Edge Computing Là Gì? Tổng Quan Về Mô Hình Điện Toán Biên

Sự bùng nổ của Internet of Things tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ làm cho hệ thống xử lý dữ liệu truyền thống phải đối mặt với nhiều thách thức khi xử lý và quản lý dữ liệu. Mô hình điện toán biên (Edge Computing) được phát triển như một giải pháp tối ưu nhằm xử lý dữ liệu trong kỷ nguyên 4.0 giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và mượt mà hơn. Trong bài viết này, MONA Host chia sẻ cho bạn thông chi tiết về Edge Computing là gì?. Và ứng dụng thực tiễn của điện toán biên trong môi trường công nghệ hiện nay nhé.

Edge Computing là gì?

Edge Computing hay còn được gọi là điện toán biên là một thuật ngữ phổ biến trong lĩnh vực công nghệ công tin. Edge Computing là một mô hình điện toán phân tán có vai trò đưa khả năng điện toán và lưu trữ dữ liệu đến gần hơn với nguồn gốc của dữ liệu nhằm giảm thiểu độ trễ và tiết kiệm băng thông để cải thiện hiệu suất cho các ứng dụng và dịch vụ.

Edge Computing được phát triển dựa trên mô hình mạng phân phối nội dung (CDN), ra đời vào cuối thập niên 90, với mục đích phân phối các nội dung web và video từ các máy chủ gần người dùng nhất. Đến đầu năm 2000 các hệ thống mở rộng phạm vi để lưu trữ những ứng dụng khác, và từ đó các dịch vụ điện toán biên đầu tiên được phát triển với khả năng như quản lý giỏ hàng, thu thập dữ liệu theo thời gian thực và đặt quảng cáo,…

Theo một nghiên cứu của công ty Gartner, dự kiến dữ liệu toàn cầu sẽ tăng 61% lên 175 zettabytes vào năm 2025. Khoảng 10% dữ liệu do doanh nghiệp tạo ra hiện đang được xử lý ngoài trung tâm dữ liệu hoặc đám mây truyền thống. Đến năm 2025, dự đoán con số này sẽ tăng lên khoảng 75%. Sự gia tăng của các các thiết bị IoT ở biên của mạng cũng đang tạo ra một lượng dữ liệu khổng lồ, việc lưu trữ và sử dụng dữ liệu đó trong các trung tâm dữ liệu đám mây đang đẩy băng thông mạng lên mức tối đa. Mặc dù công nghệ mạng đã có những cải tiến vượt trội, nhưng các trung tâm dữ liệu không thể đảm bảo được tốc độ truyền tải ổn định và thời gian phản hồi nhanh chóng.

Điện toán biên thường gắn liền với thiết bị IoT, trong đó các thiết bị được kết nối với internet có thể thu thập và chia sẻ dữ liệu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điện toán biên không hoàn toàn giống với IoT, hai khái niệm này bổ sung cho nhau nhưng không thể thay thế cho nhau. Trong khi IoT tập trung vào việc kết nối các thiết bị và thu thập dữ liệu, điện toán biên lại nhấn mạnh vào việc xử lý và phân tích dữ liệu ngay tại nguồn, giúp tăng cường khả năng phản hồi và độ tin cậy của hệ thống.

>> Cloud Computing là gì? Ưu và nhược điểm của Cloud Computing

Cách Edge Computing hoạt động

Điện toán biên hoạt động bằng cách thu thập, xử lý dữ liệu càng gần với nguồn gốc dữ liệu càng tốt, từ đó giúp giảm độ trễ và tăng tốc độ phản hồi. Edge Computing hoạt động dựa trên các thiết bị như cảm biến, máy tính biên và các thiết bị IoT để thu thập và phân tích dữ liệu cho cloud hoặc các edge server. Tùy thuộc vào nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể, dữ liệu được thu thập và xử lý tại biên có thể được chuyển đến cho các hệ thống phân tích và machine learning để tự động hóa quy trình hoặc hiển thị thông tin về trạng thái hiện tại của thiết bị, hệ thống hay sản phẩm.

Điện toán biên cũng cho phép việc xử lý dữ liệu theo thời gian thực, giúp các ứng dụng như xe tự lái, quản lý thành phố thông minh và các hệ thống giám sát an ninh hoạt động hiệu quả hơn. Bằng cách tối ưu hóa quy trình xử lý dữ liệu, các hệ thống này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm bớt gánh nặng cho các mạng lưới truyền thông, giảm thiểu chi phí và thời gian truyền tải dữ liệu.

