エッジコンピューティングでクラウドコンピューティングの境界を拡大

エッジコンピューティングはなぜ必要なのでしょうか?

エッジコンピューティングは数年前に登場した概念です。業界ではさまざまな定義がありますが、一般的に受け入れられている定義は、端末に近いネットワークのエッジでサービスを提供するというものです。一方、ネットワークの場所は端末に十分近い必要があります。一方、このネットワーク ロケーションでは、エッジ コンピューティングの要件を満たす包括的なサービス機能が提供される必要があります。

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インターネットの発展により、ビジネス シナリオは複雑かつ革新的になることが多くなりました。ますます高まる、そして最終的にはより優れたエクスペリエンスの要件により、アーキテクチャとコストの最適化の必要性が生まれます。従来のよりシンプルなセンター端末アーキテクチャでは、ネットワーク パフォーマンスとビジネス トラフィックの負荷を管理できなかったため、マルチレベルのセンター エッジ端末アーキテクチャが必要でした。

さらに、モノのインターネットや4G/5Gなどの新技術の発展により、ますます多くのスマートデバイスがインターネットに接続されるようになっています。調査会社IDCの統計によると、2020年までにインターネットに接続される端末機器は500億台を超え、これは膨大な数です。多数の IoT デバイスによって生成されるデータの量は指数関数的に増加しています。このような大量のデータとデバイス アクセス トラフィックがクラウド コンピューティング センターに直接ルーティングされると、クラウド コンピューティング センターが過負荷になり、ネットワークの輻輳などの多くの問題が発生します。エッジ コンピューティングにより、一定の範囲内の一定の割合のデータをエッジで処理できる大規模な分散アーキテクチャを確立できます。クラウド コンピューティング センターにルーティングする必要があるのは、必要なデータとアクセス トラフィックのごく一部だけです。

エッジコンピューティングはどのような機能を提供しますか?

• 1 つ目は、ネットワーク遅延が低いことです。空間距離を短くすることで伝播遅延を減らすことができます。さらに重要なのは、複雑なネットワーク上のさまざまなルーティング/転送およびネットワーク デバイス処理シナリオによって発生する遅延を削減し、全体的な遅延を大幅に削減できることです。
• 2 つ目は、大規模な帯域幅のシナリオをサポートすることです。エッジコンピューティングは、トラフィック量の多いビジネスをエッジで処理することで、ネットワークの輻輳などの問題を効果的に回避し、コストを大幅に削減できます。
• 3 つ目は、高度な同時アクセスを処理することです。エッジ コンピューティングは、分散アーキテクチャを使用してクラウド コンピューティング センターの負荷を軽減します。

これらの側面から、エッジ コンピューティングはクラウド コンピューティング センターの機能を補完するものであることがわかります。その位置付けは、クラウド コンピューティング センターを置き換えることではなく、クラウド コンピューティングの境界を拡大し、新しいクラウド ターミナル ビジネス アーキテクチャとクラウド コンピューティング センターを提供することです。クラウド コンピューティングとエッジ コンピューティングの相乗効果は、モノのインターネット (IoB) 時代の基本的な形態です。

エッジコンピューティングはどのようにサービスを提供するのでしょうか?

業界の専門家は、エッジの動作環境がクラウド コンピューティング センターの動作環境とはまったく異なるため、エッジ コンピューティングはクラウド コンピューティングの複製および伝送機能をエッジに直接転送するものではないと考えています。エッジ コンピューティングは規模が小さく、リソースが限られており、異種混合です。さらに、エッジ コンピューティング ノードはネットワークのリモート エンドに散在しています。これを基に分散型ビジネス アーキテクチャを確立するには、必然的にスケジュールが必要になります。

上記の理由を考慮すると、エッジ コンピューティングは、エッジ コンピューティングの基盤となる複雑なインフラストラクチャを隠し、基盤となるコンピューティング、ストレージ、ネットワーク インフラストラクチャの機能を標準化してオープン化し、分散アーキテクチャを通じて配布、スケジューリング、セキュリティ、その他の必要な機能をオープン化するプラットフォームを提供する必要があります。このようにして、ユーザーは独自の分散エッジ ビジネス アーキテクチャを簡単に構築できます。

現在、Alibaba Cloudはエッジコンピューティングの分野でさまざまなクラウドコンピューティング製品を開発しています。ここで議論するのは、エッジコンピューティング インフラストラクチャ レベル、つまりエッジコンピューティング配信プラットフォームにおける Alibaba Cloud の一般的なサービス機能計画です。

