Κατά την ανάπτυξη μιας δικτυακής υποδομής, συνήθως εξετάζεται είτε ο τοπικός υπολογιστής είτε ο υπολογισμός νέφους. Όμως αυτές οι δύο επιλογές και οι συνδυασμοί τους είναι λίγοι. Για παράδειγμα, τι να κάνετε εάν δεν μπορείτε να αρνηθείτε το cloud computing, αλλά δεν υπάρχει αρκετό εύρος ζώνης ή η κίνηση είναι πολύ ακριβή;
Προσθέστε ένα ενδιάμεσο που θα εκτελεί μέρος των υπολογισμών στην άκρη του τοπικού δικτύου ή της διαδικασίας παραγωγής. Αυτή η έννοια άκρων ονομάζεται Υπολογισμός Άκρων. Η ιδέα συμπληρώνει το τρέχον μοντέλο χρήσης δεδομένων cloud και σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε το απαιτούμενο υλικό και παραδείγματα εργασιών για αυτό.
Επίπεδα υπολογιστικών άκρων
Ας υποθέσουμε ότι έχετε εγκαταστήσει μια ολόκληρη δέσμη αισθητήρων στο σπίτι: ένα θερμόμετρο, ένα υγρόμετρο, έναν αισθητήρα φωτός, έναν αισθητήρα διαρροής και ούτω καθεξής. Ο λογικός ελεγκτής επεξεργάζεται τις πληροφορίες που λαμβάνει από αυτόν, εφαρμόζει σενάρια αυτοματισμού, εκδίδει επεξεργασμένη τηλεμετρία στην υπηρεσία cloud και λαμβάνει ενημερωμένα σενάρια αυτοματισμού και νέο υλικολογισμικό από αυτήν. Έτσι, ο τοπικός υπολογισμός εκτελείται απευθείας επί τόπου, αλλά ο εξοπλισμός ελέγχεται από έναν κόμβο που συνδυάζει πολλές τέτοιες συσκευές.
Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός πολύ απλού συστήματος υπολογιστών ακμών, αλλά δείχνει ήδη και τα τρία επίπεδα υπολογισμού ακμών:
- Συσκευές IoT: δημιουργούν «ακατέργαστα δεδομένα» και τα μεταδίδουν μέσω διαφόρων πρωτοκόλλων.
- Κόμβοι ακμών: Επεξεργάζονται δεδομένα σε κοντινή απόσταση από πηγές πληροφοριών και λειτουργούν ως προσωρινοί χώροι αποθήκευσης δεδομένων.
- Υπηρεσίες Cloud: προσφέρουν λειτουργίες διαχείρισης τόσο για περιφερειακές όσο και για συσκευές IoT, εκτελούν μακροπρόθεσμη αποθήκευση και ανάλυση δεδομένων. Επιπλέον, υποστηρίζουν την ενοποίηση με άλλα εταιρικά συστήματα.
Η ίδια η έννοια του Edge computing είναι μέρος ενός μεγάλου οικοσυστήματος που βελτιστοποιεί την τεχνολογική διαδικασία. Περιλαμβάνει τόσο υλικό (διακομιστές rack και edge), όσο και τμήματα δικτύου και λογισμικού (για παράδειγμα, πλατφόρμα για την ανάπτυξη αλγορίθμων AI). Δεδομένου ότι μπορεί να προκύψουν σημεία συμφόρησης κατά τη δημιουργία, μετάδοση και επεξεργασία μεγάλων δεδομένων και να περιορίσουν την απόδοση ολόκληρου του συστήματος, αυτά τα μέρη πρέπει να είναι συμβατά μεταξύ τους.
Χαρακτηριστικά των διακομιστών edge
Σε επίπεδο κόμβου ακμής, το Edge Computing χρησιμοποιεί διακομιστές ακμών που τοποθετούνται απευθείας εκεί όπου παράγονται οι πληροφορίες. Συνήθως πρόκειται για χώρους παραγωγής ή τεχνικούς χώρους στους οποίους είναι αδύνατο να εγκαταστήσετε ένα rack διακομιστή και να διασφαλίσετε την καθαριότητα. Έτσι, οι διακομιστές άκρων στεγάζονται σε συμπαγείς, ανθεκτικές στη σκόνη και την υγρασία θήκες με εκτεταμένο εύρος θερμοκρασίας· δεν μπορούν να τοποθετηθούν σε ράφι. Ναι, ένας τέτοιος διακομιστής μπορεί εύκολα να κρεμαστεί σε άγκυρες ταινίας διπλής όψης κάπου κάτω από τις σκάλες ή στο βοηθητικό δωμάτιο.