Tuy nhiên, để xử lý dữ liệu hiệu quả, edge data center không phải các duy nhất. Trong một số trường hợp, thiết bị IoT có thể xử lý trực tiếp trên bo mạch hoặc truyền dữ liệu tới smartphone, máy chủ biên (edge server) hoặc thiết bị lưu trữ để thực hiện các tác vụ tính toán.

Thực tế cho thấy, có nhiều công nghệ khác nhau cùng tạo nên một hệ thống mạng biên (edge network). Điển hình là mobile edge computing hoạt động trên các mạng không dây, fog computing kết hợp hạ tầng đám mây và các thiết bị lưu trữ để đặt dữ liệu ở vị trí tối ưu, hoặc cloudlets đóng vai trò như các trung tâm dữ liệu thu nhỏ.

Các cảm biến và thiết bị IoT không chỉ theo dõi dữ liệu mà còn cung cấp thông tin theo thời gian thực về lưu lượng và điều hướng. Chẳng hạn, cảm biến chuyển động tích hợp AI có thể phát hiện động đất, cho phép phát cảnh báo sớm để người dân và doanh nghiệp kịp thời ngắt các hệ thống nguy hiểm như khí đốt, tránh nguy cơ cháy nổ.

>> Gateway là gì? Sự khác nhau giữa Gateway và Router

Tầm quan trọng của Edge Computing

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của IoT, việc tối ưu hóa xử lý dữ liệu trở nên ngày càng cần thiết. Khi xảy ra sự cố nhỏ trong quá trình truyền tải thông tin có thể dẫn đến những hệ lụy nghiêm trọng. Hơn nữa, việc truyền tải lượng lớn dữ liệu không chỉ gây tốn kém tài nguyên mà còn mất nhiều thời gian quý báu của người dùng. Edge Computing chính là giải pháp giúp giải quyết vấn đề này. Bằng cách xử lý dữ liệu gần với nguồn phát sinh, mô hình này cho phép truyền tải những thông tin liên quan đến bộ xử lý trung gian thông qua mạng. Hệ thống không chỉ giúp tiết kiệm băng thông mà còn giúp giảm thiểu tình trạng gián đoạn hình ảnh và độ giật khi truyền dữ liệu từ các hệ thống đám mây từ xa.

Ngoài ra, việc áp dụng Edge Computing còn góp phần quan trọng trong việc bảo vệ quyền riêng tư và đảm bảo tuân thủ các quy định. Bằng cách phân quyền và phân tích dữ liệu tại nguồn, người dùng có thể kiểm soát thông tin tốt hơn, từ đó tăng cường độ tin cậy và an toàn trong quá trình xử lý dữ liệu.

Mô hình kiến trúc trong điện toán biên

Mô hình kiến trúc của Edge Computing được xây dựng nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu gần với nguồn phát sinh thông tin. Kiến trúc này bao gồm nhiều lớp, trong đó mỗi lớp đảm nhiệm vai trò cụ thể trong việc thu thập, xử lý và phân phối dữ liệu.

Edge Computing, Cloud Computing và IoT

Edge Computing, Điện toán đám mây và Internet of Things (IoT) tạo thành một hệ sinh thái liên kết mạnh mẽ, cùng hỗ trợ lẫn nhau trong việc thu thập, xử lý và lưu trữ dữ liệu. Trong hệ thống này, Edge Computing đóng vai trò trung gian, giúp xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ ngay tại nguồn phát sinh, từ đó giảm lượng dữ liệu cần truyền tải lên đám mây, giúp tiết kiệm băng thông và giảm áp lực cho mạng lưới.

Dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị IoT sẽ được thu thập và chuyển đến các trung tâm tính toán và lưu trữ cục bộ tại biên, giúp giảm độ trễ và cải thiện hiệu quả xử lý dữ liệu trong thời gian thực. Biên có thể là các máy trạm cục bộ hoặc các trung tâm dữ liệu gần khu vực phát sinh dữ liệu, đảm bảo xử lý nhanh chóng mà không phụ thuộc vào kết nối Internet.

Các dữ liệu lớn hơn hoặc phức tạp hơn sẽ được chuyển lên các máy chủ đám mây để xử lý, tận dụng khả năng tính toán mạnh mẽ và tài nguyên lớn. Mặc dù có thể gặp độ trễ cao, nhưng điện toán đám mây vẫn là giải pháp lý tưởng cho các tác vụ yêu cầu sức mạnh xử lý và tài nguyên cao.

Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái Edge Computing

Hệ sinh thái Edge Computing bao gồm nhiều thành phần cơ bản, mỗi thành phần có một vai trò quan trọng trong việc tạo nên một hệ thống xử lý mạnh mẽ và linh hoạt, bao gồm:

• Thiết bị biên (Edge Device) là các thiết bị tính toán được phân bố tại biên của mạng (ví dụ: thiết bị IoT, camera an ninh, ô tô thông minh…). Các thiết bị này thường có năng lực xử lý hạn chế, chủ yếu thực hiện các tác vụ yêu cầu độ trễ thấp. Dù có những thiết bị biên mạnh mẽ, chúng thường là ngoại lệ và không đại diện cho số đông.
• Nút biên (Edge Node) là một thuật ngữ chung dùng để chỉ bất kỳ thiết bị nào tại biên có khả năng thực hiện các tác vụ tính toán biên. Nút biên có thể bao gồm cả các thiết bị biên, máy chủ biên hoặc cổng biên.
• Máy chủ biên (Edge Server) là các máy tính chuyên dụng được đặt tại các vị trí từ xa như nhà máy, cửa hàng bán lẻ hoặc trung tâm phân phối. Các máy chủ này thường được trang bị CPU từ 8 – 16 lõi, bộ nhớ 16GB trở lên và dung lượng lưu trữ cục bộ lớn, đủ để xử lý khối lượng công việc doanh nghiệp và cung cấp các dịch vụ chia sẻ tại địa phương.
• Cổng biên (Edge Gateway) là một loại máy chủ biên đặc biệt không chỉ xử lý công việc của doanh nghiệp mà còn có thể thực hiện các chức năng mạng, như dịch giao thức, kết nối không dây hoặc tường lửa.
• Đám mây biên (Edge Cloud) có vai trò trong việc quản lý và điều phối các thành phần tại biên, cung cấp nền tảng hạ tầng cho các ứng dụng và dịch vụ đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa thiết bị cuối và hệ thống biên.

Ưu điểm của Edge Computing

Bằng cách triển khai Edge Computing, các doanh nghiệp có thể nâng cao hiệu quả vận hành và tối ưu hóa việc sử dụng băng thông nhờ những ưu điểm nổi bật sau:

Giảm độ trễ

Edge Computing hỗ trợ giảm thiểu độ trễ trong việc xử lý dữ liệu vì quá trình xử lý dữ liệu gần với nguồn phát sinh. Đây là ưu điểm nổi bật đối với các ứng dụng yêu cầu tốc độ xử lý nhanh như trò chơi trực tuyến, các hệ thống điều khiển thời gian thực, và thực tế ảo.

Tiết kiệm băng thông

Băng thông là nguồn tài nguyên có giới hạn cần phải tiết kiệm. Với Edge Computing, dữ liệu được xử lý ngay tại thiết bị biên, giúp giảm lượng dữ liệu phải truyền qua Internet đến Cloud Server và còn giúp tiết kiệm băng thông, giảm chi phí xử lý trên đám mây.

Quyền riêng tư và bảo mật

Một trong những vấn đề lớn nhất của Cloud Computing, đặc biệt là đám mây công cộng, là bảo mật và quyền riêng tư dữ liệu. Edge Computing giải quyết vấn đề này bằng cách xử lý dữ liệu ngay tại thiết bị biên, giảm thiểu việc truyền tải dữ liệu quan trọng lên đám mây công cộng, đảm bảo mức độ an ninh cao hơn và giúp doanh nghiệp quản lý dữ liệu nhạy cảm tốt hơn.

Phản hồi nhanh

Với khả năng xử lý dữ liệu ngay lập tức tại chỗ, Edge Computing cung cấp tốc độ phản hồi gần như tức thời cho các ứng dụng đòi hỏi quyết định nhanh. Điều này đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực như y tế, sản xuất, và quản lý giao thông, nơi mà việc xử lý chậm có thể gây hậu quả nghiêm trọng.

Tích hợp dữ liệu thời gian thực

Edge Computing cho phép xử lý trực tiếp các luồng dữ liệu thời gian thực từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như cảm biến IoT và camera giám sát. Nhờ đó, các doanh nghiệp có thể triển khai các giải pháp tối ưu như giám sát hàng hóa, quản lý dây chuyền sản xuất, thậm chí là phân tích video trực tiếp để đưa ra các quyết định chính xác và nhanh chóng.

