10 industri yang menggunakan komputasi terdistribusi

Komputasi terdistribusi adalah proses yang memanfaatkan banyak sumber daya komputasi di berbagai lokasi operasional untuk meniru proses sebuah komputer tunggal. Komputasi terdistribusi menggabungkan komputer, server, dan jaringan komputer berbeda untuk menyelesaikan tugas komputasi dengan ukuran serta tujuan yang sangat beragam.

Komputasi terdistribusi bahkan bekerja di cloud. Dan meskipun benar bahwa komputasi cloud terdistribusi dan komputasi cloud pada dasarnya serupa dalam teori, dalam praktiknya keduanya berbeda dalam cakupan global, di mana komputasi cloud terdistribusi mampu memperluas komputasi cloud ke berbagai wilayah geografis.

Pada sistem komputasi kecil yang terdistribusi dengan komponen yang saling berdekatan, komponen-komponen dapat dihubungkan melalui jaringan area lokal (LAN). Dalam sistem terdistribusi yang lebih besar yang komponen-komponennya dipisahkan oleh geografi, komponen-komponen dihubungkan melalui jaringan area luas (WAN). Komponen dalam sistem terdistribusi berbagi informasi melalui sistem pengiriman pesan yang rumit, melalui jenis jaringan mana pun yang digunakan.

Komputasi terdistribusi sering kali menangani tantangan komputasi yang paling berat dan rumit, sehingga aktivitas ini biasanya membutuhkan penerapan memori bersama dan beberapa komponen. Selanjutnya, komputasi terdistribusi bergantung pada sinkronisasi yang sangat terkoordinasi dan sejumlah besar daya komputasi sehingga seluruh sistem dapat secara efektif memproses data, terlibat dalam berbagi file sesuai kebutuhan dan bekerja menuju tujuan bersama.

Contoh berikut menunjukkan banyak cara komputasi terdistribusi digunakan di banyak industri dan platform:

Industri komunikasi secara rutin memanfaatkan komputasi terdistribusi. Jaringan telekomunikasi merupakan contoh jaringan peer-to-peer, baik dalam bentuk jaringan telepon maupun jaringan seluler. Dua contoh utama komputasi terdistribusi berbasis komunikasi adalah internet dan email, yang keduanya telah mengubah kehidupan modern.

Komputasi kini didominasi oleh revolusi besar dalam kecerdasan buatan (AI) dan machine learning (ML). Kedua teknologi tersebut berkembang pesat, dan masing-masing memanfaatkan komputasi terdistribusi secara ekstensif. Algoritma yang memberdayakan AI dan ML membutuhkan volume data pelatihan yang besar, sekaligus kekuatan pemrosesan yang kuat dan stabil. Komputasi terdistribusi menyediakan keduanya.

Komputasi terdistribusi mengubah pekerjaan manajemen dan penyimpanan data yang kompleks menjadi subtugas yang didistribusikan di seluruh node, yaitu entitas yang berfungsi sebagai klien atau server—mengidentifikasi kebutuhan dan mengeluarkan permintaan atau bekerja untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Manajemen basis data merupakan salah satu area yang diberdayakan oleh komputasi terdistribusi, seperti pada basis data terdistribusi, yang bekerja lebih cepat dengan memecah tugas menjadi tindakan yang lebih kecil. Komputasi terdistribusi bahkan mencakup penggunaan pusat data sebagai bagian dari rantai komputasi terdistribusi.

Sektor energi dan lingkungan sama-sama dipengaruhi oleh komputasi terdistribusi, yang membantu teknologi smart grid dalam mengatur penggunaan serta mengoptimalkan konsumsi energi. Smart grid juga digunakan untuk mengumpulkan data lingkungan dari berbagai perangkat input.

Komputasi terdistribusi memastikan bahwa beban komputasi yang besar dibagi secara merata di beberapa sistem. Selain itu, para pekerja di bidang keuangan tertentu sudah memanfaatkan komputasi terdistribusi untuk tugas seperti penilaian risiko. Komputasi terdistribusi membantu lembaga keuangan melakukan perhitungan berskala besar guna menyediakan informasi yang lebih baik untuk pengambilan keputusan dan penyusunan strategi keuangan.

Komputasi terdistribusi memanfaatkan banyak sumber dayanya untuk menjaga otomatisasi tetap berjalan secara efisien di fasilitas manufaktur berskala besar, dan sering kali berperan dalam kapasitas penyeimbangan beban. Bahkan ada manufaktur terdistribusi, yang menggunakan model cloud terdistribusi dan menerapkannya pada alat produksi yang tersebar secara geografis. Manufaktur juga mencakup perancangan dan pembuatan gadget serta perangkat Internet of Things (IoT) yang mengumpulkan dan mengirimkan data.

Komputasi terdistribusi membantu menghadirkan banyak teknologi terobosan kedokteran modern, termasuk operasi robot yang bergantung pada sejumlah besar data. Dengan memanfaatkan kemampuannya dalam grafis 3D dan animasi video yang sangat detail, komputasi terdistribusi dapat menampilkan prosedur paten serta desain farmasi obat yang direncanakan.

