コンテナの「エッジ」

翻訳者 |ブガッティ

レビュー |チョンロウ

エッジコンピューティングとコンテナは近年ますます普及しており、日常生活におけるデータ処理に関連するさまざまな課題に対して革新的なソリューションを提供しています。これらのテクノロジーは現在、自動車、携帯電話、さらには冷蔵庫を含む幅広いデバイスに搭載されており、ユースケースの新たな可能性を切り開き、データ処理の課題に効率的に取り組むことを可能にしています。この記事では、エッジ コンピューティングとコンテナーの交差点、その重要性、およびそれに関連する課題について説明します。

エッジコンピューティングとコンテナのユースケース

産業用 IoT 、ヘルスケア、スマートシティ、小売業など、さまざまな業界がエッジ コンピューティングとコンテナーの使用からメリットを得ることができます。

図1. エッジコンピューティングとコンテナのユースケース

エッジ コンピューティングはあらゆる場所に存在し、ほぼすべての業界で使用されています。より成熟したアプリケーションは次のとおりです。

エッジコンピューティングとコンテナの交差点

エッジ コンピューティングとコンテナーには、分散アプリケーションをサポートする機能やレイテンシの削減に重点を置いているなど、いくつかの共通点があります。コンテナは軽量で遠隔地に簡単に展開できるため、エッジ コンピューティングに特に適しています。ただし、エッジ コンピューティング環境でコンテナーを使用する場合、リソースの制限やセキュリティの問題などの課題があります。

エッジ コンテナーの利点は次のとおりです。

1.柔軟性–エッジ コンテナーは移植性が高く、さまざまなエッジ デバイスで実行できるため、展開の柔軟性と俊敏性が向上します。

2.スケーラビリティ–コンテナは拡張性が高く、複数のエッジ デバイス間で迅速に複製、展開、管理できるため、アプリケーションやサービスの拡張が容易になります。これは、リソースが限られており、従来のモノリシックアプリケーションが実用的ではないエッジ コンピューティング環境では特に重要です。

3.セキュリティ–コンテナーは、アプリケーションを実行するための安全な環境を提供し、エッジ デバイス上の他のプロセスからアプリケーションを分離します。

4.低レイテンシ–コンテナはデータをソースの近くで処理することで、デバイスとデータセンター間のデータの移動にかかる時間を短縮します。これは、産業用 IoT やヘルスケアアプリケーションなど、リアルタイム処理を必要とするアプリケーションでは特に重要です。

5.帯域幅の削減–集中型アプリケーションでは、すべてのトラフィックがクラウド プロバイダーのデータ センター内に集中するため、ネットワーク料金が高くなることがよくあります。一方、エッジ コンテナーはエンド ユーザーの近くに配置できるため、データを事前に処理してキャッシュすることができ、ネットワーク費用の削減に役立ちます。

6.成熟度–コンテナ技術として、 Docker は安定しており、実稼働環境で広く使用されていると考えられています。さらに、開発者はDocker に関する既存の知識とスキルを活用できるため、エッジ コンテナをテストする際に追加のトレーニングは必要ありません。

エッジ コンテナーが直面する課題は次のとおりです。

1.リソースが限られている–エッジ デバイスには、メモリ、処理能力、ストレージなどのリソースが限られていることが多く、エッジ コンテナーのパフォーマンスに影響する可能性があります。

2.複雑さ– エッジ コンテナーにはコンテナー化と分散コンピューティングに関する専門知識が必要であり、一部の組織にとっては課題となる可能性があります。

3.管理– 複数のエッジ デバイスにわたるコンテナの管理は複雑で時間がかかるため、信頼性の高いコンテナ オーケストレーション ソリューションが必要です。

4.セキュリティ– エッジ デバイスは安全でない遠隔地に設置されることが多く、攻撃に対して脆弱になる可能性があります。コンテナは、コンテナのサイドローディングやコンテナ イメージの脆弱性などのセキュリティ リスクをもたらす可能性もあります。

エッジコンピューティングとコンテナの実装

エッジ コンピューティングとコンテナーには多くの利点があり、組織はさまざまなビジネスケースにそれらをすぐに導入できます。ただし、これらのテクノロジをうまく実装するには、いくつかの重要な要素を慎重に検討する必要があります。

• 適切なコンテナプラットフォームの選択

エッジコンピューティングとコンテナを実装する際には、適切なコンテナプラットフォーム（ Dockerなど）を選択することが重要です。これらのプラットフォームは、コンテナのオーケストレーションや管理など、エッジ コンピューティング環境でのコンテナの展開と管理を簡素化するさまざまな機能を提供します。しかし、広く使用されている一般的なプラットフォーム（ KubernetesやOpenShiftなど）は、エッジデバイスのリソース容量が限られているため、エッジコンピューティングには適していません。 k3s、KubeEdge、microk8s、Baetylなどの互換性のある代替手段(多くの場合、オープン ソース)に切り替えることをお勧めします。

• 展開戦略

エッジコンピューティングとコンテナーを実装する場合は、展開戦略を考慮する必要があります。特定のユースケースに応じて、組織はハイブリッド クラウドモデルの使用を選択できます。ハイブリッド クラウド モデルでは、一部のサービスはクラウドに展開され、他のサービスはエッジ デバイスに展開されます。あるいは、コンテナをエッジ デバイスに直接デプロイすることで、レイテンシを短縮し、パフォーマンスを向上させることができます。

