử lý công việc ứng dụng doanh nghiệp mà còn thực hiện các chức năng mạng như biên dịch giao thức, kết nối không dây, tường lửa.

Những thành phần cơ bản trong hệ sinh thái Edge Computing

Top 4 lí do nên dùng Edge Computing

Giới hạn tốc độ xử lý của Cloud Computing

Máy chủ đám mây có khả năng xử lý các nhiệm vụ lớn, nhưng vì thường đặt ở những vị trí xa xôi, độ trễ qua Internet có thể lên đến hàng trăm mili giây. Trái lại, các thiết bị biên có thể không mạnh mẽ bằng, nhưng với lượng dữ liệu từ thiết bị IoT không quá lớn, chúng có thể cho tốc độ phản hồi từ khoảng cách ngắn với mức micro giây. Một ví dụ rõ ràng về tầm quan trọng của độ trễ là trong lĩnh vực xe tự lái, mỗi một mili giây độ trễ có thể phải đánh đổi bởi sự an toàn của người ngồi trong xe.

Đảm bảo đường truyền dữ liệu

Máy chủ biên ở gần hay trong cùng mạng cục bộ sẽ đảm bảo tốc độ và sự ổn định của dữ liệu khi truyền. Ví dụ điển hình là khi có sự cố với cáp quang, tác động lên kết nối Internet trong nước là ít đáng kể, trong khi băng thông quốc tế thường giảm mạnh, gây khó chịu.

Bảo mật an toàn cao

Đây là một vấn đề quan trọng của điện toán đám mây, đặc biệt là đối với đám mây công cộng, nơi tính riêng tư và bảo mật dữ liệu trở thành mối quan tâm hàng đầu. Điện toán biên có thể coi là một hình thức giống với lai hybrid cloud, với việc xử lý cục bộ tại thiết bị biên mang lại sự yên tâm cao hơn về mặt bảo mật. Chỉ có những dữ liệu không quan trọng mới được chuyển lên máy chủ công cộng.

Giảm tải băng thông của Cloud Computing

Đây là một biện pháp quan trọng để tiết kiệm tài nguyên. Các công việc xử lý ngay tại biên không chỉ giúp giảm lượng dữ liệu cần truyền qua Internet đến Cloud Server mà còn giảm chi phí đầu tư cho khả năng xử lý của đám mây.

Edge Computing có nhiều lợi ích đáng kể

Hạn chế của điện toán biên

Cơ sở vật chất tại chỗ

Edge Computing thực hiện xử lý tại vùng biên, nơi đặt các máy chủ gần nhất. Tuy nhiên, đôi khi, việc triển khai cơ sở hạ tầng điện toán biên gặp khó khăn tại những vùng kém phát triển, điều này làm giảm khả năng tận dụng tối đa ưu điểm của mô hình này.

Khả năng giám sát và xử lý các vấn đề an ninh

Đây là thách thức phổ biến của điện toán phân tán, đặc biệt khi có quá nhiều nút biên và chúng không đồng đều về khả năng bảo mật. Điều này làm cho việc theo dõi và kiểm soát trở nên khó khăn hơn so với điện toán tập trung.

Mất mát dữ liệu

Đây là một thách thức khi thực hiện xử lý tại biên, với việc loại bỏ dữ liệu được đánh giá là thừa để tối ưu hóa khối lượng công việc tải lên đám mây. Tuy nhiên, điều này có thể trở thành một con dao hai lưỡi nếu các thiết bị biên không đánh giá đúng tầm quan trọng của dữ liệu. Trong tình huống này, vấn đề về theo dõi và khôi phục dữ liệu trở nên rất phức tạp.

Chi phí đầu tư lớn

Mặc dù điện toán biên mang lại nhiều lợi ích, tiết kiệm băng thông và năng lực xử lý của đám mây, nhưng chi phí ban đầu cho việc triển khai mạng biên là không nhỏ. Số lượng lớn thiết bị, được phân tán ở nhiều vị trí địa lý, có thể đặt ra thách thức đối với ngay cả các doanh nghiệp lớn.

Edge Computing cũng có những hạn chế nhất định

Tạm kết

Hi vọng các bạn đã có được những thông tin hữu ích về Edge Computing là gì và những đặc điểm nổi bật của nó. Đừng quên theo dõi FPT Shop để cập nhật những xu hướng công nghệ mới nhất hiện nay nhé. Cảm ơn bạn đã đồng hành cùng FPT Shop!

Đọc thêm:

Ngoài ra, FPT Shop cung cấp đa dạng sản phẩm công nghệ hiện đại như laptop, điện thoại, máy tính bảng và nhiều sản phẩm khác. Bạn có thể theo dõi website hoặc ghé thăm cửa hàng để chọn lựa những sản phẩm với giá tốt nhất nhé.