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Edge MicroDC边缘运算微型资料中心发展趋势
 

【作者: 施柏榮】2020年04月30日 星期四

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边缘运算微型资料中心(Edge Micro Data Center)采用分散式系统,在介於终端设备与云端运算的位置之中,扮演数据缓存、过滤等「预处理」功能。


观察微型资料中心之边缘运算系统架构的功能位阶、应用情境及相关的产品布局之後,发现微型资料中心的应用情境,多数以智慧制造与工业联网为主要情境,其次则为商务IT环境,在进入2018年之後,则能发现有愈来愈多的微型资料中心,锁定5G与行动边缘运算的电信基站与通讯机房。



图一 :  与公共云相比,边缘运算具有许多优势。(source:production.de)
图一 : 与公共云相比,边缘运算具有许多优势。(source:production.de)

未来,也可以预期「智慧制造」、「商务办公」、「电信基站」会是微型资料中心的三个核心情境,而这样的情境与需要稳定操作环境的传统资料中心有着相当的不同。


若进一步藉由产品的比较(云端资料中心、传统资料中心、微型资料中心)解释微型资料中心被提出的原因,可再进一步区分为四项:


一、相对於云端运算,微型资料中心的出现,是为了在边缘端即进行数据处理,此举具有客户的「成本考量」,也就意味现场数据不需要皆传送至云端进行储存;


二、数据的生成者、拥有者可能存在多个利害关系人,而「数据池」的型态也朝向水平连结,而非垂直型态发展;


三、相对於云端运算、传统资料中心来说,客户所处的现场不一定具有足够的布署空间,也不一定有稳定的电源与通讯条件;


四、微型资料中心所布署环境具「非标准化」的特性,客户所预期布署的环境,可能属於狭小空间之外,可能也具有高温、高湿度、多震动,甚至必须经常进行位置迁移的「恶劣环境」。



图二 : 预期未来智慧制造、商务办公、电信基站将会成为微型资料中心的三个核心情境。(source:IoT Evolution World)
图二 : 预期未来智慧制造、商务办公、电信基站将会成为微型资料中心的三个核心情境。(source:IoT Evolution World)

藉由上述的产品比较可以发现,虽然「智慧制造」、「商务办公」、「电信基站」是微型资料中心被预期布署的应用情境,但事实上最应该理解的是,微型资料中心布署的现场已然有相当大的不同,布署的楼板面积、通讯条件、数据存放型态与客户所能担负的总体成本,都会持续影响微型资料中心的产品发展趋势。


如要再进一步解析微型资料中心的发展趋势,不仅可以从「产品技术」演进来观察,也可以发现布局业者在「商业营运」的层面,也提出了有别於以往的产品发展方向。


边缘运算微型资料中心可归结为:小型化、模组化、分散化、预处理及安全性等五项产品技术的发展趋势。

以下将依循上述观察,区分为「产品技术」、「商业营运」两个层面来进行分析。


技术趋势1:「小型化」硬体配置与机电整合

藉由2016年之後微型资料中心硬体规格来看,将持续朝「小型化」的方向来发展,所谓小型化是相对於传统资料中心而言,近两年微型资料中心将会以长200公分、宽70公分、高100公分左右的体积为主要,甚至发展出更狭窄、可壁挂的机柜型态。


这在产品技术反映了两项改变:首先,过去对於资料中心「可扩展性」的理解,多数是以大型机柜内部是否有预留足够的内装、扩展空间,但在边缘运算、分散式系统的思维之下,微型资料中心「可扩展性」转为由软体、通讯连结的能力来加以定义,也就是透过连结技术,所可能形成的微型资料中心的总体「丛集」总量;其次,机柜内部空间必须被更有效率使用,因此,组件的体积也将朝小型化发展之外,组件的「线路配置」也保有更多的调整弹性,这也有赖於机柜内部的机电整合能力。


从上述的变化来看,微型资料中心的「小型化」或微型化,不单只是外观设计更小,事实上,微型资料中心仰赖的是更灵活的「机电系统」与「次系统整合」的能力。


技术趋势2:「模组化」提高扩充与加快布署

除了以「微型化」的命名来区隔与传统资料中心的差异之外,「模组化」则是另一个被经常用来指称微型资料中心的名称,比如Zellabox、Dell便在其产品的陈述之中,强化微型资料中心能够像「砖块」一般灵活组建在不同的环境之中。


这同样反映出两项产品技术层面的变化:


首先,无论是工厂、电信机房的应用场域,除了微型资料中心之外,也包含各种资讯电子设备,因此,模组化的设计方便在现场针对不同需求进行「移动」与配置,同时,存在独立机房空间的情境将会愈来愈少。


其次,管理软体平台技术的演进,让资料中心不需集中在特定机房空间来统一管理,藉由平台介面可以随时监控资料中心的状态,这也意味场域存在复杂的操作环境时,微型资料中心可以配置在更邻近的位置,比如将其配置在工厂各自独立的生产线旁。