現在のエッジ シナリオでは、最も成熟したアプリケーションはコンテンツ配信ネットワーク (CDN) です。コンテンツ配信ネットワーク (CDN) は、エッジ ノードでコンテンツを事前キャッシュして、低レイテンシと低いコンテンツ消費コストを実現します。コンテンツ配信ネットワーク (CDN) アーキテクチャについては、開発チームは、中央リソース スケジューリングを通じて顧客のリソース ニーズを確認し、適切なエッジ ノード リソースを選択するコンピューティング配信プラットフォームにエッジ コンピューティングを組み込むことを望んでいます。次に、プラットフォームはコンピューティング割り当て機能に応じてビジネス ロジックをパッケージ化し、エッジ ノードに配布して、顧客のビジネスがエッジ上で簡単に実行できるようにします。

適切なビジネス ロジックが実行のためにエッジ ノードに送信された後、データの生成と消費は、処理のためにクラウド コンピューティング センターに戻ることなく、エッジ内で閉ループを形成できます。まず、エッジ コンピューティングのインフラストラクチャは、エッジ コンピューティング IDC などの固定ネットワーク ノード、無線基地局などのモバイル ネットワーク ノード、および異なるリソース機能とネットワーク環境を持つより異種のコラボレーション ノードを含む、さまざまなエッジ ノード上に構築されます。エッジ コンピューティング インフラストラクチャに基づいて、ENS や LNS などのソフトウェア システムを使用して、基盤となる複雑なインフラストラクチャ フォームをカプセル化し、上位層の標準化されたインターフェイスとサービス機能を抽象化してオープン化します。

エッジコンピューティングのネットワーク範囲について、業界の専門家は次のように語っています。「ネットワークエッジは、端末に近い政府、企業、キャンパス、家庭などのユーザー側ネットワークや、さまざまな地域（省など）のオペレータネットワークとは異なります。端末からセンターへのネットワーク接続は比較的複雑です。エッジコンピューティングは、サービス機能を確保するために、端末までの最後の数百または数十キロメートルから最後の10キロメートルまで、広範囲のカバレッジを提供する必要があります。エッジノードサービス（ENS）は、固定ネットワーク上のIDC環境やモバイルネットワーク上のモバイルエッジコンピューティング（MEC）環境など、中間オペレータネットワークを対象としています。エッジノードサービス（ENS）に基づいてエッジネットワークの範囲を描くことで、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）やインタラクティブライブブロードキャストなどのいくつかのターゲットシナリオをすばやく特定できます。」

既存事業の発展における困難と課題

エッジ ノード サービス (ENS) などのエッジ コンピューティング サービスが登場する前は、顧客には 1 つの選択肢しかありませんでした。つまり、さまざまな地域のさまざまなオペレータからノードを購入し、独自のエッジ インフラストラクチャを構築する必要がありました。独自のインフラストラクチャを構築すると、一連の問題と課題が発生します。

まず、自社構築のインフラでは、ノード構築だけでなく、サービス調達やサーバー調達などのサプライチェーン管理をお客様自身で行う必要があり、過大な資産投資とコストが発生します。ビジネス トラフィックが急増した場合、新しいノードの構築には長いリード タイムが必要になるため、柔軟性が不足し、顧客が制限されることになります。一時的なビジネスピークの後、大量のリソースがアイドル状態になります。さらに、自社で構築したインフラストラクチャは、顧客の運用と保守に課題をもたらします。まず、顧客はエッジノードの構築、配信、運用までのプロセス全体を管理する必要があります。次に、顧客は、エッジ ノードの物理サーバー レベル、オペレーティング システム レベル、ソフトウェア アプリケーション レベルで発生する可能性のある運用上および保守上の問題を管理する必要があります。問題が発生するたびに、顧客はリモートでログを表示して原因を見つけるための一連のツールを必要とします。この場合、顧客は GUI ベースの自動操作と保守を緊急に必要としています。