Nhược điểm của điện toán biên

Mặc dù Edge Computing mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho việc xử lý dữ liệu gần với nguồn gốc của nó, nhưng nó cũng không tránh khỏi những hạn chế nhất định. Một số nhược điểm bạn cần lưu ý của Edge Computing có thể kể đến dưới đây.

Khó khăn trong việc mở rộng và xây dựng cơ sở hạ tầng

Trong điện toán biên, các thiết bị cần phải được đặt gần với nguồn dữ liệu, yêu cầu một hạ tầng mạng mạnh mẽ và ổn định tại các địa điểm cận biên. Tuy nhiên, việc xây dựng cơ sở hạ tầng tại những địa điểm này có thể gặp nhiều thách thức, bao gồm vấn đề không gian, điều kiện môi trường và hạn chế về điện năng, khiến việc triển khai trở nên phức tạp và khó quản lý.

Khả năng quản lý và giám sát hạn chế

Việc giám sát và quản lý hệ thống điện toán biên có thể gặp nhiều khó khăn do tính chất phân tán của các thiết bị. Doanh nghiệp phải đối mặt với việc kiểm soát hoạt động của các thiết bị tại nhiều địa điểm khác nhau. Điều này đòi hỏi các hệ thống giám sát mạnh mẽ và chi phí quản lý cao để đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục và hiệu quả.

Nguy cơ mất dữ liệu

Điện toán biên có thể làm tăng nguy cơ mất dữ liệu do sự cố kết nối mạng hoặc hư hỏng thiết bị cận biên. Khi dữ liệu được xử lý tại biên, nếu không có giải pháp sao lưu kịp thời hoặc kết nối với đám mây gặp sự cố, thông tin quan trọng có thể bị mất mà không thể khôi phục, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh doanh.

Chi phí đầu tư ban đầu cao

Việc triển khai điện toán biên đòi hỏi doanh nghiệp phải đầu tư một khoản chi phí lớn cho cơ sở hạ tầng và thiết bị biên (edge devices). Các thiết bị này thường cần được nâng cấp để đảm bảo khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ. Không chỉ dừng lại ở đó, doanh nghiệp còn phải đầu tư vào nguồn nhân lực chuyên môn để cài đặt và duy trì hệ thống, dẫn đến chi phí vận hành lâu dài tăng cao.

>> Mạng LAN Là Gì? Công Dụng Và Ứng Dụng Của Mạng LAN

Ứng dụng của Edge Computing trong thực tế

Edge Computing mang lại nhiều ứng dụng thiết thực trong đời sống hàng ngày, đã và đang được triển khai, áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Sự phát triển của Edge Computing hứa hẹn sẽ mang lại những thay đổi tích cực trong tương lai.

Ngành sản xuất

Giám sát và tối ưu hoá sản xuất: Edge Computing cung cấp khả năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến cận biên tại nhà máy, bao gồm máy móc và hệ thống tự động hoá. Dữ liệu này được xử lý ngay tại chỗ để theo dõi tình trạng hoạt động của máy móc, phát hiện sự cố và điều chỉnh quy trình sản xuất một cách nhanh chóng, giúp tối ưu hoá hiệu suất.

Bảo trì dự phòng: Thông qua phân tích dữ liệu trực tiếp từ các thiết bị sản xuất, Edge Computing giúp dự đoán các sự cố kỹ thuật trước khi chúng xảy ra. Cho phép thực hiện bảo trì dự phòng kịp thời, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không mong muốn và gia tăng tuổi thọ thiết bị.

Ngành chăm sóc sức khỏe

Các thiết bị y tế cận biên như máy đo nhịp tim, huyết áp và đường huyết liên tục thu thập dữ liệu từ bệnh nhân. Edge Computing xử lý dữ liệu này ngay tại chỗ để cung cấp thông tin kịp thời cho bác sĩ, từ đó đưa ra cảnh báo sớm về các dấu hiệu bất thường.

Trong các ca phẫu thuật hoặc tình huống khẩn cấp, Edge Computing hỗ trợ thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực, cung cấp thông tin quan trọng cho bác sĩ để đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác, cải thiện hiệu quả chăm sóc sức khỏe.

