Edge computing là gì? Edge computing hay còn được gọi là điện toán biên, là một khái niệm đang trở nên phổ biến trong thế giới công nghệ hiện đại. Edge computing được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như Internet of Things (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI) và các ứng dụng di động. Trong bài viết sau đây, VinaHost sẽ giới thiệu rõ hơn về Edge computing, cách thức hoạt động, ưu điểm, nhược điểm, cũng như các ứng dụng và xu hướng phát triển của nó.

1. Edge computing là gì?

Edge Computing, hay còn được biết đến với tên gọi điện toán biên, là một mô hình tính toán phân tán trong hệ thống đám mây, hứa hẹn nhiều tiềm năng.

Trong mô hình này, khả năng tính toán và lưu trữ được đưa gần với nơi phát sinh dữ liệu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm băng thông mà còn làm giảm độ trễ một cách hiệu quả.

Về nguồn gốc của Edge Computing, nhiều nguồn thông tin cho biết mô hình này xuất phát từ thập kỷ 90, khi nền tảng CDN (Mạng phân phối nội dung) được sử dụng để cung cấp nội dung website và video. Nguyên tắc cơ bản là truyền tải thông tin từ máy chủ gần người dùng nhất.

edge computing la gi — Edge Computing, hay còn được biết đến với tên gọi điện toán biên, là một mô hình tính toán phân tán trong hệ thống đám mây.

Theo sự phát triển của công nghệ, các mạng đã tiến xa hơn, cải tiến để lưu trữ ứng dụng và nhiều thành phần khác. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các dịch vụ Edge Computing đầu tiên, chẳng hạn như tổng hợp dữ liệu theo thời gian thực.

Xem thêm: CDN là gì? | Tổng hợp thông tin [A-Z] & Nhận CDN [FREE]

2. Cách thức hoạt động của Edge Computing

Edge Computing thực hiện chức năng của mình thông qua việc thu thập và xử lý thông tin, với ưu tiên hàng đầu là đảm bảo gần nguồn dữ liệu. Công cụ này hoạt động dựa trên thiết bị cảm biến, điện toán và máy móc.

Dữ liệu sau khi thu thập sẽ được chuyển đến máy chủ biên hoặc đám mây (Cloud), tùy thuộc vào nhiệm vụ và kết quả mong muốn, data có thể được truyền đến hệ thống phân tích và máy học. Điểm đặc biệt nổi bật của Edge Computing là khả năng tự động hóa và cung cấp hiển thị trạng thái thực. Đối tượng mục tiêu của nó có thể bao gồm thiết bị, hệ thống hoặc sản phẩm.

Tuy nhiên, không phải lúc nào trung tâm dữ liệu biên và đám mây cũng là phương pháp duy nhất để xử lý dữ liệu. Trong một số trường hợp, thiết bị IoT có thể tự thực hiện thông qua phần cứng tích hợp hoặc các thiết bị thông minh được kết nối.

3. Tầm quan trọng của Edge Computing

Chúng ta đã biết rằng trong lĩnh vực IoT, có nhiều ứng dụng quan trọng, và thậm chí một chậm trễ nhỏ cũng có thể gây ra những hậu quả tai hại. Hơn nữa, việc chuyển một lượng lớn dữ liệu không chỉ tốn kém mà còn mất thời gian đối với người dùng.

Nếu bạn nghiên cứu về Edge Computing, bạn sẽ nhận thấy rằng mô hình này cho phép người dùng xử lý dữ liệu gần nguồn và chỉ gửi thông tin liên quan đến một bộ xử lý trung gian qua mạng.

Việc hiểu về Edge Computing và áp dụng mô hình này giúp người dùng loại bỏ độ trễ, hạn chế tình trạng đóng băng hình ảnh và giảm độ giật trong quá trình vận chuyển dữ liệu từ một đám mây ở xa. Ngoài ra, Edge Computing còn có thể giải quyết các vấn đề về quyền riêng tư và tuân thủ quy định bằng cách phân quyền và phân tích dữ liệu.

