Báo cáo khoa học môn kỹ năng nghề nghiệp Đề tài lợi ích và thách thức giữa edge computing và cloud computing

Hiện nay, mô hình điện toán đám mây ra đời đã cung cấp các dịch vụ công nghệ thông tin cần thiết mà rất nhiều người đang mong muốn sử dụng.. Điện toán đám mây đã tạo ra một sự thay đổi c

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-  

-BÁO CÁO KHOA HỌC MÔN

KỸ NĂNG NGHỀ NGHIỆP

Đề tài Lợi ích và thách thức giữa Edge Computing

và Cloud Computing

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Chí Vỹ

2251052145 Phan Nhựt Phi

2251052091

Tháng 07 năm 2024

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, nhóm em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phan Trần Minh Khuê Trong quá trình học tập và tìm hiểu môn

Kỹ năng nghề nghiệp, nhóm em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tâm huyết và tận tình từ thầy Nhờ có sự giúp đỡ của thầy, nhóm em

đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm từ môn học này để hoàn thành bài báo cáo của nhóm mình.

Mặc dù có sự đầu tư rất nhiều trong bài làm song cũng khó tránh khỏi những sai sót Nhóm em kính mong nhận được ý kiến đóng góp

từ thầy để bài báo cáo được hoàn thiện hơn.

Trang 2/18

Mục lục:

TÓM TẮT: 3

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

1.1.1 C LOUD C OMPUTING LÀ GÌ ? 5

1.1.2 E DGE C OMPUTING LÀ GÌ ? 5

2 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC GIỮA CLOUD COMPUTING VÀ EDGE COMPUTING 6

3 NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CLOUD COMPUTING VÀ EDGE COMPUTING 7

3.1 Ư U ĐIỂM VÀ LỢI ÍCH CỦA C LOUD C OMPUTING 7

3.2 Ư U ĐIỂM VÀ LỢI ÍCH CỦA E DGE C OMPUTING 10

4 NHỮNG THÁCH THỨC CỦA CLOUD COMPUTING VÀ EDGE COMPUTING 11

4.1 T HÁCH THỨC CỦA C LOUD C OMPUTING 11

4.2 N HỮNG THÁCH THỨC CỦA E DGE C OMPUTING 13

5 KẾT LUẬN 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

Trang 3/18

Tóm tắt:

Hiện nay ngày càng nhiều các công ty, doanh nghiệp, các đơn vị, tổ chức, cá nhân cần phải ứng dụng công nghệ thông tin vào hoạt động quản lý của mình Khi muốn triển khai một hệ thống thông tin để quản lý về nghiệp vụ của mình thì các tổ chức nói trên phải đầu tư ban đầu cho việc xây dựng hệ thống, trong đó có các chi phí về cơ sở hạ tầng như mạng mạch, máy tính, máy chủ và có thể là hệ thống máy chủ để vận hành cơ sở hạ tầng phần cứng Chi phí về cơ sở hạ tầng cũng không hề nhỏ, bên cạnh đó là chi phí về đầu tư xây dựng phần mềm, chi phí về nguồn nhân lực vận hành và bảo trì phần mềm Điều đáng quan tâm là cần phải có một khoảng thời gian để triển khai và xây dựng hệ thống có thể vài tháng, một năm và có thể nhiều hơn Vì vậy nếu như các tổ chức, đơn vị mà muốn dùng ngay cho hoạt động quản lý của mình thì đây cũng là một vấn đề bất cập Bên cạnh đó, nhiều công ty, tổ chức, cá nhân chỉ muốn dùng hệ thống thông tin áp dụng cho hoạt động nào đó trong một thời gian có hạn và sau đó có thể không muốn dùng nữa thì hệ thống mà họ đã đầu tư chi phí sẽ bị bỏ đi, như vậy sẽ gây lãng phí không cần thiết Vấn đề đặt ra là cần phải có một hình thức dịch vụ của công nghệ thông tin mà cho phép doanh nghiệp, tổ chức