Ngành bán lẻ

Các thiết bị như màn hình cảm ứng hoặc cảm biến thông minh trong cửa hàng có thể thu thập và xử lý dữ liệu ngay tại chỗ, giúp cá nhân hóa trải nghiệm mua sắm cho khách hàng. Edge Computing tạo ra các gợi ý sản phẩm dựa trên hành vi của người tiêu dùng, nâng cao mức độ hài lòng và tương tác tại điểm bán.

Các hệ thống quản lý kho sử dụng Edge Computing để theo dõi tình trạng hàng tồn kho theo thời gian thực. Dữ liệu này giúp doanh nghiệp duy trì chuỗi cung ứng liền mạch và tối ưu hóa việc đặt hàng, từ đó giảm thiểu tình trạng hết hàng hoặc tồn kho quá mức.

>> CIDR Là Gì? Tầm Quan Trọng Của CIDR

Những câu hỏi thường gặp về Edge Computing

Công nghệ Edge Computing không còn là thuật ngữ mới mẻ, nhưng nó vẫn đặt ra nhiều câu hỏi cho doanh nghiệp và cá nhân đang tìm cách tối ưu hóa quy trình xử lý dữ liệu. Liệu Edge Computing có thực sự cần thiết hay chỉ là một xu hướng công nghệ nhất thời? Hãy cùng điểm qua một số câu hỏi thường gặp về điện toán biên và tìm ra lời giải cho riêng bạn.

Đối tượng thích hợp để ứng dụng Edge Computing là những ai?

Đối tượng phù hợp để ứng dụng Edge Computing thường là những doanh nghiệp có nhu cầu xử lý dữ liệu ngay tại nguồn thay vì dựa vào các trung tâm dữ liệu tập trung. Đặc biệt, Edge Computing thường được lựa chọn bởi các tổ chức cần độ trễ thấp, khả năng phản hồi nhanh và không muốn phụ thuộc hoàn toàn vào các dịch vụ điện toán đám mây truyền thống.

Ngoài ra, những ngành công nghiệp yêu cầu xử lý dữ liệu theo thời gian thực, như sản xuất, y tế và giao thông thông minh cũng là những đối tượng hàng đầu ứng dụng công nghệ này.

Điểm khác biệt giữa Cloud Computing và Edge Computing là gì?

Edge Computing và Cloud Computing là hai xu hướng công nghệ nổi bật trong thời đại số với mục tiêu tối ưu hóa việc xử lý và lưu trữ dữ liệu. Tuy nhiên, chúng mang đến những phương thức triển khai khác nhau và phù hợp với những tình huống cụ thể. Dưới đây bảng so sánh chi tiết giữa Edge Computing và Cloud Computing:

Vì sao 5G lại hoạt động dựa trên Edge Computing?

Kỷ nguyên 5G đã tạo ra nền tảng hoàn hảo cho sự phát triển của Edge Computing. Với tốc độ truyền tải vượt trội và độ trễ gần như bằng không, 5G cho phép các ứng dụng đòi hỏi tính thời gian thực, như xe tự hành, thị trấn thông minh và y tế từ xa, hoạt động hiệu quả hơn. Edge Computing xử lý dữ liệu ngay tại thiết bị cạnh mạng, mang lại sự linh hoạt và đáp ứng nhanh chóng cho các nhu cầu của thời đại số hóa hiện nay.

Khi các ứng dụng đòi hỏi tốc độ xử lý cao và tính kết nối liên tục, Edge Computing đang nổi lên như một giải pháp tối ưu giúp doanh nghiệp giảm thiểu độ trễ và cải thiện trải nghiệm khách hàng. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức phía trước nhưng tiềm năng phát triển của Edge Computing là không thể phủ nhận. Bên cạnh điện toán biên, bạn còn có thể áp dụng các giải pháp Cloud Hosting, VPS do MONA Host cung cấp để nâng cao tốc độ tải trang và phản hồi của website. Chỉ một thay đổi nhỏ trong hệ thống cũng có thể giúp doanh nghiệp tiếp cận gần hơn đến nhiều đối tượng khách hàng tiềm năng khác nhau. Liên hệ ngay MONA Host nếu bạn đang tìm kiếm nền tảng công nghệ mạnh mẽ cùng sát cánh trên chặng đường phát triển doanh nghiệp trong tương lai nhé.

MONA.Host

ADMIN tại MONA.Host

Mona Media là công ty thiết kế website chuyên về thị trường cao cấp. Ngoài ra chúng tôi còn thực hiện lập trình phần mềm, IOS/Android và dịch vụ SEO.