4. Mô hình kiến trúc của Edge Computing

Edge Computing có mối liên kết chặt chẽ với Cloud Computing và Internet of Things (IoT). Đây là một tầng trung gian có trách nhiệm xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ, đáp ứng nhanh chóng yêu cầu từ tầng IoT và giảm bớt băng thông cần thiết để xử lý dữ liệu lớn được chuyển gửi lên Cloud.

Dưới đây là kiến trúc trong Edge Computing.

Tầng trên cùng (Tầng Cloud): Đây là một nền tảng dữ liệu lớn hỗ trợ phân tích các nhiệm vụ phức tạp và tốn thời gian như Machine Learning, Big Data…
Lớp Edge Computing đặt ở vị trí trung tâm: Lớp Edge Computing có thể dễ dàng quan sát ngay bên cạnh hoặc gần các thiết bị IoT, thực hiện việc kết nối và xử lý dữ liệu cục bộ từ hàng tỷ thiết bị IoT. Thuật ngữ “Edge Computing” được sử dụng để mô tả các trung tâm tính toán nằm giữa đám mây nhưng gần với các thiết bị, hay còn được gọi là biên. Hơn nữa, nó đại diện cho ranh giới giữa môi trường Internet và mạng cục bộ.
Lớp cuối cùng là các thiết bị IoT: Các thiết bị IoT điển hình bao gồm cảm biến, bộ điều khiển, và các thiết bị đo đạc.

Thực tế, các doanh nghiệp lớn đã mở rộng phạm vi hoạt động bằng cách thành lập và triển khai chi nhánh, cơ sở kinh doanh và sản xuất ở nhiều địa điểm khác nhau. Hệ thống Edge Computing được xây dựng để thu thập và quản lý thiết bị IoT trong một khu vực cụ thể.

Do đó, doanh nghiệp có khả năng kết hợp dữ liệu đã phân tích từ các địa điểm địa lý khác nhau để thực hiện phân tích sâu hơn ở tầng Cloud, nhằm xác định lỗ hổng và tối ưu hóa phương pháp phát triển sản xuất, kinh doanh theo thời gian.

Xem thêm: Điện toán đám mây là gì? | Tìm hiểu về Cloud Computing

5. Các thành phần trong mô hình điện toán biên

5.1. Cloud Server

Đây có thể là một đám mây công cộng hoặc riêng tư, hoặc là một trung tâm dữ liệu. Cloud Server có vai trò quan trọng trong việc kết nối, quản lý và cung cấp tài nguyên cho mô hình điện toán biên, giúp tối ưu hóa hiệu suất và linh hoạt của hệ thống. Các khối công việc tại biên, thiết bị cuối và trên đám mây sẽ tương tác với nhau trong quá trình xử lý.

Xem thêm: Cloud Server Là Gì? | Ưu và Nhược Điểm Của Cloud Server

5.2. Edge Device (Thiết bị biên)

Là những thiết bị tích hợp khả năng tính toán như máy ATM, máy ảnh số hoặc ô tô. Thiết bị biên thường có khả năng tính toán hạn chế, chỉ xử lý các yêu cầu tức thì cần độ trễ thấp. Mặc dù có những edge device có cấu hình mạnh, chúng chỉ là ngoại lệ và không đại diện cho đa số.

5.3. Edge Node

Nút biên là thuật ngữ tổng quát dùng để mô tả bất kỳ thiết bị biên, máy chủ biên hoặc cổng biên nào có khả năng thực hiện tính toán biên.

5.4. Edge Server

Máy chủ biên đóng vai trò là một máy tính tổng hợp, được đặt trong môi trường hoạt động từ xa như nhà máy, cửa hàng bán lẻ, khách sạn, trung tâm phân phối hoặc chi nhánh ngân hàng. Thông thường, máy chủ biên được xây dựng dựa trên nền tảng PC công nghiệp, với CPU có 8 – 16 lõi hoặc nhiều hơn, bộ nhớ từ 16GB và dung lượng lưu trữ cục bộ lên đến hàng trăm GB. Chúng thường được dùng để xử lý khối lượng công việc của các ứng dụng doanh nghiệp và cung cấp các dịch vụ chia sẻ.

