Điện toán biên là một mô hình điện toán phân tán, trong đó quá trình xử lý dữ liệu được thực hiện gần với vị trí vật lý nơi dữ liệu được thu thập và phân tích, thay vì gửi về các máy chủ trung tâm hoặc đám mây. Điện toán biên cho phép tích hợp các ứng dụng điều khiển và tự động hóa hiện có vào một nền tảng duy nhất, đồng thời cho phép các ứng dụng quan trọng khác vận hành trên nền tảng này. Điều này giúp phát triển các máy móc thông minh, ứng dụng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) và dễ dàng bổ sung các ứng dụng trong tương lai để đáp ứng nhu cầu chuyển đổi số ngành sản xuất trong kỷ nguyên 4.0.
Điện toán biên mở ra cơ hội cải thiện quy trình sản xuất và kinh doanh. Quyết định được đưa ra nhanh chóng và chính xác nhờ vào việc có cái nhìn tổng quan theo thời gian thực về các hoạt động. Nói một cách đơn giản, điện toán biên cải thiện hiệu suất hoạt động bằng cách mang tài nguyên tính toán gần với thiết bị quan trọng, nơi dữ liệu hoạt động được tạo ra và ứng dụng.
Tại sao Điện toán biên (Edge Computing) quan trọng?
Điện toán biên rất quan trọng vì nó tạo ra những phương thức mới và cải tiến cho các doanh nghiệp công nghiệp và doanh nghiệp lớn nhằm tối đa hóa hiệu quả hoạt động, nâng cao hiệu suất và an toàn, tự động hóa tất cả các quy trình cốt lõi và đảm bảo tính “luôn sẵn sàng” của hệ thống. Đây là một phương thức hàng đầu để đạt được chuyển đổi số trong cách thức hoạt động kinh doanh.
Tăng cường sức mạnh tính toán ở biên là nền tảng để xây dựng các hệ thống tự động, giúp các công ty gia tăng hiệu quả và năng suất, đồng thời giúp nhân viên tập trung vào các hoạt động có giá trị cao trong công việc.
Điện toán biên (Edge Computing) hoạt động như thế nào?
Điện toán biên hoạt động bằng cách xử lý dữ liệu gần nguồn sinh ra dữ liệu, thay vì chuyển đến trung tâm dữ liệu tập trung hay máy chủ đám mây để xử lý. Dưới đây là cách thức hoạt động điển hình của điện toán biên:
- Tạo dữ liệu tại biên: Các thiết bị như cảm biến IoT, camera, máy móc hoặc điện thoại thông minh tạo ra một lượng lớn dữ liệu. Đây có thể là các chỉ số cảm biến, đoạn video hoặc các thông số thời gian thực khác.
- Xử lý dữ liệu lên các thiết bị biên: Thay vì gửi dữ liệu này đến các máy chủ đám mây từ xa, điện toán biên cho phép xử lý dữ liệu ngay tại chỗ, trực tiếp trên thiết bị (như cảm biến IoT) hoặc trên các máy chủ biên gần đó (gọi là “node biên”). Quá trình xử lý này có thể bao gồm lọc, phân tích và ra quyết định dựa trên dữ liệu theo thời gian thực.
- Ra quyết định theo thời gian thực: Việc xử lý dữ liệu tại chỗ giúp ra quyết định ngay lập tức. Ví dụ, hệ thống đèn giao thông thông minh có thể điều chỉnh lưu lượng giao thông dựa trên dữ liệu thời gian thực từ cảm biến gần đó mà không cần chờ lệnh từ trung tâm dữ liệu.
- Gửi dữ liệu quan trọng đến đám mây (nếu cần): Sau khi xử lý tại biên, chỉ những dữ liệu quan trọng hoặc đã được tổng hợp sẽ được gửi đến đám mây hoặc các trung tâm dữ liệu trung tâm để phân tích, lưu trữ hoặc xử lý lâu dài. Điều này giúp giảm băng thông cần thiết và đảm bảo chỉ dữ liệu cần thiết được truyền tải.
- Vòng lặp phản hổi cho cải tiến liên tục: Trong nhiều trường hợp, các hệ thống điện toán biên cũng cho phép học và cải tiến theo thời gian thực. Ví dụ, các mô hình AI chạy tại biên có thể được cập nhật khi chúng học từ dữ liệu mới, cho phép tối ưu hóa liên tục hiệu suất của hệ thống.
