حوسبة الحافة: ما هي؟ الفوائد والمخاطر والمزيد

الحوسبة المتطورة هي إطار عمل للحوسبة الموزعة التي تجعل قدرات الحوسبة وتخزين البيانات لبرامج المؤسسة أقرب إلى المستخدمين أو مصادر البيانات.

الهدف من الحوسبة الطرفية هو تقليل زمن الوصول بين المستخدم والخادم ، وكذلك تقليل استخدام النطاق الترددي للتطبيق. تشير التقديرات إلى أنه سيتم إنشاء 175 زيتابايت من البيانات في جميع أنحاء العالم بحلول عام 2025 ، مع إنشاء الأجهزة المتطورة أكثر من نصف الإجمالي.

الحوسبة الطرفية ليست تقنية قياسية ، بل هي نهج معماري وطريقة لتحسين مركز البيانات والأنظمة السحابية.

تتناول هذه المقالة الحوسبة المتطورة ، وما تعنيه للإنترنت بشكل عام ، والبنية التحتية ، وتطوير التطبيقات المستقبلية.

تاريخ قصير

كان الإنترنت المبكر بسيطًا - لقد قمت بإعداد خادم وكان الزوار يأتون إليك. ولكن مع نمو الويب وتضمينه محتوى وسائط ثقيلًا مثل مقاطع الفيديو ، بدأت الخوادم في التحميل الزائد ، وانسداد عرض النطاق الترددي ، وتضخم زمن الوصول.

لحل المشكلة ، تطورت شبكات توصيل المحتوى لتوفير حل مبتكر وعملي. يمكنك الحفاظ على موقع الويب الخاص بك كما كان ، ولكن يمكنك الاستعانة بمصادر خارجية لتوصيل البيانات الثقيلة مثل مقاطع الفيديو. توجد شبكات توصيل المحتوى في مواقع متعددة ، مما يجعل الأمر أسهل وأرخص حتى بالنسبة للشركات الأصغر لتحسين تجربة موقعها على الويب.

إذا قام مستخدم بزيارة مثل هذا الموقع المحسن ، فسيقوم خادم الشركة بتقديم صفحة الويب كالمعتاد. ومع ذلك ، إذا كانت الصفحة تحتوي على بيانات ثقيلة ، فسيتم ببساطة تضمين موقعها في رمز صفحة الويب ، بحيث يمكن للصفحة تحميل البيانات الثقيلة مباشرة من هذا الموقع.

والنتيجة هي أن كل شيء يتم تحميله بشكل أسرع لأن شبكة توصيل المحتوى التي يقوم المتصفح بتحميل الفيديو منها أقرب إلى المستخدم من خادم الشركة الأصلي.

تعد حوسبة الحافة تطورًا إضافيًا لهذه الطريقة. هنا ، فإن حساب المهام الحرجة للوقت أو التي لا تتحمل زمن الوصول هو الذي يتم تقريبه من المستخدم ، حيث ينتج مستخدمو الإنترنت والأجهزة المتصلة بيانات أكثر من أي وقت مضى.

كيف تعمل حوسبة الحافة

الحوسبة الطرفية هي طبقة بين مستخدم الإنترنت وإما مركز بيانات موقع الويب أو السحابة. الحافة هي أي بنية أساسية للحوسبة أقرب إلى المستخدم من مركز البيانات السحابية. يتم نشر تطبيقات المؤسسة وتحديثها وإنهاؤها تلقائيًا على الحافة.

كتقنية ، ليس للحوسبة المتطورة أي معيار ، مما يعني أن الشركات المختلفة تطبقها بطرقها الفريدة. ومع ذلك ، فإن الميزات التالية ضرورية لتنفيذ الحوسبة المتطورة.

• السحابة - نظام الحوسبة الأساسي الخاص بك. يمكن أن تكون خدمة مثل AWS أو Google Cloud أو سحابة خاصة بك.
  
• العقد الطرفية - هذا هو أي نظام أجهزة يمكنه تنفيذ التعليمات البرمجية والاتصال مرة أخرى بمركز البيانات السحابي عبر الإنترنت.
  
• النظام الأساسي للإدارة - تطبيق برمجي أو نظام تشغيل لإدارة نشر البرامج وإدارتها عبر جميع العقد الطرفية والسحابة.
  
• الأتمتة - موازنة التحميل بين عُقد السحابة وعقد الحافة. نظام يقوم بنشر التطبيق الصحيح وإنهاءه على عقدة الحافة اليمنى عند الحاجة وبدون تدخل بشري. تعتبر طرق النقل بالحاويات مثل Kubernetes من الفائزين هنا.

هناك طريقتان لتنفيذ الحوسبة المتطورة:

1. الخدمات السحابية - تحتوي جميع منصات الحوسبة السحابية الرئيسية من Google Cloud إلى AWS و Azure على خدمات متكاملة تسهل تنفيذ الحوسبة المتطورة.
   
2. DIY Architecture - هنا ، سيتعين عليك إعداد أنظمة خادم الأجهزة والبرامج بنفسك. تقدم Red Hat نظام تشغيل سحابي مختلط يسمى OpenShift وإصدارًا أخف وزنًا يسمى Device Edge وهو مثالي لإنشاء العقد الطرفية.

فوائد الحوسبة المتطورة

تأتي القدرة على استضافة تطبيقاتك على الحافة مع العديد من الفوائد لمجموعة واسعة من التطبيقات. تشمل هذه الفوائد:

1. تقليل وقت الاستجابة - تقترب عُقد الحوسبة الطرفية من الأجهزة الطرفية مما يعني وقت استجابة أقل (الوقت اللازم لانتقال البيانات من الجهاز إلى الخادم والعودة).
   
2. كفاءة تشغيلية مُحسَّنة - من خلال الاستفادة من فترات الاستجابة المنخفضة على الحافة والجمع بينها وبين موارد الحوسبة القصوى للسحابة ، يمكن زيادة كفاءة النظام إلى أقصى حد.
   
3. موثوقية محسّنة - تكون الأنظمة التي تستخدم كلاً من السحابة الأساسية وعقد الحافة أكثر مرونة وموثوقية نتيجة لذلك.
   
4. انخفاض تكاليف النطاق الترددي - عدم الاضطرار إلى إرسال الكثير من البيانات عبر الإنترنت إلى مركز البيانات السحابي للشركة يمكن أن يعني توفيرًا كبيرًا في التكلفة اعتمادًا على التطبيق.
   
5. الامتثال التنظيمي - يمكن أن تساعد القدرة على معالجة بيانات المستخدمين في منطقة المستخدم الشركات على الامتثال للوائح خصوصية البيانات.

التحديات والمخاطر

تأتي الحوسبة المتطورة أيضًا مع تحدياتها وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

1. سطح هجوم أكبر - نظام منتشر عبر عقد متعددة يخلق سطحًا أكبر للهجمات المحتملة. يمكن أن يتراوح هذا من أمان البنية التحتية إلى مشكلات خصوصية المستخدم.
   
2. زيادة تحديات الأمان - تفرض صيانة البنية التحتية في مواقع متعددة تحديات أمنية أكثر من الاضطرار إلى تأمين مركز بيانات واحد فعليًا ، على سبيل المثال.
   
3. قدرة الحوسبة المحدودة - توفر البنية الأساسية النموذجية للحواف إمكانيات حسابية أقل بكثير من البيئة السحابية ، مما يجعل السحابة الخيار رقم 1 للتطبيقات شديدة التركيز.

الحوسبة المتطورة مقابل الحوسبة السحابية

الحافة جزء من السحابة. إنها خدمة مماثلة أقرب ماديًا إلى المستخدم ، وهي امتداد للسحابة التي تعمل على تحسين الكفاءة الحسابية من خلال التعامل مع المهام الحرجة للوقت.

لا يمكنك الحصول على بنية حافة بدون وجود سحابة أولاً. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع السحابة بمزايا تتفوق عليها ، بمجرد أن تصبح مشكلات الوقت والكمون غير حرجة.

حوسبة الحافة مقابل الذكاء الاصطناعي

يمكن لبعض تطبيقات الذكاء الاصطناعي مثل أنظمة الأمن والمعرف أن تستفيد بشكل كبير من الشبكات ذات زمن الوصول المنخفض. تتيح الحوسبة المتطورة تشغيل نماذج التعلم الآلي بالقرب من الأجهزة المتطورة التي تقوم بإنشاء البيانات.

تشمل المزايا أوقات استجابة أسرع ، واستهلاك أقل للنطاق الترددي ، وأمان محسن. تعد الحوسبة المتطورة والذكاء الاصطناعي من التقنيات التكميلية التي من المحتمل أن تستمر في تعزيز بعضها البعض.