5.5. Edge Gateway

Cổng biên thường là một máy chủ biên, không chỉ thực hiện xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp mà còn thực hiện các chức năng mạng như biên dịch giao thức, bảo vệ tường lửa hoặc kết nối không dây.

Edge Gateway có thể thực hiện nhiều chức năng, bao gồm việc thu thập, xử lý và lưu trữ dữ liệu tại chỗ trước khi chuyển đến các trung tâm dữ liệu chính. Nó giúp giảm độ trễ và tăng cường hiệu suất bằng cách thực hiện các nhiệm vụ xử lý ngay tại nơi thu thập dữ liệu.

6. Ưu điểm của Edge Computing

6.1. Giới hạn tốc độ xử lý

Mặc dù máy chủ đám mây có khả năng xử lý tác vụ lớn nhưng nhược điểm chính của chúng là độ trễ trong việc truyền tin qua Internet, có thể đo lường đến hàng trăm mili giây do vị trí đặt chúng thường ở xa. Trái lại, điện toán biên thì không gặp rào cản này.

So với máy chủ đám mây, các thiết bị biên có thể yếu hơn nhiều, tuy nhiên, vì lượng dữ liệu từ các thiết bị IoT không quá lớn nên chúng có thể cung cấp tốc độ phản hồi ở mức micro giây trong khoảng cách ngắn.

6.2. Đảm bảo đường truyền

Máy chủ biên đặt gần hoặc trong cùng mạng cục bộ luôn đảm bảo tốc độ và sự ổn định trong quá trình truyền dữ liệu. Một ví dụ rõ ràng là mỗi khi có sự cố xảy ra trên cáp quang, ảnh hưởng đến kết nối Internet trong nước là không đáng kể, trong khi băng thông quốc tế luôn giảm đến mức khó chịu.

6.3. Độ bảo mật tốt

Vấn đề quan trọng của điện toán đám mây, đặc biệt là đám mây công cộng, là về tính riêng tư và bảo mật dữ liệu. Có thể nói điện toán biên có một số đặc điểm tương đồng với đám mây hybrid cloud, khi những quy trình xử lý cục bộ – tại thiết bị biên – luôn đem lại sự an tâm cao hơn về mặt bảo mật. Chỉ có các dữ liệu không quan trọng mới được chuyển lên máy chủ công cộng.

6.4. Giảm tải băng thông

Băng thông đến các máy chủ đám mây ở xa là một nguồn tài nguyên có hạn mà mọi người đều muốn tiết kiệm. Việc xử lý tải công việc ngay tại biên không chỉ giúp giảm lượng dữ liệu cần truyền qua Internet đến Cloud Server, mà còn giảm tải băng thông đáng kể.

7. Nhược điểm của Edge Computing

7.1. Chưa đáp ứng 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, những khu vực ít phát triển tạo ra thách thức trong việc triển khai cơ sở hạ tầng điện toán biên, dẫn đến việc không thể tận dụng hết ưu điểm của mô hình này.

7.2. Khó theo dõi

Điều này là một vấn đề phổ biến trong lĩnh vực điện toán phân tán, khi số lượng nút biên không đồng đều về khả năng bảo mật, việc theo dõi và kiểm soát trở nên khó khăn hơn so với điện toán tập trung.

7.3. Mất dữ liệu

Tại biên, các dữ liệu được đánh giá là thừa thường sẽ bị loại bỏ trong quá trình xử lý để tối ưu hóa khối lượng công việc được tải lên đám mây. Tuy nhiên, điều này cũng mang theo mặt trái, vì có thể các thiết bị biên sẽ đánh giá sai về tầm quan trọng của dữ liệu, vấn đề về truy vết và khôi phục sẽ trở nên vô cùng phức tạp.

7.4. Chi phí lớn

Mặc dù điện toán biên mang lại nhiều ưu điểm và khả năng tiết kiệm băng thông cũng như khả năng xử lý của đám mây nhưng chi phí ban đầu cho việc triển khai mạng biên không hề nhỏ. Số lượng lớn thiết bị phân tán ở các vị trí địa lý có thể gây rắc rối ngay cả đối với các doanh nghiệp lớn.

