رایانش مرزی (Edge Computing) چیست؟

رایانش مرزی، شیوه‌ای برای پردازش داده‌ها است که از یک معماری فناوری اطلاعات توزیع‌شده (IT) استفاده می‌کند. در این معماری، داده‌های مشتریان نه در داخل شبکه و توسط سرورهای اصلی، بلکه در نزدیکی منبع مبدا پردازش می‌شوند. این معماری مدرن در دنیای Big Data به‌وجود آمد تا بخشی از وظایف بسیار سنگین پردازش و کنترل بلادرنگ فرایندها و عملیات مهم تجاری را از دوش کسب‌وکارها بردارد. ما در این مقاله، درباره رایانش مرزی صحبت می‌کنیم و به کاربردها، مزایا، معایب و تفاوت آن با رایانش ابری می‌پردازیم. 

رایانش مرزی (Edge Computing) چیست؟

روش کار رایانش مرزی هم ساده است: اگر نمی‌توانید داده‌ها را به دیتاسنتر نزدیک کنید، پس دیتاسنتر را در نزدیکی داده‌ها مستقر کنید. 

گسترش اینترنت حجم بسیار زیادی از داده‌ها را درست کرد؛ داده‌هایی که از کامپیوترها، گوشی‌ها، تبلت‌ها، دستگاه‌های اینترنت هوشمند و غیره به سمت سرورها سرازیر می‌شدند. این موضوع هر کسب‌وکار و دیتاسنتر را با حجم وسیعی از داده روبه‌رو کرد که عملکرد شبکه را به‌شدت تحت تاثیر بد قرار می‌داد. محدودیت‌های پهنای باند، مشکلات تاخیر و اختلالات غیرقابل پیش‌بینی شبکه، همگی به‌دنبال این افزایش داده آمدند.  رایانش مرزی برای عملکرد بهینه، به سرورهای توزیع‌شده‌ای نیاز دارد که بتوانند داده‌ها را به‌صورت محلی پردازش کنند.  اگر می‌خواهید بدانید.”سرور چیست” و چگونه در این فرآیند نقش دارد، پیشنهاد می‌کنیم مقاله مربوطه را مطالعه کنید.

معماری Edge Computing درست در همین نقطه به داد کسب‌وکارها رسید تا بتوانند این چالش‌ها را حل کرده و به نیازهای پردازشی‌شان پاسخ مناسبی بدهند.

مثالی از رایانش مرزی در دنیای واقعی

ساده‌ترین مثال برای درک عمیق جواب «رایانش مرزی چیست»، CDN است. اگر می خواهید بدانید CDN چیست و چه کمکی به سایت شما می‌کند پیشنهاد می کنم مقاله cdn چیست؟ را بخوانید: 

وقتی که از CDN استفاده می‌کنید، محتوای سایت شما (شامل تصاویر، متن، کدها، دیتاها و …) در شبکه‌ای جهانی از سرورها کپی (یا کش) شده و از نزدیک‌ترین نقطه جغرافیایی، به مخاطب تحویل داده می‌شود.

یک CDN یا شبکه توزیع محتوا، در مناطق جغرافیایی مختلفی مسقر است. در این سرور، نسخه اصلی هر سایت نگه داشته می‌شود تا در صورت تقاضا از سمت کاربر، به‌سرعت در اختیارش قرار بگیرد. با خرید cdn سایت شما همیشه در دسترس است.

خب چرا این کار انجام می‌شود؟ جوابش یک جمله کوتاه است:

«اگر سرور پردازش‌گر فاصله کمی با سیستم شما داشته باشد، سرعت تحویل محتوا و بالا آمدن سایت خیلی بیشتر می‌شود.»

پس حالا می‌دانیم که در معماری رایانش مرزی، محاسبات، ذخیره‌سازی و استفاده از منابع پردازشی به جایی نزدیک شبکه داخلی منتقل می‌شود تا فاصله کم شده و سرعت پردازش بالا برود. 