Ketidaksesuaian inventaris kadang muncul pada peritel yang menjalankan lokasi fisik sekaligus menawarkan alternatif belanja online. Sistem Order Management Terdistribusi (DOMS) yang didukung komputasi terdistribusi membantu menjaga aplikasi e-commerce tetap beroperasi dengan lancar, memungkinkan pengecer modern mengikuti perubahan harapan pelanggan.

Komputasi terdistribusi digunakan dalam berbagai kegiatan ilmiah, termasuk melatih neural networks. Komputasi ilmiah juga memanfaatkan kemampuan komputasi terdistribusi yang sangat besar untuk menyelesaikan kalkulasi ilmiah berskala besar, seperti perhitungan yang mengatur penerbangan luar angkasa. Simulasi video berbasis komputasi terdistribusi dapat membantu membuat proyeksi ilmiah lebih mudah dipahami.

Penyedia game online multipemain masif (MMOG) memanfaatkan komputasi terdistribusi secara ekstensif untuk membangun dan menjalankan lingkungan permainan real-time mereka yang kompleks. Jaringan sistem operasi, jaringan, dan prosesor yang rumit memungkinkan ribuan pemain akhir berbagi serta berpartisipasi dalam pengalaman bermain game yang imersif.

Meskipun tidak ada aturan baku mengenai apa yang membentuk sistem komputasi terdistribusi, bahkan bentuk komputasi terdistribusi yang paling sederhana biasanya memiliki setidaknya tiga komponen dasar:

• Pengontrol sistem primer: Pengontrol sistem utama mengendalikan seluruh elemen dalam sistem terdistribusi serta memantau dan melacak semua aktivitas yang terjadi di dalamnya. Tugas terbesarnya adalah menangani dan mengelola setiap permintaan server yang masuk ke dalam sistem.
• Penyimpanan data sistem: Penyimpanan data sistem, yang biasanya berada di vault, merupakan repositori sistem untuk semua data bersama. Dalam sistem yang “tidak berantakan”, data bersama dapat berada pada satu mesin atau banyak mesin, tetapi semua komputer yang digunakan dalam sistem harus memiliki akses ke datastore.
• Basis data: Sistem komputasi terdistribusi menyimpan semua datanya dalam basis data relasional. Setelah itu dilakukan, data dibagikan kepada kelompok pengguna. Basis data relasional memungkinkan semua pekerja berada pada pemahaman yang sama secara instan.

Di luar komponen inti tersebut, setiap sistem komputasi terdistribusi dapat disesuaikan agar selaras dengan kebutuhan organisasi. Salah satu keuntungan besar menggunakan sistem komputasi terdistribusi adalah kemampuannya untuk diperluas dengan menambahkan lebih banyak mesin, sehingga meningkatkan skalabilitasnya. Keuntungan signifikan lainnya adalah peningkatan redundansi; jadi jika satu mesin dalam jaringan gagal karena alasan apa pun, pekerjaan sistem tetap berlanjut meskipun ada titik kegagalan tersebut.

Tujuan sistem komputasi terdistribusi adalah membuat jaringan komputasi terdistribusi berfungsi seolah-olah merupakan satu sistem tunggal. Koordinasi ini dicapai melalui sistem penyampaian pesan yang rumit antara berbagai komponen.

Protokol komunikasi mengatur pertukaran pesan bolak-balik dan menciptakan hubungan yang disebut “coupling” yang ada di antara komponen-komponen tersebut. Hubungan ini dinyatakan dalam salah satu dari dua bentuk:

• Sambungan longgar: Sambungan antara dua komponen yang disambungkan secara longgar cukup lemah sehingga perubahan pada satu komponen tidak akan berdampak pada komponen lainnya.
• Kopling erat: Tingkat sinkronisasi dan paralelisme sangat tinggi pada komponen yang dikopling erat sehingga proses yang disebut “klaster” menggunakan komponen redundan untuk memastikan kelangsungan sistem.

Toleransi kesalahan adalah konsep kunci lain—proses korektif yang memungkinkan OS untuk merespons dan memperbaiki kegagalan dalam perangkat lunak atau perangkat keras, sementara sistem terus beroperasi.

Komputasi terdistribusi juga menangani efek positif dan negatif dari “konkurensi”—eksekusi simultan beberapa urutan instruksi operasi. Di antara kualitas positifnya adalah bahwa konkurensi memungkinkan penggunaan sumber daya bersama dan komputasi paralel oleh beberapa thread proses. (Meskipun komputasi paralel tidak boleh disamakan dengan pemrosesan paralel, yaitu proses ketika tugas waktu proses dipecah menjadi beberapa tugas yang lebih kecil.)

Hal negatif yang terkait dengan konkurensi mencakup peningkatan latensi dan bahkan kemacetan lalu lintas, ketika jumlah data yang ditransfer melebihi bandwidth normal yang direkomendasikan.

