?을지대학교 / 최영진 교수


 

1. 엣지 컴퓨팅


수십억 개의 장치가 인터넷에 연결되어 데이터가 많아지면서 더 빠르고 안정적인 데이터 처리가 중요해지고 있다. 지금까지 클라우드 컴퓨팅의 통합 및 중앙 집중식 특성은 최근 몇 년 동안 비용 효율적이고 자원의 유연성이 입증되었지만 IoT 및 모바일 컴퓨팅의 증가는 네트워크 대역폭에 부담을 주고 있다. 즉, 네트워크 기술의 개선에도 불구하고 데이터 센터는 수용 가능한 전송 속도와 응답 시간을 보장 할 수 없으며, 모든 스마트 장치가 클라우드 컴퓨팅을 활용할 필요가 있지는 않다. 이와 같이 엣지 컴퓨팅을 사용하면 데이터를 생성된 위치에서 처리할 수 있어 클라우드간에 데이터를 주고 받을 필요가 줄어든다.

엣지 컴퓨팅은 분산 컴퓨팅 패러다임으로 컴퓨팅 및 데이터 스토리지가 가깝게 존재하면서 응답 시간을 개선하고 대역폭을 절약한다. 엣지의 디바이스는 클라우드 데이터를 지속적으로 소비하므로 기업은 최종 사용자와 물리적으로 근접하여 데이터 및 서비스 프로비저닝을 분산시키는 컨텐츠 전송 네트워크의 필요성이 증가하고 있다. 따라서 정보처리를 데이터 센터에서 네트워크의 가장자리로 옮기고 스마트 목적물, 휴대 전화 또는 네트워크 게이트웨이를 활용하여 클라우드 대신 작업을 수행하고 서비스를 제공하는 것이 엣지 컴퓨팅이다.



 

2. 엣지 컴퓨팅의 장단점


엣지 컴퓨팅은 대역폭 사용 및 서버 리소스를 최소화하는 데 도움이 된다. Statista의 조사에 따르면, 모든 가정과 사무실에 스마트 카메라, 프린터, 온도 조절 장치 및 심지어 토스트기가 장착됨에 따라 2025 년까지 전 세계에 750 억 개 이상의 IoT 장치가 설치 될 것으로 예측하고 있는데 장치가 원격 서버와 통신해야 할 때마다 지연이 발생한다. 예를 들어 같은 사무실에서 IM 플랫폼을 통해 채팅하는 두 명의 동료는 각 메시지가 건물 외부로 라우팅되고 전 세계 어딘가에 있는 서버와 통신하고 받는 사람에게 표시되기 전에 되돌아 와야 하기 때문에 상당한 지연이 발생할 수 있습니다. 그러나 프로세스가 엣지에 존재하면 대기 시간을 줄일 수 있다. 모든 종류의 웹 응용 프로그램 사용자가 외부 서버와 통신해야하는 프로세스를 실행할 때 지연되지만 프로세스를 네트워크 에지로 가져 오면 이러한 지연을 피할 수 있다. 또한 엣지 컴퓨팅은 이전에는 사용할 수 없었던 새로운 기능을 제공 할 수 있다. 예를 들어, 에지 컴퓨팅을 사용하여 에지에서 데이터를 처리하고 분석할 수 있으므로 실시간으로 처리 할 수 ??있다. 즉, 정보 서비스를 엣지로 옮김으로써 컨텐츠 캐싱, 서비스 제공, 스토리지 및 IoT 관리를 제공하여 응답 시간과 전송 속도 향상을 포함하여 다음과 같은 장점을 지니고 있다.

