Wzrost przetwarzania w brzegowych centrach danych

Dlaczego rośnie znaczenie przetwarzania brzegowego w centrach danych i dokąd zmierza?

Początki Edge computing sięgają lat 90. – dużo wcześniej od niesamowitego rozwoju aplikacji społecznościowych, gier, streamingu wideo, IoT, Przemysłu 4.0 oraz innych bogatych w dane (i wymagających danych) aplikacji. Obecnie widzimy nadzwyczajny wzrost instalacji brzegowych odzwierciedlający narastający nacisk na lokalne przetwarzanie danych, które daje wszystkim to, czego oczekują, czyli szybkość.

Zasadniczo, system Edge obsługujący którąkolwiek z tych aplikacji działa w następujący sposób:

• Urządzenia osobiste, czujniki IoT itp. generują dane wysyłane do połączonych ze sobą węzłów, które działają jak routery, przekazują ruch w razie potrzeby i umożliwiają przekazywanie danych między węzłami, aż dotrą do miejsca przeznaczenia.
• Stamtąd dane trafiają do bramy, która je agreguje i konwertuje na wspólny protokół umożliwiający dostęp przez sieć WAN (Wide Area Network). Brama przetwarza i analizuje dane z czujników w czasie rzeczywistym, redukując opóźnienia (i zużycie energii). Zebrane dane nie muszą wracać do centralnego serwera, aby urządzenie wiedziało, że dana funkcja musi zostać wykonana, co przekłada się na obniżenie kosztów operacyjnych i zmniejszenie zapotrzebowania na pamięć masową.
• Po przeanalizowaniu dane są przesyłane do centralnego przetwarzania lub przechowywania w centrum danych lub w chmurze.

A czym właściwie jest takie edge data center?

Może to być kontener lub inna modułowa jednostka obsługująca 10 – 15 szaf IT. Może to być budynek przerobiony w celu obsługi większej liczby stanowisk (15 – 50). Może to być nawet regionalne centrum danych lub obiekt kolokacyjny – przestrzeń obsługująca wielu użytkowników końcowych, z których każdy ma ograniczoną liczbę stanowisk i urządzeń IT.

Możemy również myśleć o tej przestrzeni jako o centrum danych typu Spine – kręgosłupie łączącym zdalne szafy Edge z powrotem do centrum danych przedsiębiorstwa lub chmury. Jednak w przeciwieństwie do samodzielnej instalacji Edge, te miejsca będą korzystać z infrastruktury pomocniczej związanej z taką przestrzenią – zasilanie awaryjne i UPS, kontrola klimatu na miejscu, lepsze zabezpieczenia.

Poza samą szybkością przetwarzania, istnieje szereg innych czynników motywujących organizacje do przeniesienia obliczeń do Edge, w tym:

• Bezpieczeństwo danych. W systemach Edge wrażliwe dane są przetwarzane na miejscu, a do analizy przesyłane są tylko te, które spełniają wymogi prywatności.
• Łączność/dostępność. Przetwarzanie brzegowe zapewnia, że aplikacje działają bez przerw, nawet w przypadku ograniczonej lub przerywanej łączności sieciowej. Jest to szczególnie ważne dla aplikacji wdrożonych w odległych miejscach, gdzie łączność jest niestabilna.
• Bardziej wydajne chłodzenie.  W przypadku dużych centrów danych miesięczny koszt energii elektrycznej wykorzystywanej do chłodzenia może przekraczać koszt energii elektrycznej wykorzystywanej do przetwarzania brzegowego.  Biorąc pod uwagę koszty ponoszone przez firmę, koszt klimatyzacji mógłby być teoretycznie niższy w kilku mniejszych przestrzeniach centrów przetwarzania danych, niż wynosi on w dużym data center.

Które branże czerpią największe korzyści z edge?

Lepszym pytaniem może być: „Które branże nie korzystają z Edge computing?”

