عند تطوير البنية التحتية للشبكة، عادة ما يأخذ المرء في الاعتبار إما الحوسبة المحلية أو الحوسبة السحابية. لكن هذين الخيارين ومجموعاتهما قليلة. على سبيل المثال، ماذا تفعل إذا لم تتمكن من رفض الحوسبة السحابية، ولكن لا يوجد نطاق ترددي كافٍ أو أن حركة المرور باهظة الثمن؟
قم بإضافة وسيط يقوم بتنفيذ جزء من العمليات الحسابية على حافة الشبكة المحلية أو عملية الإنتاج. يُطلق على مفهوم الحافة هذا اسم Edge Computing. يكمل هذا المفهوم نموذج استخدام البيانات السحابية الحالي، وفي هذه المقالة سنلقي نظرة على الأجهزة المطلوبة وأمثلة المهام الخاصة به.
مستويات الحوسبة الحافة
لنفترض أن لديك مجموعة كاملة من أجهزة الاستشعار المثبتة في المنزل: مقياس الحرارة، ومقياس الرطوبة، ومستشعر الضوء، ومستشعر التسرب، وما إلى ذلك. تقوم وحدة التحكم المنطقية بمعالجة المعلومات الواردة منها، وتنفيذ سيناريوهات الأتمتة، وإصدار القياس عن بعد المعالج إلى الخدمة السحابية، وتتلقى سيناريوهات الأتمتة المحدثة والبرامج الثابتة الجديدة منها. وبالتالي، يتم إجراء الحوسبة المحلية مباشرة في الموقع، ولكن يتم التحكم في المعدات من خلال عقدة تجمع بين العديد من هذه الأجهزة.
هذا مثال على نظام حوسبة الحافة البسيط جدًا، ولكنه يعرض بالفعل جميع المستويات الثلاثة لحوسبة الحافة:
- أجهزة إنترنت الأشياء: تولد "بيانات أولية" وتنقلها عبر بروتوكولات مختلفة.
- العقد الطرفية: معالجة البيانات على مقربة من مصادر المعلومات وتكون بمثابة مخازن بيانات مؤقتة.
- الخدمات السحابية: توفر وظائف الإدارة لكل من الأجهزة الطرفية وأجهزة إنترنت الأشياء، وتقوم بتخزين البيانات وتحليلها على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، فهي تدعم التكامل مع أنظمة الشركات الأخرى.
يعد مفهوم الحوسبة المتطورة بحد ذاته جزءًا من نظام بيئي كبير يعمل على تحسين العملية التكنولوجية. وهو يتضمن كلاً من الأجهزة (خوادم الحامل والحافة)، وأجزاء الشبكة والبرامج (على سبيل المثال، النظام الأساسي لتطوير خوارزميات الذكاء الاصطناعي). نظرًا لأنه قد تنشأ اختناقات أثناء إنشاء البيانات الضخمة ونقلها ومعالجتها وتحد من أداء النظام بأكمله، فيجب أن تكون هذه الأجزاء متوافقة مع بعضها البعض.
مميزات خوادم الحافة
على مستوى العقدة الطرفية، تستخدم Edge Computing خوادم الحافة التي يتم وضعها مباشرة حيث يتم إنتاج المعلومات. عادة ما تكون هذه أماكن إنتاجية أو فنية حيث من المستحيل تركيب حامل الخادم وضمان نظافته. ومن ثم، يتم وضع الخوادم الطرفية في صناديق مدمجة مقاومة للغبار والرطوبة مع نطاق درجة حرارة ممتد؛ ولا يمكن وضعها على حامل. نعم، يمكن تعليق هذا الخادم بسهولة على مثبتات الشريط على الوجهين في مكان ما تحت الدرج أو في غرفة المرافق.
نظرًا لأنه تم تثبيت خوادم الحافة خارج مراكز البيانات الآمنة، فهي تتطلب متطلبات أمان مادي أعلى. يتم توفير حاويات واقية لهم:
على مستوى معالجة البيانات، توفر خوادم الحافة تشفير القرص والتمهيد الآمن. يستهلك التشفير نفسه 2-3% من طاقة الحوسبة، لكن خوادم الحافة تستخدم عادةً معالجات Xeon D مع وحدة تسريع AES مدمجة، مما يقلل من فقدان الطاقة.
متى تستخدم خوادم الحافة
باستخدام Edge Computing، يتلقى مركز البيانات لمعالجة البيانات التي يستحيل أو من غير المنطقي معالجتها بأي طريقة أخرى. وبالتالي، يتم استخدام خوادم الحافة عند الحاجة:
- نهج مرن للأمان، لأنه في حالة Edge Computing، يمكنك تكوين نقل المعلومات المعالجة مسبقًا والمجهزة إلى مركز البيانات المركزي؛
- الحماية من فقدان المعلومات، لأنه في حالة فقدان الاتصال بالمركز، ستقوم العقد المحلية بتجميع المعلومات؛
- يتم تحقيق التوفير في حركة المرور من خلال معالجة الجزء الأكبر من المعلومات الموجودة في الموقع.
الحوسبة الحافة لحفظ حركة المرور
قررت شركة ميرسك الدنماركية، إحدى الشركات الرائدة في مجال نقل البضائع البحرية في العالم، تقليل استهلاك سفنها للوقود وتقليل انبعاثات الملوثات في الغلاف الجوي.