微型资料中心「模组化」发展,反映出不同情境对於产品「敏捷性」需求的提升,而这样的敏捷性,可以协助硬体提供商更迅速地布署现场的IT基础建设。@大标:技术趋势3:「分散化」建置提升设备可靠性


边缘运算强调的「分散式」系统思维,也将成为未来发展的重要方向,这直接反映出微型资料中心与传统资料中心在控制体系上最大的区隔。在分散式系统的设计思维,微型资料中心就是散落的边缘节点,彼此可以连结成为一个系统。



图三 : 在分散式系统的设计思维,微型资料中心就是散落的边缘节点,彼此可以连结成为一个系统。(source:Medium)
图三 : 在分散式系统的设计思维,微型资料中心就是散落的边缘节点,彼此可以连结成为一个系统。(source:Medium)

然而,观察2016年布局业者对於微型资料中心加入分散式系统的陈述,可以再分为两个意涵:


首先,以数据中心基础建设管理(DCIM)为出发点,强调微型资料中心的各个组件,区分成为不同的模块,并采用不同的管理系统来加以控制,如将电源、冷却分属於不同的系统来进行管理,如此可避免因单一模块的失灵而造成整体停机。


其次,采用分散式运算、储存思维,将单一的微型资料中心视为可连结集成的单元,彼此可以藉由光纤通道、乙太网路的数据交换,形成一个可持续扩充的「资源池」。


分散式的微型资料中心,预期在终端分散尺度较广的情境大量采用,如需要大量布署「电信基站」的5G与行动网路建设,便需要分散式系统来强化设备的「可靠性」。


技术趋势4:「预处理」数据流量降低云负载


图四 : 边缘运算微型资料中心预处理的目的在於过滤传输云端的数据流量。(source:Towards Data Science)
图四 : 边缘运算微型资料中心预处理的目的在於过滤传输云端的数据流量。(source:Towards Data Science)

「预处理」(Preprocessing)与「分散式系统」,是边缘运算微型资料中心与传统资料中心最大的两个区隔。所谓的预处理,放置在资料中心的角色思考,相对必须要针对终端回应边缘运算伺服器来说较为单纯,它的目的是过滤传输云端的数据流量。


这可以回到微型资料中心在「边缘运算系统架构与阶层与位置」来寻求解释,它同样反映出两项重要的产品技术层面变化:


一、微型资料中心预先执行「流动数据分析」(Streaming Data Analytics),这样的功能是相对於云端运算而言,也就是去判断数据的类型,需要传输至云端进行商业智慧管理的数据,才进一步传输至云端,此举,让微型资料中心必须赋予厘清数据政策进而过滤数据的能力。


二、与上述相似,但针对同一水平层级的资料中心,进行数据传输、资料同步化的判断。


无论是哪种变化,事实上都反映出微型资料中心不再是单纯的「储存节点」,它必须赋予更多现场运算、甚至本地学习的能力。此举也让IT资讯电子的功能更为模糊化。


技术趋势5:「安全性」提升数据与终端信任

有监於微型资料中心将可能布署於远端、室外的环境之中,因此,对於「安全性」的讨论更为重要。它假设微型资料中心所放置的地方,普遍缺乏硬体、人员保护之下,如何尽可能降低微型资料中心受到各种危害的风险。


安全性的讨论,可以回到「物理世界」与「数位世界」两个产品技术层面基础课题:


一、 在物理的技术层面,与其他IT基础设备相同,微型资料中心也关注於机柜、锁匙的安全性,也就是在缺乏人员监控的情境之下,能否防止人为的外力破坏,除此之外,操作时的温度冷却,是否有造成停机的风险,也是物理安全性讨论的范畴之一。


二、 数位层面的讨论,则紧扣於资讯安全,比如远端的访问与存取权限的管理等,此外,区块链与加密技术应用在数据传输,也预期将获得更多关注。


微型资料中心安全性问题,将随着微型资料中心大规模布署之後,成为核心的课题,对於硬体提供商来说,物理与数位的安全性工具,将成为产品不可或缺的解决方案。


汇整上述多个层面的观察,边缘运算微型资料中心可归结为:「小型化」、「模组化」、「分散化」、「预处理」以及「安全性」五项产品技术的发展趋势。小型化、模组化已然是当前布局业者相同的发展路径,但分散化、预处理的功能,则仍有存在差异,这样的差异,主要反映出不同的布局业者对於关注情境的理解之外,也会与布局业者原先类属的产业类型或阵营有关,比如云端服务与工业控制硬体提供商对於产品切入的视角便存在显着的不同。


而最终,关於安全性的解决方案,也尚未有统一的工具。也预期会朝向客制化设计之外,相关资讯安全与远程监控软体也将成为标准配备。这些产业技术趋势,势必重构微型资料中心的功能堆栈。


(本文作者施柏荣为资策会MIC资深产业分析师)


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