Khi phát triển cơ sở hạ tầng mạng, người ta thường xem xét điện toán cục bộ hoặc điện toán đám mây. Nhưng hai lựa chọn này và sự kết hợp của chúng rất ít. Ví dụ, phải làm gì nếu bạn không thể từ chối điện toán đám mây nhưng không có đủ băng thông hoặc lưu lượng truy cập quá đắt?
Thêm một thiết bị trung gian sẽ thực hiện một phần tính toán ở rìa mạng cục bộ hoặc quy trình sản xuất. Khái niệm biên này được gọi là Điện toán biên. Khái niệm này bổ sung cho mô hình sử dụng dữ liệu đám mây hiện tại và trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các tác vụ ví dụ và phần cứng cần thiết cho nó.
Cấp độ điện toán biên
Giả sử bạn có rất nhiều cảm biến được lắp đặt ở nhà: nhiệt kế, ẩm kế, cảm biến ánh sáng, cảm biến rò rỉ, v.v. Bộ điều khiển logic xử lý thông tin nhận được từ họ, triển khai các kịch bản tự động hóa, đưa ra phép đo từ xa đã xử lý cho dịch vụ đám mây và nhận các kịch bản tự động hóa cập nhật cũng như chương trình cơ sở mới từ đó. Do đó, tính toán cục bộ được thực hiện trực tiếp tại chỗ, nhưng thiết bị được điều khiển từ một nút kết hợp nhiều thiết bị như vậy.
Đây là một ví dụ về hệ thống điện toán biên rất đơn giản, nhưng nó đã thể hiện cả ba cấp độ điện toán biên:
- Thiết bị IoT: tạo ra “dữ liệu thô” và truyền dữ liệu đó qua nhiều giao thức khác nhau.
- Các nút biên: Xử lý dữ liệu gần với nguồn thông tin và hoạt động như kho lưu trữ dữ liệu tạm thời.
- Dịch vụ đám mây: cung cấp chức năng quản lý cho cả thiết bị ngoại vi và thiết bị IoT, thực hiện lưu trữ và phân tích dữ liệu lâu dài. Ngoài ra, họ còn hỗ trợ tích hợp với các hệ thống khác của công ty.
Bản thân khái niệm điện toán Edge là một phần của hệ sinh thái lớn giúp tối ưu hóa quy trình công nghệ. Nó bao gồm cả phần cứng (máy chủ rack và edge) cũng như các bộ phận mạng và phần mềm (ví dụ: nền tảng để phát triển các thuật toán AI). Do tắc nghẽn có thể phát sinh trong quá trình tạo, truyền và xử lý dữ liệu lớn và hạn chế hiệu suất của toàn bộ hệ thống nên các bộ phận này phải tương thích với nhau.
Các tính năng của máy chủ biên
Ở cấp độ nút biên, Điện toán biên sử dụng các máy chủ biên được đặt trực tiếp tại nơi tạo ra thông tin. Thông thường đây là những cơ sở sản xuất hoặc kỹ thuật trong đó không thể lắp đặt giá đỡ máy chủ và đảm bảo độ sạch sẽ. Do đó, các máy chủ biên được đặt trong các hộp nhỏ gọn, chống bụi và chống ẩm với phạm vi nhiệt độ mở rộng; chúng không thể được đặt trong giá đỡ. Có, một máy chủ như vậy có thể dễ dàng treo trên các neo băng keo hai mặt ở đâu đó dưới cầu thang hoặc trong phòng tiện ích.
Vì các máy chủ biên được cài đặt bên ngoài các trung tâm dữ liệu an toàn nên chúng có yêu cầu bảo mật vật lý cao hơn. Thùng bảo vệ được cung cấp cho họ:
Ở cấp độ xử lý dữ liệu, máy chủ biên cung cấp khả năng mã hóa ổ đĩa và khởi động an toàn. Bản thân quá trình mã hóa tiêu tốn 2-3% năng lượng tính toán, nhưng các máy chủ biên thường sử dụng bộ xử lý Xeon D với mô-đun tăng tốc AES tích hợp, giúp giảm thiểu tổn thất điện năng.
Khi nào nên sử dụng máy chủ Edge
Với Điện toán biên, trung tâm dữ liệu chỉ nhận để xử lý những dữ liệu không thể hoặc không hợp lý để xử lý theo bất kỳ cách nào khác. Vì vậy, các máy chủ biên được sử dụng khi có yêu cầu:
- Cách tiếp cận bảo mật linh hoạt, vì trong trường hợp Điện toán biên, bạn có thể định cấu hình truyền thông tin được xử lý trước và chuẩn bị đến trung tâm dữ liệu trung tâm;
- Bảo vệ chống mất thông tin, vì nếu mất liên lạc với trung tâm, các nút cục bộ sẽ tích lũy thông tin;
- Tiết kiệm lưu lượng truy cập đạt được bằng cách xử lý phần lớn thông tin trên trang web.
Điện toán biên để tiết kiệm lưu lượng
Công ty Maersk của Đan Mạch, một trong những công ty hàng đầu về vận tải hàng hóa đường biển trên thế giới, đã quyết định giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của tàu và giảm lượng khí thải chất ô nhiễm vào khí quyển.