Δεδομένου ότι οι διακομιστές edge εγκαθίστανται εκτός ασφαλών κέντρων δεδομένων, έχουν υψηλότερες απαιτήσεις φυσικής ασφάλειας. Προβλέπονται προστατευτικά δοχεία για αυτούς:
Σε επίπεδο επεξεργασίας δεδομένων, οι διακομιστές edge παρέχουν κρυπτογράφηση δίσκου και ασφαλή εκκίνηση. Η ίδια η κρυπτογράφηση καταναλώνει το 2-3% της υπολογιστικής ισχύος, αλλά οι διακομιστές άκρων χρησιμοποιούν συνήθως επεξεργαστές Xeon D με ενσωματωμένη μονάδα επιτάχυνσης AES, η οποία ελαχιστοποιεί την απώλεια ισχύος.
Πότε να χρησιμοποιείτε διακομιστές Edge
Με το Edge Computing, το κέντρο δεδομένων λαμβάνει για επεξεργασία μόνο εκείνα τα δεδομένα που είναι αδύνατο ή παράλογο να επεξεργαστούν με οποιονδήποτε άλλο τρόπο. Έτσι, οι διακομιστές ακμών χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται:
- Ευέλικτη προσέγγιση στην ασφάλεια, καθώς στην περίπτωση του Edge Computing μπορείτε να διαμορφώσετε τη μεταφορά προεπεξεργασμένων και προετοιμασμένων πληροφοριών στο κεντρικό κέντρο δεδομένων.
- Προστασία από απώλεια πληροφοριών, καθώς εάν χαθεί η επικοινωνία με το κέντρο, οι τοπικοί κόμβοι θα συσσωρεύουν πληροφορίες.
- Η εξοικονόμηση κίνησης επιτυγχάνεται με την επεξεργασία του μεγαλύτερου μέρους των πληροφοριών στον ιστότοπο.
Edge computing για εξοικονόμηση κίνησης
Η δανική εταιρεία Maersk, ένας από τους ηγέτες στις θαλάσσιες μεταφορές εμπορευμάτων στον κόσμο, αποφάσισε να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου των πλοίων της και να μειώσει τις εκπομπές ρύπων στην ατμόσφαιρα.
Για την επίλυση αυτού του προβλήματος χρησιμοποιήθηκε τεχνολογία , αισθητήρες στους κινητήρες και τα κύρια εξαρτήματα του πλοίου, καθώς και έναν τοπικό διακομιστή BullSequana Edge για επιτόπιους υπολογισμούς.
Χάρη στους αισθητήρες, το σύστημα EcoMain Suite παρακολουθεί συνεχώς την κατάσταση των κρίσιμων εξαρτημάτων του πλοίου και την απόκλισή τους από έναν προϋπολογισμένο κανόνα. Αυτό σας επιτρέπει να διαγνώσετε γρήγορα ένα σφάλμα και να το εντοπίσετε στον προβληματικό κόμβο. Δεδομένου ότι η τηλεμετρία μεταδίδεται συνεχώς "στο κέντρο", ένας τεχνικός σέρβις μπορεί να πραγματοποιήσει ανάλυση εξ αποστάσεως και να κάνει συστάσεις στο πλήρωμα του πλοίου. Και το κύριο ερώτημα εδώ είναι πόσα δεδομένα και σε τι όγκο να μεταφερθούν στο κεντρικό κέντρο δεδομένων.
Δεδομένου ότι η σύνδεση φθηνού ενσύρματου Διαδικτύου σε πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων θαλάσσης είναι πολύ προβληματική, η μεταφορά μεγάλου όγκου ακατέργαστων δεδομένων σε έναν κεντρικό διακομιστή είναι πολύ δαπανηρή. Στον κεντρικό διακομιστή BullSequana S200, υπολογίζεται το συνολικό λογικό μοντέλο του πλοίου και η επεξεργασία δεδομένων και ο άμεσος έλεγχος μεταφέρονται στον τοπικό διακομιστή. Ως αποτέλεσμα, η εφαρμογή αυτού του συστήματος απέδωσε σε τρεις μήνες.