حوسبة الحافة مقابل شبكات 5G

تعد شبكات 5G بسرعات أعلى وزمن وصول أقل ، ولكن متوسط ​​رحلة الذهاب والعودة من المستخدم إلى مركز البيانات السحابية والعودة إلى المستخدم يستغرق 100-300 مللي ثانية. هذا يعني أن شبكات 5G يمكنها فقط تقديم سرعات أعلى من تلقاء نفسها ، ولكن ليس زمن انتقال أقل.

لخفض أوقات الكمون ، تحتاج شبكات 5G إلى تكامل الحوسبة المتطورة لتحقيق زمن انتقال يتراوح بين 10 و 20 مللي ثانية مما يجعلها تتألق. فقط في فترات الاستجابة المنخفضة هذه ، ستصبح المركبات المستقلة والآلات الصناعية والعديد من تطبيقات العالم الحقيقي الأخرى قابلة للتطبيق.

أجهزة Edge الشهيرة

تقوم الأجهزة الطرفية بجمع البيانات ومعالجتها محليًا أثناء التفاعل مع بيئاتها المادية أو أداء وظائف مفيدة أخرى.

فيما يلي أنواع الأجهزة الشائعة التي يمكن أن تستفيد من بنية الحوسبة المتطورة:

1. مكبرات الصوت الذكية
2. الهواتف الذكية
3. الروبوتات
4. الساعات الذكية
5. أجهزة إنترنت الأشياء (IoT)
6. المركبات ذاتية القيادة
7. أنظمة نقاط البيع (POS)

تطبيقات حوسبة الحافة

يمكن أن تستفيد مجموعة واسعة من الصناعات من تكامل الحوسبة المتطورة. هنا بعض:

1. شبكات ذكية لتوليد وتوزيع الطاقة الكهربائية بكفاءة.
2. منازل ذكية تلبي احتياجات ساكنيها.
3. مدن ذكية مع تطبيقات مراقبة البنية التحتية والنقل والأمن.
4. أنظمة الزراعة الحديثة المزودة بأجهزة استشعار إنترنت الأشياء والتحكم في المناخ لزيادة الغلة.
5. إدارة المرور في المدن.
6. خدمات الملاحة الذاتية للطائرات بدون طيار والسيارات والتطبيقات العسكرية.
7. مراقبة الأصول عن بعد ، مثل منشآت النفط والغاز.
8. المصانع التي تدمج مبادئ الصناعة 4.0.
9. متاجر البيع بالتجزئة وإدارة مستودعات المنتجات.
10. أنظمة مراقبة المرضى للمستشفيات.
11. الصيانة التنبؤية للمنتجات عالية التقنية مثل المحركات.
12. تطبيقات معالجة الكلام والصوت.
13. تطبيقات التعلم الآلي.
14. أنظمة الواقع الافتراضي والواقع المعزز.
15. تطبيقات أمنية محسنة.
16. خدمات البث والمحتوى.

مزودو البنية التحتية والخدمات

اعتمادًا على الطريقة التي تريد التعامل بها مع الحوسبة المتطورة ، يوجد موفرو خدمة مختلفون لديهم حلول فريدة. هنا أفضل الشركات.

• KubeEdge - حل حاويات مفتوح المصدر للأجهزة المتطورة.
• Red Hat OpenShift - نظام التشغيل السحابي الموزع.
• ألف برايفت إيدج - عرض الحافة كخدمة التوصيل والتشغيل.
• Azure IoT Edge - IoT Edge من Microsoft.
• Google Cloud - الحوسبة السحابية والحوسبة المدارة بالكامل كخدمة.
• ClearBlade - حل برمجيات الحوسبة المتطورة.

الأسئلة المتداولة (FAQs)

استنتاج

عند الوصول إلى نهاية هذا الاستكشاف للحوسبة المتطورة وفوائدها وتطبيقاتها العديدة ، يجب أن يكون واضحًا أن هذه الممارسة موجودة لتبقى ويمكن أن تستمر في النمو فقط.

على الرغم من أن الصناعات المختلفة قد يكون لها احتياجات مختلفة ، فمن المحتمل أن يكون من مصلحة مؤسستك إيجاد طرق للاستفادة من الحوسبة المتطورة قبل منافسيك.