邊緣資料中心需求和核心技術分析

　　邊緣計算是指將IT資源(計算、儲存等)從傳統的雲資料中心向使用者側遷移,拉近使用者和IT資源的物理距離,實現更低的資料互動時延、節省網路流量,從而為使用者提供低延時、高穩定性的IT解決方案。

　　1、概述

　　邊緣計算是指將IT資源(計算、儲存等)從傳統的雲資料中心向使用者側遷移,拉近使用者和IT資源的物理距離,實現更低的資料互動時延、節省網路流量,從而為使用者提供低延時、高穩定性的IT解決方案。邊緣計算依賴邊緣資料中心來完成。邊緣資料中心和傳統的雲資料中心是相輔相成的關係。需要低延時和節省頻寬的場景可以採用邊緣的解決方案;時延不敏感、對頻寬消耗不大的傳統業務仍然可以採用傳統的雲資料中心方案解決。邊緣資料中心和雲資料中心分別滿足不同應用的業務需求,二者有效互補。

　　2、需求分析

　　2.1、5G的需求

　　20世紀末至21世紀初,隨著固網頻寬的提升和技術的發展,各類入口網站、微博開始興起,資料量逐漸增大;隨著3G、4G的使用,微信等社交APP、抖音快手等短影片APP開始流行,移動網際網路開始蓬勃發展。也就是在這個階段,我國的資料中心特別是雲資料中心迎來了大發展。

　　2019年6月,工業和資訊化部正式釋出5G商用牌照,中國移動釋出2020年5G二期無線網主裝置集中採購公告,正式啟動28個省、自治區、直轄市共232143個基站的採購招標。中國資訊通訊研究院副院長王志勤在《加快5G網路建設點燃數字化轉型新引擎》一文中預測,“到年底全國範圍內將累計開通5G基站超過55萬個”。

　　如果都依賴集中儲存和計算將會給雲資料中心帶來很大壓力,特別是其中很多物與物之間應用場景,譬如工業網際網路,需要將資料處理靠近資料來源。可以預見,5G時代的資料計算和儲存將會採用雲資料中心和邊緣資料中心相結合的方式,而且,邊緣資料中心將會成為理想的承載基礎設施去處理更多對時延要求更高的業務。

　　2.2、IoT的需求

　　IoT產業界仍在爭論資料的分析處理最好在哪裡進行:邊緣、裝置本身、本地閘道器或集中式雲。

　　一些沒有嚴格延遲需求的IoT場景可能會被聚合到雲端。然而,目前大部分的IoT場景屬於商業、工業和運輸的延遲敏感、資料密集型技術,這些應用不太適合傳統雲環境。例如大型移動機械和工廠裝配線、自動駕駛車輛和飛機維護、災難恢復系統或向技術人員發出警報以進行預防性維修等等。前英特爾CEO在一次演講中提到,由於安裝有數百個車上感測器,因此每行駛8小時車輛將生成大約40TB的資料,相當於同期3000個人產生的資料總和。由於需要低時延的處理,那麼如果把這麼多資料傳回雲資料中心處理後再傳回車輛,對安全行駛產生的影響將難以預料。

　　最保守的預測也認為20年後將會有超過1000億的裝置連線在網際網路上。這些裝置包括了移動裝置、可穿戴裝置、家用電器、醫療裝置、工業探測器、監控攝像頭、汽車以及服裝等。它們所創造並分享的資料將會給工作和生活帶來一場新的資訊革命。人們將可以利用來自物聯網的資訊來加深對世界以及自己生活的瞭解,並且做出更加合適的決定。與此同時,聯網裝置也將把目前許多工作,比如監視、管理以及維修等需要人力的工作自動化。物聯網連線了大量的裝置,它增加了跨越不同區域的裝置的數字化和自動化。隨著5G的部署與發展,是否要和IoT融合已經成了一個熱點話題。但是無論採用什麼技術,IoT帶來的需要就近處理的海量資料已是一個既定趨勢,對邊緣資料中心將帶來巨大的需求。

　　2.3、CDN的需求

　　第三方CDN提供商利用由數千臺專業邊緣伺服器和儲存組成的專用網路來快取人們使用很頻繁的內容。根據思科釋出的研究報告,到2022年CDN將會承載72%以上的網際網路流量,遠高於2017年的56%。目前許多CDN流量都在區域核心網路上,由於都會網路絡容量增長快於核心網容量的增長速度,因此未來CDN將處理更多接近終端使用者的流量。2022年,預計將有三分之一的流量在邊緣被處理掉,高於2017年的27%。

