Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN BIÊN (MEC) VÀ CÁC NỀN TẢNG
MÃ NGUỒN MỞ CHO TRIỂN KHAI MEC
Võ Tá Hoàng1, Tạ Quang Chiểu1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: hoangvota@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG làm tiền đề cho việc triển khai thực tế công
Trong kỷ nguyên của cuộc cách mạng nghệ này.
công nghiệp 4.0, số lượng các thiết bị đầu 2. KHUNG VÀ KIẾN TRÚC MEC
cuối trong các hệ thống Internet vạn vật (IoT)
tăng lên nhanh chóng đạt đến số lượng hàng 2.1. Khung MEC
tỷ thiết bị cùng với sự xuất hiện của nhiều
ứng dụng mới, chẳng hạn như xe kết nối-
thông minh, máy bay không người lái, phát
trực tiếp các sự kiện, trò chơi điện tử trực
tuyến thời gian thực, thực tế tăng cường và
các ứng dụng trí tuệ nhân tạo đòi hỏi hệ
thống có khả năng đáp ứng độ trễ cực thấp,
năng lực xử lý, tính toán lớn, do đó sẽ hiệu
quả hơn khi áp dụng phân tích và sử dụng dữ
liệu ngay tại biên mạng thay vì gửi về đám
mây hay trung tâm dữ liệu. Năm 2014 ETSI
(European Telecommunications Standards
Institute) đưa ra khái niệm điện toán biên di
động (Mobile Edge Computing - MEC) và
các lý thuyết về kiến trúc, nền tảng cũng như Hình 1. Khung MEC[2]
ý tưởng triển khai công nghệ này. Mục tiêu Khung MEC bao gồm (Hình 1):
chính của công nghệ MEC là tối ưu hóa tài - MEC máy chủ gồm: Nền tảng MEC;
nguyên di động bằng cách lưu trữ các ứng Ứng dụng MEC và Nền tảng ảo hóa;
dụng tính toán chuyên sâu, tiền xử lý dữ liệu - Quản lý mức hệ thống MEC;
lớn trước khi gửi lên đám mây, cho phép sử - Quản lý mức máy chủ MEC;
dụng các dịch vụ đám mây trong phạm vi gần - Các thực thể ngoại vi liên quan như các
với thuê bao di động và cung cấp dịch vụ thực thể mức mạng [2].
nhận biết ngữ cảnh với sự hỗ trợ của thông 2.2. Kiến trúc MEC
tin mạng truy cập vô tuyến [1].
Kiến trúc MEC mô tả các thành phần chức
MEC là công nghệ hứa hẹn và tiềm năng năng bao gồm hệ thống biên đa truy cập và
đáp ứng các ứng dụng đòi hỏi thời gian thực, các điểm tham chiếu giữa chúng. Hình 2
yêu cầu tính toán lớn, do đó, nghiên cứu kiến miêu tả kiến trúc tham chiếu hệ thống biên đa
trúc, nền tảng và một số yêu cầu đối với công truy cập chung. Có 3 nhóm các điểm tham
nghệ MEC cũng như tìm hiểu về phần cứng chiếu được định nghĩa giữa các thực thể
và nền tảng phần mềm MEC là cần thiết để hệ thống:
134
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
- Các điểm tham chiếu đến chức năng nền - Lọc và dẫn luồng lưu lượng của ứng
tảng MEC (Mp); dụng:
- Các điểm tham chiếu quản lý (Mm); Nền tảng MEC cho phép thực thi, cập nhật
- Các điểm tham chiếu kết nối với các thực và vô hiệu hóa các quy luật lưu lượng của
thể bên ngoài (Mx) [2]. ứng dụng MEC, và ứng dụng các quy luật
này đối với mặt phẳng dữ liệu cơ bản. Điều
này cho phép định tuyến lưu lượng IP hoặc
khai thác các ứng dụng MEC hoặc các mạng
truy cập cục theo các quy luật lưu lượng đã
được cấu hình.
- Duy trì kết nối giữa UE và bản sao ứng
dụng MEC:
Sau khi UE thay đổi vị trí trong mạng di
động thì vẫn có một số ứng dụng MEC chờ
để tiếp tục phục vụ UE. Vì vậy, kết nối giữa
ứng dụng thiết bị và ứng dụng MEC cần
được duy trì để đảm bảo tính liên tục của
dịch vụ, đảm bảo khả năng đáp ứng kịp thời
đối với một ứng dụng MEC.