Tóm lại, điện toán biên mang sức mạnh tính toán gần hơn với “biên” của mạng (nơi dữ liệu được tạo ra), giúp xử lý nhanh hơn, giảm độ trễ, giảm sử dụng băng thông và nâng cao bảo mật bằng cách hạn chế lượng dữ liệu gửi về các máy chủ tập trung.
Kiến trúc điện toán biên
Kiến trúc điện toán biên là một khuôn khổ điện toán phân tán, trong đó dữ liệu được xử lý gần nơi nó được tạo ra, thay vì chỉ dựa vào các trung tâm dữ liệu tập trung. Cách tiếp cận này giúp giảm độ trễ, tăng hiệu quả và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng. Trong một cấu trúc điện toán biên, dữ liệu được xử lý tại hoặc gần “biên” của mạng—thường là trên các thiết bị như cảm biến, cổng kết nối hoặc máy chủ cục bộ—trước khi được gửi lên đám mây hoặc trung tâm dữ liệu tập trung để phân tích sâu hơn nếu cần.
Kiến trúc điện toán biên bao gồm các thành phần chính làm việc cùng nhau để tối ưu hóa xử lý dữ liệu và ra quyết định trong thời gian thực:
- Thiết bị điện toán biên Tạo ra dữ liệu theo thời gian thực (cảm biến IoT, camera, v.v.).
- Các Node biên: Thực hiện xử lý và phân tích dữ liệu thời gian thực.
- Cổng kết nối biên: Quản lý lưu lượng dữ liệu và giúp kết nối giữa các thiết bị biên, node biên và đám mây.
- Trung tâm dữ liệu đám mây: Lưu trữ, phân tích phức tạp và đồng bộ hóa dữ liệu.
- Lớp kiểm soát và quản lý: Đảm bảo vận hành hệ thống, an ninh và khả năng mở rộng.
- Mạng truyền thông: Cho phép chuyển dữ liệu giữa tất cả các thành phần trong hệ thống.
Ưu và Nhược điểm của Điện toán biên
Lợi ích của điện toán biên
Một trong những lợi ích hàng đầu của việc triển khai edge computing là khả năng thu thập và phân tích dữ liệu ngay tại nơi dữ liệu được thu thập, giúp phát hiện và khắc phục các vấn đề mà có thể không được nhận diện nhanh chóng nếu dữ liệu được gửi đến máy chủ trung tâm hoặc đám mây để xử lý và phân tích. Việc giữ dữ liệu tại chỗ cũng giảm thiểu rủi ro bảo mật liên quan đến việc chuyển dữ liệu, điều này đặc biệt quan trọng đối với các tổ chức tài chính. Nó cũng giúp giảm chi phí băng thông bằng cách xử lý một số dữ liệu tại chỗ thay vì gửi toàn bộ dữ liệu đến đám mây hoặc máy chủ trung tâm.
Ưu điểm của điện toán biên
- Độ trễ thấp:
Edge computing xử lý dữ liệu gần nguồn gốc, giảm thời gian phân tích và ra quyết định. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu dữ liệu thời gian thực, chẳng hạn như xe tự lái và tự động hóa công nghiệp. - Hiệu quả băng thông cải thiện:
Bằng cách xử lý dữ liệu tại chỗ, edge computing giảm lượng dữ liệu cần phải gửi tới các máy chủ đám mây tập trung, tối ưu hóa việc sử dụng băng thông và giảm chi phí. - Bảo mật và quyền riêng tư nâng cao:
Dữ liệu nhạy cảm có thể được xử lý tại chỗ, giảm rủi ro vi phạm bảo mật khi truyền tải đến đám mây. Edge computing giúp đảm bảo tuân thủ các quy định về quyền riêng tư bằng cách giữ dữ liệu gần nguồn gốc. - Độ tin cậy và khả năng chịu lỗi:
Edge computing có thể hoạt động độc lập với các máy chủ đám mây tập trung, làm cho nó đáng tin cậy hơn ở những khu vực có kết nối internet không ổn định hoặc gián đoạn. - Khả năng mở rộng:
Khi thêm nhiều thiết bị vào mạng, edge computing có thể dễ dàng mở rộng để xử lý các yêu cầu xử lý dữ liệu ngày càng tăng mà không làm quá tải các hệ thống đám mây tập trung.