cá nhân được đăng ký sử dụng ngay nếu họ cần và những dịch vụ công nghệ thông tin này có thể thôi sử dụng mà không bị tính phí Hiện nay, mô hình điện toán đám mây ra đời đã cung cấp các dịch vụ công nghệ thông tin cần thiết mà rất nhiều người đang mong muốn sử dụng Cụ thể như khi các dịch vụ lưu trữ ra đời làm thay đổi hoàn toàn cách thức lưu trữ trước đây Trước đây muốn lưu trữ dữ liệu người sử dụng phải chuẩn bị các thiết bị có thể như ổ cứng di động, USB và các thiết bị lưu trữ khác Người sử dụng muốn dùng đều phải mang theo người khi cần, khi chuyển

dữ liệu để lưu sang máy tính khác hoặc đưa cho người khác cũng cần đến các thiết bị này Nếu có bị mất các thiết bị hoặc bị hỏng thì dữ liệu cũng sẽ mất theo Bởi vậy dùng các thiết bị lưu trữ di động cũng có nhược điểm rất lớn Các dịch vụ lưu trữ trên nền điện toán đám mây ra đời làm thay đổi hoàn toàn việc phải mua, và mang thường xuyên theo mình để lưu trữ dữ liệu Chúng ta có thể đăng ký các dịch vụ trực tuyến thông qua mạng internet để lưu trữ dữ liệu bằng tài khoản của mình và có thể dùng ở bất cứ đâu khi muốn và chỉ cần có mạng và đăng nhập vào trình duyệt Một vấn đề khác đó là rất nhiều các tổ chức không có đủ điều kiện để triển khai vận hành cơ sở

hạ tầng của tổ chức mình vì khá tốn kém Bởi vậy họ mong muốn có thể sử dụng các dịch vụ phần cứng như máy tính, máy chủ mà không cần phải mua các thiết bị này về

và có các biện pháp duy trì hoạt động của nó Dịch vụ cơ sở hạ tầng của đám mây đã

ra đời là một giải pháp tối ưu cho rất nhiều doanh nghiệp và đơn vị hiện nay Trước đây, muốn chạy nhiều ứng dụng thì họ phải đầu tư nhiều máy tính, máy chủ gây tốn

Trang 4/18

kém và lãng phí Hiện nay các hình thức cho thuê máy chủ, máy chủ ảo ra đời đã thu hút được nhiều các tổ chức, đơn vị quan tâm và triển khai sử dụng

Điện toán đám mây đã tạo ra một sự thay đổi căn bản trong việc mở rộng phạm vi sử dụng ứng dụng và đã nổi lên như một phương pháp phi thực tế để cung cấp chi phí thấp và các dịch vụ máy tính có khả năng mở rộng cao cho người dùng

Cơ sở hạ tầng đám mây hiện tại là một thành phần của mạng lưới trung tâm dữ liệu quy mô lớn trải rộng toàn cầu Các trung tâm dữ liệu này được cài đặt cẩn thận ở các

vị trí biệt lập và được quản lý chặt chẽ bởi các nhà cung cấp đám mây để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy cho người dùng của nó Trong những năm gần đây, các ứng dụng mới chẳng hạn như Internet-of-Things, thực tế tăng cường, phương tiện tự hành, v.v …, đã phổ biến Internet Đa số các ứng dụng như vậy được coi là quan trọng về thời gian và thực thi các yêu cầu về độ trễ tính toán nghiêm ngặt để có hiệu suất có thể chấp nhận được Các kỹ thuật giảm tải đám mây truyền thống không hiệu quả để xử lý các ứng dụng như vậy do kết hợp thêm độ trễ mạng đã gặp phải trong khi tải dữ liệu tiên quyết lên các trung tâm dữ liệu ở xa Hơn nữa, như các phép tính liên quan đến các ứng dụng như vậy thường dựa vào dữ liệu cảm biến từ nhiều nguồn, tải dữ liệu đồng thời lên đám mây cũng dẫn đến tình trạng nghẽn mạng đáng

kể Điện toán biên (Edge Computing) đã ra đời để khắc phục được tình trạng nêu trên Bài viết dưới đây sẽ phân tích thông tin chi tiết về điện toán biên (Edge Computing) và mặt lợi ích, những thách thức của nó so với điện toán đám mây truyền thống (Cloud Computing)

Từ khóa: Điện toán đám mây, Edge Computing, IoT, Cloud.

