エッジコンピューティングの課題を克服：リアルタイムデータ処理の実証済み戦略

スマートカー、スマートホームデバイス、接続された産業用機器が数と人気の両面で増加するにつれ、それらは実質的にあらゆる場所でデータを生成しています。実際、2022年には世界中で164億台以上の接続IoT（Internet of Things）デバイスがあり、2025年までには309億台に急増すると予想されています。IDCは、その時点でこれらのデバイスが世界中で73.1ゼタバイトのデータを生成すると予測しており、これはそれほど遠くない2019年と比較して300%の成長です。

このデータを迅速かつ効果的にソートして分析することは、最適なアプリケーションユーザー体験とより良いビジネス意思決定の両方にとって鍵となります。エッジコンピューティングは、これを実現するテクノロジーです。

しかし、マイクロサービス、機械学習アプリ、AIなどのモダンなワークロードをエッジ近くに導入することは、組織のインフラストラクチャが対処しなければならない多数の課題をもたらします。エッジコンピューティングの恩恵を受けるには、企業はITインフラストラクチャとエンドユーザーニーズの間で完璧なバランスを見つける必要があります。

エッジコンピューティングの課題

最適に機能するためには、エッジワークロードには以下が必要です：

• 近接性 – ストレージとコンピュートリソースがデータソースの近くにある必要がある。
• 応答性 – アプリはデータ転送レイテンシを5〜20ミリ秒未満にする必要がある。
• 移動性 – 多くのエッジデバイスは移動し、コンピュートとストレージリソースが追従する必要がある。

リモートおよび中央集権型のパブリッククラウドコンピューティングモデルのデータ転送レイテンシは、モダンなエッジワークロードのニーズに対応できません。一方で、エッジワークロードをサポートする分散型ネットワークを構築することには、独自の威圧的な課題リストが伴います。

物流の複雑さ

分散したエッジコンピュート、ネットワーク、ストレージシステムの管理は複雑で、複数の地理的場所で同時に経験豊富なITスタッフを配置する必要があります。これは時間がかかり、特に数百のコンテナクラスタが異なる時間に異なるエッジロケーションから異なるマイクロサービスを提供している場合、組織に大きな財務的負担をかけます。

帯域幅のボトルネック

Morgan Stanleyのレポートによると、自律走行車のレーダー、センサー、カメラだけで1時間あたり最大40TBのデータを生成すると予想されています。命に関わる意思決定を迅速に行うには、これらの四輪スーパーコンピュータが生成するデータを秒単位以下で転送・分析する必要があります。

同様に、多数のエッジデバイスが同時にデータを収集・処理します。このような生データをクラウドに送信すると、セキュリティが損なわれ、非効率でコストが高すぎることがよくあります。

帯域幅コストを最適化するため、組織は通常、データセンターにより高い帯域幅を割り当て、エンドポイントには低い帯域幅を割り当てます。これによりアップリンク速度がボトルネックとなり、アプリケーションがクラウドからエッジへデータをプッシュしながら、エッジデータが同時に逆方向に流れます。エッジインフラストラクチャが成長するにつれ、IoTトラフィックが増加し、不十分な帯域幅が大量のレイテンシを引き起こします。

限られた能力とスケーリングの複雑さ

エッジデバイスの小型フォームファクタは、通常、高度な分析やデータ集約型ワークロードに必要な電力とコンピュートリソースの不足につながります。

また、エッジコンピューティングのリモートかつ異種混在の性質により、物理インフラストラクチャのスケーリングが大きな課題となります。エッジでのスケーリングは、データソースにより多くのハードウェアを追加することだけを意味しません。スタッフ、データ管理、セキュリティ、ライセンス、監視リソースへのスケーリングにも及びます。適切に計画・実行されない場合、このような水平スケーリングは、過剰プロビジョニングによるコスト増加や、リソース不足によるアプリケーションパフォーマンスの低下を招く可能性があります。

データセキュリティ

コンピューティングがエッジに移動すると、インフラストラクチャは中央集権型コンピューティングモデルが提供する複数の物理的および仮想的なネットワークセキュリティレイヤーを超えて拡張されます。適切に保護されない場合、エッジはさまざまなサイバー脅威の標的となります。

悪意のある行為者は、レーダーの下で飛びながら、不正なコードを注入したり、ノード全体を複製したりしてデータを窃取・改ざんできます。また、ルーティング情報攻撃によりスループット、レイテンシ、データパスに影響を与え、データの削除と置換を通じてネットワークを介したデータ転送を妨害することもできます。エッジでよくあるデータセキュリティ脅威のもう1つは、ノードを圧倒してバッテリー消耗や通信、計算、ストレージリソースの枯渇を狙うDDoS攻撃です。IoTデバイスが収集するすべてのデータのうち、最も重要なデータのみを分析する必要があります。安全でコンプライアンスに準拠した長期データ保持とアーカイブソリューションがないと、これはしばしばエッジでの過剰なデータ蓄積とデータスプロールを招き、脆弱性をさらに高めます。

