Dzisiejsze aplikacje, szczególnie mobilne, mocno korzystają z przetwarzania danych w modelu usługowym, czyli z chmury. Chmura oferuje wielką moc obliczeniową, niemal nieograniczoną. Podobnie przestrzeń składowania danych jest niemal nieskończona. Przy eksploatacji oprogramowania, które gromadzi wiele porcji danych i wymaga przetransferowania informacji do data center, a następnie – po przetworzeniu – z powrotem do urządzenia końcowego, pojawiają się problemy związane z opóźnieniami. Czy problem ten mogą rozwiązać lokalne mikrocentra danych?
Każdy z elementów infrastruktury sieciowej wprowadza opóźnienia, rosną one w miarę wzrostu liczby węzłów, przez które przechodzi transmisja danych. Nie bez znaczenia jest także odległość od centrum danych. Prędkość światła w światłowodach również jest ograniczona. Gdy aplikacja komunikuje się z serwerem w odległym data center, opóźnienie w transmisji ulega zwielokrotnieniu w miarę kolejnych połączeń pytanie-odpowiedź niezbędnych do jej pracy. Problem staje się jeszcze poważniejszy wraz ze wzrostem zapotrzebowania na pasmo transmisji danych.
Dużo małych urządzeń wymaga szybkiego dostępu do danych
Rozwój strumieniowej transmisji wideo, telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV oraz usług wideo na życzenie sprawił, że zapotrzebowanie na pasmo wzrosło 4-krotnie w ciągu ostatnich 4 lat. Obserwujemy przy tym niezwykle silny rozwój rozwiązań internetu rzeczy, małych urządzeń podłączonych do internetu, które wysyłają porcje danych do aplikacji, najczęściej chmurowych. Urządzeń IoT będzie coraz więcej. Cisco szacuje, że w roku 2020 do sieci będzie podłączonych ponad 50 mld urządzeń IoT. Będą one automatycznie raportować informacje na swój temat, co umożliwi optymalizację procesów i zasobów. Dane z takich urządzeń muszą być przesłane do aplikacji w chmurze, a to zadanie staje się coraz trudniejsze. Rozwiązanie problemu leży w przeniesieniu części funkcjonalności możliwie blisko grup urządzeń. Strategia ta nazywa się Edge Computing. Kluczem do niej są małe centra przetwarzania danych.
Przeniesienie całości obliczeń z chmury do lokalnego data center w przypadku aplikacji ściśle chmurowych nie jest uzasadnione ekonomicznie i technicznie. Aby zmniejszyć wpływ opóźnień, można jednak przenieść część z tych zadań obliczeniowych możliwie blisko miejsc, w których dane powstają lub są konsumowane. Niekiedy potrzeby w tym zakresie są na tyle małe, że do ich realizacji wystarczy zestaw serwerów mieszczących się w typowej szafie przemysłowej.
Lokalne data center przejmą część ruchu
Dla jednej lub kilku takich szaf budowa lub wynajmowanie całych centrów danych również jest nieuzasadnione ekonomicznie. Tę lukę zapełniają mikrocentra przetwarzania danych (mikro DC), które stają się łatwą w uruchomieniu jednostką. Można w niej eksploatować serwery po dołączeniu do istniejących instalacji, bez konieczności budowy lub adaptacji pomieszczeń. Dostępne są także rozwiązania w pełni autonomiczne, które wymagają doprowadzenia jedynie zasilania i połączeń sieciowych.
Mikrocentra przetwarzania danych przenoszą część obliczeń blisko odbiorców usługi, umożliwiając przechowywanie danych w pamięci podręcznej lub ich agregację blisko źródła. Z tej technologii intensywnie korzystają operatorzy telekomunikacyjni w zakresie agregacji strumieni wideo na lokalnych zasobach pamięci podręcznej. Wykorzystanie mikro DC konieczne jest również przy wdrożeniach rozwiązań opartych na koncepcji Network Function Virtualization czy Software Defined-Network? Dla operatorów to konieczność przebudowy stosowanych rozwiązań. Pojawiają się także pewne problemy np. z orchestracją (zarządzaniem) czy integracją zwirtualizowanych rozwiązań z systemami zarządzania ruchem sieciowym. Konieczna jest budowa aplikacji wykorzystujących rozwiązania NFV, a także stworzenie API dla innych systemów. Rozwiązania te muszą być łatwo dostępne i łatwo wymienialne, tak aby były one niezależne od rozwiązania dostawcy. Z drugiej strony, dla dostawców oznacza to dużo większe możliwości szybszego i tańszego wdrażania nowych, ciekawych rozwiązań.