Jenis komputasi terdistribusi biasanya diklasifikasikan menurut arsitektur komputasi terdistribusi yang digunakan masing-masing:

• Sistem klien-server: Menggunakan arsitektur klien-server yang memungkinkannya berfungsi dengan lebih dari satu sistem. Klien mengirimkan input ke server sebagai permintaan (biasanya berupa perintah untuk tugas tertentu atau permintaan sumber daya komputasi tambahan). Server kemudian memproses tugas tersebut dan melaporkan kembali tindakan yang telah dilakukan.
• Sistem peer: Ini bergantung pada arsitektur peer dan juga dikenal sebagai sistem “peer-to-peer”. Sistem peer menggunakan node yang berfungsi sebagai klien atau server — mengidentifikasi kebutuhan dan mengeluarkan permintaan atau bekerja untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Seperti namanya, tidak ada hierarki dalam sistem peer, sehingga program yang beroperasi dalam sistem peer dapat berkomunikasi secara bebas satu sama lain dan mentransfer data melalui jaringan peer.
• Middleware: “perantara” yang beroperasi di antara dua aplikasi yang berbeda. Middleware itu sendiri merupakan aplikasi yang berada di antara dua aplikasi dan menyediakan layanan bagi keduanya. Middleware juga memiliki aspek interpretatif. Ini berfungsi sebagai penerjemah antara berbagai aplikasi interoperabilitas yang berjalan pada sistem berbeda dan memungkinkan aplikasi-aplikasi tersebut bertukar data secara bebas.
• Sistem tiga tingkat: Dinamakan demikian karena jumlah lapisan yang digunakan untuk mewakili fungsionalitas program. Berbeda dengan arsitektur client-server biasa yang menempatkan data dalam sistem klien, sistem tiga tingkat menyimpan data yang disimpan di lapisan tengahnya, yang disebut Lapisan Data. Sistem tiga tingkat sering digunakan dalam aplikasi web.
• Sistem N-tier: Kadang-kadang disebut sebagai sistem terdistribusi bertingkat, sistem N-tier tidak terbatas dalam kapasitasnya untuk fungsi jaringan, yang mereka arahkan ke aplikasi lain untuk diproses. Arsitektur sistem N-tier seperti yang ditemukan dalam sistem tiga tingkat. Sistem N-tier sering digunakan sebagai dasar arsitektur untuk berbagai layanan web dan sistem data.

Meskipun ini adalah jenis utama arsitektur komputasi terdistribusi, ada paradigma komputasi terdistribusi lainnya yang layak disebutkan:

• Blockchain: Blockchain adalah basis data terdistribusi atau buku besar yang direplikasi dan disinkronkan di berbagai komputer dalam jaringan. Blockchain membantu memastikan redundansi dengan menerbitkan buku besar sumber ke semua komputer dalam rantai.
• Komputasi grid: Komputasi grid adalah jenis komputasi terdistribusi yang menangani beban kerja non-interaktif, biasanya melibatkan kombinasi kerangka kerja grid dan perangkat lunak middleware. Kisi-kisi yang dapat diskalakan yang diakses melalui antarmuka pengguna berfungsi seperti sistem file berukuran besar.
• Komputasi heterogen: Komputasi heterogen adalah bentuk komputasi terdistribusi yang memungkinkan satu sistem komputer mempertahankan berbagai subsistem komputasi. Prosesor yang bekerja dalam komputasi heterogen mungkin menangani tugas yang berbeda, namun semuanya beroperasi secara paralel untuk mempercepat kinerja komputer dan meminimalkan waktu pemrosesan tugas.
• Layanan mikro: Layanan mikro adalah bentuk komputasi terdistribusi di mana aplikasi dipecah menjadi komponen yang jauh lebih kecil, yang sering disebut “layanan”. Kerangka kerja layanan disatukan oleh antarmuka program aplikasi (API), yang memungkinkan interaksi antar komponen.

Dalam tur singkat kami mengenai komputasi terdistribusi, kami telah mengidentifikasi apa itu komputasi terdistribusi, apa saja yang diperlukan untuk membangun sistem komputasi terdistribusi, serta arsitektur apa yang terkait dengan sistem tersebut. Selain itu, kami juga mempelajari 10 industri yang secara cerdas membentuk masa depan mereka mulai sekarang dengan memanfaatkan sistem komputasi terdistribusi secara khusus.

Seperti halnya komputasi terdistribusi, produk IBM® Satellite memberi Anda alat untuk menerapkan dan menjalankan aplikasi di mana pun Anda inginkan — baik lokal, melalui komputasi tepi, maupun di lingkungan cloud publik.

Gunakan serangkaian layanan cloud umum yang mencakup rantai alat, basis data, dan AI. Solusi cloud terdistribusi yang dikelola IBM® Cloud Satellite memberikan layanan cloud, API, kebijakan akses, kontrol keamanan, dan kepatuhan.