8. Lợi ích khi sử dụng Edge Computing

8.1. Phản hồi nhanh chóng

Điện toán biên giúp các bộ xử lý cục bộ sử dụng khả năng tính toán riêng của chúng để đáp ứng các nhiệm vụ đòi hỏi phản hồi nhanh, từ đó hỗ trợ thực hiện các hành động ngay lập tức khi đối mặt với một tình huống cụ thể.

8.2. Giúp xử lý dữ liệu gần nhanh

Trước khi chuyển dữ liệu lên hệ thống đám mây tập trung, công nghệ Edge Computing có khả năng xử lý dữ liệu tại nguồn và chỉ chuyển đi những dữ liệu có liên quan. Nhờ đó giúp xử lý nhanh chóng những dữ liệu ở gần.

8.3. Tối ưu chi phí, thời gian, chất lượng

Các dịch vụ ứng dụng điện toán biên cho phép phân chia công việc cần xử lý thành các vùng nhỏ, giảm đáng kể lượng dữ liệu cần xử lý và lưu trữ, liên tục đảm bảo sự cân bằng dữ liệu qua từng giai đoạn, từ đó cải thiện chất lượng dịch vụ và giảm tải băng thông.

8.4. Hạn chế tình trạng “nút thắt cổ chai”

Khi nghiên cứu về Edge Computing, bạn sẽ hiểu rằng điện toán biên giảm ảnh hưởng của toàn bộ hệ thống bằng cách quản lý tải và phân vùng một cách hiệu quả, từ đó giúp hệ thống dễ dàng phản ứng với các lỗi xử lý dữ liệu hoặc sự cố không mong muốn như lỗi bảo mật dữ liệu, vi rút và bảo mật mạng.

8.5. Độ bảo mật và mở rộng không giới hạn

Công nghệ Edge Computing giúp doanh nghiệp mở rộng quy mô và dung lượng mạng IoT một cách dễ dàng bằng cách thêm các nút/thiết bị biên mà không làm ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng.

9. Ứng dụng của Edge Computing

9.1. Xe tự hành

Xe tự lái là thành tựu đầu tiên của Edge Computing và sẽ tiếp tục phát triển. Một phương tiện di chuyển tự động không thể phụ thuộc vào việc xử lý dữ liệu ở máy chủ từ xa vì có thể sẽ gây ra tai nạn.

Thực tế, hành động này cần thực hiện ngay lập tức. Edge Computing đáp ứng được điều này. Khi nhận diện được vật cản phía trước, phương tiện sẽ dừng lại ngay lập tức mà không cần phải mất thời gian truyền tín hiệu về máy chủ ở xa.

Đồng thời, nó tăng cường hiệu suất liên lạc giữa các phương tiện. Do đó, thông tin được xử lý nhanh chóng, đảm bảo tính linh hoạt trong di chuyển.

9.2. Thiết bị theo dõi sức khỏe

Đây là một ví dụ thực tế khác, chứng minh sức mạnh tiềm ẩn của Edge Computing. Cụ thể, nó được ứng dụng trong việc theo dõi sức khỏe và các thiết bị đeo y tế. Bệnh nhân mắc bệnh mãn tính có thể được giám sát tình trạng từ xa.

Ví dụ, máy đo nhịp tim có khả năng phân tích dữ liệu sức khỏe mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài. Ngay lập tức, các cảnh báo cần thiết được kích thích khi bệnh nhân đang cần sự hỗ trợ.

Sự hỗ trợ của robot trong quá trình phẫu thuật cũng là một minh chứng khác cho Edge Computing. Các công cụ này mang ý nghĩa quan trọng khi mỗi nano giây đều tạo ra sự chênh lệch giữa sự sống và cái chết. Những hệ thống này có khả năng tự đánh giá, hỗ trợ thao tác an toàn và nhanh chóng.

