آنچه در این مقاله می‌خوانید
رایانش لبه (Edge Computing) رویکردی در حوزه شبکه است که هدف آن نزدیک‌تر کردن پردازش‌ها به منبع داده‌هاست تا تأخیر کاهش یابد و مصرف پهنای باند کمتر شود. به بیان ساده‌تر، رایانش لبه یعنی به‌جای اجرای بیشتر فرآیندها در فضای ابری، آن‌ها را به مکان‌های محلی‌تری مانند رایانه کاربر، دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) یا سرور لبه‌ای منتقل کنیم. با انتقال پردازش به لبه شبکه، میزان ارتباطات راه دور بین کاربر و سرور به حداقل می‌رسد.
لبه شبکه چیست؟
لبه شبکه جایی است که دستگاه یا شبکه محلیِ حاوی آن با اینترنت ارتباط برقرار می‌کند. واژه «لبه» تا حدی مبهم است؛ برای مثال، رایانه کاربر یا پردازنده داخل دوربین اینترنت اشیا می‌تواند لبه شبکه تلقی شود، اما روتر کاربر، ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP)، یا یک سرور لبه‌ای محلی نیز جزو لبه به شمار می‌آیند. نکته مهم این است که لبه شبکه از نظر جغرافیایی به دستگاه نزدیک است، برخلاف سرورهای مبدأ و سرورهای ابری که ممکن است فاصله زیادی با دستگاه‌هایی که با آن‌ها در ارتباط هستند داشته باشند.
چه چیزی رایانش لبه را از دیگر مدل‌های رایانشی متمایز می‌کند؟
نخستین رایانه‌ها را ماشین‌هایی بزرگ و حجیم تشکیل می‌دادند که فقط به‌صورت مستقیم یا از طریق ترمینال‌ها قابل دسترسی بودند و درواقع امتداد همان رایانه محسوب می‌شدند. با اختراع رایانه‌های شخصی، امکان توزیع‌شده‌تری برای انجام پردازش‌ها فراهم شد. در دوره‌ای، رایانش شخصی به مدل رایج در پردازش داده تبدیل شد؛ برنامه‌ها روی دستگاه کاربر اجرا می‌شدند و داده‌ها یا به‌صورت محلی روی همان دستگاه ذخیره می‌شدند یا در یک مرکز داده on-premise قرار داشتند.
رایانش ابری، که تحول جدیدتری به‌شمار می‌رود، مزایای متعددی نسبت به این مدل محلی و on-premise ارائه کرد. خدمات ابری به‌صورت متمرکز در «ابر» (یعنی مجموعه‌ای از مراکز داده مدیریت‌شده توسط ارائه‌دهنده) میزبانی می‌شوند و از هر دستگاهی از طریق اینترنت قابل دسترسی هستند.
با این حال، رایانش ابری ممکن است باعث ایجاد تأخیر شود، چرا که میان کاربران و مراکز داده‌ای که خدمات در آن‌ها میزبانی می‌شوند، فاصله وجود دارد. رایانش لبه این مشکل را با نزدیک‌تر کردن پردازش‌ها به کاربران نهایی برطرف می‌کند؛ به‌طوری‌که داده‌ها مسافت کمتری را طی می‌کنند، در حالی که ساختار متمرکز رایانش ابری همچنان حفظ می‌شود.
خلاصه بگوییم:
- رایانش اولیه: برنامه‌ها به‌صورت متمرکز فقط روی رایانه‌ای جداگانه اجرا می‌شدند.
- رایانش شخصی: برنامه‌ها به‌شکل غیرمتمرکز و محلی روی دستگاه کاربر اجرا می‌شدند.
- رایانش ابری: برنامه‌ها به‌صورت متمرکز در مراکز داده اجرا می‌شوند.
- رایانش لبه: برنامه‌ها همچنان متمرکز هستند، اما در نزدیکی کاربران (یعنی روی خود دستگاه یا در لبه شبکه) اجرا می‌شوند.
مثالی از رایانش لبه چیست؟
تصور کنید ساختمانی با ده‌ها دوربین ویدیویی اینترنت اشیای باکیفیت محافظت می‌شود. این دوربین‌ها «ساده» هستند و فقط سیگنال خام ویدیویی تولید می‌کنند که به‌صورت پیوسته به یک سرور ابری ارسال می‌شوند. در سرور ابری، خروجی تمام دوربین‌ها از یک برنامه تشخیص حرکت، عبور داده می‌شود تا فقط ویدیوهایی که فعالیتی در آن‌ها دیده می‌شود، در پایگاه داده ذخیره شوند. این وضعیت باعث می‌شود فشار دائمی و زیادی به زیرساخت اینترنت ساختمان وارد شود چون حجم بالایی از ویدیو به سرور منتقل می‌شود. همچنین سرور ابری باید هم‌زمان ویدیوهای همه دوربین‌ها را پردازش کند که باعث ایجاد بار سنگینی بر آن می‌شود.
