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邊緣運算話題正夯 邊緣伺服器發展大異其趣
這五項邊緣運算伺服器的發展趨勢分別為:「超融合技術與功能介面整合」、「靈活運算架構與節點多層化」、「軟體定義與虛擬化技術強化」、「開放化硬體架構與軟體堆棧」、「小型與防震型等環境適應力」。上述趨勢將持續牽引2019年第三、第四季之後的邊緣運算伺服器產品,與整體產業生態系的發展走向。
超融合技術與功能介面整合
智慧聯網需求差異性高,邊緣位置必須在離線、沒有核心數據中心的支持情境之下,還能夠獨立執行現場的分析、分派任務;此外,為了讓客戶或使用者可以更加便捷地使用伺服器設備,因此,如何降低使用的成本與使用複雜性成為關鍵因素,這也推動邊緣運算伺服器產品朝向「超融合」(Hyperconvergence)發展。
包括思科(Cisco)的PowerEdge R740、XR2與聯想的ThinkSystem SE350等產品皆應用了「超融合」來陳述自身的產品,大約可以分為兩種主要內涵:
第一,運算、儲存、網路功能的超融合,此三種技術的融合形成了「超融合基礎建設」(Hyperconverged Infrastructure, HCI),此一架構具有快速布署、彈性擴充特性。
第二,隨著現場數據量的大量增加,並且在運算成本的考量下,藉由分散式系統軟體,將多個邊緣運算伺服器形成「叢集」是相對較佳的解決方案,然而,此一種叢集化的解決方案,賴於是否能依據現場的環境資源與使用模式(如工控、電源配置模式),進行靈活性調度與處理,這進一步推動了資訊技術(Information Technology)與操作技術(Operation Technology, OT)的融合,邊緣運算伺服器便是融合的載體。
上述兩項內涵之中,又以IT、OT的融合最為重要,其更被視為邊緣運算能否在不同「現場」(Field)進行大規模布署與管理的關鍵因素,尤以是在設備、次系統數量愈多、愈複雜的場域,更尤其需要IT、OT端的融合。「超融合」的發展趨勢之下,除了將影響了邊緣運算伺服器產品設計,也將整合企業內部IT、OT(如工業控制)原先屬於不同部門的合作與分工模式。
靈活運算架構與節點多層化
邊緣運算伺服器與傳統地方型伺服器的差別之一,在於邊緣運算伺服器所強調的並非封閉性的系統情境,而是可以按照不同的設備、通訊需求,進行多層的運算架構設計;也就是藉由數據、服務品質來判斷資訊數據分析與運算位置,並且因應不同的事件類型,運算位置可在雲端、邊緣來進行靈活性的調整與分派。
AWS的Snowball Edge產品,便是靈活型運算架構的具現,然而,不僅AWS此種雲端服務提供商,幾乎所有邊緣運算伺服器布局業者,皆強調「伺服器」是介於雲端、終端之間的「節點」。屬於「雲端服務提供商」、「網通設備提供商」的不同業者,對於靈活型運算架構有兩種不同內涵:
第一,雲端服務提供商,對於邊緣運算伺服器功能,特重於雲端與邊緣的資料遷移能力,對於雲端服務而言,邊緣運算伺服器所能提供的服務,較類似於「朵雲」(Cloudlets),也就是考量客戶負擔的成本,以及就近客戶布署的需求,所創造的雲端服務延伸。
第二,網通設備提供商,對於邊緣運算伺服器的功能,則較強調現場基礎建設建構,因此,相對於雲端服務提供商,比較側重於如何藉由「叢集」來串聯終端的運算資源池。
上述兩項不同的內涵,在2019年之後已有匯流的情況,並且「雲端服務提供商」、「網通設備提供商」在5G、智慧製造等情境之下,已有日益增加的策略合作。不過,值得注意的是,不同使用情境的設備、數據異質性差異甚大,因此不同的服務情境將會有不同的層級架構,如何掌握現場設備數據生成與傳輸特性,藉由擬定「數據政策」來設計多層級運算架構,會是延伸課題所在。
軟體定義與虛擬化技術強化
藉由邊緣運算功能介面來觀察,可以發現邊緣運算與雲端運算,架構上最大差異之一在於邊緣運算除了有「垂直」層級關係,亦有「水平」層級關係,然而複雜層級關係已非傳統伺服器、閘道器、路由器所能因應,因此「虛擬化」與「軟體定義」便成為依賴的技術選項。
包括研華、Supermicro、聯想等對於自身邊緣運算伺服器產品的陳述,皆直接聚焦在虛擬化、軟體定義兩項技術,兩者主要目標,皆是希望超過硬體限制,讓整體網路中的運算效率提升。兩項技術內涵縱然不同,但彼此卻密不可分。
虛擬化技術,可以進一步將運算、儲存與網路資源虛擬化,在邊緣的位置上形成一個資源池,最常應用的是網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization, NFV),其將網路節點分割成為數個功能區塊,有利於動態規劃「封包傳輸路徑」,達到動態負載平衡。
軟體定義技術則可以視為是整體基礎建設的軟體控制機制,藉此可以將上述的「虛擬資源」分配給資源取用者,可進一步分為軟體定義網路(Software Defined Storage, SDS)與軟體定義儲存(Software Defined Network, SDN)。
虛擬化與軟體定義技術被視為5G電信數據封包核心網路(Evolved Packet Core Networks, EPC)的主幹,會有這樣的演變,除了設備異質性提高之外,主要推動力是服務提供商必須針對不同使用者需求,來彈性設定傳輸網路與傳輸路徑。邊緣運算伺服器作為基礎建設重要的節點,需要支援或具備「虛擬化」與「軟體定義」技術,讓整體網路更具備彈性化與可擴充性,同時也可降低運算基礎建設的建置成本。
開放化硬體架構與軟體堆疊
強調去中心、分散化的邊緣運算架構,也嘗試定義新的產業生態系,而受到開源文化影響開放硬體、開源軟體思考逐漸被電信服務提供商、雲端服務提供商所接納,影響下世代邊緣運算伺服器產品設計思考,主要目標在於建構具有協同作業的架構與環境,以及增加設備與平台的互通性。
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