Периферийное хранилище — ответ на быстро развивающиеся сценарии применения периферийных вычислений (Edge Computing). Портал ComputerWeekly объясняет, почему имеет смысл хранить данные на периферии и какие ключевые проблемы при этом возникают.

Спрос на периферийные вычисления быстро растет. Deloitte, например, прогнозирует, что в этом году объем этого рынка достигнет 12 млрд. долл. Согласно другим исследованиям, к 2028 г. он может превысить 60 млрд. долл. Этот рост стимулируется Интернетом вещей (IoT), связью 5G и распределенными системами в таких различных областях, как производство и здравоохранение, дистанционное наблюдение и даже автономные транспортные средства.

Forrester, например, говорит о «четырех гранях периферийных вычислений». К ним относятся: грань взаимодействия, где потребители или окружающая среда взаимодействуют с устройством; операционная грань; грань предприятия и грань поставщика. Эта трактовка далека от ситуации десятилетней давности, когда периферийные вычисления означали ИТ в филиалах или малых офисах и, возможно, небольшое количество мобильных устройств, принадлежащих предприятию.

Периферийные системы помогают организациям реагировать на растущие объемы данных и необходимость их обработки и анализа без затрат и задержек, связанных с передачей информационных потоков в центральный дата-центр. Однако они нуждаются в локальном хранилище. И оно должно быть адаптировано к рабочей нагрузке, местоположению и окружающей среде.

Где развертываются Edge-хранилища

Edge-инфраструктура и периферийные СХД — далеко не новинка. Организации использовали ИТ в удаленных офисах и филиалах еще до появления настольных ПК. За переходом на настольные ПК быстро последовали локальные серверы или сетевые устройства хранения данных (NAS) для обеспечения совместного доступа к файлам и резервного копирования. Более технически развитые организации использовали локальные хранилища для создания резервных копий для загрузки в ЦОД или выгрузки на ленточные накопители.

Пользовательские устройства также можно рассматривать как элемент Edge Computing, и в некотором смысле они представляют собой еще большую проблему, чем удаленные офисы или филиалы. Все более мобильная природа ПК делает управление хранением данных, включая резервное копирование, еще более сложной задачей, чем резервное копирование оборудования в филиалах. Облако, по крайней мере, немного ослабило давление, обеспечивая проведение автоматического резервного копирования непосредственно с персонального устройства. Но организациям по-прежнему необходимо управлять хранением данных на локальных устройствах, особенно когда речь идет о безопасности.

Однако Edge-хранилища все чаще будут использоваться в удаленных и автономных устройствах. Помимо датчиков и аппаратуры наблюдения, к ним, вероятно, будут относиться транспортные средства, системы управления дорожным движением и другие системы управления окружающей средой, а также базовые станции 5G. Все они требуют хотя бы какого-то локального хранения данных.

Зачем нужны периферийные СХД

ИТ-отделы предприятий сосредоточены на хранении данных в ЦОДах или в облачной инфраструктуре. Это большие, централизованно управляемые, масштабируемые системы. Однако перемещение данных с периферии в центр не всегда возможно или целесообразно. Огромные объемы данных, которые поступают от подключенных датчиков, систем видеонаблюдения и других IoT-технологий, могут быстро перегрузить сеть.

Даже если бы это было не так, задержка, качество обслуживания и надежность — это аргументы против централизации всех данных. Локальная обработка и отправка только части важных данных, к примеру, результатов аналитики, данных об исключениях или неисправностях или даже выборок данных по времени, снижает потребность в пропускной способности. Но для этого необходимо эффективное локальное хранение данных.

«В последние годы мы стали свидетелями бурного роста IoT, что стало основной движущей силой развития систем периферийных вычислений, — говорит Тоби Алкок, CTO ИТ-интегратора Logicalis. — Поскольку к Интернету подключается все больше устройств, которым требуется вычислительная мощность в режиме реального времени, понадобилось приблизить хранение данных к месту их сбора».

