L'Edge Computing démystifié : fonctionnement, architecture et applications réelles

Un edge IT est l'endroit où les appareils finaux se connectent à un réseau pour livrer des données et recevoir des instructions d'un serveur central, soit un centre de données, soit le cloud. Bien que ce modèle ait fonctionné par le passé, les appareils modernes génèrent tellement de données que les entreprises ont besoin d'équipements coûteux pour maintenir une performance optimale.

L'edge computing résout ce problème en rapprochant le traitement de l'appareil qui génère les données. Les données n'ont pas besoin de voyager vers un serveur central pour le traitement, donc il n'y a pas de problèmes de latence ou de bande passante.

Cet article est une introduction à l'edge computing. Nous expliquons ce qu'est l'edge computing, discutons des cas d'usage potentiels, et montrons comment cette technologie mène à un traitement de données moins cher et plus fiable.

Qu'est-ce que l'Edge Computing ?

L'edge computing est un type de calcul qui se déroule au niveau ou près du bord d'un réseau. Le traitement se produit soit à l'intérieur, soit près de l'appareil, donc moins de données voyagent vers le serveur central. La plupart des opérations se déroulent en temps réel près de la source de données, ce qui entraîne :

• Des temps de réponse améliorés.
• Une meilleure disponibilité de la bande passante.
• Des insights système plus fiables.
• Une analyse de données plus complète et plus rapide.
• Une haute disponibilité.

L'edge computing aide aussi à maintenir les charges de travail à jour, assurer la confidentialité des données et respecter les lois de protection des données comme HIPAA, RGPD et PCI. Ce modèle de traitement permet aussi d'autres innovations avec l'intelligence artificielle et le machine learning.

Les appareils edge collectent et stockent les données avant d'envoyer les informations à un serveur edge sur site. Ce serveur gère les activités suivantes :

• Traitement de données en temps réel.
• Visualisation et analytique des données.
• Mise en cache et tamponnage.
• Filtrage des données.

Le centre edge envoie les requêtes de traitement les plus complexes (opérations big data et logique métier) vers le centre de données ou le cloud. Bien que le besoin d'un serveur central dédié soit toujours là, une entreprise peut configurer des connexions plus lentes et moins chères sans risquer de latence grâce aux opérations locales et aux données pré-triées.

Edge Computing vs Cloud Computing

La principale distinction entre edge et cloud computing est l'endroit où le traitement a lieu :

• Dans le cloud computing, toutes les opérations de données se passent à un emplacement centralisé.
• Dans l'edge computing, la plupart des processus liés aux données se produisent localement (sur le bord de l'environnement).

L'edge computing est idéal pour les cas d'usage qui reposent sur le traitement de données sensibles au temps pour la prise de décision. Un autre cas d'usage où l'edge computing est meilleur qu'une solution cloud est pour les opérations dans des emplacements distants avec peu ou pas de connectivité Internet.

Cependant, l'edge computing n'est pas un remplacement pour le cloud. Ces technologies ne sont pas interchangeables ; l'edge computing complète le cloud, et les deux technologies assurent de meilleures performances pour des cas d'usage spécifiques.

Architecture de l'Edge Computing expliquée

Voici les composants clés qui forment un écosystème edge :

• Appareils edge : Équipement à usage spécifique avec une capacité de calcul limitée.
• Nœud edge : Tout appareil, serveur ou passerelle qui effectue de l'edge computing.
• Serveur edge : Un ordinateur situé dans une installation proche de l'appareil edge. Ces machines exécutent des charges de travail applicatives et des services partagés, donc elles ont besoin de plus de puissance de calcul que les appareils edge.
• Passerelle edge : Un serveur edge qui effectue des fonctions réseau comme le tunneling, la gestion de pare-feu, la traduction de protocole et les connexions sans fil. Une passerelle peut aussi héberger des charges de travail applicatives.
• Cloud : Un cloud public ou privé qui agit comme référentiel pour les charges de travail conteneurisées comme les applications et modèles de machine learning. Le cloud héberge et exécute aussi les applications qui gèrent les nœuds edge.

L'edge computing a trois nœuds principaux : l'edge appareil, l'edge local et le cloud.

L'edge appareil est l'emplacement physique où les appareils edge s'exécutent sur site (caméras, capteurs, machines industrielles, etc.). Ces appareils ont la puissance de traitement pour rassembler et transmettre des données.

L'edge local est un système qui supporte les applications et les charges de travail réseau. L'edge local a deux couches :

• Une couche application qui exécute des applications que les appareils edge ne peuvent pas gérer en raison d'une empreinte trop grande (analytique vidéo complexe ou traitement IoT, par exemple).
• La couche réseau qui exécute des composants réseau physiques ou virtualisés comme les routeurs et commutateurs.

Le cloud (ou le nexus) exécute les charges de travail applicatives et réseau qui gèrent le traitement que les autres nœuds edge ne peuvent pas gérer. Malgré le nom, cette couche edge peut s'exécuter soit comme un centre de données interne, soit dans le cloud.