9.3. Giải pháp bảo mật

Bất kỳ hệ thống nào đều đối mặt với những rủi ro về an ninh. Đây là lý do vì sao ngày nay, xu hướng sử dụng Edge Computing trong hệ thống giám sát đang tăng cao. Quá trình xử lý video trực tiếp trên thiết bị, chẳng hạn như máy ảnh, có khả năng phát hiện các hoạt động chuyển động.

Nhờ đó, các công cụ có thể xác định người xâm phạm và kích thích cảnh báo ngay lập tức. Việc truyền tải khối lượng dữ liệu thô lớn đến máy chủ xử lý được loại bỏ. Những camera này giúp tiết kiệm lưu lượng truy cập Internet, giảm băng thông và nâng cao độ chính xác.

9.4. Ứng dụng khác

Edge Computing đang ngày càng lan rộng và tích hợp vào nhiều khía cạnh của cuộc sống. Ví dụ:

Hệ thống đèn giao thông hoặc tua-bin gió không cần phải liên tục tương tác với máy chủ. Chúng hoạt động hoàn toàn tự động và hiệu quả ngay khi mất kết nối với máy chủ.
Các hệ thống đèn đường tự quản lý và duy trì bằng cách giao tiếp trực tiếp với nhau.
Các cảm biến thông minh trong doanh nghiệp không yêu cầu truyền dữ liệu đến máy chủ trung tâm. Chúng tự động xác định thời điểm cần tưới cây hoặc thêm phân bón,…

Những ứng dụng của Edge Computing mang lại sự tiết kiệm đáng kể về thời gian và công sức cho con người. Mọi lĩnh vực đều nên ứng dụng và tích hợp xu hướng công nghệ này.

10. So sánh sự khác nhau giữa Edge Computing vs Cloud Computing

Edge Computing và Cloud Computing là hai khái niệm quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin, nhưng chúng có những điểm khác biệt quan trọng. Dưới đây là sự so sánh giữa Edge Computing và Cloud Computing.

	Edge Computing	Cloud Computing
Vị trí đặt tải trọng	Dữ liệu được xử lý gần nguồn tạo ra nó, thường là tại các thiết bị hoặc hạ tầng mạng nằm gần vị trí sử dụng, giảm độ trễ và tăng tốc độ xử lý.	Dữ liệu được xử lý tại các trung tâm dữ liệu có kích thước lớn, thường ở xa so với nơi dữ liệu được tạo ra.
Độ trễ	Độ trễ thấp, vì dữ liệu được xử lý ngay tại nguồn.	Độ trễ cao hơn do dữ liệu phải di chuyển giữa thiết bị và trung tâm dữ liệu.
Băng thông	Yêu cầu ít băng thông do không cần truyền dữ liệu xa.	Đòi hỏi băng thông lớn hơn để truyền dữ liệu giữa thiết bị và trung tâm dữ liệu.
An toàn và bảo mật	Có thể đưa ra các biện pháp an toàn và bảo mật tại điểm xử lý, giảm rủi ro truyền dữ liệu qua mạng.	Cần phải có các biện pháp bảo mật toàn diện tại trung tâm dữ liệu để đảm bảo an toàn cho dữ liệu khi truyền.
Tính sẵn sàng	Có thể hoạt động độc lập khi mạng kết nối không khả dụng.	Yêu cầu kết nối mạng liên tục để truy cập tài nguyên.
Quản lý tài nguyên	Yêu cầu quản lý tài nguyên tại nhiều điểm phân tán.	Tài nguyên được quản lý tập trung tại các trung tâm dữ liệu.
Ứng dụng	Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp như Internet of Things (IoT), thời gian thực, và xử lý dữ liệu tại chỗ.	Thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi nguồn lực tính toán và lưu trữ lớn, không yêu cầu độ trễ thấp.

11. Tổng kết

Thông tin về Edge Computing là gì và các ưu điểm quan trọng mà nó mang lại cho doanh nghiệp đã được VinaHost chia sẻ đầy đủ trong bài viết trên. Bạn có thể tìm hiểu thêm về các chủ đề khác bằng cách truy cập vào Blog của VinaHost TẠI ĐÂY hoặc liên hệ ngay cho chúng tôi nếu cần tư vấn về dịch vụ: