エッジ コンピューティング: それは何ですか? メリット、リスクなど

公開: 2022-10-29

エッジ コンピューティングは、エンタープライズ ソフトウェアのコンピューティング機能とデータ ストレージ機能をユーザーやデータ ソースに近づける分散コンピューティングのフレームワークです。

エッジ コンピューティングの目標は、ユーザーとサーバー間の待機時間を短縮し、アプリケーションの帯域幅の使用を最小限に抑えることです。 2025 年までに世界中で 175 ゼタバイトのデータが生成されると推定されており、エッジ デバイスが全体の半分以上を生成します。

エッジ コンピューティングは標準化されたテクノロジではなく、データ センターとクラウド システムをさらに最適化するためのアーキテクチャ アプローチです。

この投稿では、エッジ コンピューティングについて考察します。エッジ コンピューティングは、インターネット全般、インフラストラクチャ、および将来のアプリケーションの開発にとって何を意味するかについて説明します。

目次

短い歴史

初期のインターネットはシンプルでした。サーバーをセットアップすれば、訪問者がやってきました。 しかし、Web が成長し、ビデオなどの重いメディア コンテンツが含まれるにつれて、サーバーが過負荷になり始め、帯域幅が詰まり、遅延が膨れ上がりました。

この問題を解決するために、コンテンツ配信ネットワークが進化し、独創的でありながら実用的なソリューションを提供するようになりました。 ウェブサイトはそのまま維持できますが、動画などの重いデータの配信は外部委託します。 コンテンツ配信ネットワークは複数の場所に存在するため、小規模な企業でも Web サイトのエクスペリエンスを簡単かつ安価に最適化できます。

ユーザーがそのような最適化された Web サイトにアクセスすると、会社のサーバーは Web ページを通常どおりに表示します。 ただし、ページに大量のデータが含まれている場合、その場所は単に Web ページのコードに含まれているため、ページはその場所から大量のデータを直接読み込むことができます。

その結果、ブラウザがビデオを読み込んでいるコンテンツ配信ネットワークが、会社の元のサーバーよりもユーザーに近いため、すべての読み込みが高速になります。

エッジ コンピューティングは、この方法をさらに進化させたものです。 ここでは、インターネット ユーザーと接続されたデバイスがこれまで以上に多くのデータを生成するため、タイム クリティカルなタスクや遅延を許容しないタスクの計算がユーザーに近づけられます。

エッジ コンピューティングのしくみ

エッジ コンピューティングは、インターネット ユーザーと Web サイトのデータ センターまたはクラウドとの間のレイヤーです。 エッジは、クラウド データ センターよりもユーザーに近いコンピューティング インフラストラクチャです。 エンタープライズ アプリケーションは、エッジで自動的に展開、更新、終了されます。

テクノロジーとしてのエッジ コンピューティングには標準がありません。つまり、さまざまな企業が独自の方法で実装しています。 ただし、エッジコンピューティングを実装するには、次の機能が必要です。

  • クラウド– コア コンピューティング システム。 AWS、Google Cloud、または独自のプライベート クラウドなどのサービスである可能性があります。
  • エッジ ノード– これは、コードを実行し、インターネット経由でクラウド データ センターに接続できる任意のハードウェア システムです。
  • 管理プラットフォーム– すべてのエッジ ノードとクラウドにわたってソフトウェアの展開と管理を管理するためのソフトウェア アプリケーションまたはオペレーティング システム。
  • 自動化– クラウドとエッジ ノード間の負荷分散。 必要に応じて、人間の入力なしで、適​​切なアプリケーションを適切なエッジ ノードにデプロイして終了するシステム。 ここでは、Kubernetes のようなコンテナ化アプローチが勝者です。

エッジ コンピューティングを実装するには、次の 2 つの方法があります。

  1. クラウド サービス– Google Cloud から AWS、Azure までの主要なクラウド コンピューティング プラットフォームにはすべて、エッジ コンピューティングの実装を容易にする統合サービスがあります。
  2. DIY アーキテクチャ– ここでは、ハードウェアとソフトウェアのサーバー システムを自分でセットアップする必要があります。 Red Hat は、OpenShift と呼ばれるハイブリッド クラウド オペレーティング システムと、エッジ ノードの作成に最適な Device Edge と呼ばれる軽量バージョンを提供しています。

エッジ コンピューティングの利点

エッジでアプリケーションをホストする機能には、幅広いアプリケーションに多くのメリットがあります。 これらの利点は次のとおりです。

  1. 遅延の削減– エッジ コンピューティング ノードがエッジ デバイスに近いということは、遅延 (データがデバイスからサーバーに移動して戻るのに必要な時間) が少ないことを意味します。
  2. 運用効率の向上– エッジでの低レイテンシーを活用し、それをクラウドの最大コンピューティング リソースと組み合わせることで、システム効率を最大化できます。
  3. 信頼性の向上– コア クラウドとエッジ ノードの両方を使用するシステムは、結果として回復力と信頼性が向上します。
  4. 帯域幅コストの削減– インターネット経由で企業のクラウド データ センターに大量のデータを送信する必要がないということは、アプリケーションによっては大幅なコスト削減を意味します。
  5. 規制順守– ユーザーのデータをユーザーの地域で処理できるため、企業はデータ プライバシー規制を順守することができます。

課題とリスク

エッジ コンピューティングにも課題があり、主な課題は次のとおりです。

  1. より大きな攻撃対象領域 – 複数のノードにまたがるシステムは、潜在的な攻撃に対してより大きな領域を作成します。 これは、インフラストラクチャのセキュリティからユーザーのプライバシーの問題にまで及びます。
  2. セキュリティ上の課題の増加– たとえば、複数の場所でインフラストラクチャを維持することは、単一のデータ センターを物理的に保護するよりも多くのセキュリティ上の課題を引き起こします。
  3. コンピューティング能力の制限– 典型的なエッジ インフラストラクチャは、クラウド環境よりもはるかに少ないコンピューティング能力を提供するため、クラウドは厳密にコンピューティング集約型のアプリケーションのナンバー 1 のオプションとなっています。