حالا تصور کنید که فرآیند تشخیص حرکت به لبه شبکه منتقل شود. اگر هر دوربین از یک پردازنده داخلی برای اجرای برنامه تشخیص حرکت استفاده کند و فقط زمانی که حرکتی تشخیص داده شد ویدیو را به سرور ابری ارسال کند، مصرف پهنای باند به‌شدت کاهش می‌یابد، چون بخش زیادی از ویدیوها اصلا به سرور منتقل نمی‌شوند.
علاوه بر این، سرور ابری فقط مسئول ذخیره‌سازی ویدیوهای مهم خواهد بود، بنابراین می‌تواند بدون فشار اضافه با تعداد بیشتری از دوربین‌ها ارتباط برقرار کند. این همان چیزی است که در عمل به آن رایانش لبه گفته می‌شود.
رایانش لبه چه کاربردهایی دارد؟
رایانش لبه می‌تواند در انواع مختلف برنامه‌ها، محصولات و خدمات به‌کار رود. چند نمونه از کاربردهای آن عبارت‌اند از:
- نظارت بر سیستم‌های امنیتی: مانند مثال دوربین‌های امنیتی که پیش‌تر توضیح داده شد.
- دستگاه‌های اینترنت اشیا :(IoT) دستگاه‌های هوشمندی که به اینترنت متصل‌اند می‌توانند با اجرای برنامه‌ها روی خود دستگاه به جای فضای ابری، تعاملات کاربری مؤثرتری داشته باشند.
- خودروهای خودران: وسایل نقلیه خودران باید به صورت آنی واکنش نشان دهند و نمی‌توانند منتظر دریافت دستورات از سرور باشند.
- کشینگ (Caching) بهینه‌تر: اجرای برنامه‌ها روی شبکه‌های لبه‌ای CDN باعث می‌شود محتوا به شکل بهینه‌تری کش شود و سریع‌تر به کاربران ارائه شود.
- دستگاه‌های پایش پزشکی: دستگاه‌های پزشکی باید بتوانند به صورت فوری واکنش نشان دهند بدون اینکه منتظر پاسخ از سرور ابری باشند.
- ویدیو کنفرانس: ویدیو زنده تعاملی پهنای باند زیادی مصرف می‌کند؛ انتقال فرآیندهای پشتیبانی به نزدیکی منبع ویدیو باعث کاهش تأخیر و لگ می‌شود.
مزایای رایانش لبه چیست؟
صرفه‌جویی در هزینه
همان‌طور که در مثال قبلی دیدیم، رایانش لبه به کاهش مصرف پهنای باند و منابع سرور کمک می‌کند. این منابع محدود هستند و استفاده از آن‌ها هزینه‌بر است. با هوشمند شدن خانه‌ها و محل‌های کار و تجهیزشان به دوربین‌ها، چاپگرها، ترموستات‌ها و حتی توسترهای متصل به اینترنت، پیش‌بینی شده که تا سال ۲۰۲۵ بیش از ۷۵ میلیارد دستگاه اینترنت اشیا در سراسر جهان نصب خواهد شد. برای پشتیبانی از این حجم عظیم از دستگاه‌ها، بخش قابل‌توجهی از پردازش‌ها باید به لبه شبکه منتقل شود.
عملکرد
یکی دیگر از مزایای مهم انتقال پردازش‌ها به لبه شبکه، کاهش تأخیر (Latency) است. هر بار که دستگاهی نیاز دارد با سروری در فاصله‌ای دور ارتباط برقرار کند، مقداری تأخیر ایجاد می‌شود. برای مثال، دو همکار که در یک دفتر حضور دارند و از یک پیام‌رسان داخلی استفاده می‌کنند، ممکن است با تأخیری قابل‌توجه روبه‌رو شوند، چون هر پیام ابتدا باید از ساختمان خارج شود، به سروری در نقطه‌ای دیگر از جهان برسد و سپس به دفتر بازگردد تا روی صفحه نمایش گیرنده ظاهر شود. اگر این فرآیند به لبه منتقل شود و مثلا روتر داخلی شرکت مسئول انتقال پیام‌ها بین کاربران درون سازمان باشد، این تأخیر محسوس از بین خواهد رفت.