データアクセス制御

エッジデバイスが物理的に分離されているという事実は、この分散コンピューティングシステムではデータが異なるデバイスによって処理されることを意味し、セキュリティリスクを増大させ、データアクセスの監視、認証、認可を困難にします。

エンドユーザーまたはエンドデバイスのプライバシーも維持すべき重要な側面です。マルチレベルポリシーが必要で、すべてのエンドユーザーが説明責任を果たせるようにする必要があります。リアルタイムデータレイテンシ要件を満たしながらこれを実現するのは大きな課題であり、特にエッジインフラストラクチャをゼロから構築する場合に顕著です。

最適化されたハードウェアとインフラストラクチャ管理ツールを提供するパートナーエコシステムによって構築された、物理的に近く、事前設定されたソリューションを持つことは、エッジコンピューティングの課題を緩和します。エッジデータセンターは、組織に安全で高速なネットワーク上の高性能データストレージと処理リソースを提供することで、この問題に対処する新たなソリューションとして台頭しています。

エッジインフラストラクチャが救世主に

クラウドと比較して、エッジインフラストラクチャはエンドユーザーネットワークに近い小規模施設に配置されます。コンピュート、ストレージ、ネットワークリソースをデータソースの近くに配置することで、エッジデータセンターは組織とそのワークロードの両方にさまざまなメリットを提供します。

これらには：

• 物理的近接性によるレイテンシの最小化 – データ配信の改善とアプリケーション応答時間の短縮。
• セキュリティとプライバシーの強化 – オンプレミスでの高い物理的・サイバーセキュリティ、クラウドへのアップロードデータ削減、転送中の脆弱なデータ量削減。
• 信頼性の向上 – ワークロードを小規模データセンターに再配分し、セントラルサーバーの負荷を軽減し、パフォーマンスとデータ可用性を向上。
• コスト最適化 – マネージドサービスと事前設定済みインフラストラクチャソリューションにより、組織がTCOを削減しITコストをカット。

グローバルIaaSプロバイダとして、phoenixNAPは強力なコンピュートとストレージリソースをエッジに近づけ、世界中で簡単にアクセスおよびスケーリングできるようにすることの重要性を認識しています。Bare Metal Cloudプラットフォームの可用性をさらに拡大するため、American Towerと提携してテキサス州オースティンに最初のエッジロケーションを立ち上げました。これにより、米国南西部のユーザーは以下の機能にアクセスできます：

• 事前設定済み、API駆動の専用サーバーが数分でデプロイ可能、10ミリ秒でアクセス可能。
• 将来に備えたエッジワークロードをサポートする5Gアクセス。
• 認定IaCツール（Terraform、Ansible、Pulumi）による自動化されたインフラストラクチャ管理。
• Megaport Cloud Router（MCR）による複数の仮想レイヤー3プライベート接続。
• 20Gbpsネットワークで15TBの無料帯域幅、無料DDoS保護付き。
• 高速NVMeストレージとペタバイト規模のS3互換クラウドオブジェクトストレージへの簡単なアクセス。
• 月次または年次予約で割引がある柔軟な請求と帯域幅オプション。

高性能ハードウェアとソフトウェアテクノロジーをサービスとして提供することで、Bare Metal Cloudのようなプラットフォームは、企業がアクションまでの時間を改善し、データ転送ボトルネックを回避するのを支援します。エッジワークロードは、自動化駆動のインフラストラクチャプロビジョニングと、コンテナ化アプリケーションおよびマイクロサービスのサポートから恩恵を受けます。同時に、安全なシングルテナントリソースとシングルペイン・オブ・グラスの監視とアクセスにより、完全なインフラストラクチャ制御が可能になります。最後に、事前設定済みサーバーを活用することで、ラック、電力、冷却、セキュリティ、その他のインフラストラクチャ維持要因の必要性が排除され、社内チームがアプリケーション最適化に集中できるようになります。

結論

無線通信テクノロジー、IoTデバイス、エッジコンピューティングは進化し続け、互いに新たなブレークスルーへと誘いながら、取り組むべき新たな課題を生み出しています。より多くのデータが生成され、IoTエコシステム全体に分散するにつれ、コンピュート、ストレージ、ネットワーキングテクノロジーは未来のワークロードのニーズに追従し、適応する必要があります。異なるITベンダーとサービスプロバイダ間のパートナーシップを通じて、エッジデータセンターのようなソリューションが出現します。データの誕生の地で安全で高性能なデータ転送、ストレージ、分析をもたらすことで、組織がエッジコンピューティングの苦闘を克服するのを支援します。