エッジ コンピューティングとコンテナーを展開すると、特に多数のエッジ デバイスがある環境では、管理が困難になる可能性があります。 Kubernetesなどのコンテナ オーケストレーションおよび管理プラットフォームは、エッジ コンピューティング環境でのコンテナの管理を簡素化するのに役立ちます。これらのプラットフォームは、コンテナが効率的に実行されるように、自動スケーリング、負荷分散、ヘルスモニタリングなどの機能を提供します。

さらに、コンテナのパフォーマンス/ステータスを監視することは、問題が深刻になる前に早期に特定して解決するために重要です。これには、コンテナ リソースの使用状況、ネットワーク トラフィック、アプリケーションのパフォーマンスの監視、およびログやメトリックなどのツールを使用して問題のトラブルシューティングを行うことが含まれます。 OpenTelemetry や Prometheusなどのオープンソース ツールは、始めるのに適したパッケージであることが多いです。

エッジ デバイスの障害に備える:エッジ デバイスは予期せず障害を起こす可能性があるため、複数のコンテナ インスタンスを異なるエッジ デバイス間で実行したり、エッジからクラウドへのフェールオーバーメカニズムを使用したりといった冗長性対策を実装して、このようなシナリオに備えることが重要です。

• 安全上の注意

エッジ コンピューティングとコンテナーを実装する際には、セキュリティを考慮することが重要です。エッジ コンピューティングは、マルウェア、ランサムウェア、フィッシング攻撃などのサイバー攻撃に対して脆弱な多くのデバイスとネットワークに依存しています。適切なセキュリティ対策を講じないと、これらのデバイスやネットワークが侵害され、データ侵害やその他のセキュリティ インシデントが発生する可能性があります。エッジデバイスが侵害されると、ネットワーク全体に感染する可能性があります。もう 1 つの課題はデータ保護です。特に機密データの場合、デバイスへの物理的なアクセスを防ぐ手段はほとんどありません。

最後に、エッジ コンピューティングの標準化が不十分なため、デバイスやネットワーク全体で一貫したセキュリティ対策を実装することが困難になり、セキュリティ上の課題が生じます。エッジ コンピューティングを使用する場合、セキュリティは依然として大きな課題であり、リスクを軽減するには多大な労力が必要になる場合があります。

エッジコンピューティングとコンテナの未来

人工知能や機械学習の利用などの新たなトレンドと、新しいコンテナ技術の開発が相まって、エッジコンピューティングとコンテナの将来は有望です。たとえば、エッジデバイスには人工知能や機械学習の機能が搭載されることが多くなり、データ処理の精度と速度の向上に役立ちます。今日では、自動運転車、猫や犬と人間（泥棒）を区別できるスマートカメラ、リサイクル業界の自動選別機、健康データを分析して心臓発作を検出できるスマートウォッチなどがすでに存在しています。これらのデバイスはすべてエッジコンピューティングとAIを活用しており、今後数年間で日常生活における使用事例の数は急速に増加するでしょう。

同時に、これらの新しいユースケースに対応するために、エッジ コンピューティング環境におけるコンテナのパフォーマンスとセキュリティの向上に役立つWebAssembly などの新しいコンテナテクノロジが開発されています。

エッジ コンピューティング市場の調査によると、今後 10 年間で市場は毎年 20 ～ 30 % 成長することが示されており、この技術の可能性を裏付けています。大手テクノロジー企業は、簡素化された導入ソリューションによってもたらされる実装に取り​​組み、あらゆる業界でそのソリューションを利用できるようになります。

図2. 米国のエッジコンピューティング市場

エッジ コンピューティングとコンテナーがビジネスと社会に与える影響は今後も拡大し、イノベーションと効率化の新たな機会をもたらします。たとえば、農業では、土壌の水分、温度、湿度などのデータを収集するデバイスが畑に設置されています。このデータはAI アルゴリズムを使用してリアルタイムで処理され、灌漑、肥料の使用、害虫管理を最適化して、作物の収穫量を増やし、環境への影響を軽減します。

さまざまな種類の機器が関連するセンサーを使用してエネルギー使用を最適化しますが、他の機器には、センサーやその他のデータソースからのデータを分析して潜在的な機器の障害を発生前に検出する人工知能アルゴリズムが搭載されている場合があります。これにより、ダウンタイムとメンテナンスコストが削減され、機器全体のパフォーマンスが向上します。

結論は

エッジ コンピューティングとコンテナーの交差には課題もありますが、革新と効率化の機会も生まれます。より多くの業界がこれらのテクノロジーを採用するにつれて、それらの実装に関連する課題と機会を考慮することが重要になります。適切なコンテナ プラットフォームと展開戦略を選択し、セキュリティに関する最善の決定を下せば、組織はエッジ コンピューティングとコンテナを適切に実装してビジネス価値を高めることができます。

新しいテクノロジーとユースケースが次々と登場する中、エッジ コンピューティングとコンテナーの将来は有望です。これらのトレンドに遅れずについていくことで、組織はそれぞれの業界で革新を続け、価値を生み出すことができます。

原題: The "Edge" of Containers 、著者: Louis-Guillaume Morand