Еще одним вариантом хранения данных на периферии, который изучается телекоммуникационной отраслью, является edge-кэширование. В этом случае данные хранятся временно, а затем передаются для обработки в другие, централизованные или облачные системы. Периферийное кэширование может использоваться для сжатия данных, шифрования или выполнения таких задач, как балансировка нагрузки. Оно уже используется в медиа- и интернет-индустрии в сетях доставки контента (CDN). В отличие от других инструментов периферийного хранения данных, кэширование применяется для хранения данных, доставляемых как к потребителю от предприятия (downstream), так и от предприятия к потребителю (upstream).

Периферийное хранение данных: что это за технология

С технической точки зрения периферийные СХД в основном строятся на базе твердотельной памяти. В компьютерных системах применяются SSD или энергонезависимая память типа NVMe. Более крупные устройства IoT используют NVMe, но камеры наблюдения и другое маломощное оборудование оснащаются съемными накопителями, часто в виде карт памяти. Карты microSD являются популярным выбором, их емкость сейчас составляет 1 Тб и выше, а спецификации SD-карт поддерживают до 128 Тб. Производители также выпускают карты SD и microSD корпоративного класса, а также специализированные карты, оптимизированные для систем видеонаблюдения и других приложений, требующих постоянной записи данных. Эти карты более надежны, чем карты потребительского класса, но стоят гораздо дороже.

Edge-хранилище также должно быть физически прочным. IoT-устройства могут подвергаться воздействию со стороны окружающей среды, например колебаниям температуры, они могут стать объектами вандализма или кражи. В таких областях применения, как автомобильный транспорт и перевозки, носители должны выдерживать вибрацию и ускорение. Периферийное устройство хранения данных должно надежно работать без защиты, доступной в ЦОДах или даже в серверных стойках. «Edge-технологии должны соответствовать форм-фактору и функциям инфраструктуры, — говорит аналитик Forrester Навим Чхабра. — Так, вы не можете поставить в автономный автомобиль полноценный стоечный сервер. У вас не хватит ни места, ни охлаждения». Периферийное интерактивное устройство, такое, к примеру, как розничный киоск, также имеет свои собственные ограничения по дизайну.

Плюсы и минусы Edge-хранилища

Установка СХД увеличивает стоимость Edge-устройств. Оправданием является то, что хранение (и обработка) данных на месте дешевле или эффективнее, чем альтернативные варианты, такие как передача в ЦОД или облако. Стоимость пропускной способности является ключевым фактором, заставляющим переносить хранилище на периферию. Исходя из цен AWS, отраслевые эксперты полагают, что в расчете на гигабайт пропускная способность стоит примерно в четыре раза больше, чем хранение. Удаление избыточных данных перед их загрузкой позволяет сэкономить средства. Другим фактором является трудность обеспечения доступа к периферии с помощью обычных сетевых технологий, а также проблемы надежности и задержки, которые могут влиять на работу сетей на больших расстояниях.

«Одной из главных проблем или, возможно, главных мотиваций для любой технологии Edge являются задержка и пропускная способность. То есть скорость и пропускная способность соединения с ядром, — говорит Брайан Беттс, аналитик Freeform Dynamics. — Если вы пытаетесь минимизировать объем передаваемых данных и быстрее реагировать, что обычно и происходит, вам неизбежно придется делать больше на периферии». Проблема заключается в том, что из-за своего расположения Edge-хранилища сложнее в управлении и обслуживании. Увеличение емкости означает замену оборудования, а выгрузка данных зависит от ограниченной пропускной способности соединений в удаленных местах.

Тем не менее, поставщики и клиенты ищут способы разгрузки периферийных хранилищ, в частности, путем выгрузки данных по сети в периоды затишья или даже физически. «Периферийные хранилища не очень быстро масштабируются по сравнению с облачными, — говорит Ивайло Врабчев, руководитель отдела профессиональных услуг и архитектор AWS-решений HeleCloud. — Во избежание нехватки ресурсов необходимо точное управление емкостью хранилища».