ابر لبه (edge cloud) چیست و چه تفاوتی با خدمات ابر سنتی دارد؟

ابر لبه چیست و چه تفاوتی با خدمات ابر سنتی دارد؟

بیشتر ارائه‌دهندگان خدمات فناوری‌اطلاعات نوع خاصی از محاسبات ابر لبه را برای ارائه خدمات کارآمدتر استفاده می‌کنند. به لحاظ تئوری هر کاربر اپلیکیشن‌های توزیعی باید از مزایای چنین فناوری بهره‌مند شوند، اما تعداد کاربران آنلاین بسیار زیاد است و در آینده این تعداد بازهم بیشتر خواهد شد، به همین دلیل راهکارهای سنتی قادر به پردازش این حجم عظیم از کاربران نیستند. ایده‌آل‌ترین گزینه برای حل این مشکل پیاده‌سازی شبکه‌های محلی نزدیک به کاربران توسط اپراتورهای مراکز داده است که امکان پردازش منطقه‌ای را فراهم ‌کنند. این احتمال وجود دارد که لبه یک شبکه مخابراتی نزدیک مناطقی مستقر باشد که کاربران آنلاین زیادی دارد یا لبه یک شبکه متعلق به مراکز داده‌ اجاره‌ای و اشتراکی در نزدیکی مجتمع‌های تجاری باشد، با این‌حال هیچ‌ یک از این شبکه‌ها لزوما با یکدیگر در تلاقی نیستند و بیشتر مواقع شاهد هستیم به لحاظ تجاری لبه شبکه یا مراکز داده ارائه‌دهنده خدمات در مکان‌هایی مستقر هستند که به لحاظ منطق تجاری نباید در آن مناطق باشند. در چنین شرایطی می‌توان از طریق شبکه‌های مجازی آدرس‌پذیر به این مکان‌ها دسترسی داشت و  سرعت و کیفیت خدمات را بهبود بخشید. مت بیکر، معاون ارشد استراتژی و برنامه‌ریزی ** Dell Technologies در این خصوص می‌گوید: «لبه به خودی خود ماهیت خارجی ندارد، لبه بخشی از یک محیط گسترده‌تر است که الگوی لبه به هسته و هسته به ابر را عملیاتی می‌کند.»

بنابراین برای دستیابی به ابر لبه‌ای باید پارامترهای متغیر زیادی بررسی شوند که از آن جمله به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

•  در دسترس بودن کابل فیبر نوری برای اتصال مراکز داده لبه به هسته شبکه و همچنین به ارائه‌دهندگان مراکز داده ابری عمومی‌.
•  اشتیاق استان‌ها، شهرها و شهرداری‌ها به ایجاد و تقویت روند سرمایه‌گذاری در ساخت تاسیسات لبه  از جمله با مشوق‌های مالیاتی.
•  تمایل تامین‌کنندگان برق به عقد قرارداد با اپراتورهای پیاده‌سازی‌کننده سرویس‌های لبه.
•  در دسترس بودن منابع برق سه فاز پایدار یا تجدیدپذیر در منطقه پیاده‌سازی‌کننده لبه.
•  قدرت چانه‌زنی اپراتورهای تأسیسات، به ویژه در مورد عقد قرارداد با منابع محلی و ارائه خدمات کم‌هزینه یا بدون هزینه به شهر و خدمات شهری.

