Một sự thay đổi đáng kể đang diễn ra trong thế giới xử lý dữ liệu và kiến trúc mạng, với sự chú trọng ngày càng tăng vào điện toán biên. Một thành phần quan trọng của mô hình mới này là thiết bị biên, cổng thông qua đó dữ liệu vào và ra khỏi môi trường điện toán biên.
Nguồn gốc của thiết bị Edge
Ý tưởng về thiết bị biên bắt nguồn từ khái niệm rộng hơn về điện toán biên, xuất hiện vào khoảng những năm 1990. Mục tiêu chính là đưa khả năng tính toán và lưu trữ dữ liệu đến gần hơn với vị trí cần thiết, cải thiện thời gian phản hồi và tiết kiệm băng thông. Tuy nhiên, phải đến khi Internet of Things (IoT) ra đời vào giữa những năm 2010, các thiết bị biên mới trở thành một yếu tố nổi bật trong các cuộc thảo luận về công nghệ.
Tìm hiểu các thiết bị biên: Chế độ xem mở rộng
Thiết bị biên là thiết bị cung cấp điểm truy cập vào mạng lõi của doanh nghiệp hoặc nhà cung cấp dịch vụ. Các thiết bị này được đặt ở rìa mạng và chúng có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau, bao gồm định tuyến, chuyển mạch, truy cập tích hợp, cảm biến mạng, bảo vệ tường lửa và các dịch vụ Thoại qua Giao thức Internet (VoIP).
Trong bối cảnh điện toán biên, các thiết bị biên có thể đề cập đến bất kỳ phần cứng nào kiểm soát luồng dữ liệu ở ranh giới giữa hai mạng. Đây có thể là bộ định tuyến, bộ chuyển mạch định tuyến, thiết bị truy cập tích hợp (IAD), bộ ghép kênh và nhiều loại thiết bị truy cập mạng diện rộng (WAN).
Khía cạnh cơ bản của thiết bị biên là khả năng xử lý, lưu trữ và gửi dữ liệu đến các thiết bị khác trong mạng hoặc quay lại trung tâm dữ liệu tập trung hoặc hệ thống lưu trữ đám mây. Khả năng này cho phép xử lý dữ liệu theo thời gian thực, giảm độ trễ và nâng cao hiệu quả tổng thể của mạng.
Hoạt động và cấu trúc bên trong của thiết bị biên
Ở cấp độ cơ bản, các thiết bị biên được xây dựng trên các nguyên tắc tương tự như các thiết bị điện toán khác. Chúng chứa bộ xử lý để thực hiện tính toán, bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu ngắn hạn và các thành phần mạng để giao tiếp với các thiết bị khác. Tuy nhiên, các chi tiết cụ thể có thể khác nhau đáng kể dựa trên chức năng dự định của chúng và tính chất của mạng mà chúng được triển khai.
Cấu trúc bên trong của thiết bị biên thường bao gồm:
- CPU: Bộ xử lý trung tâm, để thực hiện các nhiệm vụ tính toán khác nhau.
- Kho: Flash, SSD hoặc HDD để lưu trữ dữ liệu cục bộ.
- ĐẬP: Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, để lưu trữ dữ liệu nhanh, tạm thời trong quá trình hoạt động.
- Giao diện mạng: Ethernet, Wi-Fi hoặc các kết nối không dây khác để liên lạc với các thiết bị hoặc mạng khác.
- Hệ điều hành: Linux, Windows hoặc hệ điều hành dành riêng cho IoT khác để kiểm soát phần cứng và chạy ứng dụng.
Các tính năng chính của thiết bị Edge
Sau đây là một số tính năng chính của thiết bị biên:
- Xử lý thời gian thực: Khả năng xử lý dữ liệu theo thời gian thực, giảm độ trễ và cho phép ra quyết định nhanh chóng.
