​了解边缘计算

非常小的预制数据中心开始与托管设施、云服务提供商甚至内部IT部署展开竞争。边缘计算既可以重新分配企业市场,也可以将其全部扰乱。

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执行摘要

数字网络是一种信息传输系统。在这个网络中,“边缘”由尽可能远的扩展的服务器组成,以减少为用户提供方便服务所需的时间。这里有两种可行的策略:

● 当服务器与用户之间以最少的中间路由点或“跃点”分开时,可以更快地接收数据流、音频和视频,停顿时间也更少(最好完全没有停顿)。Akamai和CloudFlare等内容分发网络(CDN)就是围绕这一策略构建的。

● 当应用程序的处理器靠近收集数据的位置时,可能会加快应用程序的速度。对于物流和大规模制造的应用程序,以及传感器或数据采集设备数量众多且高度分布的物联网(IoT),情况尤其如此。

在边缘计算的背景下,边缘是处理器最方便地向客户提供功能的位置。根据应用程序的不同,当采用一种策略或另一种策略时,这些处理器可能最终位于网络的一端或另一端。由于互联网并不像旧的电话网络那样建立起来的,因此,在路由便利性方面,“更近”并不一定是在地理距离上更近。而且取决于您的组织与多少不同类型的服务提供商签订了合同-公共云应用提供商(SaaS)、应用平台提供商(PaaS)、租用基础设施提供商(IaaS)、内容交付网络-在任何时候都可能存在多个IT房地产领域争夺“优势”。

通信和计算市场的未来可能取决于这些地理地图上的点和网络地图上的点最终如何相互连接。这些节点的位置,尤其是在5G无线网络正在建设之际,可能最终决定谁来控制它们,谁来监管它们。

在施耐德电气微型数据中心柜内

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企业网络的当前拓扑结构

大多数企业倾向于在三个地方部署和管理其应用程序和服务:

内部部署,数据中心容纳多个服务器机架,在那里它们配备了为它们供电和冷却所需的资源,以及与外部资源的专用连接。

主机托管设施,其中客户设备托管在完全管理的建筑物中,提供电力、冷却和连接作为服务。

云服务提供商,其中客户基础设施可能在某种程度上被虚拟化,服务和应用程序按每次使用提供,从而使运营能够作为运营支出而不是资本支出进行核算。

边缘计算的架构师们将试图把他们的设计作为第四类添加到这个列表中:一类利用微数据中心(μdc))和小型外形规格服务器的可移植性来缩短网络中功能的处理点和消费点之间的距离。如果他们的计划成功了,他们会努力实现以下目标:

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潜在利益

最小延迟。如今,云计算服务的问题是速度慢,特别是对于支持人工智能的工作负载。这基本上取消了云在确定性应用中的严重使用资格,例如实时证券市场预测、自动车辆驾驶和运输流量路由。部署在小型数据中心的处理器,离它们的进程将要使用的地方更近,这可能会为云计算服务开辟新的市场,而云计算提供商目前还无法解决这一问题。

简化维护。对于将卡车或维护车辆车队调度到现场位置没有太大困难的企业,微型数据中心(µDC)的设计是为了最大程度地实现可访问性、模块化和合理的可移植性。它们是紧凑的外壳,有些很小,小到可以放在皮卡车的后面,可以支持足够的服务器来承载时间关键的功能,这些服务器可以部署在离用户更近的地方。可以想象,对于目前在地下室中存放、供电和冷却数据中心资产的建筑来说,用停车场中某个地方的三个或四个μdc代替整个操作可能是一种改进。

冷却更便宜。对于大型数据中心综合体,每月用于冷却的电力成本很容易超过处理过程中使用的电力成本。两者之间的比率称为电力使用效率(pue)。有时,这是衡量数据中心效率的基准(尽管近年来,调查显示了解此比率的IT运营商较少)。理论上,与一个大的数据中心空间相比,冷却和调节几个较小的数据中心空间的成本可能更低。另外,由于一些电力服务领域处理计费的特殊方式,对于托管在几个小型设施而不是一个大型设施中的相同服务器机架,每千瓦的成本可能会全面下降。施耐德电气(Schneider Electric)最近发表的一篇白皮书评估了与建立传统和微型数据中心相关的所有主要和次要成本。虽然一个企业在建造一个传统的1兆瓦发电厂时可能会花费不到700万美元的资本支出,但它将花费400多万美元来建造200个5千瓦的发电厂。