ابر لبه چگونه ساخته می‌شود؟

• در زمان پیاده‌سازی شبکه‌های رایج یک نقطه آدرس‌دهی واحد وجود دارد که امکان دسترسی به آن از یک مکان مشخص فراهم است. در ابر عمومی‌، این مکان ممکن است تغییر کند یا از دسترس خارج شود، اما در هر دو حالت یک سرور مرکزی وجود دارد. اپلیکیشن‌های توزیعی  قابلیت‌هایی دارند که ممکن است در مکان‌های مختلف یک شبکه از جمله دامنه‌های نزدیک به پایگاه‌های داده یا مشتريان قابل استفاده باشد. 
• مهندسان و معماران فناوری‌اطلاعات در تلاش هستند تا این عملکردها را در قالب سرویس‌های کاربردی به گونه‌ای توزیع کنند که در لبه شبکه‌ زمان تاخیر را به حداقل برسانند. رویکرد فوق برای کاربران/کلاینت‌ها و سرورها مزایای محسوسی دارد. به‌طور کلی، مفهوم ابر لبه به معنای انتخاب نقطه‌ای است که استقرار خدمات در آن مناطق را منطقی‌تر و سوده می‌کند. 
• یکی از اولین نمونه‌های ابر لبه در سال 2014 توسط آزمایشگاه‌‌های نوکیا بل برای برقراری یک کنفرانس ارتباطی با IEEE  پیاده‌سازی شد. این گره یک نقطه حضور PoP)) سرنام point-of-presence بود که دسترسی مستقیم به منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی در لبه شبکه را فراهم می‌کرد. مجموع این گره‌های لبه یک ناحیه لبه را شکل می‌دادند که قابلیت همکاری گره‌ها را به وجود می‌آورد و در نهایت نوعی همبستگی بین فضای نام شبکه با هسته مرکز داده را ایجاد می‌کرد. 
• تعریف دقیقی برای اصطلاح ابر لبه نمی‌توان ارائه کرد و به همین دلیل شرکت‌ها با توجه به نوع زیرساخت‌های محاسباتی تعاریف مختلفی را برای این مفهوم ارائه می‌کنند. شرکت ارائه‌دهنده زیرساخت‌های ارتباطی Ciena ابر لبه را این‌گونه توصیف می‌کند: «تحلیل‌های انجام شده نشان می‌دهند که سازمان‌ها مجبور هستند داده‌ها و برنامه‌های کاربردی را به نقاط پایانی و کاربران نزدیک کنند. بر همین اساس ابر لبه را می‌توان یک مرکز داده گسترش‌یافته توصیف کرد که در بطن تمامی معماری‌های بزرگی همچون شبکه توزیع محتوا، ابرهای سنتی، معماری‌های متمرکز و غیرمتمرکز قرار می‌گیرد.»
• فارغ از نوع تعاریف و کاربردهای تعریف شده در مورد ابر لبه که در ادامه به چند مورد از آن‌ها اشاره می‌کنیم، نیاز اصلی مدیران فناوری‌اطلاعات مشخص کردن محل قرارگیری اپلیکیشن‌های مختلف روی شبکه است. به جای یک ابر عمومی‌ معمولی که در مناطقی از پیش تعیین شده مستقر می‌شود و خدماتی تا حد امکان نزدیک به محل کاربر ارائه می‌کند، یک سازمان ممکن است تمایل داشته باشد گزینه‌ای را انتخاب کند که در آن ترافیک شبکه میان گره‌های شبکه در فاصله کوتاه‌تری مبادله شود. 

کاربردهای تعریف شده برای ابر لبه

•  به عنوان یک زیرساخت مجازی، ابر لبه اجازه می‌دهد بار کاری نرم‌افزار‌های کاربردی که ترافیک سنگینی به شبکه وارد می‌کنند را مطابق با الگوی مصرف به مناطقی با کمترین زمان تاخیر هدایت کرد. 
•  یک ابر لبه به عنوان یک زیرساخت فیزیکی ممکن است مجموعه‌ای متشکل از مراکز داده‌ای باشد که از نظر جغرافيایی پراکنده هستند و به گونه‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند که به عنوان یک دامنه واحد در نظر گرفته شوند.
•  به عنوان یک زیرساخت فیزیکی پیاده‌سازی می‌شود. در این حالت تاسیسات کوچک‌تری توسط ارائه‌دهندگان ابر عمومی‌ مانند Amazon AWS پیاده‌سازی و مدیریت می‌شوند که در آن‌ها تعداد محدودی سرور متصل به شبکه در مناطق بیشتری مستقر می‌شوند و توسط خطوط فیبرنوری شرکت‌های مخابراتی به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع پیاده‌سازی ابر لبه به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا بتوانند سرویس‌های ابر عمومی را متناسب با نیازهای کاری خود استفاده کنند. 
•  در صنعت مخابرات نوعی فناوری نوظهور وجود دارد که در آن یک دفتر مرکزی سرویس‌های شبکه و قابلیت‌های موردنیاز مشتريان را بدون تغییر در عملکردشان در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد. مشترکانی که بیشتر در مناطق روستایی قرار دارند. China Telecom و برخی دیگر از شرکت‌ها این مفهوم را ابر لبه نام‌گذاری کرده‌اند. 
• شرکت Juniper Networks نیز این مفهوم را تحت عنوان راه‌حل Contrail Edge Cloud معرفی کرده است.
•  ابر لبه را می‌توان به عنوان یک پارادایم‌ رایانشی خاص در نظر گرفت که یک راه‌حل کاملا خصوصی ارائه می‌کند. سازمان‌ها بر مبنای این پارادایم می‌توانند سرورهای کوچک و مستقل را به عنوان تجهيزات ابر لبه به کار گیرند و به راحتی در محل‌های موردنظر مستقر کنند. شرکت Hivecell چنین تجهيزاتی را به صورت پلتفرم به عنوان سرویس (PaaS) ارائه می‌کند. 