1 Đặt vấn đề

Sự gia tăng của các thiết bị IoT ở phần rìa mạng đang tạo ra lượng lớn dữ liệu được tính toán tại các trung tâm, đẩy yêu cầu băng thông mạng đạt đến giới hạn Bất chấp tiến bộ trong công nghệ mạng, trung tâm dữ liệu không thể đảm bảo tốc độ truyền tải và thời gian phản hồi nhanh được, đây có thể là một yêu cầu quan trọng đối với nhiều ứng dụng Hơn nữa, các thiết bị ở rìa liên tục tiêu thụ dữ liệu đến từ đám mây, buộc các công ty phải xây dựng mạng phân phối nội dung để phân cấp dữ liệu và cung cấp dịch vụ, tận dụng sự gần gũi với người dùng

Tương tự, mục đích của điện toán biên (Edge Computing) là di chuyển các dữ liệu ra khỏi trung tâm dữ liệu và đi về phía rìa của mạng, khai thác các đối tượng, điện thoại di động hoặc cổng mạng để thực hiện các tác vụ và di chuyển các dịch vụ sang phần rìa, bộ nhớ đệm, có thể đạt được việc cung cấp dịch vụ, lưu trữ và quản lý IoT, dẫn đến thời gian và tốc độ phản hồi tốt hơn điện toán đám mây truyền thống (Cloud Computing)

Trang 5/18

1.1 Điện toán đám mây ( Cloud Computing ) và Điện toán biên (Edge Computing) là gì?

1.1.1 Cloud Computing là gì?

Viện quốc gia tiêu chuẩn và công nghệ Mỹ đã đưa ra khái niệm về đám mây sức hút lớn hơn cả trong ngành công nghiệp CNTT Nội dung của khái niệm này mô

tả về điện toán đám mây là mô hình trong đó cung cấp các dịch vụ về công nghệ thông tin, cho phép truy cập qua mạng vào một nguồn nguyên máy tính, các ứng dụng công nghệ mà có thể được sử dụng ngay và thu hồi tức thời theo yêu cầu người

sử dụng, với nguyên tắc đảm bảo người sử dụng phải trả phí tối thiểu nhất có thể cho các dịch vụ đã sử dụng

Mô hình 1.1 Thể hiện các tài nguyên công nghệ như máy tính, máy chủ, các ứng dụng sẽ được lưu trữ trên đám mây Các máy khách của người sử dụng truy cập vào đám mây qua mạng và có thể truy cập tới các dịch vụ này bằng máy tính, laptop,

di động hoặc các thiết bị PAD khác Như vậy theo như mô hình trên có thể hiểu điện toán đám mây hoạt động dựa trên sự tương tác từ hai phần: phần thứ nhất là giao diện của người sử dụng, yêu cầu cần phải có trình duyệt web và mạng internet để truy cập tới các dịch vụ và phần thứ hai là đám mây, trong đó bao gồm cả một hệ thống phức tạp đảm bảo duy trì và vận hành đám mây được liên tục

1.1.2 Edge Computing là gì ?

Điện toán biên là một mô hình điện toán phân tán mang tính chất tính toán và lưu trữ thông tin dữ liệu đến gần với vị trí cần thiết nhất, để cải thiện hiệu suất, thời gian phản hồi và tiết kiệm lưu lượng băng thông Điện toán biên là một phương pháp tốt nhất giúp hệ thống được tối ưu đến mức tối đa xử lý dữ liệu nhanh chóng và tiết kiệm chi phí [ SmartFactory, 2021 ]