Công nghệ đã được sử dụng để giải quyết vấn đề này , cảm biến trên động cơ và các bộ phận chính của tàu, cũng như máy chủ BullSequana Edge cục bộ để tính toán tại chỗ.
Nhờ các cảm biến, hệ thống EcoMain Suite liên tục theo dõi tình trạng của các bộ phận quan trọng của tàu và độ lệch của chúng so với định mức được tính toán trước. Điều này cho phép bạn nhanh chóng chẩn đoán lỗi và khoanh vùng lỗi đó ở nút có vấn đề. Vì phép đo từ xa được truyền liên tục "đến trung tâm", kỹ thuật viên dịch vụ có thể thực hiện phân tích từ xa và đưa ra khuyến nghị cho phi hành đoàn trên tàu. Và câu hỏi chính ở đây là cần chuyển bao nhiêu dữ liệu và khối lượng bao nhiêu về trung tâm dữ liệu trung tâm.
Vì việc kết nối Internet có dây giá rẻ với tàu container đường biển là rất khó khăn nên việc truyền một lượng lớn dữ liệu thô đến máy chủ trung tâm là quá tốn kém. Trên máy chủ trung tâm BullSequana S200, mô hình logic tổng thể của con tàu được tính toán, quá trình xử lý dữ liệu và điều khiển trực tiếp được chuyển đến máy chủ cục bộ. Kết quả là, việc triển khai hệ thống này đã thu được lợi nhuận sau ba tháng.
Điện toán biên để tiết kiệm tài nguyên
Một ví dụ khác về điện toán ranh giới là phân tích video. Vì vậy, đối với nhà sản xuất thiết bị khí kỹ thuật Air Liquide, một trong những nhiệm vụ cục bộ của chu trình sản xuất là kiểm soát chất lượng sơn bình gas. Nó được thực hiện thủ công và mất khoảng 7 phút cho mỗi xi lanh.
Để đẩy nhanh quá trình này, người ta đã thay thế một khối 7 máy quay video độ phân giải cao. Các camera quay phim quả bóng bay từ nhiều phía, tạo ra khoảng 1 GB video mỗi phút. Video được gửi đến máy chủ BullSequana Edge có Nvidia T4 trên bo mạch, nơi mạng thần kinh được đào tạo để tìm kiếm lỗi sẽ phân tích luồng trực tuyến. Kết quả là thời gian kiểm tra trung bình đã giảm từ vài phút xuống còn vài giây.
Điện toán biên trong phân tích
Các trò chơi ở Disneyland không chỉ thú vị mà còn là những đồ vật kỹ thuật phức tạp. Do đó, khoảng 800 cảm biến khác nhau được lắp đặt trên “Tàu lượn siêu tốc”. Họ liên tục gửi dữ liệu về hoạt động của điểm thu hút đến máy chủ và máy chủ cục bộ xử lý dữ liệu này, tính toán xác suất điểm thu hút không thành công và báo hiệu điều này đến trung tâm dữ liệu trung tâm.
Dựa trên dữ liệu này, khả năng xảy ra lỗi kỹ thuật được xác định và tiến hành sửa chữa phòng ngừa. Điểm tham quan tiếp tục hoạt động đến hết ngày làm việc và trong khi đó, lệnh sửa chữa đã được ban hành và các công nhân nhanh chóng sửa chữa điểm tham quan vào ban đêm.
BullSequana Edge
Máy chủ BullSequana Edge là một phần của cơ sở hạ tầng lớn để làm việc với “dữ liệu lớn”; chúng đã được thử nghiệm với nền tảng Microsoft Azure và Siemens MindSphere, VMware WSX và có chứng chỉ NVidia NGC/EGX. Các máy chủ này được thiết kế đặc biệt cho điện toán biên và có sẵn ở dạng khung U2 với các tùy chọn giá đỡ tiêu chuẩn, đường ray DIN, giá treo tường và tháp.
BullSequana Edge được xây dựng trên bo mạch chủ độc quyền và bộ xử lý Intel Xeon D-2187NT. Chúng hỗ trợ lắp đặt RAM tối đa 512 GB, 2 ổ SSD 960 GB hoặc 2 ổ cứng 8 hoặc 14 TB. Họ cũng có thể cài đặt 2 GPU Nvidia T4 16 GB để xử lý video; mô-đun Wi-fi, LoRaWAN và 4G; tối đa 2 mô-đun SFP 10-Gigabit. Bản thân các máy chủ đã được cài đặt cảm biến mở nắp, được kết nối với BMC điều khiển mô-đun IPMI. Nó có thể được cấu hình để tự động tắt nguồn khi cảm biến được kích hoạt.
Bạn có thể tìm thấy thông số kỹ thuật đầy đủ cho máy chủ BullSequana Edge tại . Nếu bạn quan tâm đến chi tiết, chúng tôi sẽ sẵn lòng trả lời các câu hỏi của chúng tôi trong phần bình luận.
Nguồn: www.habr.com