Что такое граничные вычисления? Полное руководство

Снова о том, что же такое Граничные вычисления

В двух словах, граничные (периферийные) вычисления — это любые вычисления, которые происходят на границе сети, а не на централизованном сервере.

Если углубиться в тему, становится видно, что развертывание граничных вычислений, часто поддерживаемое поставщиками облачных вычислений, является частью распределенной инфраструктуры.

Эта инфраструктура позволяет вычислительной мощности быть ближе к людям, которые производят или потребляют данные.

Ключевым в идее перифирии, независимо от того, поддерживает ли ваше граничное расширение машинное обучение, искусственный интеллект или аналитику данных, является то, что оно распространяет ресурсы далеко за пределы некогда доминировавшего центра обработки данных. Сегодня условная Граница доминирует так же как дата-центр, который был лидером несколько десятков лет назад.

Наиболее важной частью граничных технологий является то, что это форма распределенных вычислений. Если вы взглянете на историю компьютеров, вы увидите процесс перехода от более централизованных вычислений (таких, как ранние мейнфреймы) к более распределенным моделям (таким, как сетевые ПК). В последние годы тенденция к облачным вычислениям – это переход к более рассредоточенной модели многооблачных вычислений. Новая тенденция к граничным вычислениям является дальнейшим расширением этой распределенной модели.

Граничные вычисления обеспечивают вычисления за пределами центра обработки данных и периметра облака, что позволяет им поддерживать мобильные и IoT-устройства, включая сотовые телефоны.

Примеры граничных вычислений

Возможно, вы не осознаете этого, но вы, вероятно, каждый день взаимодействуете с устройствами, использующими граничные вычисления. Например, если вы работаете в среде удаленного офиса или бэк-офиса (ROBO) с собственной вычислительной инфраструктурой - это и есть пример граничных вычислений.

Смартфон, который лежит у вас в кармане, выполняет граничные вычисления. Так же как и ваш автомобиль. Ваш принтер и, возможно даже, ваш телевизор.

Вот неполный список периферийных вычислительных устройств:

• Смартфоны

• Смарт-часы

• "Умные" аксессусары (фитнес-браслеты, трекеры, очки дополненной реальности и т.п)

• Ноутбуки и настольные ПК

• Граничные сервера

• Игровые системы

• Принтеры

• "Умные" маршрутизаторы

• "Умная" техника

• "Умные" домашние динамики

• Компьютеризированные медицинские устройства

• "Подключенные" автомобили

• Автономные транспортные средства

• "Умные" светофоры

• "Умное" сельское хозяйство

• "Умная" сеть электроснабжения

• Вышки сотовой связи

• Киоски

• Устройства для торговых точек

• Шлюзы Интернета вещей (IoT)

• Шлюзы для Промышленного Интернета вещей (IIoT)

• Военные и оборонные машины и оружие

• Роботы

Архитектура граничных вычислений

Поскольку существует так много различных типов периферийных устройств, не существует единой граничной архитектуры, охватывающей все варианты использования. Однако в целом большинство развертываний граничных вычислений имеют некоторые общие характеристики.

Во-первых, граничные устройства обычно собирают данные с датчиков. Эти датчики могут быть частью самого устройства (как в случае смартфонов и автономных транспортных средств) или могут быть отдельными (как в случае игровых систем и многих развертываний IIoT).

Затем граничное устройство выполняет некоторую обработку и хранение локально. Теоретически устройство может хранить данные на периферии неограниченное время, но в большинстве развертываний устройство затем отправляет часть данных в облако для дополнительной обработки и анализа. Затем другие устройства и пользователи могут получить доступ к обработанным данным через облако.

Будет проще понять эту архитектуру рассмотрев конкретный случай использования. Подумайте о устройствах в виде планшетов, которые можно увидеть за каждым столиком в сетевом ресторане. Эти граничные устройства собирают данные, вводимые пользователями, такие как информация о заказе, детали оплаты и/или ответы на опросы.