به عبارتی دیگر، به‌جای انتقال داده‌های خام به یک دیتاسنتر مرکزی و اجبار سرورهای آن به پردازش و تجزیه‌وتحلیل حجم زیادی از داده‌ها، این کار در جایی انجام می‌شود که داده‌ها تولید شده‌اند. در معماری Edge Computing، فقط بخش مهمی از پردازش داده‌ها به دیتاسنتر اصلی ارسال می‌شود. مثل تفسیر سریع داده‌ها و استخراج بینش‌های بی‌درنگ از داده‌های کسب‌وکار، پیش‌بینی‌های خرابی در دستگاه‌ها و نگهداری از تجهیزات یک کارخانه

رایانش مرزی چگونه کار می‌کند؟

در رایانش مرزی، همه چیز مربوط‌به مکان است. برای درک شیوه کار کردن Edge Computing، باید ابتدا نحوه محاسبات و پردازش داده‌ها که با روش‌های سنتی پیش می‌رفت، بررسی کنیم.

در شیوه سنتی پردازش داده‌ها، هر داده در سیستم کاربر که با نام کلاینت یا “Client” آن را می‌شناسیم، تولید می‌شد. این داده‌ها از طریق یک شبکه WAN مثل اینترنت منتقل می‌شدند؛ جایی‌که داده‌ها توسط یک برنامه سازمانی ذخیره شده و روی آن‌ها کار می‌شد. سپس نتایج پردازش به سیستم کاربر منتقل می‌شد. 

این فرایند یک معماری ساده، قدیمی و اثبات‌شده است که بسیاری از سرویس‌های آنلاین همچنان به آن تکیه دارند. این معماری را با نام محاسبات کلاینت-سرور یا “Client-Server Computing” می‌شناسیم.

معماران IT و متخصصان شبکه در رایانش مرزی، تمرکزشان را از پردازش داده‌ها در دیتاسنتر مرکزی، به Edge Computing معطوف کردند تا منابع ذخیره‌سازی و محاسباتی را به نقطه تولید داده نزدیک کنند. 

رایانش مرزی با پردازش داده‌ها در نزدیک‌ترین نقطه به کاربر، سرعت پردازش را افزایش می‌دهد، اما برای ذخیره‌سازی امن و مقیاس‌پذیر، استفاده از فضای ابری ضروری است. اگر می‌خواهید بدانید “فضای ابری چیست“، مقاله مرتبط را مطالعه کنید.

7 کاربرد رایانش مرزی

تکنیک‌های رایانش مرزی برای جمع‌آوری، فیلتر، پردازش و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها در محل تولید آن‌ها یا نزدیک به شبکه سرورها استفاده می‌شوند. این تکنولوژی کاربردهای زیادی دارد و فرصت‌های فراوانی را هم به‌وجود آورد که با هفت مورد از آن‌ها، در ادامه آشنا می‌شوید.

1. کارخانه‌های تولید

یک تولیدکننده صنعتی، Edge Computing را برای نظارت بر تولید به‌کار می‌گیرد و تجزیه‌وتحلیل بی‌درنگ و یادگیری ماشین را در سرورهای این بخش انجام می‌دهد. نتیجه این بهینه‌سازی، یافتن خطاهای تولید و بهبود کیفیت فرایند ساخت محصولات می‌شود. 

2. کشاورزی

کسب ‎و کاری را تصور کنید که محصولاتش را داخل خانه و بدون نور خورشید، خاک یا آفت‌کش‌ها می‌کارد. این فرایند زمان رشد را بیش از 60٪ کاهش می‌دهد. در این حالت، هوش‌مندانه‌ترین راه، استفاده از حسگرها است تا مصرف آب، تراکم مواد مغذی و بهترین زمان برداشت ردیابی و تعیین شود. 

3. بهینه‌سازی عملکرد شبکه 

محاسبات مرزی می‌تواند عملکرد کاربران مختلف را در سراسر اینترنت بررسی کند. سپس با استفاده از تجزیه‌وتحلیل شبکه، ترافیک و جزئیات آن، مطمئن‌ترین و کم‌تاخیرترین مسیر را برای عبور بسته‌های داده پیشنهاد دهد. 