همین مسئله در مورد کاربران انواع اپلیکیشن‌های تحت وب نیز صدق می‌کند. هر زمان که بخشی از یک برنامه نیاز به ارتباط با سروری خارجی داشته باشد، کاربر با تأخیر مواجه می‌شود. مدت این تأخیر بسته به پهنای باند در دسترس کاربر و موقعیت جغرافیایی سرور متفاوت است، اما با انتقال تعداد بیشتری از این پردازش‌ها به لبه شبکه، می‌توان این تأخیرها را به‌طور کامل از میان برداشت.
قابلیت‌های جدید
علاوه بر مزایای ذکرشده، رایانش لبه می‌تواند قابلیت‌هایی را فراهم کند که پیش‌تر ممکن نبودند. برای مثال، یک شرکت می‌تواند داده‌های خود را مستقیما در لبه پردازش و تحلیل کند که امکان انجام آن را به‌صورت آنی و در لحظه فراهم می‌سازد.
جمع‌بندی: مزایای کلیدی رایانش لبه عبارت‌اند از:
- کاهش تأخیر
- کاهش مصرف پهنای باند و هزینه‌های مرتبط
- کاهش فشار بر منابع سرور و هزینه‌های مرتبط
- افزودن قابلیت‌های جدید (مانند تحلیل آنی داده‌ها در لبه)
معایب رایانش لبه چیست؟
یکی از معایب رایانش لبه این است که می‌تواند سطوح حمله را افزایش دهد. با اضافه شدن دستگاه‌های «هوشمند» بیشتر به شبکه—مثل سرورهای لبه یا دستگاه‌های IoT با پردازنده‌های قدرتمند داخلی—فرصت‌های بیشتری برای مهاجمان ایجاد می‌شود تا بتوانند این دستگاه‌ها را هدف قرار دهند یا به آن‌ها نفوذ کنند.
یکی دیگر از چالش‌های رایانش لبه، نیاز به سخت‌افزار محلی قوی‌تر است. برای مثال، یک دوربین IoT که فقط وظیفه ارسال ویدیوی خام به سرور را دارد، به سخت‌افزار ساده‌تری نیاز دارد. اما اگر بخواهد خودش الگوریتم‌های تشخیص حرکت را اجرا کند، باید به پردازنده پیشرفته‌تری مجهز باشد. با این حال، کاهش هزینه سخت‌افزار در سال‌های اخیر باعث شده ساخت دستگاه‌های هوشمند مقرون‌به‌صرفه‌تر شود. منبع
برای اطلاعات بیشتر و مشاوره با کارشناسان ابرآمد، با ما در تماس باشید:
- آیا رایانش لبه جایگزین رایانش ابری خواهد شد؟
خیر. رایانش لبه مکمل رایانش ابری است، نه جایگزین آن. در بسیاری از موارد، پردازش‌های سریع و بلادرنگ در لبه انجام می‌شود، اما داده‌های نهایی یا تحلیل‌های پیچیده‌تر همچنان در فضای ابری ذخیره و پردازش می‌شوند. این دو مدل با همکاری یکدیگر بهترین عملکرد را ارائه می‌دهند.
- چه تفاوتی میان لبه شبکه و رایانش لبه وجود دارد؟
لبه شبکه ناحیه‌ای جغرافیایی است که دستگاه کاربر به اینترنت متصل می‌شود—مثلاً روتر خانگی یا سرور محلی ارائه‌دهنده اینترنت. رایانش لبه به مفهوم اجرای فرآیندهای محاسباتی در همین ناحیه نزدیک به کاربر اشاره دارد، یعنی در همان لبه شبکه. در واقع، رایانش لبه از زیرساخت‌های لبه شبکه برای کاهش تأخیر و بهبود عملکرد استفاده می‌کند.
- آیا پیاده‌سازی رایانش لبه هزینه‌بر است؟
در ابتدا ممکن است نیاز به سخت‌افزار پیشرفته‌تری برای دستگاه‌های محلی وجود داشته باشد، اما در بلندمدت، رایانش لبه باعث صرفه‌جویی چشم‌گیری در هزینه‌های پهنای باند، پردازش ابری و تأخیر سیستم می‌شود. کاهش قیمت سخت‌افزارهای هوشمند نیز روند پیاده‌سازی آن را روزبه‌روز مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند.
این مقاله را به اشتراک بگذارید