Trang 6/18

Điện toán biên là một kiến trúc mở, phân tán, có khả năng xử lý tập trung, cho phép công nghệ điện toán trên di động và IoT Trong Điện toán biên, tất cả các dữ liệu được xử lý bởi chính các thiết bị của mình, một máy tính hoặc máy chủ cục bộ, thay vì được truyền đến một trung tâm dữ liệu Điện toán biên mang các ứng dụng doanh nghiệp đến gần hơn với các nguồn dữ liệu như thiết bị IoT hoặc máy chủ biên cục bộ Sự gần gũi với dữ liệu tại nguồn của nó có thể mang lại lợi ích kinh doanh mạnh mẽ, bao gồm thông tin chi tiết nhanh hơn, thời gian phản hồi được cải thiện và khả năng cung cấp băng thông tốt hơn [Tạp chí ngân hàng, 2021]

2 Mô hình kiến trúc giữa Cloud Computing và Edge Computing

Sự phát triển bùng nổ và sức mạnh tính toán ngày càng tăng của các thiết bị IoT đã dẫn đến khối lượng dữ liệu chưa từng có Và khối lượng dữ liệu sẽ tiếp tục tăng lên khi mạng 5G tăng số lượng thiết bị di động được kết nối Trước đây, lời hứa của đám mây và AI là tự động hóa và tăng tốc độ đổi mới bằng cách thúc đẩy thông tin chi tiết có thể hành động từ dữ liệu Nhưng quy mô và độ phức tạp chưa từng có của dữ liệu được tạo ra bởi các thiết bị được kết nối đã vượt xa khả năng mạng và cơ

sở hạ tầng Việc gửi tất cả dữ liệu do thiết bị tạo ra đến trung tâm dữ liệu tập trung hoặc lên đám mây gây ra các vấn đề về băng thông và độ trễ mạng Điện toán biên cung cấp một giải pháp thay thế hiệu quả hơn, dữ liệu được xử lý và phân tích gần hơn với điểm được tạo Do dữ liệu không truyền qua mạng tới đám mây hoặc trung tâm dữ liệu để xử lý, độ trễ được giảm đáng kể Điện toán biên và điện toán biên di động trên mạng 5G cho phép phân tích dữ liệu nhanh hơn và toàn diện hơn, tạo cơ

Trang 7/18

hội cho thông tin chi tiết sâu hơn, thời gian phản hồi nhanh hơn và cải thiện trải nghiệm của khách hàng

Edge Computing gắn chặt với điện toán đám mây (Cloud Computing) và Internet of Things (IoT) Nó là tầng trung gian phụ trách cung cấp xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ, cần phản hồi nhanh từ tầng IoT và tiết kiệm băng thông cho các xử lý dữ liệu lớn được chuyển tiếp "lên mây" Trong hệ sinh thái của Edge Computing, dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, máy đo,… ở tầng thiết bị IoT Dữ liệu sau đó không được đưa ngay lên máy chủ đám mây mà đi qua vùng biên – các trung tâm tính toán và lưu trữ cục bộ đặt gần nguồn dữ liệu là các thiết bị IoT

Có một câu hỏi thường gặp là biên nằm ở đâu? Trong nhiều trường hợp biên

có thể là một máy trạm cục bộ được kết nối Internet nhưng vẫn nằm ở rìa của một mạng LAN, nhưng cũng có khi biên lại là một trung tâm dữ liệu tại địa phương phụ trách xử lý cho một khu vực địa lý Nhìn chung biên không nhất thiết phải nằm ở mạng LAN hay kết nối qua Internet, miễn là nó ở gần nguồn dữ liệu nhất và sẵn sàng cung cấp xử lý độ trễ thấp trong thời gian thực Cuối cùng, những xử lý dữ liệu lớn

và phức tạp sẽ được chuyển đến máy chủ đám mây thực hiện Dù độ trễ cao và phụ thuộc đường truyền, điện toán đám mây lại phù hợp với các tính toán cần sức mạnh

xử lý lớn

3 Những lợi ích của Cloud Computing và Edge Computing

3.1 Ưu điểm và lợi ích của Cloud Computing

3.1.1 Những đặc trưng của Cloud Computing

Đặc trưng thứ nhất chính là tự phục vụ (On-Demand Self-Service) Đặc trưng

Trang 8/18

này đảm bảo rằng khách hàng sẽ tự mình có thể đăng ký sử dụng các dịch vụ đám mây thông qua mạng Internet mà không cần phải đến gặp một bên trung gian nào cả Các thao tác liên quan đến đến việc sử dụng dịch vụ như: Đăng ký sử dụng, mở rộng thêm tài nguyên, thu hẹp lại hoặc ngừng sử dụng các dịch vụ có thể tự mình thực hiện thông qua phần Font-end