もう一つの課題は安全性と信頼性です。エッジ IDC インフラストラクチャの信頼性は、サードパーティ オペレーターのサービスに依存します。お客様は、オペレータネットワークの切り替えに対応した対策を講じるなど、さまざまな複雑な状況に対処する必要があります。顧客は、エッジ ノードで発生する可能性のあるハードウェアおよびソフトウェアの障害を迅速に検出し、対応する必要もあります。これらの要件は、ビジネス アーキテクチャの設計と開発に実装する必要があり、大きな課題とコストの増加をもたらします。セキュリティ上の理由から、ネットワーク トラフィック セキュリティやホスト セキュリティなど、さまざまなレベルの問題に重点を置く必要があります。あらゆるレベルのセキュリティ ソリューションの開発にはコストがかかります。 DDoS 保護を例に挙げてみましょう。エッジノードの IP アドレスに対する攻撃が発生すると、ネットワーク全体が利用できなくなる可能性があります。必要な保護を実現するには、各エッジ ノードにソフトウェアとハ​​ードウェアを組み合わせたシステム ソリューションを導入する必要がある場合があります。

Alibaba Cloud エッジノードサービス (ENS)

エッジ ノード サービス (ENS) は、上記の対象シナリオで顧客が独自のエッジ インフラストラクチャを構築する際に遭遇する可能性のある困難や課題に対処するために開発されました。エッジノードサービス (ENS) は、端末やユーザーに近いエッジノードを利用してコンピューティング分散プラットフォームサービスを提供します。これにより、顧客はエッジで適切なビジネスモジュールを簡単に実行し、クラウドコンピューティングやエッジコンピューティングと連携する分散エッジアーキテクチャを確立できます。低レイテンシ、低コストという特徴があり、クラウド コンピューティング センターへの負担を軽減します。エッジ ノード サービス (ENS) のエッジ ノードは、中国の主要地域とオペレータをカバーします。エッジノードでは、顧客のニーズに応じてコンピューティングリソースを動的にスケジュールすることができ、顧客は業務アプリケーションソフトウェアをイメージパッケージに準備してエッジノードに配布することができます。エッジノードサービス（ENS）は、Alibaba Cloud のパブリッククラウドの境界をエッジまでさらに拡張し、複雑な「センター + エッジ」ビジネスアーキテクチャとパブリッククラウドに対する顧客のニーズを完全に満たし、ユーザーに真のクラウドコンピューティングインフラストラクチャ機能を提供します。

エッジノードサービス（ENS）の価値と利点

Alibaba Cloud のエッジノードサービス (ENS) を使用すると、顧客は数分でエッジリソースを作成し、端末からノードへの応答時間を 5 ミリ秒に短縮し、センターの帯域幅コストを 30% 以上節約できます。

エッジ ノード サービス (ENS) は、自己構築インフラストラクチャの問題の一部を基盤レイヤーにカプセル化します。これらの問題は目に見えないため、ユーザーは心配する必要がありません。これにより、事業の立ち上げや拡大における資本投資が大幅に削減され、管理コストも大幅に節約できます。次に、エッジ ノード サービス (ENS) は、動的なリソース スケジューリング機能により、顧客が比較的短期間でリソース容量を拡大または縮小するのに役立ちます。顧客は従量課金モデルでオンデマンドでリソースを購入できます。これにより、ビジネス リソースの要件が満たされ、顧客のコストが削減されます。

製品エクスペリエンスの面では、エッジ ノード サービス (ENS) は、完全で使いやすい Web 管理コンソールと OpenAPI を提供し、コンピューティング リソースのリモート オンライン管理と分散管理、さまざまな動作指標のリアルタイム視覚監視、さまざまな使用状況の統計分析データをサポートします。監視および運用・保守の機能と効率が大幅に向上し、監視、運用、保守が簡素化されます。

ノードのセルフサービス機能とセルフリカバリ機能は、可用性を評価するための中核的な要件です。切断によりセンターがエッジ ノードの制御を失った場合、基本的なサービス機能を保証するために、ノード内のサービスの可用性と継続性を確保する必要があります。エッジ ノードがセンターとの接続を再確立する場合、完全なステータスとデータをセンターに送信する必要があります。

さらに、動的なリソース移行およびスケジューリング機能を使用することで、コンピューティング リソースの高可用性を確保し、複数のテナントを分離してリソースの競合を回避することができます。セキュリティの面では、エッジ ノードは DDoS 検出、トラフィック クリーニング、IP ブラック ホール保護をサポートします。