Thách thức trong Điện toán biên
Điện toán biên thành công yêu cầu một kiến trúc và triển khai cẩn thận, điều này có thể là một thách thức nếu thiếu chuyên môn phù hợp. Việc có nhiều địa điểm thu thập và phân tích dữ liệu có thể dẫn đến việc cần cấu hình và giám sát nhiều địa điểm hơn, làm tăng độ phức tạp. Nếu quá ít địa điểm, có thể dẫn đến việc bỏ sót dữ liệu quan trọng. Các vị trí phân tán cũng có thể có ít nhân viên kỹ thuật tại chỗ, có nghĩa là nhân viên vận hành không chuyên môn có thể cần tham gia khắc phục sự cố. Những thách thức này có thể được giải quyết bằng cách hợp tác với các nhà tích hợp hệ thống có kinh nghiệm và sử dụng công nghệ điện toán biên phù hợp.
Nhược điểm của điện toán biên
- Tài nguyên tính toán hạn chế:
Các thiết bị biên thường có khả năng xử lý hạn chế so với các trung tâm dữ liệu tập trung. Điều này có thể hạn chế độ phức tạp của các ứng dụng và mô hình AI có thể được triển khai tại biên.
- Tăng độ phức tạp trong quản lý:
Quản lý một mạng lưới phân tán các thiết bị biên có thể phức tạp hơn so với việc quản lý môi trường đám mây tập trung. Nó yêu cầu các chiến lược giám sát và bảo trì mạnh mẽ.
- Bảo mật tại biên
Vì điện toán biên là một hệ thống phân tán, rủi ro bảo mật sẽ khác so với môi trường tập trung. Các biện pháp bảo mật như tường lửa hay công cụ diệt virus có sẵn trong các trung tâm dữ liệu riêng hoặc đám mây công cộng không tự động được chuyển giao. Các chuyên gia khuyên thực hiện một vài bước đơn giản, bao gồm tăng cường bảo mật cho mỗi máy chủ, giám sát mạng theo thời gian thực, mã hóa dữ liệu và bổ sung các biện pháp bảo mật vật lý.
- Đồng bộ hóa dữ liệu:
Đảm bảo rằng dữ liệu và các mô hình AI luôn được cập nhật trên tất cả các thiết bị biên có thể là một thách thức, đặc biệt là khi số lượng thiết bị tăng lên.
So sánh điện toán biên với điện toán đám mây
Điện toán biên và điện toán đám mây đều là những công nghệ quan trọng giúp nâng cao việc xử lý, lưu trữ và phân tích dữ liệu, nhưng chúng hoạt động theo cách hoàn toàn khác nhau. Hiểu rõ sự khác biệt giữa hai công nghệ này sẽ giúp các doanh nghiệp lựa chọn giải pháp phù hợp dựa trên các nhu cầu cụ thể về hiệu suất, hiệu quả và khả năng mở rộng.
Điện toán đám mây: Sức mạnh tập trung và khả năng mở rộng
- Tập trung: Dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại các trung tâm dữ liệu tập trung lớn.
- Độ trễ cao: Do khoảng cách giữa các nguồn dữ liệu và các trung tâm dữ liệu, có thể xảy ra độ trễ đáng kể, đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu thời gian thực.
- Yêu cầu băng thông cao: Lượng lớn dữ liệu cần được truyền tải vào và ra khỏi trung tâm dữ liệu, làm tăng lưu lượng mạng.
- Mối quan ngại về bảo mật: Các trung tâm dữ liệu tập trung có thể là mục tiêu hấp dẫn cho các cuộc tấn công mạng, khiến bảo mật dữ liệu trở thành mối quan tâm lớn.
- Phù hợp nhất với: Xử lý dữ liệu quy mô lớn, lưu trữ và phân tích, cũng như các ứng dụng không yêu cầu xử lý thời gian thực.
Điện toán biên: Xử lý dữ liệu gần nguồn cho ứng dụng thời gian thực
- Phân tán: Dữ liệu được xử lý và lưu trữ gần nguồn, tại các điểm biên của mạng.
- Độ trễ thấp: Bằng cách xử lý dữ liệu ngay tại chỗ, điện toán biên giảm thiểu đáng kể độ trễ, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực.
- Yêu cầu băng thông giảm: Ít dữ liệu cần được truyền qua mạng, tối ưu hóa việc sử dụng băng thông.