エッジ コンピューティングとクラウド コンピューティング

エッジはクラウドの一部です。 これは、物理的にユーザーに近い同様のサービスであり、タイム クリティカルなタスクを処理することで計算効率を向上させるクラウドの拡張です。

最初にクラウドがなければ、エッジ アーキテクチャを持つことはできません。 さらに、時間と遅延の問題が重要でなくなると、クラウドにはエッジよりも優れた利点があります。

エッジ コンピューティングと人工知能

セキュリティや ID システムなどの一部の人工知能アプリケーションは、低遅延ネットワークから大きなメリットを得ることができます。 エッジ コンピューティングにより、データを生成しているエッジ デバイスのすぐ近くで機械学習モデルを実行できます。

利点には、応答時間の短縮、帯域幅消費の削減、およびセキュリティの向上が含まれます。 エッジ コンピューティングと AI は補完的なテクノロジであり、おそらく相互に強化し続けるでしょう。

エッジ コンピューティングと 5G ネットワーク

5G ネットワークは、高速化と低遅延を約束しますが、ユーザーからクラウド データ センターへの平均往復には 100 ～ 300 ミリ秒かかります。 これは、5G ネットワークはそれ自体でより高速な速度しか提供できず、より低いレイテンシーを提供できないことを意味します.

待ち時間を大幅に削減するには、5G ネットワークを輝かせる 10 ～ 20 ミリ秒の待ち時間を実現するために、エッジ コンピューティングの統合が必要です。 これらの低レイテンシでのみ、自動運転車、産業機械、およびその他の多くの実世界のアプリケーションが実行可能になります。

人気のエッジ デバイス

エッジ デバイスは、物理環境とやり取りしたり、その他の有用な機能を実行したりしながら、ローカルでデータを収集して処理します。

以下は、エッジ コンピューティング アーキテクチャの恩恵を受けることができる一般的なデバイス タイプです。

  1. スマートスピーカー
  2. スマートフォン
  3. ロボット
  4. スマートウォッチ
  5. モノのインターネット (IoT) デバイス
  6. 自動運転車
  7. 販売時点管理 (POS) システム

エッジ コンピューティング アプリケーション

幅広い業界が、エッジ コンピューティングの統合から恩恵を受けることができます。 ここにあるいくつかの：

  1. 効率的な発電と配電のためのスマートグリッド。
  2. 居住者のニーズに応えるスマートホーム。
  3. インフラストラクチャの監視、輸送、およびセキュリティ アプリケーションを備えたスマート シティ。
  4. IoTセンサーと気候制御を備えた最新の農業システムで、収量を高めます。
  5. 都市の交通管理。
  6. ドローン、自動車、軍事用途向けの自律ナビゲーション サービス。
  7. 石油やガス設備などのリモート資産監視。
  8. インダストリー 4.0 の原則を統合した製造工場。
  9. 小売店および製品倉庫の管理。
  10. 病院向けの患者監視システム。
  11. エンジンなどのハイテク製品の予知保全。
  12. 音声およびオーディオ処理アプリケーション。
  13. 機械学習アプリケーション。
  14. 仮想および拡張現実システム。
  15. 改善されたセキュリティ アプリケーション。
  16. ストリーミングおよびコンテンツ配信サービス。

インフラストラクチャとサービス プロバイダー

エッジ コンピューティングにアプローチする方法に応じて、独自のソリューションを提供するさまざまなサービス プロバイダーが存在します。 上位企業はこちら。

  • KubeEdge – エッジ デバイス向けのオープン ソース コンテナ化ソリューション。
  • Red Hat OpenShift – 分散型クラウド オペレーティング システム。
  • Alef Private Edge – プラグ アンド プレイの Edge-as-a-Service オファリング。
  • Azure IoT Edge – Microsoft の IoT Edge。
  • Google Cloud – サービスとしてのフルマネージド クラウドおよびエッジ コンピューティング。
  • ClearBlade – エッジ コンピューティング ソフトウェア ソリューション。

よくある質問 (FAQ)

エッジ コンピューティングなしで 5G は可能ですか?

はい、そうです。 しかし、エッジ コンピューティングのない 5G はそれほど高速ではありません。

エッジ コンピューティングはフォグ コンピューティングとは異なりますか?

はい、エッジ コンピューティングはネットワークのエッジで発生しますが、フォグ コンピューティングはエッジとクラウドの間のあらゆるコンピューティングです。

エッジ コンピューティングはクラウド コンピューティングに取って代わりますか?

いいえ、それはしません。 エッジ コンピューティングは、クラウド コンピューティングの一部です。

エッジ コンピューティングはどのようにレイテンシを削減しますか?

エッジ コンピューティングでは、データが移動する距離が短くなるため、レイテンシが短縮されます。

エッジ コンピューティングは IoT にどのようなメリットをもたらしますか?

エッジ コンピューティングは、コンピューティング機能を IoT デバイスに近づけることで IoT デバイスにメリットをもたらし、帯域幅とリアルタイム処理の最適化に役立ちます。

結論

エッジ コンピューティングとその多くの利点とアプリケーションの探索が終わりを迎えた今、その慣行がここにとどまり、成長し続けることしかできないことは明らかです。

業界が異なればニーズも異なる可能性がありますが、競合他社よりも先にエッジ コンピューティングを活用する方法を見つけることは、おそらく組織にとって最善の利益となります。