　　目前來看,CDN提供商一般沒有自建的資料中心,他們將越來越依賴邊緣資料中心來提供不斷增加的空間和電力,以滿足其不斷增長的業務需求。而且,隨著對更廣泛的接入和更好的客戶體驗的追求,邊緣資料中心提供商需要去更多的二三四線城市進行部署,這對於未來非一線城市的資料中心市場將會帶來一個很大的機遇。 2.4小結 網路推動了應用的發展,應用實現了網路的更多場景。不管是5G、IoT還是CDN,它們帶來的是海量的需要低時延處理的邊緣資料。無疑,在基礎設施領域,隨著各種需求的爆發式增長,邊緣資料中心將會被推上風口。

　　3、核心技術分析

　　3.1、邊緣硬體

　　邊緣硬體主要指邊緣通用伺服器、網路裝置、製冷等一系列基礎設施。邊緣計算業務的部署位置往往更加靠近使用者,所以在部署空間相對傳統資料中心較小,機房的條件相對傳統資料中心也相對較差,部署業務規模隨著使用者動態靈活擴充套件和收縮,這些都對邊緣硬體提出了更多新的要求,其中包括但不限於:高密度的計算和儲存能力、在更小空間下操作和維護的能力、更高的可靠性(適應惡劣環境的穩定執行能力)、自散熱能力等。

　　在開放資料中心委員會(ODCC),三大運營商牽頭提出了OTII專案,這可以認為是一種邊緣伺服器的嘗試。此前,一般的思路是讓邊緣機房的環境適配現有的標準伺服器裝置,但在這個過程中為了滿足伺服器的承重、配電以及溼度、溫度等環境要求,需要在邊緣機房的改造上下很大的成本。因此,OTII專案換了一個思路,研發具有邊緣特色的伺服器裝置,來適配現有的機房。目前OTII伺服器在中國電信已經得到了少量的應用部署。

　　3.2、邊雲協同

　　邊緣資料中心為使用者提供就近的邊緣計算服務,但是邊緣計算節點並不是資料孤島,邊緣資料中心根據不同的業務需求需要和遠端資料中心進行資料互動,透過邊緣和資料中心的互動來為客戶提供更好的業務服務。

　　邊雲協同的主要作用和價值,首先是實現多邊緣資料中心的負荷分擔和智慧排程。基於不同的邊緣資料中心的資源佔用,流量大小,健康狀態來做更加全域性和高效的智慧排程。其次是提供全域性的業務整合能力,滿足應用快速移動業務的應用需求。例如:車聯網應用中,如果僅僅瞭解一個邊緣資料中心覆蓋範圍的交通訊息是遠遠不夠的,往往在長途駕駛中需要了解全路徑的交通訊息,以規劃更好的交通線路。這些都需要全據的資料資訊,需要資料中心針對多個邊緣的節點的資訊做彙總,做中心統一的智慧規劃。再次,助力AI和大資料業務後臺實現。人工智慧和大資料業務都需要大量的資料進行運算,邊緣提取出的有價值資訊,都需要同步到資料中心進行更加深入的模型訓練。

　　3.3、邊邊協同

　　邊緣資料中心除了和中心節點需要做資料互動之外,邊緣和邊緣之間的資料互動也是非常必要的,邊緣和邊緣協同有效幫助使用者解決在不同的邊緣之間的流暢切換,例如:使用者在高速移動(駕車或者高鐵等)場景使用邊緣計算業務,需要能快速在不同的邊緣資料中心之間的做狀態資訊的同步,以保證使用者業務不受邊緣資料中心切換的影響。

　　邊緣資料中心之間的網路架構將會是一個關鍵的技術方面。以CDN為例,傳統的CDN接入方式一般是CDN邊緣POP接入都會網路,CDN骨幹POP點、省級CDN內容中心和CDN省級管理中心接入省會節點IDC,省會IDC連線骨幹網。在邊邊協同的場景下,需要CDN之間進行更短路徑的連線,這對於未來的網路架構設計提出了更高的要求。

　　4、展望

　　邊緣是個相對的概念,在對邊緣計算尚沒有明確定義的時候,對於基礎設施來說就存在著各種發展可能。毫無疑問,隨著對機架的爆炸式增長需求,未來資料中心行業需要包括OTII和液冷這樣的創新技術來提升能效降低能耗;也需要無損網路這樣的網路技術來提升資料中心內和DCI的通道能力,去支援未來更多邊邊協同場景。未來,邊緣市場規模超萬億,廣闊市場空間將帶給整個資料中心產業界帶來無限的想象空間和嶄新的發展機遇。