エッジノードサービス (ENS) の一般的なアプリケーションシナリオと例

以下では、いくつかの一般的なエッジ ノード サービス (ENS) アプリケーション シナリオと例について説明します。

最初の典型的なシナリオは、ビジネス アーキテクチャのノード カバレッジ要件です。この状況は主にインターネット業界のオンラインビジネスで発生します。通常、これらのシナリオでは、対象サービスの範囲に地域的な制限はほとんどなく、エッジ ノードはネットワーク全体にわたって十分かつ広範なカバレッジを確保する必要があります。これら 5 つの具体的なシナリオは、現在の ENS ソリューションを表しており、ENS の利点を最大限に活用して、顧客のビジネスにさらなる価値をもたらすことができます。

• 最初のケースはコンテンツ配信ネットワーク (CDN) です。前述したように、コンテンツ配信ネットワーク (CDN) ビジネスは、エッジ ノード サービス (ENS) 上でシームレスに実行できる典型的なエッジ コンピューティング ソリューションです。エッジ ノード サービス (ENS) を使用するオンライン カスタマーは、以前のソリューションと比較して、全体的なコスト、運用および保守機能、その他の面で、より高いメリットと明らかな改善を享受できるようになりました。
• 2 番目のケースは、低遅延と低帯域幅コストを必要とするインタラクティブなライブ ブロードキャストです。
• 3 番目のシナリオは、オンライン教育とリアルタイムの音声およびビデオ通信です。この状況には、低遅延を重視し、エンドツーエンドの通信を基本モードとして依存するという 2 つの特徴があります。このシナリオにおけるエッジ ノードの役割は、顧客が最も近い転送ネットワークにアクセスできるようにし、より多くのネットワーク転送ノードを提供することです。
• 4番目の状況は検出と監視です。この場合、ユーザーに最も近いエッジにおける実際の業務とネットワーク環境をマッチングさせることで、特定の業務ロジックの正確性、業務の安定性、コア業務のパフォーマンス指標を検出できることが期待されます。特に、ビジネス ロジックやユーザー エクスペリエンスがターゲット リージョンごとに異なる場合、エッジ ノード サービス (ENS) を使用すると、最も近いエッジで実際の結果をシミュレートできます。前述のリアルタイム通信の場合、動的ルーティングの前提は、既存のネットワークノードとリンクの品質をチェックして評価することであり、これは検出の実際の例でもあります。
• 5番目の事例は、ゲームアクセラレーションとSD-WANです。この場合、基本的にはエッジノード上にエッジソフトゲートウェイやソフトルーターを構築し、ネットワークプロトコルやネットワークリンクを最適化することで高速化やセキュリティなどの目標を達成することが期待されます。このシナリオにおけるエッジ ノードの役割は、リアルタイム通信に似ています。

2 番目の典型的なシナリオはローカリゼーションです。これは、超低レイテンシ (1 ミリ秒以内にビジネス ニーズを満たす) と、ローカル 10 キロメートル以内の大規模帯域幅のビジネス シナリオに重点を置いています。このタイプのシナリオは、伝統的な産業や地域特性を持つオフラインビジネスに傾向しています。たとえば、ET City Brain シナリオでは、ビデオ監視がクラウド プラットフォーム上に実装されます。新しい小売シナリオでは、一部の店舗では、ビデオ人工知能、自動認識監視、販売などの活動をクラウド プラットフォーム上で実行しています。地元産業の一部の IT 設備はクラウド プラットフォームに移行されています。一部のクラウド コンピューティング ベンダーは、これらのシナリオの成熟した例を徐々に生み出し始めています。

最後に、業界の専門家がエッジノードサービス（ENS）の将来の発展についての見解を共有しました。まず、5Gの登場により、モバイル エッジ コンピューティング (MEC) の需要が急増します。第二に、クラウド コンピューティング プロバイダーは、グローバル配信機能を含むコンピューティング配信プラットフォームの機能を継続的にアップグレードし、大規模ノードのリソース スケジューリング パフォーマンスとユーザー エクスペリエンスを強化し、シナリオ ベースのエッジ運用と保守をサポートするために、より強力な自動リモート運用と保守機能を顧客に提供します。最後に、インフラストラクチャ レベルでは、エッジ コンピューティングを AI と組み合わせて使用​​するという要件がすでに現れています。一部のクラウド コンピューティング ベンダーは、エッジ シナリオ向けの分散データ分析プラットフォームの構築を支援するために、GPU やその他の機能をサポートすることを計画しています。さらに、エッジで大きな割合を占める大容量トラフィックの処理をサポートするために、ネットワークのスループットとパフォーマンスがさらに向上します。