- Bảo mật nâng cao: Dữ liệu được xử lý và lưu trữ gần nguồn, giảm thiểu rủi ro vi phạm bảo mật dữ liệu.
- Phù hợp nhất với: Các ứng dụng thời gian thực, thiết bị IoT, xe tự lái và các ứng dụng khác yêu cầu độ trễ thấp và băng thông cao.
So sánh
Đặc điểm | Điện toán đám mây (Cloud Computing) | Điện toán biên (Edge Computing) |
Vị trí xử lý dữ liệu | Trung tâm dữ liệu tập trung | Rìa mạng |
Độ trễ | Cao | Thấp |
Yêu cầu băng thông | Cao | Thấp |
Bảo mật | Rủi ro bảo mật tiềm ẩn | Bảo mật nâng cao |
Ứng dụng | Xử lý dữ liệu quy mô lớn, lưu trữ và phân tích | Ứng dụng thời gian thực, IoT, xe tự lái |
Điện toán biên (Edge Computing) vs. Điện toán sương mù (Fog Computing)
Cả điện toán biên và điện toán sương mù đều là các mô hình điện toán phân tán được thiết kế để xử lý dữ liệu gần với nguồn sinh dữ liệu thay vì dựa vào các máy chủ đám mây tập trung.
Các công nghệ này thường được so sánh với nhau do mục tiêu tương tự, nhưng chúng khác nhau ở cách thức quản lý việc xử lý dữ liệu, lưu trữ và giao tiếp mạng. Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa chúng là rất quan trọng đối với các tổ chức khi quyết định mô hình nào phù hợp nhất với nhu cầu của họ.
Điện toán biên (Edge Computing) đề cập đến việc xử lý dữ liệu trực tiếp trên các thiết bị hoặc hệ thống cục bộ tại hoặc gần nguồn dữ liệu. Trong điện toán biên, dữ liệu được xử lý theo thời gian thực trên các thiết bị cục bộ như cảm biến IoT, cổng kết nối hoặc các máy chủ biên. Mục tiêu là giảm độ trễ, tối thiểu hóa việc sử dụng băng thông và nâng cao hiệu quả bằng cách xử lý các tác vụ ngay tại chỗ trước khi chỉ gửi thông tin quan trọng lên đám mây.
Điện toán sương mù (Fog Computing) đóng vai trò là lớp trung gian giữa các thiết bị biên và đám mây. Thay vì xử lý tất cả dữ liệu ngay trên các thiết bị biên, điện toán sương mù giới thiệu một kiến trúc phân tán hơn, trong đó dữ liệu được gửi đến các nút sương mù cục bộ (thường là các bộ định tuyến hoặc cổng kết nối) trước khi được chuyển tiếp lên đám mây hoặc trung tâm dữ liệu chính để xử lý hoặc lưu trữ nâng cao hơn. Điện toán sương mù mở rộng khái niệm của điện toán biên nhưng cung cấp nhiều tài nguyên mạng hơn để tính toán, lưu trữ và phân tích ngay tại rìa mạng.
Ứng dụng của điện toán biên
Xe tự lái
Xe tự lái xử lý dữ liệu từ các cảm biến như camera và LiDAR theo thời gian thực bằng cách sử dụng điện toán biên, cho phép đưa ra quyết định ngay lập tức về điều hướng, tốc độ và tránh chướng ngại vật.
Tự động hóa công nghiệp
Trong sản xuất, điện toán biên giúp bảo trì dự đoán, giám sát thiết bị theo thời gian thực và tối ưu hóa quy trình bằng cách phân tích dữ liệu ngay tại máy, giảm thời gian chết và nâng cao hiệu quả.
Thành phố thông minh
Điện toán biên giúp quản lý hạ tầng đô thị, như đèn giao thông, giao thông công cộng và quản lý chất thải, bằng cách xử lý dữ liệu tại chỗ để có phản ứng nhanh hơn với các điều kiện thay đổi.
Chăm sóc sức khỏe
Các thiết bị đeo và hệ thống chăm sóc sức khỏe từ xa sử dụng điện toán biên để xử lý dữ liệu sức khỏe tại chỗ, cung cấp những thông tin tức thời về các chỉ số sinh tồn, nguy cơ sức khỏe tiềm ẩn hoặc nhu cầu chăm sóc khẩn cấp.
