Při vývoji síťové infrastruktury se obvykle uvažuje buď o lokálních počítačích, nebo o cloud computingu. Ale těchto dvou možností a jejich kombinací je málo. Co například dělat, když nemůžete cloud computing odmítnout, ale nemáte dostatečnou šířku pásma nebo je provoz příliš drahý?
Přidejte meziprodukt, který bude provádět část výpočtů na okraji místní sítě nebo výrobního procesu. Tento okrajový koncept se nazývá Edge Computing. Koncept doplňuje aktuální model využití cloudových dat a v tomto článku se podíváme na požadovaný hardware a ukázkové úlohy pro něj.
Edge computing úrovně
Řekněme, že máte doma nainstalovanou celou hromadu senzorů: teploměr, vlhkoměr, světelný senzor, senzor úniku a tak dále. Logický řadič zpracovává informace od nich přijaté, implementuje scénáře automatizace, odesílá zpracovanou telemetrii do cloudové služby a přijímá od ní aktualizované scénáře automatizace a čerstvý firmware. Lokální výpočty se tedy provádějí přímo na místě, ale zařízení je řízeno z uzlu, který kombinuje mnoho takových zařízení.
Toto je příklad velmi jednoduchého systému edge computingu, ale již ukazuje všechny tři úrovně edge computingu:
- Zařízení IoT: generují „surová data“ a přenášejí je přes různé protokoly.
- Okrajové uzly: Zpracovávají data v těsné blízkosti informačních zdrojů a fungují jako dočasné úložiště dat.
- Cloudové služby: nabízejí funkce správy periferních zařízení i zařízení IoT, provádějí dlouhodobé ukládání a analýzu dat. Navíc podporují integraci s dalšími podnikovými systémy.
Samotný koncept Edge computingu je součástí velkého ekosystému, který optimalizuje technologický proces. Zahrnuje jak hardwarové (rackové a okrajové servery), tak síťové a softwarové části (například platformu). pro vývoj algoritmů AI). Vzhledem k tomu, že při vytváření, přenosu a zpracování velkých dat mohou vznikat úzká místa a omezovat výkon celého systému, musí být tyto části vzájemně kompatibilní.
Vlastnosti okrajových serverů
Na úrovni okrajového uzlu používá Edge Computing okrajové servery, které jsou umístěny přímo tam, kde se vytvářejí informace. Obvykle se jedná o výrobní nebo technické prostory, ve kterých není možné instalovat serverový rack a zajistit čistotu. Servery edge jsou tedy umístěny v kompaktních pouzdrech odolných proti prachu a vlhkosti s rozšířeným teplotním rozsahem a nelze je umístit do racku. Ano, takový server může klidně viset na kotvách s oboustrannou páskou někde pod schody nebo v technické místnosti.
Protože jsou okrajové servery instalovány mimo zabezpečená datová centra, mají vyšší požadavky na fyzické zabezpečení. Jsou pro ně určeny ochranné nádoby:
Na úrovni zpracování dat poskytují servery edge šifrování disku a bezpečné spouštění. Samotné šifrování spotřebovává 2–3 % výpočetního výkonu, ale okrajové servery obvykle používají procesory Xeon D s vestavěným akceleračním modulem AES, který minimalizuje ztráty energie.
Kdy použít servery Edge
S Edge Computing získává datové centrum ke zpracování pouze ta data, která není možné nebo iracionální zpracovat jiným způsobem. Edge servery se tedy používají v případě potřeby:
- Flexibilní přístup k bezpečnosti, protože v případě Edge Computing můžete nakonfigurovat přenos předzpracovaných a připravených informací do centrálního datového centra;
- Ochrana proti ztrátě informací, protože pokud dojde ke ztrátě komunikace s centrem, místní uzly budou shromažďovat informace;
- Úspor na provozu je dosaženo zpracováním většiny informací na místě.
