أين وكيف يتم تطبيق خوادم الحافة؟

عند تطوير البنية التحتية للشبكة ، عادة ما يفكرون في الحوسبة المحلية أو الحوسبة السحابية. لكن هذين الخيارين ومجموعاتهما قليلة. على سبيل المثال ، ماذا علي أن أفعل إذا لم أتمكن من رفض الحوسبة السحابية ، ولكن لا يوجد نطاق ترددي كافٍ أو أن حركة المرور باهظة الثمن؟

أضف رابطًا وسيطًا سيؤدي جزءًا من العمليات الحسابية على حدود الشبكة المحلية أو عملية الإنتاج. هذا المفهوم المحيطي يسمى الحوسبة الحافة. يكمل المفهوم النموذج السحابي الحالي لاستخدام البيانات ، وفي هذه المقالة سننظر في المعدات اللازمة وأمثلة من المهام لذلك.

مستويات الحوسبة الحافة

افترض أن لديك مجموعة كاملة من المستشعرات المثبتة في منزلك: مقياس حرارة ، مقياس رطوبة ، جهاز استشعار للضوء ، تسرب ، وأكثر من ذلك. تعالج وحدة التحكم المنطقية المعلومات الواردة منها ، وتنفذ سيناريوهات الأتمتة ، وتصدر القياس عن بُعد المعالج للخدمة السحابية وتتلقى البرامج النصية التلقائية المحدثة والبرامج الثابتة الجديدة منها. وبالتالي ، يتم إجراء الحسابات المحلية مباشرة في المنشأة ، ولكن تتم مراقبة المعدات من عقدة تجمع بين العديد من هذه الأجهزة.

هذا مثال على نظام بسيط للغاية للحوسبة الحدودية ، ولكن جميع المستويات الثلاثة للحوسبة الحافة مرئية بالفعل عليها:

• أجهزة إنترنت الأشياء: توليد "بيانات أولية" ونقلها عبر بروتوكولات مختلفة.
• العقد المحيطية: قم بمعالجة البيانات في المنطقة المجاورة مباشرة لمصادر المعلومات وتعمل كمخازن بيانات مؤقتة.
• الخدمات السحابية: تقدم وظائف إدارة لكل من الأجهزة الطرفية وأجهزة إنترنت الأشياء ، وتخزين وتحليل البيانات على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تدعم التكامل مع أنظمة المؤسسات الأخرى.

يعد مفهوم الحوسبة Edge نفسه جزءًا من نظام بيئي كبير يعمل على تحسين تدفق العملية. يتضمن كلاً من الأجهزة (خوادم الرف والحافة) ، وأجزاء الشبكة والبرمجيات (على سبيل المثال ، منصة Codex AI Suite لتطوير خوارزميات AI). نظرًا لأنه يمكن تشكيل "عنق الزجاجة" أثناء إنشاء "البيانات الضخمة" ونقلها ومعالجتها والحد من أداء النظام بأكمله ، يجب أن تكون هذه الأجزاء متوافقة مع بعضها البعض.

ميزات خادم الحافة

على مستوى العقدة الطرفية ، تستخدم Edge Computing خوادم حافة ، يتم تثبيتها مباشرة حيث يتم إنتاج المعلومات. عادة ما تكون هذه غرف إنتاج أو غرف فنية لا يمكنك فيها تثبيت حامل الخادم وضمان النظافة. وبالتالي ، يتم تنفيذ الخوادم الحدودية في عبوات مدمجة مقاومة للغبار والرطوبة مع نطاق درجة حرارة ممتد ؛ ولا يمكن تركيبها على حامل. نعم ، يمكن لمثل هذا الخادم تعليقه بسهولة على مثبتات الشريط اللاصق على الوجهين في مكان ما أسفل الدرج أو في الغرفة الخلفية.

نظرًا لأن خوادم Edge تُوضع خارج مراكز بيانات آمنة ، فهي تتمتع بمتطلبات أمان فعلية أعلى. يتم توفير حاويات واقية لهم:



على مستوى العمل مع البيانات الموجودة في الخوادم الحدودية ، يتم توفير تشفير القرص والتحميل الآمن. يشغل التشفير نفسه نسبة 2-3٪ من طاقة الحوسبة ، ولكن عادةً ما تستخدم خوادم الحافة معالجات Xeon D مع وحدة تسريع AES مدمجة تقلل من فقد الطاقة.

عندما تستخدم خوادم الحافة

باستخدام Edge Computing ، يتم إرسال البيانات المستحيلة أو غير المنطقية فقط إلى مركز البيانات للمعالجة. وبالتالي ، يتم استخدام خوادم الحافة عند الحاجة:

• نهج مرن للأمان ، حيث أنه في حالة Edge Computing ، يمكنك تهيئة النقل إلى مركز البيانات المركزي للمعلومات المعدة مسبقًا والمعدة ؛
  
• الحماية من فقدان المعلومات ، لأنه في حالة فقدان التواصل مع المركز ، ستجمع النقاط المحلية المعلومات ؛
  
• حفظ على حركة المرور ، ويتحقق ذلك من خلال معالجة الجزء الأكبر من المعلومات في المكان.
  