Đặc trưng thứ hai là truy cập mạng diện rộng - Broad Network Access Đặc trưng này đảm bảo rằng tất cả các dịch vụ công nghệ thông tin của điện toán đám mây có thể truy cập bằng nhiều loại hình thiết bị không đồng nhất, trong đó có thể là máy tính để bàn, máy xách tay, điện thoại hay các thiết bị thông minh khác có cài đặt được trình duyệt và kết nối mạng internet

Đặc trưng thứ ba là tập trung tài nguyên Mô hình điện toán đám mây được xây dựng dựa trên ý tưởng tập trung nguồn tài nguyên thành một hệ thống duy nhất

và để chia sẻ tài nguyên cho cộng động người sử dụng tài nguyên đó Kết quả của việc tập trung tài nguyên chính là làm cho hệ thống các dịch vụ của điện toán đám mây trở nên trong suốt với người sử dụng, họ không hề biết dữ liệu của mình đang nằm ở đâu trong điện toán đám mây

Đặc trưng thứ tư là tính đàn hồi nhanh (rapid elasticity) Đặc trưng này tạo ra các dịch vụ điện toán đám mây trở nên linh động, người sử dụng có thể sử dụng ngay, tức thời khi cần và có thể thu hẹp, mở rộng hoặc ngưng không dùng các dịch

vụ đó

Đặc trưng thứ năm là tính đo lường (Measured Service) Đặc trưng này đảm bảo rằng các dịch vụ mà khách hàng đều đo được lượng tài nguyên mà khách hàng

đã dùng, khách hàng dùng bao nhiêu trả phí bấy nhiêu giống như các dịch vụ tiêu dùng nước, điện

Trang 9/18

3.1.2 Những lợi ích của Cloud Computing

a Thay chi phí đầu tư bằng chi phí linh động

Thay vì phải đầu tư mạnh vào các trung tâm dữ liệu và máy chủ trước khi chúng

ta biết sẽ sử dụng chúng như thế nào, ta có thể chỉ trả tiền khi người dùng sử dụng các tài nguyên điện toán và chỉ phải thanh toán cho mức sử dụng thực tế

b Lợi ích từ tính kinh tế cao theo quy mô

Bằng việc sử dụng điện toán đám mây, chúng ta có thể đạt được mức chi phí biến đổi thấp hơn so với khi mình tự đầu tư phần cứng Nhờ sử dụng từ hàng trăm ngàn khách hàng được tổng hợp trong đám mây nên các nhà cung cấp như Amazon Web Services có thể mang đến lợi ích kinh tế cao hơn theo quy mô, hay nói cách khác

là giảm giá thanh toán theo mức sử dụng

c Không còn phải ước tính năng lực

Không còn phải đoán nhu cầu năng lực cơ sở hạ tầng Khi thực hiện một quyết định về năng lực trước khi triển khai một ứng dụng, ta thường gặp phải cảnh lãng phí các tài nguyên vốn tốn kém mà lại không dùng đến, hoặc phải đối mặt với vấn đề năng lực hạn chế Với điện toán đám mây, những vấn đề này không còn nữa Chúng ta có thể truy cập tùy theo nhu cầu của mình và tăng hoặc giảm quy mô theo yêu cầu với thông báo chỉ trong vài phút

d Tăng tốc độ và tính linh hoạt

Trong một môi trường điện toán đám mây, chỉ cần một cú nhấp chuột là có tài nguyên CNTT mới, có nghĩa là ta có thể giảm thời gian cần để làm cho những tài nguyên này sẵn có cho các nhà phát triển của mình từ nhiều tuần xuống chỉ vài phút Điều này dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong tính linh hoạt cho tổ chức, vì chi phí và thời gian cần để thử nghiệm và phát triển thấp hơn đáng kể

e Dừng chi tiền vào việc chạy và duy trì các trung tâm dữ liệu

Trang 10/18