L'illustration ci-dessous présente une architecture plus détaillée et montre les composants pertinents pour chaque nœud edge.

Les solutions et applications industrielles peuvent exister dans plusieurs nœuds car des charges de travail spécifiques sont plus adaptées soit à l'edge appareil, soit à l'edge local. D'autres charges de travail peuvent aussi se déplacer dynamiquement entre nœuds sous certaines circonstances (manuellement ou automatiquement).

La virtualisation est un élément vital d'une configuration edge computing à grande échelle. Cette technologie facilite le déploiement et l'exécution de nombreuses applications sur les serveurs edge.

Avantages de l'Edge Computing

Voici les bénéfices business les plus marquants de l'utilisation de l'edge computing.

Réduction de la latence

L'edge computing améliore la performance réseau en réduisant la latence. Comme les appareils traitent les données nativement ou dans un centre edge local, l'information ne voyage pas aussi loin que dans une architecture cloud standard.

Par exemple, deux collègues dans le même bâtiment échangeant des emails peuvent facilement subir un délai via les réseaux standards. Chaque message sort du bâtiment, communique avec un serveur distant, et revient dans la boîte de réception du destinataire. Si ce processus se passe à l'edge et que le routeur de l'entreprise gère les emails du bureau, ce délai ne se produit pas.

L'edge computing résout aussi le problème de goulot d'étranglement du « dernier kilomètre ». Toutes les données voyageantes doivent passer par les connexions réseau locales avant d'atteindre la destination. Ce processus peut causer entre 10 et 65 millisecondes de latence selon la qualité de l'infrastructure. Dans une configuration avec des centres edge, le trafic est bien plus faible qu'avec un système centralisé, donc pas de problèmes de goulot d'étranglement.

Traitement des données plus sûr

Les configurations cloud traditionnelles sont vulnérables aux attaques par déni de service distribué (DDoS) et aux pannes de courant. Comme l'edge computing distribue le traitement et le stockage, les systèmes sont moins sujets aux perturbations et temps d'arrêt. La configuration ne souffre pas de points de défaillance uniques.

De plus, comme la plupart des processus se produisent localement, les pirates ne peuvent pas intercepter les données en transit. Même si un seul ordinateur subit une violation de données, l'attaquant ne peut compromettre que des données locales.

Scalabilité rentable

L'edge computing permet à une entreprise d'étendre sa capacité via une combinaison d'appareils IoT et de serveurs edge. L'ajout de ressources ne nécessite pas d'investissement dans un centre de données privé qui est coûteux à construire, maintenir et étendre. Au lieu de cela, une entreprise peut configurer des serveurs edge régionaux pour étendre le réseau rapidement et rentablement.

L'utilisation de l'edge computing facilite aussi les coûts de croissance car chaque nouvel appareil n'ajoute pas de nouvelles demandes de bande passante sur l'ensemble du réseau.

Expansions simples vers de nouveaux marchés

Une entreprise peut s'associer à un centre de données edge local pour s'étendre rapidement et tester de nouveaux marchés. L'expansion ne nécessite pas de nouvelle infrastructure coûteuse. Au lieu de cela, une entreprise configure seulement des appareils edge et commence à servir les clients sans latence. Si le marché s'avère indésirable, le processus de désinstallation est tout aussi rapide et peu coûteux.

Cet avantage est vital pour les industries qui nécessitent des expansions rapides dans des régions avec une connectivité limitée.

Expérience utilisateur cohérente

Comme les serveurs edge opèrent près des utilisateurs finaux, un problème réseau dans un emplacement distant est moins susceptible d'impacter les clients. Même si le centre local a une panne, les appareils edge peuvent continuer à fonctionner grâce à leur capacité à gérer les fonctions vitales nativement. Le système peut aussi rediriger les données par d'autres voies pour assurer que les utilisateurs conservent l'accès aux services.

Inconvénients de l'Edge Computing

L'edge computing augmente la surface d'attaque globale pour un réseau. Les appareils edge peuvent servir de point d'entrée pour des cyberattaques par lesquelles un attaquant peut injecter un logiciel malveillant et infecter le réseau.

Malheureusement, configurer une sécurité adéquate est difficile dans un environnement distribué. La plupart du traitement des données se passe en dehors du serveur central et de la ligne de vue directe de l'équipe de sécurité. La surface d'attaque s'agrandit aussi chaque fois que l'entreprise ajoute un nouvel équipement.

Un autre problème courant avec l'edge computing est le prix. À moins qu'une entreprise ne s'associe avec un partenaire edge local, configurer l'infrastructure est coûteux et complexe. Les coûts de maintenance sont aussi généralement élevés car l'équipe doit maintenir de nombreux appareils à différents emplacements en bon état.

Enfin, comme les standards actuels évoluent rapidement, une entreprise peut avoir du mal à maintenir les configurations à jour. De nouveaux appareils et logiciels sortent régulièrement, donc l'équipement peut devenir obsolète rapidement.