- Lưu trữ dữ liệu cục bộ: Khả năng lưu trữ dữ liệu cục bộ, giảm nhu cầu liên lạc thường xuyên với máy chủ trung tâm.
- Bảo vệ: Các tính năng bảo mật nâng cao do tính chất cục bộ của việc xử lý và lưu trữ dữ liệu.
- Khả năng mở rộng: Khả năng bổ sung thêm nhiều thiết bị biên để tăng dung lượng mạng.
Các loại thiết bị biên
Các thiết bị biên có thể được phân loại dựa trên chức năng của chúng. Dưới đây là một vài ví dụ:
| Loại thiết bị biên | Chức năng chính |
|---|---|
| Bộ định tuyến | Chuyển hướng các gói dữ liệu giữa các mạng |
| Công tắc | Kết nối các thiết bị trong mạng |
| Bức tường lửa | Cung cấp bảo mật mạng |
| cảm biến | Thu thập dữ liệu từ môi trường |
| Thiết bị IoT | Thu thập, xử lý và gửi dữ liệu |
Sử dụng thiết bị biên: Vấn đề và giải pháp
Các thiết bị biên đóng vai trò then chốt trong các ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất, chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, v.v. Ví dụ: trong sản xuất, các thiết bị biên có thể thu thập dữ liệu thời gian thực từ máy móc để theo dõi hiệu suất, dự đoán hoạt động bảo trì và tối ưu hóa hoạt động.
Tuy nhiên, việc triển khai các thiết bị biên không phải là không có thách thức. Bảo mật là mối quan tâm đáng kể vì mỗi thiết bị đều có thể là điểm truy cập tiềm ẩn cho các cuộc tấn công độc hại. Ngoài ra, việc quản lý một số lượng lớn các thiết bị biên phân tán có thể phức tạp.
Giải pháp cho những vấn đề này bao gồm các giao thức bảo mật mạnh mẽ, xác thực thiết bị, mã hóa dữ liệu và nền tảng quản lý thiết bị tập trung.
So sánh và đặc điểm chính
Dưới đây là so sánh giữa các thiết bị biên, máy chủ đám mây và máy chủ tại chỗ:
| Thiết bị cạnh | Máy chủ đám mây | Máy chủ tại chỗ | |
|---|---|---|---|
| Vị trí xử lý dữ liệu | Gần nguồn dữ liệu | Máy chủ trung tâm từ xa | Máy chủ trung tâm địa phương |
| Độ trễ | Thấp | Cao (phụ thuộc vào tốc độ internet) | Trung bình |
| Khả năng mở rộng | Cao | Cao | Thấp đến trung bình |
| Trị giá | Khác nhau | Chi phí liên tục cao | Chi phí trả trước cao |
| Bảo vệ | Cao | Trung bình (phụ thuộc vào nhà cung cấp) | Cao |
Quan điểm tương lai và công nghệ mới nổi
Tương lai của các thiết bị biên gắn chặt với sự phát triển của IoT và những tiến bộ trong AI. Việc tăng cường sử dụng AI ở biên, được gọi là Edge AI, hứa hẹn sẽ có nhiều thiết bị thông minh hơn có khả năng xử lý dữ liệu phức tạp và ra quyết định.
Hơn nữa, sự phát triển trong công nghệ 5G sẽ nâng cao hiệu suất của các thiết bị biên bằng cách cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và độ trễ thấp hơn.
Máy chủ proxy và thiết bị biên
Máy chủ proxy có thể hoạt động cùng với các thiết bị biên để mang lại lợi ích bổ sung. Ví dụ: máy chủ proxy có thể giúp duy trì tính ẩn danh, cung cấp các lớp bảo mật bổ sung và cân bằng tải mạng.
Các thiết bị biên cũng có thể sử dụng proxy để truy cập web, cho phép thiết bị yêu cầu dữ liệu từ các máy chủ trên internet và truy xuất dữ liệu một cách an toàn và hiệu quả.
