در این مستند، به بررسی کاربردهای رایانش لبه‌ای (Edge Computing) در سرورهای ابری پرداخته می‌شود. رایانش لبه‌ای یک مدل توزیع‌شده از پردازش است که به نزدیک کردن منابع محاسباتی به مکان‌های فیزیکی کاربران کمک می‌کند تا تأخیر کاهش یابد و بهره‌وری افزایش یابد. این مستند شامل نمونه‌های کد و راهنمایی‌هایی برای پیاده‌سازی و استفاده از رایانش لبه‌ای با سرورهای ابری است.
الزامات
- سرور ابری با دسترسی ریشه (Root Access)
- آشنایی با سیستم‌عامل لینوکس
- دانش اولیه از مدیریت سرورهای ابری و شبکه
۱. مقدمه‌ای بر رایانش لبه‌ای
رایانش لبه‌ای به معنای انتقال پردازش داده‌ها از مرکز داده‌های اصلی به نقاط نزدیک به منابع داده است. این روش باعث کاهش تأخیر در پردازش، بهبود کارایی و کاهش بار سرورهای مرکزی می‌شود. از کاربردهای رایانش لبه‌ای می‌توان به اینترنت اشیا (IoT)، پردازش ویدئو، و تحلیل داده‌های بلادرنگ اشاره کرد.
۲. راه‌اندازی زیرساخت رایانش لبه‌ای
مرحله ۱: انتخاب معماری لبه
برای پیاده‌سازی رایانش لبه‌ای، نیاز است که سرورهای ابری خود را به نقاط مختلف توزیع کنید تا نزدیک‌ترین پردازش به کاربران نهایی انجام شود. به عنوان مثال، می‌توانید از چندین سرور ابری در مکان‌های جغرافیایی مختلف استفاده کنید و هر سرور نقش لبه‌ای (Edge Node) را ایفا کند.
مرحله ۲: نصب و پیکربندی Docker برای اجرای کانتینرها در لبه
رایانش لبه‌ای معمولاً با استفاده از کانتینرها برای اجرای سرویس‌های کوچک و مستقل بر روی نودهای لبه انجام می‌شود. Docker یک ابزار مناسب برای اجرای این کانتینرها است. ابتدا Docker را بر روی سرورهای لبه‌ای نصب کنید:
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable dockerمرحله ۳: ایجاد و اجرای کانتینرها بر روی سرورهای لبه
پس از نصب Docker، می‌توانید کانتینرهای خود را در لبه ایجاد و اجرا کنید. به عنوان مثال، برای اجرای یک سرور ساده وب در لبه از تصویر Nginx استفاده کنید:
sudo docker run -d -p 80:80 --name edge-nginx nginxاین دستور یک کانتینر Nginx در پس‌زمینه اجرا می‌کند که به صورت پیش‌فرض روی پورت ۸۰ قابل دسترسی است.
۳. مدیریت داده‌ها در رایانش لبه‌ای
مرحله ۱: پردازش داده‌های IoT در لبه
یکی از کاربردهای مهم رایانش لبه‌ای، پردازش داده‌های IoT است. در این روش، داده‌های تولید شده توسط حسگرها به جای ارسال به مرکز داده، ابتدا در نودهای لبه پردازش می‌شوند و فقط داده‌های ضروری به سرورهای مرکزی ارسال می‌شوند.
برای نمونه، فرض کنید حسگرهایی دارید که دما را اندازه‌گیری می‌کنند. شما می‌توانید از MQTT برای انتقال داده‌ها به نود لبه استفاده کنید. ابتدا نصب MQTT Broker را انجام دهید:
sudo apt-get install -y mosquitto mosquitto-clients
sudo systemctl start mosquitto
sudo systemctl enable mosquittoسپس، نودهای لبه شما می‌توانند داده‌های حسگرها را از طریق MQTT دریافت کرده و پردازش کنند. به عنوان مثال، برای ارسال داده‌های دما به نود لبه:
mosquitto_pub -h <edge-server-ip> -t sensor/temperature -m "25.5"مرحله ۲: تحلیل داده‌های بلادرنگ
رایانش لبه‌ای برای تحلیل داده‌های بلادرنگ نیز مناسب است. به عنوان مثال، می‌توانید از ابزارهایی مانند Apache Kafka برای پردازش جریانی داده‌ها در نودهای لبه استفاده کنید.
برای نصب Kafka بر روی سرور لبه:
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y default-jre zookeeperd
wget https://downloads.apache.org/kafka/2.7.0/kafka_2.13-2.7.0.tgz
tar -xzf kafka_2.13-2.7.0.tgz
cd kafka_2.13-2.7.0سپس، Kafka را راه‌اندازی کنید:
bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties &
bin/kafka-server-start.sh config/server.properties &۴. اتصال سرورهای ابری به نودهای لبه
مرحله ۱: استفاده از VPN برای اتصال ایمن بین سرورهای ابری و نودهای لبه
برای اتصال سرورهای مرکزی ابری به نودهای لبه، می‌توانید از VPN برای ایجاد یک شبکه امن بین آن‌ها استفاده کنید. ابتدا OpenVPN را روی سرور نصب کنید:
sudo apt-get install -y openvpnسپس، فایل‌های پیکربندی کلاینت و سرور VPN را تنظیم کنید تا اتصال ایمن بین سرورهای ابری و نودهای لبه برقرار شود.
مرحله ۲: مانیتورینگ و مدیریت از راه دور نودهای لبه
برای مدیریت و نظارت بر نودهای لبه از راه دور، می‌توانید از ابزارهایی مانند Prometheus و Grafana استفاده کنید. ابتدا Prometheus را نصب کنید:
sudo apt-get install -y prometheus
sudo systemctl start prometheus
sudo systemctl enable prometheusسپس می‌توانید نودهای لبه خود را مانیتور کرده و وضعیت منابع آن‌ها را بررسی کنید.
۵. بهینه‌سازی عملکرد نودهای لبه
مرحله ۱: مقیاس‌گذاری خودکار نودهای لبه
برای اطمینان از اینکه نودهای لبه شما با تغییرات بار کاری هماهنگ می‌شوند، می‌توانید از Kubernetes برای مدیریت مقیاس‌گذاری استفاده کنید. Kubernetes به شما اجازه می‌دهد تا نودهای لبه را به طور خودکار براساس مصرف منابع مقیاس کنید.
مرحله ۲: بهبود امنیت نودهای لبه
برای افزایش امنیت نودهای لبه، از فایروال و رمزنگاری ارتباطات بین سرورها استفاده کنید. به عنوان مثال، برای پیکربندی فایروال:
sudo ufw enable
sudo ufw allow 80/tcp
sudo ufw allow 443/tcpنتیجه‌گیری
در این مستندات، به بررسی کاربردهای رایانش لبه‌ای و نحوه پیاده‌سازی آن با استفاده از سرورهای ابری پرداختیم. رایانش لبه‌ای به بهبود کارایی، کاهش تأخیر و بهینه‌سازی مصرف منابع در سیستم‌های توزیع‌شده کمک می‌کند. با استفاده از این راهنما، می‌توانید نودهای لبه‌ای خود را بر روی سرورهای ابری پیاده‌سازی کرده و از قابلیت‌های پیشرفته آن بهره‌مند شوید.