4. ایمن‌سازی محل کار 

پردازش مرزی می‌تواند داده‌های دوربین‌های موجود در شرکت‌ها یا سازمان‌ها، دستگاه‌های ایمنی کارکنان و حسگرهای مختلف دیگر را ترکیب کرده و داده‌های‌شان را آنالیز کنند. با این روش، کسب‌وکارها می‌توانند بر شرایط محیط کارشان نظارت کنند یا نسبت‌به رعایت پروتکل‌های ایمنی (پروتکل چیست؟)‌ توسط کارکنان مطمئن شوند. به‌ویژه زمانی که محل کار از راه دور کنترل می‌شود یا خطر زیادی برای افراد حاضر دارد؛ مثل سایت‌های ساخت‌وساز و سکوهای نفتی.

5. بهبود مراقبت‌های بهداشتی

صنعت مراقبت‌های بهداشتی، به‌طور چشم‌گیری پر از داده‌ است که هرکدام حاوی ریز جزئیات درباره پرونده بیماران هستند. این حجم عظیم داده، بهترین زمینه برای پردازش مرزی است تا از پتانسیل اتوماسیون و یادگیری ماشین آن برای دسترسی به داده‌ها و شناسایی مشکلات استفاده شود. 

6. حمل و نقل

وسایل نقلیه خودران روزانه بین 5 ترابایت تا 20 ترابایت فضای آزاد در حافظه سرور نیاز دارند و این میزان داده را تولید می‌کنند. داده‌های تولیدشده اطلاعاتی درباره مکان، سرعت، وضعیت خودرو، شرایط جاده، شرایط ترافیک و سایر وسایل نقلیه می‌دهند. این داده‌ها باید در لحظه حال و به‌شکل بلادرنگ جمع‌آوری و پردازش شوند؛ درحالی‌که خودرو در حال حرکت و جابه‌جایی است. 

7. خرده فروشی

کسب‌وکارهای خرده‌فروشی بیشترین سود را از Edge Computing می‌برند؛ چون حجم عظیم محصولات فروشگاه‌شان داده‌های بسیاری را تولید می‌کند که درباره رفتار مشتریان، کالاهای موجود در سبد خریدشان، میزان فروش و سایر جزئیات کسب‌وکار در لحظه کنونی، بینش‌های نابی ارائه می‌دهند. 

اگر از معماری رایانش مرزی در این فروشگاه‌ها کمک بگیریم، می‌توانیم به‌شکل Real-time داده‌ها را پردازش کنیم و به شروع یا پایان یک کمپین، پیش‌بینی فروش محصول جدید و بهینه‌سازی سفارش‌ها برسیم.

پیشنهاد خواندن: امنیت رایانش ابری چیست؟ اهمیت و مزایای امنیت در رایانش ابری

تفاوت رایانش ابری و رایانش مرزی چیست؟

در این بخش، یک اشاره کوتاهی به مفهوم رایانش ابری می‌کنیم تا بتوانیم تفاوتش را با رایانش مرزی متوجه شویم.  رایانش ابری به تکنولوژی خاصی اشاره دارد که در آن، خدماتی مثل پردازش، فضای ذخیره‌سازی، سرور، پایگاه داده  و غیره بر بستر اینترنت عرضه می‌شوند  و تمام کاربران از سراسر دنیا، به آن‌ها دسترسی دارند. اما اگر می خواهید با رایانش ابری و کاربردهای آن بیشتر آشنا شوید پیشنهاد میکنم مقاله “کلود کامپیوتینگ چیست؟” را بخوانید.

 در ادامه، به سراغ 5 تفاوت رایانش ابری و رایانش مرزی می‌رویم.

مزایا و معایب رایانش مرزی

در این بخش به مزایا و معایب رایانش مرزی اشاره می‌کنیم. مزایای آن نباید باعث شوند که فکر کنیم با یک تکنولوژی عالی و بی‌نقص طرفیم. معایبش هم نباید ما را از استفاده منصرف کند.