الحوسبة حافة لتوفير حركة المرور

قررت شركة Maersk الدنماركية ، إحدى شركات الشحن الرائدة في العالم ، تقليل استهلاك الوقود لسفنها وتقليل انبعاثات الهواء.

لحل هذه المشكلة ، تم استخدام تقنية Siemens EcoMain Suite ، وأجهزة الاستشعار على محركات والمكونات الرئيسية للسفينة ، وكذلك خادم BullSequana Edge المحلي للحوسبة في الموقع.

بفضل المستشعرات ، يراقب نظام EcoMain Suite باستمرار حالة العقد الحرجة للسفينة وانحرافها عن القاعدة المحسوبة مسبقًا. يسمح لك هذا بتشخيص خطأ بسرعة وتوطينه وصولاً إلى عقدة المشكلة. نظرًا لأن القياس عن بُعد يتم نقله باستمرار "إلى المركز" ، يمكن لفني الخدمة إجراء التحليل عن بُعد وتقديم توصيات إلى طاقم الطائرة. والسؤال الرئيسي هنا هو مقدار البيانات ومقدار الإرسال إلى مركز البيانات المركزي.

نظرًا لأن توصيل الإنترنت السلكي الرخيص بسفينة حاوية بحرية يعد مشكلة كبيرة ، فإن نقل كمية كبيرة من البيانات الخام إلى خادم مركزي يعد مكلفًا للغاية. على الخادم المركزي BullSequana S200 ، يتم حساب النموذج المنطقي الكلي للسفينة ، ويتم نقل معالجة البيانات والتحكم المباشر إلى الخادم المحلي. ونتيجة لذلك ، فإن تنفيذ هذا النظام قد آتى ثماره في ثلاثة أشهر.

الحوسبة الحافة لتوفير الموارد

مثال آخر على الحوسبة الحدودية هو تحليلات الفيديو. وبالتالي ، واحدة من المهام المحلية لدورة الإنتاج في الشركة المصنعة للمعدات للغازات التقنية Air Liquide هي مراقبة الجودة لأسطوانات غاز الطلاء. تم تنفيذه يدويًا وكان حوالي 7 دقائق لكل أسطوانة.

لتسريع هذه العملية ، تم استبدال الشخص بكتلة من 7 كاميرات عالية الدقة. تأخذ الكاميرات البالون من عدة جوانب ، وتنتج حوالي 1 غيغابايت من الفيديو في الدقيقة. يتم إرسال الفيديو إلى خادم الحدود BullSequana Edge مع Nvidia T4 على متن الطائرة ، حيث تقوم الشبكة العصبية ، المدربة على البحث عن العيوب ، بتحليل البث عبر الإنترنت. نتيجة لذلك ، تم تقليل متوسط ​​وقت الفحص من بضع دقائق إلى بضع ثوان.

الحوسبة الحافة في التحليلات

معالم الجذب السياحي في ديزني لاند ليست ممتعة فحسب ، ولكنها أيضًا كائن فني معقد. لذلك ، على "السفينة الدوارة" تثبيت حوالي 800 أجهزة استشعار مختلفة. يرسلون باستمرار البيانات حول تشغيل الجذب إلى الخادم ، ويقوم الخادم المحلي بمعالجة هذه البيانات ، ويحسب احتمال فشل الجذب ويشير هذا إلى مركز البيانات المركزي.

بناءً على هذه البيانات ، يتم تحديد احتمال حدوث عطل فني وبدء الإصلاح الوقائي. يستمر عامل الجذب حتى نهاية يوم العمل ، وفي الوقت نفسه ، تم إصدار أمر إصلاح بالفعل ، وسرعان ما قام العمال بإصلاح عامل الجذب في الليل.

BullSequana Edge

تعد خوادم BullSequana Edge جزءًا من بنية أساسية كبيرة للعمل مع "البيانات الضخمة" ، وتم اختبارها بالفعل مع Microsoft Azure و Siemens MindSphere و VMware WSX ولديهم شهادات NVidia NGC / EGX. تم تصميم هذه الخوادم خصيصًا للحوسبة الحدودية ، وهي متوفرة في حاويات عامل شكل U2 للتركيب في حامل قياسي ، وعلى سكة DIN ، وعلى الحائط ، وفي إصدار مثبت على الأرضية.

تم تصميم BullSequana Edge على لوحة أم خاصة ومعالج Intel Xeon D-2187NT. وهي تدعم تثبيت ما يصل إلى 512 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي أو 2 محركات أقراص صلبة بسعة 960 جيجابايت أو 2 محركات أقراص صلبة بحجم 8 أو 14 تيرابايت. أيضا في نفوسهم يمكنك تثبيت 2 GPU Nvidia T4 16 GB للعمل مع الفيديو. وحدات Wi-fi و LoRaWAN و 4G ؛ ما يصل إلى 2 10 غيغابت وحدات SFP. في الخوادم نفسها ، تم بالفعل تثبيت مستشعر فتح الغطاء ، وهو متصل بـ BMC ، والذي يتحكم في وحدة IPMI. يمكن تهيئته لإيقاف الطاقة تلقائيًا عند تشغيل المستشعر.

يمكن العثور على المواصفات الفنية الكاملة لخوادم BullSequana Edge هنا . إذا كنت مهتمًا بالتفاصيل ، سنكون سعداء بالإجابة على أسئلتنا في التعليقات.