Edge computing για εξοικονόμηση πόρων
Ένα άλλο παράδειγμα υπολογισμού αιχμής είναι η ανάλυση βίντεο. Έτσι, για τον κατασκευαστή εξοπλισμού για τεχνικά αέρια Air Liquide, ένα από τα τοπικά καθήκοντα του κύκλου παραγωγής είναι ο ποιοτικός έλεγχος της βαφής των κυλίνδρων αερίου. Διεξήχθη χειροκίνητα και χρειάστηκε περίπου 7 λεπτά ανά κύλινδρο.
Για να επιταχυνθεί αυτή η διαδικασία, το άτομο αντικαταστάθηκε με ένα μπλοκ 7 βιντεοκάμερων υψηλής ευκρίνειας. Οι κάμερες κινηματογραφούν το μπαλόνι από πολλές πλευρές, παράγοντας περίπου 1 GB βίντεο ανά λεπτό. Το βίντεο αποστέλλεται στον διακομιστή BullSequana Edge με ενσωματωμένο το Nvidia T4, όπου ένα νευρωνικό δίκτυο εκπαιδευμένο να αναζητά ελαττώματα αναλύει τη ροή στο διαδίκτυο. Ως αποτέλεσμα, ο μέσος χρόνος επιθεώρησης μειώθηκε από αρκετά λεπτά σε μερικά δευτερόλεπτα.
Edge computing στην ανάλυση
Οι βόλτες στη Disneyland δεν είναι μόνο διασκεδαστικές, αλλά και πολύπλοκα τεχνικά αντικείμενα. Έτσι, περίπου 800 διαφορετικοί αισθητήρες είναι εγκατεστημένοι στο «Roller Coaster». Στέλνουν συνεχώς δεδομένα σχετικά με τη λειτουργία του αξιοθέατου στον διακομιστή και ο τοπικός διακομιστής επεξεργάζεται αυτά τα δεδομένα, υπολογίζει την πιθανότητα να αποτύχει η έλξη και το σηματοδοτεί στο κεντρικό κέντρο δεδομένων.
Με βάση αυτά τα δεδομένα, προσδιορίζεται η πιθανότητα τεχνικής βλάβης και ξεκινούν προληπτικές επισκευές. Το αξιοθέατο συνεχίζει να λειτουργεί μέχρι το τέλος της εργάσιμης ημέρας και στο μεταξύ έχει ήδη εκδοθεί εντολή επισκευής και οι εργαζόμενοι επισκευάζουν γρήγορα το αξιοθέατο το βράδυ.
BullSequana Edge
Οι διακομιστές BullSequana Edge αποτελούν μέρος μιας μεγάλης υποδομής για εργασία με "μεγάλα δεδομένα"· έχουν ήδη δοκιμαστεί με τις πλατφόρμες Microsoft Azure και Siemens MindSphere, VMware WSX και διαθέτουν πιστοποιητικά NVidia NGC/EGX. Αυτοί οι διακομιστές έχουν σχεδιαστεί ειδικά για υπολογιστές άκρων και είναι διαθέσιμοι σε πλαίσιο τύπου U2 σε τυπικές επιλογές τοποθέτησης rack, ράγας DIN, τοίχου και πύργου.
Το BullSequana Edge είναι χτισμένο σε ιδιόκτητη μητρική πλακέτα και επεξεργαστή Intel Xeon D-2187NT. Υποστηρίζουν εγκατάσταση έως 512 GB μνήμης RAM, 2 SSD των 960 GB ή 2 σκληρούς δίσκους των 8 ή 14 TB. Μπορούν επίσης να εγκαταστήσουν 2 GPU Nvidia T4 16 GB για επεξεργασία βίντεο. Ενότητες Wi-Fi, LoRaWAN και 4G. έως 2 μονάδες SFP 10 Gigabit. Οι ίδιοι οι διακομιστές έχουν ήδη εγκατεστημένο έναν αισθητήρα ανοίγματος καπακιού, ο οποίος είναι συνδεδεμένος στο BMC που ελέγχει τη μονάδα IPMI. Μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να απενεργοποιεί αυτόματα την τροφοδοσία όταν ενεργοποιείται ένας αισθητήρας.
Μπορείτε να βρείτε τις πλήρεις τεχνικές προδιαγραφές για τους διακομιστές BullSequana Edge στη διεύθυνση . Εάν ενδιαφέρεστε για λεπτομέρειες, θα χαρούμε να απαντήσουμε στις ερωτήσεις μας στα σχόλια.
Πηγή: www.habr.com