Pri vývoji sieťovej infraštruktúry sa zvyčajne zvažuje buď lokálny výpočtový systém alebo cloud computing. Ale týchto dvoch možností a ich kombinácií je málo. Napríklad, čo robiť, ak nemôžete odmietnuť cloud computing, ale nemáte dostatočnú šírku pásma alebo je prevádzka príliš drahá?
Pridajte medziprodukt, ktorý vykoná časť výpočtov na okraji lokálnej siete alebo výrobného procesu. Tento okrajový koncept sa nazýva Edge Computing. Koncept dopĺňa súčasný model využívania dát v cloude a v tomto článku sa pozrieme na požadovaný hardvér a ukážkové úlohy preň.
Okrajové výpočtové úrovne
Povedzme, že máte doma nainštalovaných celý rad senzorov: teplomer, vlhkomer, svetelný senzor, senzor úniku atď. Logický radič spracuje informácie, ktoré od nich dostane, implementuje scenáre automatizácie, odošle spracovanú telemetriu do cloudovej služby a dostane od nej aktualizované scenáre automatizácie a čerstvý firmvér. Lokálne výpočty sa teda vykonávajú priamo na mieste, ale zariadenie je riadené z uzla, ktorý kombinuje veľa takýchto zariadení.
Toto je príklad veľmi jednoduchého systému edge computingu, ale už ukazuje všetky tri úrovne edge computingu:
- Zariadenia IoT: generujú „surové dáta“ a prenášajú ich cez rôzne protokoly.
- Okrajové uzly: Spracúvajú údaje v tesnej blízkosti informačných zdrojov a fungujú ako dočasné úložiská údajov.
- Cloudové služby: ponúkajú funkcie správy pre periférne zariadenia aj zariadenia internetu vecí, vykonávajú dlhodobé ukladanie a analýzu údajov. Okrem toho podporujú integráciu s inými podnikovými systémami.
Samotný koncept Edge computingu je súčasťou veľkého ekosystému, ktorý optimalizuje technologický proces. Zahŕňa hardvér (rack a okrajové servery), ako aj sieťové a softvérové časti (napríklad platforma). na vývoj algoritmov AI). Keďže pri vytváraní, prenose a spracovaní veľkých dát môžu vzniknúť úzke miesta a obmedziť výkon celého systému, tieto časti musia byť navzájom kompatibilné.
Vlastnosti okrajových serverov
Na úrovni okrajového uzla používa Edge Computing okrajové servery, ktoré sú umiestnené priamo tam, kde sa vytvárajú informácie. Väčšinou ide o výrobné alebo technické priestory, v ktorých nie je možné inštalovať serverový rack a zabezpečiť čistotu. Servery edge sú teda umiestnené v kompaktných puzdrách odolných voči prachu a vlhkosti s rozšíreným teplotným rozsahom, nie je možné ich umiestniť do stojana. Áno, takýto server sa dá ľahko zavesiť na kotvy na obojstrannú pásku niekde pod schodmi alebo v technickej miestnosti.
Keďže okrajové servery sú inštalované mimo zabezpečených dátových centier, majú vyššie požiadavky na fyzickú bezpečnosť. Pre nich sú k dispozícii ochranné nádoby:
Na úrovni spracovania údajov poskytujú servery edge šifrovanie disku a bezpečné spúšťanie. Samotné šifrovanie spotrebuje 2 – 3 % výpočtového výkonu, ale okrajové servery zvyčajne používajú procesory Xeon D so vstavaným akceleračným modulom AES, ktorý minimalizuje stratu energie.
Kedy použiť servery Edge
S Edge Computingom dostane dátové centrum na spracovanie len tie dáta, ktoré nie je možné alebo iracionálne spracovať iným spôsobom. Edge servery sa teda používajú v prípade potreby:
- Flexibilný prístup k bezpečnosti, keďže v prípade Edge Computing môžete nakonfigurovať prenos predspracovaných a pripravených informácií do centrálneho dátového centra;
- Ochrana pred stratou informácií, pretože ak dôjde k strate komunikácie s centrom, miestne uzly budú zhromažďovať informácie;
- Úspory na návštevnosti sa dosahujú spracovaním väčšiny informácií na mieste.
