Cesta k nižší latenci: co je edge computing?

Zatímco v cloud computingu běží všechny procesy na jednom centrálním cloudu, edge computing zajišťuje, že jsou výpočetní síly rozloženy do několika koncových zařízení, a mezi klientem a serverem probíhá jen ta nejnutnější komunikace. Všechno ostatní, od sběru dat přes kontrolní funkce až po ukládání obsahu náročného na datový tok, probíhá v místech bližších koncovému uživateli v logickém koncovém bodě sítě, která je součástí větší cloudové infrastruktury.

Je to příliš abstraktní? Představte si budovu, která disponuje nějakým kamerovým systémem zabezpečení a jednotlivé kamery odesílají celý záznam ke zpracování do cloudu. Tohle je příklad klasického cloud computingu. Jestliže by stejný kamerový systém fungoval na bázi edge computingu, pak by byla každá kamera vybavena o něco sofistikovanějším hardware, který by byl schopen sám vyhodnotit, co je nutné a důležité do cloudu poslat, třeba na základě detekování pohybu. Hodnocení situací je rychlejší, protože „aplikační” server (server v distribuované síti, na němž běží všechny procesy jednotlivých software) má na starosti jen jeden jediný proces a výpočetní kapacita je logicky rozložena na okraji sítě.Jak vypadá okraj sítě?

Schéma edgecomputingové infrastruktury. (Zdroj: ignasisayol.com)

Zařízení komunikující se serverem musí být v nějakém bodě připojena k internetu. Takovým bodem může být počítač uživatele, procesor ve výše zmíněných kamerách, uživatelský router nebo lokální koncový server. Bod připojení představuje okraj sítě, který se nachází geograficky blíže ke všem koncovým zařízením než samotný cloud vzdálený i stovky kilometrů.

Odkud se vůbec vzaly první myšlenky na edge computing?

Centralizovaná datacentra, v nichž společnosti typu Google nebo Amazon provozovaly své služby, bývala umístěna mimo městské oblasti, kde byly náklady na provoz nižší. Nároky na latenci tehdy nebyly tak vysoké, takže vůbec nevadilo, že výměna informací mezi klientem a centrálním serverem zabrala nějakou dobu. S příchodem novějších služeb typu Office365 ale nároky na latenci rostly, a čím více uživatelů k těmto službám přistupovalo, tím náročnější bylo zachovat kvalitu služeb. Pokud bylo v zájmu poskytovatelů udržet migraci firemních IT infrastruktur do cloudu, bylo potřeba jim zaručit stejně dobré podmínky, jako by byli připojeni k fyzické infrastruktuře.

Snížit latenci a zajistit vysokou kvalitu služeb se stalo prioritou všech providerů a edge computing se začal rozvíjet. Výstavba regionálních datacenter a kolokací byla prvním krokem, který klientům zajistil fyzicky bližší technologie, aniž by přišli o výhody cloudu. Připojení do kolokačního zařízení, datacentra nebo rovnou do obou zajišťuje, že část aplikací, potřebných například pro chod firmy, běží v lokálním datacentru, zatímco ústřední datová centra slouží jako úložiště nebo shromaždiště dat, která se nevyužívají pravidelně.

Výhody edge computingu:

• úspora za využití šířky pásma a výkonu servery;
• snížení latence;
• zrychlení procesů;
• analýza dat na okraji sítě (aktuálnější výsledky).

Decentralizace výpočetních sil zvyšuje nejen efektivitu, ale snižuje i dopady případných útoků. Jakékoli narušení ovlivní chod pouze jednoho bodu v síti. V krizových situacích jsou vyřazena z provozu jen okrajová místní zařízení a na dostupnosti zbylé infrastruktury se proto útoky nijak neodrazí. Závisí samozřejmě na tom, u jakého poskytovatele cloud provozujete a jakou dostupnost služeb (SLA) máte nasmlouvanou. Se SLA o hodnotě 99,99 % jsou ztráty minimalizovány i v případě, že používáte cloud computing.

Je edge computing konkurentem cloudu?

Edge computing by bez cloudu nemohl existovat. Čerpá výhody cloudové infrastruktury a za pomocí aplikačních serverů maximalizuje výkon sítě potřebný k udržení produktivity. Migrovat do cloudu se proto stále vyplatí, protože jeho infrastruktura snižuje provozní i personální náklady a přispívá ke zvýšení efektivity. Edge computing cloud pouze transformuje do distribuovanější architektury.

Jaká zařízení konkrétně představují “edge”?

Do edgecomputingové infrastruktury patří v podstatě cokoli, co spadá pod pojem IoT zařízení, ať už zmíněné kamery, chytré telefony nebo hodinky. Mezi nimi a cloudem je ale ještě jeden mezistupeň – koncový uzel neboli aplikační server.

Jednotlivými koncovými uzly (edge nodes) mohou být různé technologie. Jestliže je potřeba řídit hlavně domácí aplikace nebo ty, které využívají spíše malé kanceláře, postačí tzv. lokální zařízení – například procesor z bezpečnostní kamery nebo brána do cloudového úložiště. Ta se nachází u zákazníka a umožňuje uživatelům integrovat cloudové úložiště do aplikací bez nutnosti přesměrování samotné aplikace do cloudu (přenáší API cloudové úložiště, např. SOAP nebo REST).

Náročnější IT infrastruktura požaduje více aplikačních serverů, proto její koncový uzel sestává hned z několika racků. Do 10 rackových skříní se jedná o lokalizovaná datacentra navržená a následně implementovaná odborníky. Existují i “mikro” datacentra, která jsou vyrobena průmyslově a stačí je jen dopravit na místo. Takové technologie jsou ideální pro rozsáhlejší škálu aplikací, které vyžadují nízkou latenci, velkou šířku pásma, zvýšenou bezpečnost nebo dostupnost.

Potřebuje-li firma pro lokální využití více než 10 racků, mluvíme o regionálních datacentrech, která jsou rozsáhlejší než lokalizovaná datacentra, takže je i jejich implementace a údržba o něco složitější. Přece jen už se jedná o správu datacentra v pravém slova smyslu.

Má edge computing i svá proti?

Protože edge computing podporuje rozvoj zařízení internetu věcí, jejichž zabezpečení ještě není ve všech směrech zajištěno, počet útoků na infrastruktury tohoto typu stále roste. Z jednoho pohledu je tedy edge computing bezpečnější, jelikož nabízí možnost izolovat už napadené body od zbytku infrastruktury, z toho druhého je ale zase jednodušší je skrze IoT zařízení vůbec napadnout.

Okrajová architektura navíc zvyšuje nároky na lokální hardware. Připomeňme bezpečnostní kamery z úvodu článku. Na prosté odesílání záznamů do cloudu kamery nepotřebují kvalitnější hardware. Pokud by se ale kamera měla sama rozhodovat, které části záznamu do cloudu odešle, potřebovala by hardware s jinými vlastnostmi a větším výkonem, který by byl i nákladnější. Cena lepších hardwarových jednotek ale neustále klesá, takže hardware se postupně stává dustupnějším.

Nedostatky, jimiž tento typ infrastruktury prozatím trpní, nejsou fatální a na jejich odstranění se pracuje nejen v souvislosti s edge computingem. Rostoucí popularita IoT zařízení zvyšuje pravděpodobnost, že se problémy s bezpečností brzy vyřeší. Je proto dost možné, že distribuovanou výpočetní sílu, kterou edge computing nabízí, nakonec převezme většina procesů s vyššími nároky na rychlost zpracování dat.