Затем планшеты передают все эти данные по Wi-Fi на централизованный сервер в ресторане. Этот сервер обрабатывает и хранит данные, а также направляет их на различные подключенные к Интернету серверы, которые обрабатывают платежи, отслеживают финансовые показатели компании, анализируют заказы клиентов и ответы на опросы. Администраторы и бизнес-менеджеры могут получить доступ к этим облачным данным через различные приложения.

Эта комбинация граничных и облачных вычислений становится все более распространенной в различных вариантах использования и отраслях.

Каковы преимущества пограничных вычислений?

Граничные вычисления предлагают ряд преимуществ по сравнению с моделями централизованных вычислений, такие как - более высокая скорость обработки, снижение нагрузки на сеть, снижение затрат и многое другое. Среди других преимуществ:

• Скорость. Если вы обрабатываете данные рядом с местом их создания, вам не нужно ждать, пока они перейдут в облако и обратно. Это сокращение задержки приводит к более высокой производительности.

• Снижение нагрузки на сеть. Современные устройства генерируют так много данных, что сетям может быть трудно за ними угнаться. Увеличение объема обработки на периферии снижает нагрузку на полосу пропускания сети, освобождая ресурсы для наиболее важных рабочих нагрузок.

• Снижение затрат. Передача меньшего количества данных также может привести к снижению затрат на передачу данных. Это может иметь большое значение, особенно в тех частях мира, где плата за передачу мобильных данных высока.

• Улучшенная безопасность. Если вы храните и обрабатываете все свои данные в одном месте, это дает злоумышленникам большую привлекательную цель, но периферийные вычисления снижают вероятность того, что злоумышленники получат огромный массив данных. Кроме того, периферийные вычисления затрудняют распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» (DDOS).

• Соответствия требованиям. В некоторых регионах мира действуют законы о защите данных, которые требуют, чтобы данные хранились и обрабатывались в той области, где они были созданы. Граничные вычисления могут упростить организациям соблюдение этих правил.

• Улучшенная надежность. Распределение ваших данных по нескольким физическим местоположениям является фундаментальным принципом передового опыта аварийного восстановления/непрерывности бизнеса (DR/BC). Если ваши рабочие нагрузки обрабатываются множеством небольших устройств, у вас меньше шансов столкнуться с катастрофическим сбоем, если одно устройство отключится.

• Уникальные продукты и услуги. Граничные вычисления делают возможным ряд мобильных устройств, которые в противном случае были бы недоступны для конечных пользователей. Потребительский спрос на «умные» продукты продолжает расти, и эти продукты зависят от периферийных вычислений.

• Улучшенный мониторинг. Граничные вычисления также позволяют компаниям отслеживать многие вещи, которые они иначе не смогли бы отслеживать. Это особенно важно для интеллектуальных заводов, интеллектуального сельского хозяйства, интеллектуальных сетей и сценариев использования IIoT.

Каковы проблемы пограничных вычислений?

Как и следовало ожидать, граничные вычисления имеют и некоторые недостатки. Вот некоторые из наиболее существенных:

• Увеличение нагрузки на обслуживание. Если на вашем предприятии десятки, сотни или даже тысячи периферийных вычислительных устройств, вашим сотрудникам необходимо обслуживать все эти устройства. Это может увеличить нагрузку на ІТ-отделы и потребовать от сотрудников командировок во множество разных мест, что может увеличить расходы.

• Риски безопасности. Как упоминалось выше, граничные вычисления снижают некоторые риски безопасности, но также создают и другие. В некоторых случаях злоумышленники могут получить доступ к сетям, скомпрометировав граничное устройство. И вместо того, чтобы защищать несколько централизованных систем, команды теперь должны защищать множество небольших устройств. Обеспечение адекватного уровня защиты каждого устройства может занять много времени и средств.