وتم استخدام التكنولوجيا لحل هذه المشكلة وأجهزة استشعار على المحركات والمكونات الرئيسية للسفينة، بالإضافة إلى خادم BullSequana Edge المحلي للحوسبة في الموقع.
بفضل أجهزة الاستشعار، يراقب نظام EcoMain Suite باستمرار حالة المكونات المهمة للسفينة وانحرافها عن المعيار المحسوب مسبقًا. يتيح لك ذلك تشخيص الخطأ بسرعة وتحديد موقعه وصولاً إلى عقدة المشكلة. وبما أن القياس عن بعد يتم نقله باستمرار "إلى المركز"، فيمكن لفني الخدمة إجراء التحليل عن بعد وتقديم توصيات إلى الطاقم الموجود على متن الطائرة. والسؤال الرئيسي هنا هو مقدار البيانات وحجم نقلها إلى مركز البيانات المركزي.
نظرًا لأن توصيل الإنترنت السلكي الرخيص بسفينة حاويات بحرية يمثل مشكلة كبيرة، فإن نقل كمية كبيرة من البيانات الأولية إلى خادم مركزي يعد مكلفًا للغاية. على خادم BullSequana S200 المركزي، يتم حساب النموذج المنطقي العام للسفينة، ويتم نقل معالجة البيانات والتحكم المباشر إلى الخادم المحلي. ونتيجة لذلك، فإن تنفيذ هذا النظام سدد تكاليفه في ثلاثة أشهر.
الحوسبة المتطورة لتوفير الموارد
مثال آخر على حوسبة الحافة هو تحليلات الفيديو. وبالتالي، بالنسبة للشركة المصنعة لمعدات الغازات التقنية Air Liquide، فإن إحدى المهام المحلية لدورة الإنتاج هي مراقبة جودة طلاء أسطوانات الغاز. تم تنفيذه يدويًا واستغرق حوالي 7 دقائق لكل أسطوانة.
ولتسريع هذه العملية، تم استبدال الشخص بمجموعة مكونة من 7 كاميرات فيديو عالية الدقة. تقوم الكاميرات بتصوير البالون من عدة جوانب، مما ينتج عنه حوالي 1 جيجابايت من الفيديو في الدقيقة. يتم إرسال الفيديو إلى خادم BullSequana Edge مع وجود Nvidia T4 على متنه، حيث تقوم شبكة عصبية مدربة على البحث عن العيوب بتحليل البث عبر الإنترنت. ونتيجة لذلك، تم تقليل متوسط وقت الفحص من عدة دقائق إلى عدة ثواني.
الحوسبة الحافة في التحليلات
إن الرحلات في ديزني لاند ليست ممتعة فحسب، بل هي أيضًا أشياء فنية معقدة. وبالتالي، تم تركيب حوالي 800 جهاز استشعار مختلف على "Roller Coaster". يرسلون باستمرار بيانات حول تشغيل عملية الجذب إلى الخادم، ويقوم الخادم المحلي بمعالجة هذه البيانات، ويحسب احتمال فشل عملية الجذب، ويرسل إشارة بذلك إلى مركز البيانات المركزي.
وبناءً على هذه البيانات، يتم تحديد احتمالية حدوث عطل فني والبدء في الإصلاحات الوقائية. يستمر الجذب في العمل حتى نهاية يوم العمل، وفي هذه الأثناء تم بالفعل إصدار أمر الإصلاح، ويقوم العمال بإصلاح الجذب بسرعة ليلاً.
بول سيكوانا إيدج
تعد خوادم BullSequana Edge جزءًا من بنية تحتية كبيرة للعمل مع "البيانات الضخمة"، وقد تم اختبارها بالفعل مع منصات Microsoft Azure وSiemens MindSphere، وVMware WSX، كما أنها حاصلة على شهادات NVidia NGC/EGX. تم تصميم هذه الخوادم خصيصًا للحوسبة المتطورة وهي متوفرة في هيكل عامل الشكل U2 في خيارات الحامل القياسي وسكة DIN والتركيب على الحائط والبرج.
تم تصميم BullSequana Edge على اللوحة الأم الخاصة ومعالج Intel Xeon D-2187NT. وهي تدعم تثبيت ما يصل إلى 512 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي أو 2 محرك أقراص SSD بسعة 960 جيجابايت أو 2 محرك أقراص ثابتة بسعة 8 أو 14 تيرابايت. يمكنهم أيضًا تثبيت وحدتي معالجة رسوميات Nvidia T2 بسعة 4 جيجابايت لمعالجة الفيديو؛ وحدات Wi-fi وLoRaWAN و16G؛ ما يصل إلى وحدتين SFP بسرعة 4 جيجابت. تحتوي الخوادم نفسها بالفعل على مستشعر فتح الغطاء، وهو متصل بـ BMC الذي يتحكم في وحدة IPMI. يمكن تهيئته لإيقاف تشغيل الطاقة تلقائيًا عند تشغيل المستشعر.
يمكن العثور على المواصفات الفنية الكاملة لخوادم BullSequana Edge على . إذا كنت مهتمًا بالتفاصيل، سنكون سعداء بالإجابة على أسئلتنا في التعليقات.
المصدر: www.habr.com