Hình 2. Kiến trúc MEC [2] - Di chuyển bản sao ứng dụng trong hệ
thống MEC:
2.3. Yêu cầu đối với một nền tảng MEC Việc di chuyển bản sao ứng dụng từ máy
- Lựa chọn máy chủ MEC: chủ nguồn đến máy chủ đích được thực hiện
Bộ điều phối MEC nhận yêu cầu được bởi bộ điều phối MEC kích hoạt tính năng di
kích hoạt bởi hệ thống hỗ trợ điều hành chuyển bản sao ứng dụng. Trong trường hợp
(OSS), bên thứ ba hoặc một ứng dụng thiết bị đó, bản sao ứng dụng vẫn chạy trong máy
để chạy ứng dụng MEC. Thông tin về ứng chủ nguồn, trong lúc nó được sao chép tới
dụng được cung cấp cho hệ thống như vị trí máy chủ đích. Khi tiến trình này hoàn thành,
mà ứng dụng cần được hoạt động, các yêu bản sao sau đó chạy trên máy chủ đích và
cầu và luật ứng dụng khác, cũng như vị trí tiếp nhận lưu lượng từ UE.
của bản sao ứng dụng nếu nó chưa được cài - Di chuyển bản sao ứng dụng giữa hệ thống
đặt trong hệ thống MEC. Dưới một số hoàn MEC và môi trường đám mây bên ngoài:
cảnh cụ thể (ví dụ sự kiện di động của thiết bị Một tính năng khác nữa của nền tảng MEC
người dùng (UE) dẫn đến độ trễ tăng, quyết đó là cho phép di chuyển bản sao ứng dụng ra
định cân bằng tải), bộ điều phối MEC có thể khỏi hệ thống MEC đến môi trường đám mây
lựa chọn một máy chủ mới và khởi tạo nhiệm ngoài, hoặc từ một đám mây ngoài vào trong
vụ truyền tải bản sao ứng dụng hoặc thông tin hệ thống MEC theo yêu cầu của UE [3].
trạng thái liên quan đến ứng dụng từ máy chủ
nguồn tới máy chủ đích. 3. PHẦN CỨNG VÀ NỀN TẢNG PHẦN
- Hỗ trợ dịch vụ DNS: MỀM CHO TRIỂN KHAI MEC
Nền tảng MEC cung cấp khả năng truy cập Để đảm bảo tối ưu lưu lượng trong mạng
tới DNS bao gồm một máy chủ tên miền và tránh sự tắc nghẽn mạng và giảm độ trễ xử lý
một chức năng cấp phép/lưu trữ. Trình quản lý dữ liệu cần lựa chọn phần cứng và phần mềm
MEC gửi các luật DNS tới nền tảng MEC và
phù hợp với từng Usecase để triển khai MEC.
dựa trên cấu hình hoặc các yêu cầu từ ứng
Nghiên cứu về nền tảng MEC chỉ ra máy chủ
dụng MEC, nền tảng MEC cấu hình cho bản đồ
MEC là phần cứng quan trọng nhất trong hệ
đối sánh giữa địa chỉ IP và tên miền FQDN của
nó vào DNS dựa trên cấc quy luật này.
thống MEC. Ngoài ra, nền tảng phần mềm
135
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
quan trọng nhất trong MEC là các phần mềm các cấu hình để giảm độ phức tạp, có khả
quản lý mức hệ thống và các phần mềm quản năng hỗ trợ nhiều kiểu kiến trúc như Máy ảo
lý mức máy chủ. Đối với một hệ thống MEC, (VM), Container, Micro-services. Nền tảng
chúng ta không bắt buộc phải sử dụng cả phần mềm MEC của LF Akraino được thiết
phần cứng và phần mềm của cùng một hãng kế đáp ứng cao về bảo mật, tăng tính tự động
mà có thể sử dụng phần cứng của hãng này trong việc quản lý vòng đời và các hoạt động
và nền tảng phần mềm của đơn vị khác bởi vì của hệ thống do đó giảm chi phí hoạt động.
