エッジ コンピューティングの課題とその解決方法

スマート カー、スマート ホーム デバイス、および接続された産業用機器の数と人気が高まるにつれて、事実上あらゆる場所でデータが生成されます。実際、2022 年には世界中で 164 億を超える IoT (モノのインターネット) デバイスが接続されており、その数は 2025 年までに 309 億に急増すると予想されています。IDC は、それまでに、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います。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並べ替えて分析することは、アプリケーションのユーザー エクスペリエンスを最適化し、ビジネス上の意思決定を改善するための鍵となります。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。

ただし、マイクロサービス、機械学習アプリ、AI などの最新のワークロードをエッジの近くにデプロイすると、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くの課題が生じます。エッジ コンピューティングから利益を得るには、企業は IT インフラストラクチャとエンド ユーザーの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

最適なパフォーマンスを得るには、エッジ ワークロードに次のものが必要です。

• 近さ – ストレージとコンピューティング リソースは、データ ソースの近くに配置する必要があります。
• 即応性 – アプリでは、データ転送の待ち時間を 5 ミリ秒未満から 20 ミリ秒に短縮する必要があります。
• モビリティ – 多くのエッジ デバイスが移動し、コンピューティング リソースとストレージ リソースがそれに追随する必要があります。

リモートおよび一元化されたパブリック 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、最新のエッジ ワークロードのニーズに対応していません。一方、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の構築には、それ自体が恐ろしい課題のリストが伴います。

物流の複雑さ

異種のエッジ コンピューティング、ネットワーク、およびストレージ システムの管理は複雑であり、地理的に複数の場所に同時に対応できる経験豊富な IT スタッフが必要です。これには時間がかかり、特に何百ものコンテナ クラスタを実行し、さまざまなマイクロサービスがさまざまなエッジ ロケーションからさまざまな時間に提供される場合は、組織に大きな財政的負担がかかります。

帯域幅のボトルネック

Morgan Stanley のレポートによると、自動運転車のレーダー、センサー、カメラだけでも、1 時間あたり最大 40 TB のデータが生成されると予想されています。命を救う決定を迅速に下すには、これらの 4 輪スーパー​​コンピューターが作成するデータを数分の 1 秒以内に転送して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して処理します。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る可能性があり、多くの場合、非効率的で法外なコストがかかります。

帯域幅のコストを最適化するために、組織は通常、より高い帯域幅をデータ センターに割り当て、より低い帯域幅をエンドポイントに割り当てます。これにより、アプリケーションがクラウドからエッジにデータをプッシュすると同時に、エッジ データが逆方向に移動するため、アップリンク速度がボトルネックになります。エッジ インフラストラクチャが拡大するにつれて、IoT トラフィックが増加し、不十分な帯域幅が大きな遅延を引き起こします。

限られた機能とスケーリングの複雑さ

通常、エッジ デバイスのフォーム ファクターが小さいと、高度な分析やデータ集約型のワークロードに必要な電力とコンピューティング リソースが不足します。

また、エッジ コンピューティングのリモートで異種の性質により、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になります。エッジでのスケーリングは、データのソースにハードウェアを追加するだけではありません。むしろ、スタッフのスケーリング、データ管理、セキュリティ、ライセンス、および監視リソースにまで及びます。このような水平スケーリングは、正しく計画および実行されない場合、過剰なプロビジョニングによるコストの増加、またはリソース不足による最適化されていないアプリケーション パフォーマンスにつながる可能性があります。

データ セキュリティ

コンピューティングがエッジに移行するにつれて、インフラストラクチャは、集中型コンピューティング モデルによって提供されるネットワーク セキュリティの複数の物理および仮想レイヤーを超えています。適切に保護されていない場合、エッジはさまざまなサイバー脅威の標的になります。

悪意のあるアクターは、無許可のコードを挿入したり、ノード全体を複製したりして、レーダーの下を飛行しながらデータを盗み、改ざんする可能性があります。また、データの削除と置換によるスループット、遅延、およびデータ パスに影響を与えるルーティング情報攻撃を介して、ネットワーク上で転送されるデータを妨害することもできます。エッジにおけるもう 1 つの一般的なデータ セキュリティの脅威は、ノードを圧倒してバッテリの消耗を引き起こしたり、通信、計算、およびストレージ リソースを枯渇させたりすることを目的とした 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。安全で準拠した長期的なデータ保持とアーカイブ ソリューションがなければ、多くの場合、過剰なデータの蓄積とエッジでのデータのスプロールにつながり、脆弱性がさらに高まります。