 

. 지연 시간 감소

. 네트워크 사용 및 관련 비용 감소

. 서버 리소스 및 관련 비용 감소

. 추가 기능

 

그러나 에지 컴퓨팅은 공격 벡터를 증가시킬 수 있다는 단점이 있다. 강력한 내장 컴퓨터가 있는 에지 서버 및 IoT 장치와 같이 더 많은 스마트 장치로 구성된 엣지 컴퓨팅의 경우, 악의적인 행위자가 이러한 장치를 손상시킬 수 있는 새로운 기회가 있다. 즉, 엣지 컴퓨팅의 가장 큰 문제는 전체 시스템이 작동하기 위한 게이트웨이 장치에만 의존한다는 것인데, 이는 게이트웨이가 단일 장애 지점이 될 수 있다는 것을 의미한다. 자율 차량과 같은 시스템에 이와 같은 문제가 있는 것은 매우 위험할 수 있으므로 백업이나 중복 메커니즘을 설치하는 것이 중요하다.

또한 에지 컴퓨팅의 또 다른 단점은 더 많은 로컬 하드웨어가 필요하다는 것이다. 예를 들어, IoT 카메라는 원시 비디오 데이터를 웹 서버로 보내려면 내장 컴퓨터가 필요하지만 자체 모션 감지 알고리즘을 실행하려면 더 강력한 처리 능력을 갖춘 훨씬 더 정교한 컴퓨터가 필요하다.



 

3. 클라우드와 엣지


엣지 컴퓨팅과 클라우드 컴퓨팅은 네트워크 인프라에 대한 상호 배타적인 접근방식인 것처럼 논의되기도 한다. 엣지와 클라우드는 서로 다른 방식으로 기능할 수 있지만, 하나를 이용하는 것이 다른 하나를 사용하는 것을 막지는 않는다. 실제로 Futurum Research의 조사에 의하면, 15%의 기업만이 보안 또는 구획화를 이유로 클라우드 컴퓨팅 이니셔티브에서 엣지를 분리할 의사가 있음을 알 수 있다.

이와 같이 엣지 컴퓨팅이 얻는 이점은 클라우드의 필요성을 부정하는 것은 아니다. 엣지는 IoT, 인공지능, 기계학습 등 처리 능력이 필요한 앱을 실행하는 기기에 적합할 수 있으나, 클라우드는 인벤토리나 빅데이터 프로젝트처럼 시간이 반드시 중요한 것이 아닌 앱에서 작동될 것이다. 따라서 클라우드에서 데이터 처리 방식과 엣지에서의 데이터 처리 유형을 조정함으로써 정보서비스를 원활하게 운영할 수 있다. 즉 함께 사용함으로써 각각의 장점에 맞춰 통합합에 의해 양자의 약점을 최소화할 수 있다. 하지만, 한꺼번에 다 쓸 필요는 없다. 예를 들어,외딴 지역에 자동화된 농장의 물 배분과 감시 시스템을 구축할 때, 인터넷이 연결되지 않으면 클라우드 측면은 포기하고 단순히 구내 컴퓨터에 데이터를 저장하는 것이 좋다.

엣지 컴퓨팅은 장치 센서와 클라우드 서버 간의 연결에 컴퓨팅 기능을 넣는 패러다임이다. 이 기능은 대개 게이트웨이 역할을 하는 장치에 내장되어 모든 센서를 연결하고 클라우드와의 연결을 관리한다. 게이트웨이 장치는 여러 센서로부터 수신된 데이터를 처리할 수 있도록 상당한 컴퓨팅 성능과 데이터 저장 능력을 가지고 있는 경향이 있다. 엣지 컴퓨팅은 대기 시간을 최소화하는 것이 중요한 프로젝트일 뿐만 아니라 여러 센서의 데이터를 처리해야 하는 프로젝트에 매우 적합하다. 이러한 특성을 바탕으로 자율주행차가 엣지 컴퓨팅에 적합하다는 것을 알 수 있다. 즉, 자율주행차는 주변 환경을 완벽하게 파악하기 위해 여러 개의 센서에 의존한다. 그러나 클라우드에서 모든 데이터를 처리하는 것은 불필요하다. 왜냐하면 자동차는 가능한 한 빨리 그 데이터의 결과를 필요로 하기 때문이다. 데이터를 바로 처리할 수 있는 게이트웨이 장치를 갖는 것은 자동차가 제대로 작동하도록 하는 데 매우 중요하다. 또한 게이트웨이 장치는 추가 분석을 위해 클라우드에 전송해야 하는 관련 데이터를 필터링하고 찾을 수 있어야 하므로 필요한 대역폭의 양을 줄일 수 있다. IoT, 모바일 및 연결된 장치로 구성된 토폴로지는 아래 그림과 같다.