کاربردهای تعریف شده برای ابر لبه

چرا فناوری ابر لبه اهمیت دارد؟

• امروزه خدمات مبتنی بر ابر عمومی‌ و اپلیکیشن‌های مورد استفاده کاربران توسط مراکز داده بزرگ عرضه می‌شوند. استریم فایل‌های چندرسانه‌ای نیز توسط مراکز داده‌ با ظرفیت بالا انجام می‌شود. در هر دو حالت این کابل‌های فیبرنوری هستند که اتصال میان کاربران و مراکز داده را برقرار می‌کنند. مراکز داده‌ پر ظرفیت در ساختمان‌های بزرگی مستقر می‌شوند که معماری ساختمان اجازه می‌دهد در صورت لزوم تجهیزات محاسباتی، ذخیره‌سازی و تامین انرژی بیشتری را در مرکز مستقر کرد. به‌طور مثال، شرکت آمازون مراکز داده خود را به گونه‌ای پیاده‌سازی کرده تا امکان گسترش سریع ظرفیت تاسیسات به راحتی فراهم شود. یک مرکز داده لبه که برخی منابع به آن ریزمرکز داده (µDC) می‌گویند از ماهيت متفاوتی برخوردار است. این نوع مراکز داده کوچک‌تر و چابک‌تر هستند و می‌توان آن‌ها ‌را در مکان‌های بیشتری به ویژه در شهرهای کوچک و متوسط مستقر کرد. همچنین می‌توان فاصله میان کاربران نهایی تا مرکز داده را کمتر کرد تا مصرف‌کنندگان بتوانند سریع‌تر به سرویس‌های محاسباتی دسترسی پیدا کنند، زمان تاخیر به حداقل برسد و کیفیت خدمات ارتقا پیدا کند. با این‌حال، استقرار تجهیزات یک مرکز داده لبه دردسرهای خاص خود را دارد. برای پیاده‌سازی چنین مراکز داده‌ای به اتصالات و برق سه فاز نیاز است. 
• اولین پیاده‌سازی کاربردی ابر لبه به چند سال قبل باز می‌گردد. شرکت EdgeConneX اولین بار در سال 2009 میلادی یک شبکه جهانی به‌نام hyper-local data centers ایجاد کرد که شامل تاسیساتی بود که با استفاده از اتصالات فیبرنوری به خدمات‌دهندگان ابر عمومی‌ متصل می‌شد. این پروژه با بودجه خدمات‌دهندگان تلویزیون کابلی Comcast و Charter Communications و برای فراهم‌سازی یک سرویس ذخیره‌سازی DVR که نزدیک به مشترکان این شرکت‌ها بود تاسیس شد. رندی بروکمن، مدیرعامل EdgeConneX در ارتباط با راه‌اندازی این پروژه می‌گوید: «فراهم‌کنندگان خدمات ابری به این نتیجه رسیدند که برای پیاده‌سازی لبه ابر باید آن‌را به سازمان‌ها نزدیک‌تر کنند. حوالی سال 2015 توانسیم محتوا را با سرعت بیشتری در اختیار مصرف‌کنندگان قرار دهیم، زیرا فاصله میان مشترکان و سرورها را کم کردیم. همکاری با بزرگ‌ترین مراکز داده دنیا این فرصت را برای EdgeConneX فراهم کرد تا فاصله مراکز داده خود را با مشترکان به میزان قابل توجهی کم کند. ما نشان دادیم که می‌توان معماری مرکزی و ظرفیت مراکز داده را در صورت لزوم به راحتی تغییر و افزایش داد.» عناصر زیرساختی یک مرکز داده لبه همچون منابع تامین انرژی، سیستم خنک‌کننده و اتصالات به خوبی توسعه پیدا کرده‌اند، اما هنوز تا پیاده‌سازی گسترده معماری‌های مرکز داده توزیعی با هدف تامین منابع ابری بومی برای کاربران و دستگاه‌های نهایی راه طولانی در پیش است. هر چه فناوری‌های جديد مانند شبکه‌های 5G، شهرهای هوشمند و وسایل نقلیه خودران بیشتر توسعه پیدا می‌‌کنند، نیاز به یکپارچه‌سازی آن‌ها و تحلیل بدون وقفه داده‌های تولید شده توسط آن‌ها از طریق منابع محاسبات لبه بیشتر خواهد شد.