Bán lẻ
Các nhà bán lẻ có thể sử dụng điện toán biên để quản lý tồn kho, phân tích hành vi khách hàng và giao dịch tại điểm bán hàng nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động và trải nghiệm khách hàng.
Tương lai của điện toán biên
Tại sao chọn Stratus Edge Computing Platforms?
Đơn giản
Dễ dàng quản lý – Việc triển khai phần mềm trên nền tảng Stratus Edge Computing dễ dàng như việc cài đặt một ảnh của giải pháp lên máy ảo. Điều này giúp việc cài đặt và triển khai ứng dụng trên nhiều địa điểm hay site trở nên đơn giản hơn.
Thời gian triển khai nhanh hơn – Khi giải pháp của bạn đã được kiểm tra hoàn chỉnh, việc chuẩn hóa và sao chép nó trên nhiều site, tại bất kỳ nhà máy hay cơ sở nào, trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.
Bảo vệ
Ảo hóa và dự phòng tích hợp – Các khả năng ảo hóa và dự phòng của Stratus Technologies đã được tích hợp và cấu hình sẵn ngay từ khi xuất xưởng. Không cần phải kết nối hoặc cấu hình các cặp phần cứng đặc biệt hay tạo cụm.
An toàn nội tại và cấp độ công nghiệp – Stratus ztC Edge đạt chứng nhận Class I Division 2, sử dụng thiết kế không quạt có thể gắn tường hoặc lên thanh DIN trong bảng điều khiển, chịu được nhiệt độ từ –40 đến 60°C, độ ẩm từ 10 đến 95%, và rung động từ 5 đến 500 Hz. Đây là lựa chọn đáng tin cậy, đặc biệt cho các ứng dụng quan trọng.
Tự động
Giám sát hệ thống và hỗ trợ – Nền tảng Stratus Edge Computing được trang bị khả năng giám sát sức khỏe 24/7, tự động cập nhật và quản lý bản vá, và khả năng thiết lập ngưỡng, nhận cảnh báo, xem nhật ký và phân tích dự báo sự cố—tất cả nhằm nâng cao độ tin cậy tổng thể của giải pháp.
Quản lý linh hoạt – Công cụ ztC™ Advisor của chúng tôi cho phép bạn dễ dàng xem sức khỏe và mức sử dụng của toàn bộ hệ thống Edge Computing, giúp bạn xử lý sự cố từ xa, cải thiện năng suất và giảm thiểu rủi ro. Ngoài ra, việc sao lưu và phục hồi đơn giản hóa cho phép bạn sao lưu và phục hồi bất kỳ nền tảng Edge Computing nào từ xa.
Tìm hiểu về Stratus Edge Computing Platforms
Tối ưu hóa cho Edge Computing, Stratus ftServer cung cấp hiệu suất cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng xử lý dữ liệu nặng và yêu cầu bộ vi xử lý tiên tiến, đồng thời đảm bảo khả năng chống lỗi, bảo mật và khả năng quản lý cần thiết ở rìa mạng doanh nghiệp của bạn.
Giải pháp mới nhất của Stratus, ztC Edge, được thiết kế đặc biệt cho môi trường Edge. Stratus ztC Edge là một nền tảng tính toán an toàn, bền bỉ và tự động hóa cao, cung cấp các ứng dụng công nghiệp quan trọng cho doanh nghiệp một cách nhanh chóng, đáng tin cậy và hiệu quả, ngay cả trong các địa điểm phân tán và thiếu nhân lực.
Servo Dynamics – Nhà phân phối chính thức của Stratus tại Việt Nam
Servo Dynamics, là nhà phân phối chính thức của Stratus Technologies tại Việt Nam, cung cấp các giải pháp Edge Computing tiên tiến và chống lỗi từ Stratus cho các doanh nghiệp địa phương. Với mục tiêu đảm bảo khả năng sẵn sàng liên tục, tích hợp liền mạch và xử lý dữ liệu thời gian thực, Servo Dynamics đảm bảo rằng các doanh nghiệp tại Việt Nam có thể tiếp cận với những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, bao gồm ztC Edge và ftServer.
Servo Dynamics cam kết hỗ trợ các ngành công nghiệp địa phương thông qua tư vấn chuyên môn, triển khai liền mạch và hỗ trợ liên tục, giúp các doanh nghiệp tại Việt Nam tận dụng sức mạnh của công nghệ Stratus để phát triển trong thế giới dữ liệu ngày nay.