• Пропущенные данные. Если вы передаете в облако только часть данных после их обработки на границе, возможно, вы упускаете важную часть информации. Организациям необходимо тщательно проектировать свои граничные вычислительные среды, чтобы обеспечить доступ ко всей необходимой информации в нужный момент.

• Масштабируемость. Масштабирование сети граничных вычислений требует развертывания нового оборудования. Как правило, это сложнее, чем масштабирование в среде облачных вычислений.

• Проблемы окрежающей среды. Облачные серверы находятся в высококонтролируемых центрах обработки данных, но граничные устройства часто располагаются на открытом воздухе, где на них могут воздействовать погода, пыль, загрязнение, люди и даже животные. В зависимости от конкретного случая использования, вам может потребоваться спроектировать граничные устройства таким образом, чтобы они могли выдержать удар молнии, наезд грузовика или порчу дикими животными.

• Отсутствие стандартов. Во многих случаях использования граничных вычислений отрасли еще не пришли к единому стандарту для. Это затрудняет достижение функциональной совместимости и подвергает организации риску того, что они могут сделать ставку на технологию, которая вскоре устареет.

• Логистические трудности. Запуск среды граничных вычислений может быть сложным как с технологической, так и с кадровой точки зрения. Например, организации могут столкнуться с проблемами при подаче питания на устройства, обеспечении автоматического включения устройств при необходимости или даже при поиске места для устройств в тех случаях, когда физическое пространство ограничено. Хотя эти проблемы не являются непреодолимыми, организациям следует учитывать их, прежде чем приступать к реализации инициативы по внедрению граничных вычислений.

Почему граничные вычисления важны?

Несмотря на эти проблемы, предприятиям следует обратить внимание на тенденцию граничных вычислений и подумать о том, как их компания может принять в ней участие. Вот почему:

• Рынок граничных вычислительных устройств огромен и продолжает расти. По данным IDC, в 2024 году объем рынка граничных вычислений составит около 250,6 млрд долларов. И этот рынок растет с каждым годом. Ваши конкуренты, безусловно, участвуют в этой тенденции, и если вы хотите идти в ногу со временем, вам необходимо изучить, как ваша компания может получить прибыль.

• Пограничные вычисления дополняют облачные вычисления. Уже более десяти лет облачные вычисления находятся на подъеме. Однако не имеет финансового смысла выполнять всю обработку и хранение данных в облаке, а также это может быть нецелесообразно по соображениям безопасности или соответствия нормативным требованиям. Надежная стратегия граничных вычислений часто является необходимым балансом для хорошей стратегии облачных вычислений.

• Граничные вычисления могут сделать предприятия более эффективными. Как уже говорилось ранее, граничные вычисления позволяют экономить время и деньги. Организациям следует тщательно изучить рентабельность инвестиций, чтобы определить, в каких случаях граничные вычисления могут иметь смысл для их деятельности.

• Граничные вычисления позволяют создавать новые продукты и услуги. Как потребители, так и предприятия стремятся приобрести новые продукты и услуги, которые интегрируют вычислительные возможности в повседневную жизнь. Пограничные вычисления могут открыть новые бизнес-модели и новые способы обслуживания клиентов.

• Граничные вычисления могут сделать жизнь лучше. Граничные вычисления стимулируют множество инноваций. Это помогает сделать автомобили более безопасными, делать покупки и рестораны более удобными, фермы и фабрики более продуктивными, цепочки поставок более эффективными, а жилые комнаты более веселыми.

• Граничные вычисления никуда не денутся. Учитывая огромные преимущества периферийных вычислений и то, насколько глубоко они интегрированы в повседневную жизнь, маловероятно, что периферийные устройства исчезнут в ближайшее время. Вместо этого, как и в случае с облачными вычислениями, вполне вероятно, что мы просто начнем думать о граничных вычислениях как о «вычислениях».

Синтия Харви для eWeek

(внештатный писатель и редактор из Детройта, в индустрии высоких технологий более пятнадцати лет.)