Inteligentne urządzenia i inteligentne fabryki, wirtualna rzeczywistość (VR) i sztuczna inteligencja (AI), strumieniowe przesyłanie treści, autonomiczne pojazdy i 5G – wszędzie potrzebny jest szybki transfer danych. Fabryki, sklepy detaliczne, szkoły, gospodarstwa rolne, pola farm wiatrowych i dziesiątki innych organizacji poszukują lepszej wydajności i niższych kosztów, a przeniesienie większej mocy obliczeniowej i pamięci masowej bliżej źródła pomaga osiągnąć oba te cele.

Oto kilka przykładów zastosowań przetwarzania brzegowego i stojących za nimi czynników:

1.     Opieka zdrowotna

Wśród czynników mobilizujących do wdrożenia przetwarzania brzegowego w opiece zdrowotnej jest szybsza diagnoza i leczenie. Medyczne urządzenia IoT w Edge mogą pomóc we wcześniejszym wykrywaniu schorzeń, dając lekarzom możliwość szybszego diagnozowania i leczenia. Na przykład dzięki urządzeniom do noszenia na ciele, Edge w czasie rzeczywistym i przy wykorzystaniu sztucznej inteligencji, może zmienić sposób naszego leczenia na bardziej prewencyjny. Wszystko przy jednoczesnym zapewnieniu prywatności danych pacjenta.

2.     Produkcja

Czynnikami napędzającymi organizacje produkcyjne są unikanie przestojów, redukcja awarii i kosztów oraz poprawa wydajności. Wykonywanie analiz w czasie zbliżonym do rzeczywistego na hali produkcyjnej poprawia wydajność operacyjną, zmniejsza ilość odpadów i podnosi marże. Kosztownych przestojów linii montażowej można na przykład uniknąć, gdy urządzenia IoT identyfikują odchylenia w procesie, które w przeciwnym razie wymagałyby diagnostyki off-line..

3.      Systemy bezpieczeństwa

Jeśli chodzi o systemy bezpieczeństwa, Edge jest napędzany przez potrzebę zmniejszenia opóźnień i optymalizacji wykorzystania przepustowości. Dane z kamer wykrywających ruch są stale przesyłane strumieniowo do serwera w chmurze. Dzięki przetwarzaniu brzegowemu, każda kamera będzie wyposażona w wewnętrzny komputer do obsługi aplikacji i wysyłania materiału do chmury tylko w razie potrzeby.

Przyszłość Edge

Światowy apetyt na szybkość i moc aplikacji usprawniających nasze działania będzie nadal napędzać przetwarzanie brzegowe. Szacuje się, że do roku 2025 IoT będzie zawierać aż 75 miliardów podłączonych urządzeń i sprzętów, z których znaczna część może być podłączona do rozwiązań brzegowych.

Podczas gdy początkowym celem przetwarzania brzegowego miało być zmniejszenie kosztów przepustowości dla urządzeń IoT na dużych odległościach, rozwój aplikacji czasu rzeczywistego, które wymagają lokalnego przetwarzania i przechowywania, będzie stanowić ogromną część przyszłego rozwoju. Sama komercjalizacja bezprzewodowego 5G przyspieszy tworzenie lub wspomaganie aplikacji czasu rzeczywistego, takich jak przetwarzanie i analityka wideo, samochody autonomiczne, sztuczna inteligencja czy robotyka.

Co to oznacza pod względem wielkości rynku? Według jednego z raportów światowy rynek Edge osiągnie 43 miliardy dolarów do 2027 r., a przemysł, energia, usługi komunalne, opieka zdrowotna, rolnictwo, transport/logistyka i inne branże wykorzystają możliwości, jakie za sobą niesie w kontekście możliwości i redukcji kosztów.

A co z chłodzeniem?

W centrum danych Edge/Spine nie można zapytać, dokąd to wszystko zmierza, bez pytania o chłodzenie sprzętu IT. Dostępność i stabilność zasilania są równie istotne i zawsze muszą być zapewnione. Po podłączeniu do sieci wszystkie te urządzenia wytwarzają ciepło. To ciepło musi być odprowadzane.