将计算能力分配给更广阔地理区域的客户的想法,也具有一定的生态吸引力,而不是将计算能力集中在庞大、超大规模设施中,并依赖高带宽光纤链路进行连接。

边缘计算被吹捧为5G无线技术带来的有利可图的新市场之一。对于许多电信公司来说,从4G到5G的全球过渡在经济上是可行的,新一代必须开辟新的、可开发的收入渠道。5G需要一个庞大的、新的(具有讽刺意味的)有线光纤网络,为发射机和基站提供对数字数据的即时访问(回程)。因此,一类新的计算服务提供商将有机会在无线接入网络(RAN)塔附近部署多个µDC,可能紧挨着电信基站,或与电信基站共享同一座大楼。这些数据中心可以共同向特定客户提供云计算服务,其价格和功能可与超大规模云提供商(如Amazon、Microsoft Azure和Google Cloud Platform)相媲美。

理想情况下,也许经过十年左右的发展,边缘计算将为客户提供最接近其最近的无线基站的快速服务。我们需要大量的光纤管道来提供必要的回程,但可以想象,边缘计算服务的收入可以为其建设提供资金,使其能够自负盈亏。

如果所有这些听起来都太复杂以至于系统不可行,请记住,在目前的形式下,公共云计算模型可能无法长期持续。这种模式将使订户继续通过与服务领域覆盖整个州、省和国家的超尺度综合设施相连的管道来推送应用程序、数据流和内容流,而无线语音提供商永远不敢尝试这种系统。

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潜在的陷阱

尽管如此,在边缘计算模型中完全重建的计算世界与一个完全脱离石油燃料的运输世界一样奇妙 - 而且极其遥远。在短期内,边缘计算模型面临一些重大障碍,其中一些将不容易完全克服:

远程可用的三相电源。能够向商业客户提供类似云的远程服务的服务器,无论它们位于何处,都需要大功率处理器和内存数据,以实现多租户。可能毫无例外,他们需要接入高压三相电。然而,在相对偏远的农村地区实现这一目标是极其困难的。(普通的120V交流电是单相的。)电信基站到目前为止从未需要这种级别的电力,如果它们从未打算用于多租户商业用途,那么它们可能永远也不需要三相电源。改造电力系统的唯一原因是边缘计算是否可行。但是,对于广泛分布的物联网应用,如密西西比州的远程心脏监护仪试验,缺乏足够的电力基础设施可能会再次导致将“有”与“没有”分开。

将服务器刻入受保护的虚拟切片。为了实现5G过渡,电信公司必须从边缘计算中获得额外的收入。将边缘计算发展与5G捆绑在一起的想法是商业和操作功能可以在同一台服务器上共存的概念——中央办公室提出的概念重新设想为数据中心(cord),其中一种形式现在被认为是5G无线的关键推动者。麻烦的是,对于电信网络的基本运营来说,在同一个系统上与客户功能共存甚至可能是不合法的——答案取决于立法者是否有能力理解“系统”的新定义。

直到那一天(如果有的话),3GPP(管理5G标准的行业组织)采用了一种称为“网络切片”的概念,这是一种将电信网络服务器划分为非常低级别的虚拟服务器的方法,与典型的虚拟化环境(例如,VMware)相比,这种分离要大得多。可以想象,面向客户的网络切片可以部署在电信网络的边缘,为有限数量的客户提供服务。但是,一些大型企业会负责他们的网络切片,即使这意味着将它们部署在自己的设施中 - 将边缘移到他们的场所 - 而不是投资于一个新的系统,其价值主张主要基于希望。