 

클라우드 엣지 컴퓨팅 연계 그림 1

 



 

4. 클라우드에 엣지 컴퓨팅 연계 과정


많은 기업에서 새로운 컴퓨팅 기술에 대한 탐색과 적용이 시도되고 있는데 현재의 클라우드 컴퓨팅에 엣지를 통합하는 것이 필요하고 이러한 과정을 정리하면 다음과 같다.

  2. 가상화 : 가상화된 시스템으로 인프라를 업데이트하면 안정성, 관리 효율성이 향상되고 엣지 통합을 위한 견고한 토대가 마련된다. 이러한 즉각적인 이점 외에도 워크로드를 가상 머신으로 전송하면 향후 엣지 통합을 단순화하는 데 도움이 된다.


  2. 운영기술 및 정보기술 : 별도의 통합 운영기술과 정보기술을 보유한 많은 회사들이 격차를 줄일 수 있다, 하이브리드 운영기술 및 산업별 정보기술을 이용하여 성능, 생산성, 민첩성 및 비용 효율성이 향상하는 것이다.


  2. 공급 업체 선택 : 엣지 컴퓨팅 솔루션을 선택할 때 총 소유 비용, 배포, 관리, 다운 타임 위험 및 운영 효율성이 모두 핵심 요소이다. 따라서 조직에 적합한 공급 업체를 선택하기 전에 플랫폼을 설치할 위치를 고려해야 한다. 즉, 물리적 환경과 위치와 데이터가 수집되는 거리는 의사 결정에 영향을 줄 수 있다.


  2. IIOT : 산업용 사물 인터넷 (IIOT) 장치는 스마트 센서를 사용하여 데이터를 즉시 수집하고 분석한다. 이 데이터를 통해 산업용 장치는 의사 결정을 내리고 그에 따라 행동하여 품질, 인력 및 참여를 최적화 할 수 있다.


  2. 보안 : 상호 연결성이 증가하면 보안 취약성도 증가한다. 보안 위험에는 소프트웨어 해킹 및 시스템 조작이 포함되며, 이 두 가지 방법으로 고객 데이터가 유출되고 운영이 중단 될 수 있다. 따라서 바이러스 감염시 정기적인 모니터링 및 탐지를 제공하는 사이버 보안 및 IIOT 시스템에 투자하는 것은 정보를 안전하게 유지하는 데 중요하다.




결론


엣지, 클라우드 컴퓨팅은 모두 각자의 장단점이 있다. 점점 더 많은 기기가 인터넷에 연결됨되면서 엣지와 클라우드를 연동하는 패러다임을 올바르게 사용하는 것이 증가하는 장치 네트워크와 함께 우리의 시스템과 애플리케이션이 확장될 수 있도록 하는 열쇠가 될 것이다.



 

참고자료



  2. https://www.cbinsights.com/research/what-is-edge-computing/#landscape
  3. https://www.cloudflare.com/learning/serverless/glossary/what-is-edge-computing/
  4. https://developer.ibm.com/articles/how-cloud-fog-and-mist-computing-can-work-together/
  5. https://www.ibm.com/cloud/blog/cloud-at-the-edge
  6. https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=atlasstock&logNo=221648165574&categoryNo=0&parentCategoryNo=20&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView
  7. https://innovationatwork.ieee.org/edge-computing-integration/
  8. https://www.openstack.org/edge-computing/cloud-edge-computing-beyond-the-data-center/