مزایای رایانش مرزی

• به‌کارگیری در شبکه‌هایی با اینترنت ضعیف و ناپایدار، مثل سکوهای نفتی، کشتی‌های دریایی، مزارع دورافتاده و صحراها
• کاهش بار پردازشی روی سرور اصلی و به دوش کشیدن بخش زیادی از وظایف پردازش
• رعایت قوانین جابه‌جایی داده‌ها در فضای بین‌المللی
• استقرار سرورهای Edge Computing در نزدیکی محل تولید داده‌ها و کاهش فاصله بین کلاینت و سرور
• پیاده‌سازی و تضمین امنیت داده‌ها به‌واسطه رمزگذاری بسته داده، پیش از ارسال آن
• محافظت از شبکه Edge در برابر انواع حملات شبکه، مثل حملات دیداس و حمله بروت فورس (brute force attack چیست؟)

معایب رایانش مرزی

• الزام به مشخص کردن وظایف هر شبکه مرزی و شیوه انجام پردازش‌ داده‌ها در آن
• نیاز به حداقل‌ترین اتصال به اینترنت و در نظر گرفتن وظایف شبکه مرزی پس از وقوع خرابی
• تعیین و شفاف‌سازی استقلال شبکه مرزی، به‌کارگیری هوش مصنوعی (هوش مصنوعی چیست و چه کاربردی دارد؟) در آن و برنامه‌ریزی برای مقابله با مشکلات اتصال در محاسبات مرزی
• حیاتی بودن اجرای پروتکل‌های قوی امنیتی در پردازش داده‌های دستگاه‌های اینترنت اشیا
• نیاز به رمزگذاری داده‌ها حین استراحت و در حال جابه‌جایی
• چالش مدیریت و پردازش داده‌های بلااستفاده و غیر ضروری، به‌‌دلیل تولید آن‌ها توسط دستگاه‌های پزشکی، دستگاه‌های IoT و سیستم کاربران در اینترنت
• محافظت کامل از داده‌های مطابق با سیاست‌های تجاری و نظارتی هر دولت و کشور

جمع بندی: 

رایانش ابری در زمانی که داده‌ها با سرعت سرسام‌آوری زیاد می‌شدند، به‌وجود آمد. این معماری را می‌توان در گسترش سخت‌افزارهای محاسباتی، ذخیره‌سازی و تجهیزات شبکه به‌کار گرفت. مشارکت دیگر فروشندگان در فروشگاه‌های اینترنتی، امکان همکاری چند سرور در پردازش داده‌ها و افزایش انعطاف‌پذیری شبکه، ازجمله مزایای این تکنولوژی هستند. پس نباید به‌خاطر معایب این تکنولوژی که الزام به محافظت کامل از داده‌ها، رمزگذاری آن‌ها و اجرای پروتکل‌های قوی امنیتی است، مزایای Edge Computing را نادیده بگیریم.

رایانش مرزی پردازش داده‌ها را در نزدیک‌ترین موقعیت به کاربر انجام می‌دهد، اما برای ذخیره‌سازی امن و مقیاس‌پذیر، استفاده از یک راهکار مطمئن ضروری است. پیشنهاد می‌کنیم از “فضای ابری ایران‌سرور” برای نگهداری داده‌های خود استفاده کنید.

سوالات متداولی که شما می‌پرسید

1. رایانش مرزی چیست؟

معماری شبکه‌ای که پردازش را در نزدیکی منبع تولید داده انجام می‌دهد، نه در یک دیتاسنتر متمرکز و مرکزی.

2. مزایای رایانش مرزی چه چیزهایی هستند؟

کاهش بار پردازشی روی سرور اصلی، رعایت قوانین جابه‌جایی داده‌ها در فضای بین‌المللی و به‌کارگیری در شبکه‌هایی با اینترنت ضعیف و ناپایدار، از مزایای این تکنولوژی جذاب و کارامد هستند.

3. در چه مواردی از رایانش مرزی استفاده کنیم؟

پردازش داده‌ها در لحظه و به‌شکل بلادرنگ، پردازش داده‌های گرفته‌شده از دستگاه‌های IoT و  کار با داده‌های سیستم‌های اتوماسیون، سه سناریو عالی برای استفاده از این معماری هستند.

منابع:

TechTarget

CloudFlare