Za tym idzie kompletna zmiana w sposobie przetwarzania danych, w tym w rozlokowaniu centrów danych operatorów telekomunikacyjnych. Aby wdrożyć NFV, konieczne jest zbudowanie sieci składających się z centralnego Data Center oraz kilkunastu zdecentralizowanych centrów danych – Distributed Data Center. Będą stanowiły one tzw. Next Generation Point of Presence. NGPoP wykorzystywane mają być na potrzeby zwirtualizowanych funkcji sieciowych, w szczególności związanych z przetwarzaniem i dystrybucją dużych ilości danych. Ale zarządzanie nimi musi być scentralizowane (funkcja orchestracji) i podlegać centralnej kontroli. Jednak elementy przetwarzające i wymieniające duże ilości danych muszą znaleźć się jak najbliżej końcowego użytkownika. Tym bardziej że – zgodnie ze wszystkimi przewidywaniami – ilość przekazywanych danych będzie rosła lawinowo.
Wsparcie agregacji danych z IoT
Z mikrocentrów danych mogą skorzystać też firmy, w których będzie pracować wiele różnych czujników internetu rzeczy. Dzięki agregacji danych w mikrocentrum, przez łącze WAN do serwerów chmurowych wysyła się mniej danych, podobnie aktywność sieciowa zostaje skumulowana w jednym miejscu. To sprawia, że wzrasta sprawność wykorzystania łączy. Bliskość odbiorców wpływa pozytywnie na opóźnienia, bowiem nie trzeba całego dialogu między aplikacją końcową przesyłać do chmury przez łącza transoceaniczne. Tym bardziej że nawet jeśli usługa chmurowa jest hostowana w Europie, opóźnienia podczas transmisji przez WAN nadal mogą być istotne dla jej pracy.
W mikrocentrum mogą pracować zwykłe serwery, macierze dyskowe i urządzenia sieciowe, takie same jak w standardowym data center. Różnica polega na tym, że mikrocentrum jest od razu przygotowane do eksploatacji w dowolnym pomieszczeniu, nawet w trudnych warunkach środowiskowych, włącznie z wyposażeniem szaf w obudowy odporne na korozję. Często mikro DC znajduje się w kontenerze, który – jako gotowe rozwiązanie – można łatwo przewieźć w dowolne miejsce. Jest to częste w przypadku zastosowania lokalnego mikrocentrum danych w przemyśle. Maksymalny rozmiar mikrocentrum to 10 standardowych szaf. Taki rozmiar umożliwia jednak obsługę lokalnie całkiem sporego obciążenia.
KOMENTARZ EKSPERTA
Micro Data Center: moc przetwarzania przesunięta bliżej użytkowników
Już pewien czas temu liczba połączonych urządzeń przewyższyła liczbę ludzi na ziemi. W konsekwencji tego faktu – w środowiskach data center – internet rzeczy oraz wzmożone zapotrzebowanie na szybkość połączeń i moc przetwarzania przesunęły oczekiwanie ich dostępności bliżej użytkowników. Inaczej mówiąc, na obrzeża chmury. Stąd powstanie koncepcji Edge Computing.
Schneider Electric wyprzedził te trendy, tworząc architekturę, która znalazła szybkie, praktyczne zastosowanie. Do niedawna duże centra danych oferowały z jednej strony rozwiązania dużej skali, a z drugiej – lokalne gateway’e i inne urządzenia poszukiwały odpowiednich zasobów lokalnie. Pierwsze rozwiązanie charakteryzuje się długim czasem projektowania i wdrażania. Drugiemu zaś brakuje odpowiedniej mocy i elastyczności. Schneider Electric wprowadził więc do oferty gamę rozwiązań w zakresie Micro Data Center, która wypełnia lukę pomiędzy nimi.
Kluczową zaletą Micro Data Center jest standaryzacja i testowanie już na etapie produkcji, a nie dopiero podczas wdrożenia w danej lokalizacji. Micro Data Center doskonale wpisuje się także w oczekiwania dotyczące ograniczenia opóźnień transmisji, zwiększenia dostępnej mocy obliczeniowej i niezawodności.
IDC przewiduje, że do końca 2018 roku operatorzy usług chmurowych, telekomunikacyjnych i IoT będą eksploatować 30% urządzeń IT w środowisku brzegowym i Micro Data Center.
Cezary Gutowski,
kierownik wsparcia sprzedaży, systemy zasilania gwarantowanego/szafy teleinformatyczne,
IT Division w APC by Schneider Electric