电信公司正在保卫自己的本土不受当地突发事件的影响。如果5G无线接入网络(RAN)和与其相连的光纤电缆将用于商业客户服务,则必须建立一些网关,从电信业务中吸走私人客户流量。这种网关的体系结构已经存在,并且已经被3GPP正式采用。它被称为本地突破,也是ETSI正式宣布的多访问边缘计算(MEC)的一部分。所以从技术上讲,这个问题已经解决了。麻烦的是,某些电信公司可能有兴趣防止客户流量转移到他们自己的数据中心。

如今的互联网网络拓扑结构有三层:第1层服务提供商只有相互对等的关系,而第2层ISP通常面向客户。第3层允许较小的区域ISP在更本地的层面上。全球范围的边缘计算可能成为公共云式服务的催化剂,这些服务由本地的ISP提供,也许是通过一种“连锁商店”实现的。但是,假设管理第2层的电信公司愿意让进入的网络流量进入第三层,从而在市场上竞争,他们可以很容易地要求自己。

如果位置、位置、位置再次对企业起作用,那么整个企业计算市场就可以开启。云数据中心的超大规模、集中化、耗电的特性最终可能会对它们产生影响,因为更小、更灵活、更具成本效益的运营模式会在更广泛分布的位置出现,如蒲公英(如果一切按计划进行的话)。

技术分析公司Marko Insights的负责人Kurt Marko在给ZDNet的一份报告中说:“我认为,人们对边缘部署的兴趣主要是由于需要处理由‘智能’设备、传感器和用户(尤其是移动/无线用户)生成的大量数据。事实上,5G网络的数据速率和吞吐量,以及客户不断增长的数据使用率,都将要求移动基站成为微型数据中心。”

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边缘模糊的边界线

边缘计算旨在将服务质量(QoS)带回数据中心体系结构和服务讨论中的一项工作,因为企业不仅要决定谁将提供他们的服务,还决定在哪里提供服务。

自20世纪60年代以来,那些以商业工程为生的人们谈论了“业务流程一致性”的概念——将商业运营领导者和IT运营领导者聚集在一起。半个多世纪以来,这都是空谈。由首席运营官领导的业务运营团队必须遵循技术团队仅由CTO领导的战略决策。IT是讨论的尾声。他们的任务不仅是改造整个基础设施 - 通过“数字化转型” - 而是重塑业务。但他们通常无权更换他们目前拥有的设备或数据中心资产。

对他们中的一些人来说,云并不总是一种选择——将他们的应用程序或基础设施的某些部分外包给第三方。突然,边缘出现了。

“操作(人员)通常是流程的尾端,而且大多数情况下,人们甚至不与操作人员协商,”惠普边缘计算部门业务开发主管Geetha Ram解释说。这些业务是从业务和技术团队那里得到一个想法的,他们得到了它的尾声,并且他们被告知,‘是的,在这里,继续支持这个,并实现它。’

“边缘计算对他们来说是一种不同的野兽,”Ram在2019年布鲁克林5G峰会上对听众说。“从规模的角度来看,与数据中心相比,它是巨大的。而且,再加上边缘位置没有熟练的IT人员,我们如何管理这一点呢?我们如何部署数十万个这样的地点?这是运营人员面临的挑战。”

翻译文章

原文链接:

https://www.zdnet.com/article/where-the-edge-is-in-edge-computing-why-it-matters-and-how-we-use-it/

作者:Scott M. Fulton III

自1984年以来,Scott M. Fulton III一直是在线新闻和教育材料的编辑和制作人,也是教学书籍和多媒体的作者。他在调查,启用和报告企业的生产力,连通性和安全性方面的经验可以追溯到1978年。本世纪,他曾担任多家出版物的编辑,包括Planet IT,Betanews,ReadWriteWeb和Tom's Hardware Guide / TG Daily。今天,除了CMSWire之外,Scott还是The New Stack的特约记者。他和他的妻子Jennifer(Idiot's Guides:Quilting的作者)经营Ingenus LLC,一家印刷和在线技术和教育出版商的编辑服务公司。

原文发布于微信公众号 - 边缘计算社区(edgewnet)

原文发表时间:2019-08-12

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