các nền tảng MEC cần tuân thủ theo chuẩn Một nền tảng phần mềm MEC khác là
kiến trúc và nền tảng mà chúng ta đã đưa ra ở EdgeGallery cũng cung cấp các tính năng
phần trước. Bài báo này không đi vào cụ thể tuân theo kiến trúc và nền tảng mà ETSI
một ứng dụng nào mà sẽ đưa ra một số phần MEC API đưa ra. Nền tảng EdgeGallery hỗ
cứng và nền tảng phần cho triển khai hệ trợ cài cài đặt và triển khai IaaS/PaaS/ứng
thống MEC. dụng và tạo tự động các nền tảng ứng dụng.
Có nhiều lựa chọn máy chủ MEC như các Nền tảng phần mềm MEC của EdgeGallery
thiết bị của Gigabyte, Intel, IBM, ADLINK, cung cấp hiệu năng cao cho quản lý và xử lý
Cisco, NVIDIA... Như đã đề cập thì tốc độ là các ứng dụng AI hay liên quan đến dữ liệu
yêu cầu quan trọng của MEC do đó cần có video/hình ảnh như nhận dạng cử chỉ, nhận
máy chủ với bộ xử lý hiệu suất cao. Tuy dạng khuôn mặt, xử lý video.
nhiên, lựa chọn cấu hình máy chủ sẽ tùy
thuộc vào từng bài toán ứng dụng cụ thể, đối 4. KẾT LUẬN
với yêu cầu cần xử lý khối lượng dữ liệu lớn Trong bài báo này, chúng tôi đã nghiên
thì cần hệ thống nhiều máy chủ mạnh và cứu kiến trúc tham chiếu MEC và trình bày
ngược lại. Ngoài ra, nền tảng phần mềm các yêu cầu cần thiết đối với MEC để phục
MEC cho phép triển khai theo kiến trúc vụ cho việc triển khai MEC trong các nghiên
Micro-services nên có thể chia khối phần cứu, ứng dụng tương lai. Ngoài ra, phần
mềm thành các service nhỏ hơn và kết hợp nghiên cứu và đánh giá về phần cứng cũng
hiệu năng của nhiều máy chủ với nhau. như các nền tảng phần mềm MEC cũng sẽ
Đối với nền tảng phần mềm MEC, chúng cũng cấp thông tin hữu ích cho việc lựa chọn
tôi tập trung vào các nền tảng mã nguồn mở các thành phần MEC thích hợp đối với từng
như LF Akraino, StarlingX, EdgeX Foundry, loại hình dịch vụ, ứng dụng nhằm đảm bảo
EdgeGallery, RedHat. Red Hat sử dụng tối đa hóa hiệu năng và chi phí.
Containers và Kubernetes để dễ dàng thực
hiện cấu hình, triển khai, quản lý và giám sát 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
cả những ứng dụng quy mô lớn. StarlingX
cũng là một nền tảng mã nguồn mở MEC [1] A. Ahmed and E. A. (2016), "A survey on
khác được tích hợp các mô đun OpenStack, mobile edge computing," in 2016 10th
International Conference on Intelligent
Kubernetes, Ceph, OVS-DPDK nhằm đáp
Systems and Control (ISCO), Coimbatore,
ứng được các yêu cầu cao về bảo mật và tính India.
khả dụng. Còn nền tảng phần mềm của
[2] "ETSI GS MEC 003 (2020): “Mobile Edge
EdgeX Foundry lại cung cấp một cơ chế
Computing (MEC); Framework and
chuyển đổi 2 chiều giữa các thiết bị biên và Reference Architecture.”".
các ứng dụng trên đám mây/máy chủ. Do đó,
[3] ETSI GS MEC 002 (2018): "Multi-access
nền tảng EdgeX Foundry hình thành nên các Edge Computing (MEC); Phase 2: Use
lớp dịch vụ tương ứng như dịch vụ cho thiết Cases and Requirements".
bị, dịch vụ lõi, dịch vụ hỗ trợ, dịch vụ ứng
dụng, dịch vụ quản lý và dịch vụ bảo mật. LF
Akraino đưa ra một nền tảng với tập hữu hạn
136
nguon tai.lieu . vn