Exemples et cas d'usage de l'Edge Computing

Voici les cas d'usage et applications les plus prometteurs de l'edge computing dans différents secteurs.

5G et Edge Computing

L'avènement de la 5G promet des vitesses de données supérieures à 20 Gbps et des connexions sans délai de plus d'un million d'appareils par mile carré. Cette technologie émergente propulse l'edge computing à un nouveau niveau, permettant une latence encore plus faible, des vitesses plus élevées et une efficacité accrue.

Les entreprises pourront bientôt utiliser la 5G pour étendre les bords de réseau. Des réseaux chevauchants permettront aux entreprises de garder encore plus de données sur les appareils edge. Les applications pourront aussi compter sur des communications en temps réel avec le réseau, une fonctionnalité qui s'avérera vitale dans l'expansion de l'IoT.

Vidéosurveillance

Transmettre des données vidéo vers un serveur central est lent et coûteux. L'edge computing accélère ce processus en permettant aux caméras d'effectuer une analytique vidéo initiale et de reconnaître les événements d'intérêt. L'appareil transmet ensuite les images filtrées vers un edge local pour analyse plus approfondie.

Par exemple, si un incendie se déclare dans un bâtiment avec des caméras edge, les appareils peuvent distinguer les humains dans les flammes. Une fois que la caméra remarque une personne en danger, les images vont vers l'edge local sans latence. L'edge local peut alors contacter les autorités au lieu d'envoyer les images au centre de données et de perdre un temps précieux.

Opportunités dans la santé

Configurer des appareils edge pour la surveillance des patients peut aider les hôpitaux à assurer la confidentialité des données et améliorer les soins aux patients. Le personnel peut offrir des soins plus rapides et meilleurs aux patients pendant que l'hôpital réduit la quantité de données voyageant à travers les réseaux et évite les surcharges du serveur central.

Le déploiement de solutions edge peut améliorer le fonctionnement de machines vitales de santé, incluant les appareils EKG portables, capteurs de surveillance de température et moniteurs de glucose. Le traitement rapide des données peut aussi sauver de précieuses secondes pour la surveillance à distance des patients.

Voitures connectées

Une voiture équipée d'appareils edge peut rassembler des données de divers capteurs et avoir des réponses en temps réel aux situations sur la route. Cette fonctionnalité sera vitale dans le développement des véhicules autonomes.

L'edge computing peut aussi permettre des convois de véhicules automatiques. Un groupe de voitures ou camions peut voyager près les uns des autres en convoi, économisant du carburant et réduisant la congestion. Seul le premier véhicule nécessitera un conducteur car les voitures restantes peuvent suivre la première et communiquer sans latence.

Surveillance dans les industries pétrolières et gazières

L'edge computing peut aider à prévenir les défaillances pétrolières et gazières. Ces usines opèrent généralement dans des emplacements distants, donc un centre edge est une bien meilleure option qu'un serveur distant ou cloud. Les appareils peuvent utiliser l'analytique en temps réel pour surveiller le système et arrêter les machines avant qu'une catastrophe ne se produise.

Jeu en ligne

Les jeux multijoueurs en ligne peuvent bénéficier de l'edge computing car la technologie réduit le lag. Les joueurs peuvent organiser des matchs à grande échelle sans impacter la performance.

Le cloud gaming peut aussi bénéficier de l'edge computing. Ce type de jeu en ligne diffuse un flux en direct du jeu vidéo directement vers les appareils utilisateurs. Comme les centres de données traitent et hébergent ces jeux, les utilisateurs subissent couramment des problèmes de latence.

Si une entreprise de cloud gaming configure un serveur edge près de l'emplacement des joueurs, le flux n'a pas de latence, et le gameplay devient entièrement réactif.

Usines intelligentes (Smart Factories)

Les réponses en temps réel aux processus de fabrication sont vitales pour réduire les défauts de produits et améliorer la productivité dans une usine. Des algorithmes analytiques peuvent surveiller comment chaque équipement fonctionne et ajuster les paramètres d'exploitation pour améliorer l'efficacité.

Les appareils edge peuvent aussi détecter et prédire quand une défaillance est susceptible de se produire, réduisant les temps d'arrêt coûteux d'usine. Les entreprises peuvent gérer les processus de manière cloud-like mais maintenir la fiabilité d'une configuration sur site.

Achats en ligne

La réduction de la latence permet aux magasins de détail de créer une expérience en ligne riche et interactive pour leurs clients. Les propriétaires de magasins peuvent créer une réalité augmentée pour le shopping en ligne avec une performance fluide et permettre aux acheteurs d'acheter des biens depuis chez eux.

Les détaillants physiques peuvent aussi utiliser l'edge computing pour configurer des assistants d'achat en réalité virtuelle dans les magasins.

Une technologie en plein essor

Les experts prédisent que 75 % du traitement de données se fera en dehors du centre de données traditionnel ou du cloud d'ici 2025. Prenez une longueur d'avance avec l'edge computing pour découvrir de nouvelles opportunités métier, augmenter l'efficacité opérationnelle et assurer des expériences fiables pour vos clients.