Co je to edge computing?

Internet věcí (IoT) je všude kolem nás, zařízení generují nepřetržitě data, která je třeba ukládat a v případě kritických aplikací vyhodnocovat v reálném čase. Edge computing vyhodnocuje tato data přímo u zdroje, což přináší paradigmatickou změnu v éře cloud computingu.

Co je to edge computing? Definice

Edge computing je přístup k návrhu prostředí IoT, který poskytuje IT zdroje, jako je úložná kapacita a výpočetní výkon, co nejblíže zařízením a senzorům generujícím data. Edge computing je alternativou k tradičním cloudovým řešením s centrálními servery.

Termín „edge“ odkazuje na skutečnost, že v tomto přístupu se zpracování dat neprovádí centrálně v cloudu, ale decentralizovaně na okraji sítě. Edge computing má poskytovat to, co cloud dosud nebyl schopen nabídnout: servery, které mohou bez prodlení vyhodnocovat velká data z inteligentních továren, dodavatelských sítí nebo dopravních systémů, což jim umožňuje v případě incidentu okamžitě reagovat.

Základy edge computingu v kostce

Edge computing využívá zavedené technologie v kompaktním designu pod novým názvem. Zde je přehled nejdůležitějších pojmů z oblasti edge computingu:

• Edge: V IT žargonu je „edge“ okraj sítě. Které komponenty jsou přiřazeny k okraji sítě, však závisí na situaci. V telekomunikacích může být okrajem sítě například mobilní telefon; v systému propojených autonomně řízených automobilů pak jednotlivé vozidlo.
• Edge zařízení: Každé zařízení generující data na okraji sítě funguje jako edge zařízení. Možnými zdroji dat jsou senzory, stroje, vozidla nebo inteligentní zařízení v prostředí IoT. Může se jednat například o pračky, požární hlásiče, žárovky nebo termostaty radiátorů.
• Okrajová brána: Okrajová brána je počítač umístěný na přechodu mezi dvěma sítěmi. V prostředí IoT se okrajové brány používají jako uzly mezi internetem věcí a základní sítí.

Edge computing vs fog computing

Přidávání lokálních zpracovatelských instancí do cloudu není nový přístup. Již v roce 2014 zavedla americká technologická skupina Cisco marketingový termín„fog computing“ (mlhové výpočty). Data generovaná v prostředí IoT se již neodesílají přímo do cloudu, ale nejprve se konsolidují v malých datových centrech, vyhodnocují se a vybírají se pro další kroky zpracování.

Dnes je edge computing považován za součást fog computingu, kde se IT zdroje, jako je výpočetní výkon a úložná kapacita, přesouvají ještě blíže k IoT terminálům na okraji sítě. Je také možné kombinovat oba koncepty. Následující grafika znázorňuje architekturu s vrstvami cloud, fog a edge.

Proč zvolit edge computing?

V současné době přenášejí centrální datová centra většinu datového zatížení generovaného internetem. Dnes jsou však zdroje dat často mobilní a příliš vzdálené od centrálního mainframu, aby bylo možné zajistit přijatelnou dobu odezvy (latenci). To je zvláště problematické pro časově kritické aplikace, jako je strojové učení a prediktivní údržba.

Edge computing není vnímán jako náhrada, ale jako doplněk cloudu, který poskytuje následující funkce:

• Sběr a agregace dat: Edge computing se opírá o sběr dat v blízkosti zdroje, včetně předběžného zpracování a výběru datového fondu. Nahrávání do cloudu se provádí pouze v případě, že informace nelze vyhodnotit lokálně, jsou vyžadovány podrobné analýzy nebo je třeba data archivovat.
• Lokální ukládání dat: U velkého množství dat je přenos v reálném čase z hlavního datového centra v cloudu obvykle nemožný. Tento problém lze obejít decentralizovaným ukládáním příslušných dat na okraji sítě. Edge brány fungují jako replikační servery v síti pro doručování obsahu.
• Monitorování podporované umělou inteligencí: Edge computing umožňuje nepřetržité monitorování připojených zařízení. V kombinaci s algoritmy strojového učení je možné monitorování stavu v reálném čase.
• Komunikace M2M: Edge computing se často používá ve spojení s komunikací M2M, aby umožnil přímou komunikaci mezi síťovými zařízeními.

Následující grafika ilustruje základní princip decentralizované cloudové architektury, ve které brány na okraji sítě fungují jako prostředník mezi centrálním počítačem v cloudu a zařízeními IoT na okraji sítě.

Jak lze využít architektury edge computingu?

Použití edge computingu obvykle vychází z prostředí IoT. Důležitým faktorem růstu technologie edge computingu je rostoucí poptávka po komunikačních systémech schopných komunikace v reálném čase. Decentralizované zpracování dat je například klasifikováno jako klíčová technologie pro následující projekty:

• Komunikace mezi vozidly: Edge computing je důležitý pro cloudové systémy včasného varování nebo autonomní dopravní prostředky.
• Inteligentní sítě: Díky decentralizovaným systémům řízení energie by se elektrické sítě měly být schopny přizpůsobit výkyvům v dodávkách energie. Data přenášená do generátorů umožňují reagovat na změny ve spotřebě v reálném čase.
• Inteligentní továrny: Samoorganizující se výrobní závody a logistické systémy lze implementovat pomocí edge computingu.

Jaké jsou výhody edge computingu?

Ve srovnání s tradičními cloudovými architekturami nabízí edge computing řadu výhod:

• Zpracování dat v reálném čase: Zpracování probíhá blíže ke zdrojům dat, což pomáhá předcházet problémům s latencí.
• Snížená propustnost dat: Díky lokální analýze dat je třeba přes síť přenášet výrazně méně dat.
• Zabezpečení dat: Požadavky na dodržování předpisů lze snáze implementovat.

Jaké jsou nevýhody edge computingu?

Navzdory mnoha výhodám má edge computing také nevýhody, které je třeba při implementaci zohlednit:

• Složitější síťová struktura: Distribuovaný systém je složitější než centralizovaná cloudová infrastruktura.
• Pořizovací náklady: Edge computing vyžaduje velké množství lokálního hardwaru, a proto s sebou nese enormní pořizovací náklady.
• Náklady na údržbu: Vzhledem k velkému počtu komponent nelze opomenout náklady na údržbu a správu.