Obecnie obserwujemy ciągły wzrost wykorzystania chłodzenia cieczą – chociaż kiedy zostało ono wprowadzone po raz pierwszy, niektórzy obawiali się, że jest potencjalnie niebezpieczne. Udowodniono, że ciecz (woda lub czynnik chłodniczy) jest bezpieczna i stabilna, a ponadto oferuje korzyści w postaci mniejszego zużycia energii i większej wydajności przetwarzania. Dwie z bardziej powszechnych metod chłodzenia we wdrożeniach Edge są oparte na rzędach i chłodzeniu bezpośrednio na mikroukładzie:

• Chłodzenie rzędowe — jednostki chłodzące umieszczone w tym samym rzędzie co obudowy IT są bardziej efektywnym sposobem chłodzenia sprzętu w porównaniu z tradycyjnym chłodzeniem pomieszczeń. Taki sposób chłodzenia umożliwia odprowadzanie ciepła bliżej źródła, minimalizując „marnowanie” zimnego powietrza.
• Dwufazowe, wyparne – bezpośrednie chłodzenie mikroukładów sprowadza chłodzenie jeszcze bliżej – bezpośrednio do mikroukładu. Ten sposób, polegający na wykorzystaniu cieczy niepowodującej korozji, zużywa o 50% mniej energii, daje trzykrotnie większą wydajność przetwarzania, wykorzystuje 50% przestrzeni i ma zdolność chłodzenia powyżej 1000W w porównaniu z innymi rodzajami chłodzenia.

Chłodzenie cieczą jest idealne do instalacji w centrach danych Edge/Spine ze względu na wysoką wydajność oraz w przypadku chłodzenia w obiegu zamkniętym. Daje również możliwość instalacji przy ograniczonych zmianach w infrastrukturze.

Rozważania na temat wdrażania brzegowego

Chcesz przybliżyć przetwarzanie tam, gdzie go potrzebujesz? W istocie centrum danych Edge/Spine to po prostu pomniejszona wersja bardziej tradycyjnego centrum IT a wszystko, co jest wymagane w dużym centrum danych, jest tym, czego będziesz potrzebować w instalacji Edge: skalowalność, elastyczność, wydajność i bezpieczeństwo.

Oto rzeczy, które musisz wiedzieć, zanim zaplanujesz swój system Edge:

• Ile racków? Liczba szaf rack (szaf sieciowych/serwerowych) musi być wystarczająca, aby utrzymać wszystkie zainstalowane komponenty i zapewnić miejsce na przyszłą rozbudowę.
• Gdzie będzie zlokalizowana instalacja? Poszukaj miejsca o wystarczającej dostępnej powierzchni – otwartej przestrzeni lub zamkniętym pomieszczeniu – i takiej, która zapewnia odpowiedni odstęp wokół obudów i innych konstrukcji.
• Jakie są parametry środowiska? Określ temperaturę otoczenia obiektu i ogólne warunki środowiskowe, aby wybrać najlepszą metodę chłodzenia.
• Jak komponenty wpłyną na chłodzenie i zasilanie? Poznaj przewidywane obciążenia cieplne komponentów, ich wymiary (aby zapewnić odpowiednią objętość wewnętrzną) i upewnij się, że dostępne jest odpowiednie zasilanie.
• Jak duży dostęp jest potrzebny? Aby właściwie zabezpieczyć szafy IT, należy wiedzieć, jaki dostęp do komponentów IT będzie wymagany – jak często i na jak długo.
• Dodatkowe uwagi: będziesz także potrzebować solidnego zdalnego monitorowania i sterowania systemem. Dzięki niemu wykryjesz również pożar.

Na świecie nie słabnie silne zapotrzebowanie na ultranowoczesne aplikacje i prędkości, co spowoduje jeszcze większe zainteresowanie systemami przetwarzania brzegowego. Możemy się spodziewać, że więcej organizacji przeniesie przetwarzanie poza „ostatnią milę”, bezpośrednio do turbin wiatrowych, kopalni, hal fabrycznych, stacji metra – wszędzie tam, gdzie szybsze przetwarzanie i optymalizacja wykorzystania pasma poprawią sposób, w jaki spełniamy wymagania użytkowników.

Więcej informacji znajdziesz w naszym katalogu Edge Data Center oraz ebooku