Edge computing pro úsporu provozu
Dánská společnost Maersk, jeden z lídrů v námořní nákladní dopravě na světě, se rozhodla snížit spotřebu paliva svých lodí a snížit emise škodlivin do atmosféry.
K vyřešení tohoto problému byla použita technologie , senzory na motorech a hlavních součástech lodi a také místní server BullSequana Edge pro výpočetní techniku na místě.
Systém EcoMain Suite díky senzorům neustále monitoruje stav kritických komponentů lodi a jejich odchylku od předem vypočítané normy. To vám umožní rychle diagnostikovat poruchu a lokalizovat ji až k problémovému uzlu. Protože je telemetrie neustále přenášena „do centra“, servisní technik může provádět analýzu na dálku a dávat doporučení palubní posádce. A hlavní otázkou zde je, jaké množství dat a v jakém objemu přenést do centrálního datového centra.
Vzhledem k tomu, že připojení levného kabelového internetu k námořní kontejnerové lodi je velmi problematické, přenos velkého množství nezpracovaných dat na centrální server je příliš drahý. Na centrálním serveru BullSequana S200 je vypočítán celkový logický model lodi a zpracování dat a přímé řízení jsou přeneseny na místní server. Díky tomu se zavedení tohoto systému vyplatilo za tři měsíce.
Edge computing pro úsporu zdrojů
Dalším příkladem edge computingu je analýza videa. Pro výrobce zařízení pro technické plyny Air Liquide je tak jedním z lokálních úkolů výrobního cyklu kontrola kvality lakování plynových lahví. Provádělo se ručně a trvalo to asi 7 minut na válec.
Pro urychlení tohoto procesu byla osoba nahrazena blokem 7 videokamer s vysokým rozlišením. Kamery snímají balón z několika stran a generují přibližně 1 GB videa za minutu. Video je odesláno na server BullSequana Edge s Nvidia T4 na palubě, kde neuronová síť vycvičená k vyhledávání defektů analyzuje stream online. V důsledku toho se průměrná doba kontroly zkrátila z několika minut na několik sekund.
Edge computing v analytice
Jízdy v Disneylandu nejsou jen zábavou, ale také složitými technickými objekty. Na „Roller Coaster“ je tedy nainstalováno asi 800 různých senzorů. Neustále odesílají data o provozu atrakce na server a místní server tato data zpracovává, vypočítává pravděpodobnost selhání atrakce a signalizuje to centrálnímu datovému centru.
Na základě těchto údajů je stanovena pravděpodobnost technické poruchy a zahájeny preventivní opravy. Atrakce pokračuje v provozu až do konce pracovního dne a mezitím je již vydán příkaz k opravě a dělníci v noci atrakci rychle opraví.
BullSequana Edge
Servery BullSequana Edge jsou součástí rozsáhlé infrastruktury pro práci s „velkými daty“, byly již testovány s platformami Microsoft Azure a Siemens MindSphere, VMware WSX a mají certifikáty NVidia NGC/EGX. Tyto servery jsou navrženy speciálně pro edge computing a jsou dostupné v šasi U2 ve standardním racku, na DIN lištu, na stěnu a na věž.
BullSequana Edge je postaven na proprietární základní desce a procesoru Intel Xeon D-2187NT. Podporují instalaci až 512 GB RAM, 2 SSD 960 GB nebo 2 HDD 8 nebo 14 TB. Mohou také nainstalovat 2 GPU Nvidia T4 16 GB pro zpracování videa; Wi-fi, LoRaWAN a 4G moduly; až 2 10gigabitové SFP moduly. Samotné servery již mají nainstalovaný senzor otevření víka, který je připojen k BMC, které ovládá modul IPMI. Může být nakonfigurován tak, aby automaticky vypnul napájení, když se spustí senzor.
Úplné technické specifikace pro servery BullSequana Edge naleznete na . Pokud vás zajímají podrobnosti, rádi zodpovíme naše dotazy v komentářích.
Zdroj: www.habr.com