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、この分散型コンピューティング システムでは、データがさまざまなデバイスによって処理されることを意味します。これにより、セキュリティ リスクが増大し、データ アクセスの監視、認証、承認が困難になります。

エンド ユーザーまたはエンド デバイスのプライバシーは、維持する必要があるもう 1 つの重要な側面です。すべてのエンドユーザーが確実に考慮されるようにするには、複数レベルのポリシーが必要です。リアルタイムのデータ遅延要件を満たしながらこれを可能にすることは、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は大きな課題です。

最適化されたハードウェアおよび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のエコシステムによって構築された、物理的に近い構成済みのソリューションを持つことで、エッジ コンピューティングの課題が軽減されます。エッジ データ センターは、安全で高速なネットワーク上で高性能のデータ ストレージと処理リソースを組織に提供することで、この問題に対処する新しいソリューションです。

救助のためのエッジ インフラストラクチャ

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な施設に配置されます。エッジ データセンターは、コンピューティング、ストレージ、およびネットワーク リソースをデータ ソースに近づけることで、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もたらします。

これらには以下が含まれます:

• 物理的な近接性によるレイテンシの最小化 – データ配信を改善し、アプリケーションの応答時間を短縮する
• 強化されたセキュリティとプライバシー – オンプレミスでの高レベルの物理セキュリティとサイバー セキュリティ、クラウドにアップロードされるデータの削減、転送中の脆弱なデータの量の削減
• 信頼性の向上 – ワークロードを小規模なデータ センターに再分散することで、中央サーバーの負荷が軽減され、パフォーマンスとデータの可用性が向上します。
• コストの最適化 – マネージド サービスと事前構成済みのインフラストラクチャ ソリューションを備えたエッジ データ センターは、組織が TCO を削減し、IT コストを削減するのに役立ちます。

グローバルな IaaS プロバイダーである phoenixNAP は、強力なコンピューティング リソースとストレージ リソースをエッジに近づけ、世界中で簡単にアクセスして拡張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に、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次の機能にアクセスできます:

• 数分でデプロイされ、10 ミリ秒でアクセスできる、事前構成された API 駆動型の専用サーバー
• 将来に備えたエッジ ワークロードをサポートする 5G へのアクセス
• 認定された 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。
• 無料の DDoS 保護を備えた 20 Gbps ネットワークでの 15 TB の無料帯域幅
• 高速の 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
• 毎月または毎年の予約の割引を含む、柔軟な請求と帯域幅のオプション

ベア メタル クラウドのようなプラットフォームは、サービスとして提供される高性能のハードウェアおよびソフトウェア テクノロジを通じて、企業が行動までの時間を短縮し、データ転送のボトルネックを回避するのに役立ちます。エッジ ワークロードは、自動化主導のインフラストラクチャ プロビジョニングと、コンテナー化されたアプリケーションとマイクロサービスのサポートの恩恵を受けます。同時に、安全な単一テナントのリソースと、一元的な監視とアクセスにより、インフラストラクチャを完全に制御できます。最後に、事前構成されたサーバーを活用することで、ラック、電源、冷却、セキュリティ、またはその他のインフラストラクチャの維持要因が不要になり、代わりに社内チームがアプリケーションの最適化に集中できるようになります。

結論

無線通信技術、IoT デバイス、およびエッジ コンピューティングは進化を続け、新たなブレークスルーへと互いに手招きしながら、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されるにつれて、コンピューティング、ストレージ、およびネットワーク テクノロジは、将来のワークロードのニーズに従い、適応する必要があります。さまざまな IT ベンダーとサービス プロバイダー間のパートナーシップを通じて、エッジ データ センターなどのソリューションが生まれています。安全で高性能なデータ転送、ストレージ、および分析をデータの発祥の地にもたらすことで、組織がエッジ コンピューティングの課題を克服するのに役立ちます。