Edge computing na šetrenie premávky
Dánska spoločnosť Maersk, jeden z lídrov v námornej nákladnej doprave na svete, sa rozhodla znížiť spotrebu paliva svojich lodí a znížiť emisie škodlivín do atmosféry.
Na vyriešenie tohto problému bola použitá technológia , senzory na motoroch a hlavných komponentoch lode, ako aj miestny server BullSequana Edge pre výpočty na mieste.
Systém EcoMain Suite vďaka senzorom neustále monitoruje stav kritických komponentov lode a ich odchýlku od vopred vypočítanej normy. To vám umožní rýchlo diagnostikovať poruchu a lokalizovať ju až do problémového uzla. Keďže telemetria je neustále prenášaná „do centra“, servisný technik môže vykonávať analýzu na diaľku a dávať odporúčania palubnej posádke. A hlavnou otázkou tu je, koľko dát a v akom objeme preniesť do centrálneho dátového centra.
Keďže pripojenie lacného káblového internetu k námornej kontajnerovej lodi je veľmi problematické, prenos veľkého množstva nespracovaných údajov na centrálny server je príliš drahý. Na centrálnom serveri BullSequana S200 sa vypočíta celkový logický model lode a spracovanie údajov a priame riadenie sa prenesie na lokálny server. V dôsledku toho sa implementácia tohto systému vyplatila za tri mesiace.
Edge computing na šetrenie zdrojov
Ďalším príkladom edge computingu je analýza videa. Pre výrobcu zariadení na technické plyny Air Liquide je teda jednou z lokálnych úloh výrobného cyklu kontrola kvality lakovania plynových fliaš. Uskutočnilo sa ručne a trvalo to asi 7 minút na valec.
Na urýchlenie tohto procesu bola osoba nahradená blokom 7 videokamier s vysokým rozlíšením. Kamery snímajú balón z niekoľkých strán, pričom generujú približne 1 GB videa za minútu. Video je odoslané na server BullSequana Edge s Nvidia T4 na palube, kde neurónová sieť vyškolená na vyhľadávanie defektov analyzuje stream online. V dôsledku toho sa priemerný čas kontroly skrátil z niekoľkých minút na niekoľko sekúnd.
Edge computing v analytike
Jazdy v Disneylande nie sú len zábavou, ale aj zložitými technickými objektmi. Na „Roller Coaster“ je teda nainštalovaných približne 800 rôznych senzorov. Neustále posielajú dáta o prevádzke atrakcie na server a lokálny server tieto dáta spracováva, vypočítava pravdepodobnosť zlyhania atrakcie a signalizuje to centrálnemu dátovému centru.
Na základe týchto údajov sa určí pravdepodobnosť technickej poruchy a spustí sa preventívna oprava. Atrakcia pokračuje v prevádzke do konca pracovného dňa a medzičasom je už vydaný príkaz na opravu a pracovníci v noci atrakciu urýchlene opravia.
BullSequana Edge
Servery BullSequana Edge sú súčasťou rozsiahlej infraštruktúry pre prácu s „veľkými dátami“, už boli testované s platformami Microsoft Azure a Siemens MindSphere, VMware WSX a majú certifikáty NVidia NGC/EGX. Tieto servery sú navrhnuté špeciálne pre edge computing a sú dostupné v šasi U2 v štandardnom stojane, na DIN lištu, na stenu a na vežu.
BullSequana Edge je postavený na proprietárnej základnej doske a procesore Intel Xeon D-2187NT. Podporujú inštaláciu až 512 GB RAM, 2 SSD s 960 GB alebo 2 HDD s 8 alebo 14 TB. Môžu tiež nainštalovať 2 GPU Nvidia T4 16 GB na spracovanie videa; Wi-fi, LoRaWAN a 4G moduly; až 2 10-gigabitové SFP moduly. Samotné servery už majú nainštalovaný senzor otvárania veka, ktorý je pripojený k BMC, ktoré riadi modul IPMI. Môže byť nakonfigurovaný tak, aby automaticky vypol napájanie pri spustení senzora.
Úplné technické špecifikácie serverov BullSequana Edge nájdete na . Ak vás zaujímajú podrobnosti, radi odpovieme na naše otázky v komentároch.
Zdroj: hab.com