Giải thích về Trung tâm Dữ liệu Edge: Lợi ích, Cơ sở hạ tầng và Lựa chọn Tủ

Hệ thống tín hiệu đường sắt không thể đợi trung tâm dữ liệu cách đó 500 km. Quá trình kiểm tra chất lượng thực tế tăng cường trên dây chuyền của nhà máy không thành công khi quá trình quay video bị giật. Một phòng khám ở nông thôn vẫn cần hệ thống hình ảnh khi đường trục quốc gia chậm lại. Trong cả ba trường hợp, cách khắc phục đều giống nhau: đưa máy tính đến gần nơi tạo ra dữ liệu hơn.

Trung tâm dữ liệu biên là phiên bản thực tế nhỏ nhất của trung tâm dữ liệu — một cơ sở phân tán, nhỏ gọn được đặt gần con người, máy móc và cảm biến mà nó phục vụ. Nó không thay thế đám mây lõi; nó loại bỏ hình phạt về khoảng cách đối với khối lượng công việc nhạy cảm với thời gian. Trong công việc hàng ngày của chúng tôi với tư cách là một nhà máy sản xuất tủ mạng, giá đỡ máy chủ và vỏ điện, chúng tôi thấy bài học tương tự được lặp lại: phần mềm thu hút được sự chú ý, nhưng lớp bao vây quyết định liệu một khu vực biên có tồn tại được trong mùa hè đầu tiên, cơn bão bụi đầu tiên hay cuộc kiểm tra bảo mật đầu tiên của nó hay không. Hướng dẫn này đề cập đến trung tâm dữ liệu biên là gì, lý do chúng mở rộng và cách quy hoạch cơ sở hạ tầng vật lý xung quanh chúng.

Trung tâm dữ liệu biên là gì?

Kết luận đầu tiên: trung tâm dữ liệu biên là một cơ sở điện toán nhỏ, phi tập trung nằm gần biên mạng, xử lý dữ liệu cục bộ nhạy cảm với thời gian thay vì gửi nó đến trung tâm dữ liệu tập trung. Định nghĩa đó có ba hệ quả thực tế. Đầu tiên, độ trễ giảm xuống vì các gói truyền đi khoảng cách ngắn hơn. Thứ hai, chi phí băng thông giảm vì chỉ có dữ liệu có giá trị mới được gửi ngược dòng. Thứ ba, các hoạt động trở nên phức tạp hơn vì giờ đây bạn quản lý cơ sở hạ tầng ở hàng chục hoặc hàng trăm địa điểm thay vì một địa điểm.

Các thiết bị biên có kích thước đa dạng, từ tủ CNTT có khóa có tủ treo tường đến mô-đun vi mô đúc sẵn với một vài giá đỡ, hệ thống làm mát, UPS và giám sát. Họ thường chạy mà không cần giám sát. Điều đó làm cho tủ, PDU, đường cáp và chiến lược làm mát trở thành trung tâm dữ liệu thực sự — chứ không phải hành lang lát đá cẩm thạch hay sàn nâng.

• Diện tích nhỏ: một tủ cho đến vài giá đỡ trên mỗi địa điểm.
• Vùng lân cận: trong khu vực — hoặc trên cùng một địa điểm — nơi dữ liệu được tạo ra.
• Công suất thấp hơn: nhiều nút biên chạy trên một UPS duy nhất và nguồn điện CNTT từ 5 kW đến 50 kW.
• Quản lý từ xa: không có nhân viên cố định ở hầu hết các địa điểm.
• Cơ sở hạ tầng chắc chắn: tủ phải xử lý được bụi, hơi ẩm, sự thay đổi nhiệt độ và giả mạo.

Khoảng cách độ trễ là lý do khiến cạnh tồn tại. Một so sánh minh họa cho thấy các con số trông như thế nào trong thực tế.

Tại sao các trung tâm dữ liệu biên đang phát triển

Câu trả lời ngắn gọn là khối lượng dữ liệu và nhu cầu thời gian thực. IDC dự đoán rằng việc tạo ra dữ liệu toàn cầu sẽ tăng từ 33 zettabyte vào năm 2018 lên 59 zettabyte vào năm 2020 và khoảng 175 zettabyte vào năm 2025. Hầu hết dữ liệu đó được tạo ra bên ngoài các trung tâm dữ liệu truyền thống - trong xe cộ, cửa hàng, nhà máy, bệnh viện và cơ sở hạ tầng công cộng. Việc gửi tất cả đến một địa điểm trung tâm không còn khả thi về mặt vật chất hoặc tài chính nữa.

Gartner đã đưa ra kết luận tương tự từ một góc độ khác: đến năm 2025, 75% dữ liệu do doanh nghiệp tạo ra sẽ được tạo và xử lý bên ngoài trung tâm dữ liệu tập trung hoặc đám mây truyền thống. Phân tích của PwC về sự bùng nổ bùng nổ sắp tới đã nêu bật sự căng thẳng tương tự, chỉ ra khoảng cách dữ liệu 64 zettabyte giữa dữ liệu mà các tổ chức tạo ra và dữ liệu mà họ thực sự phân tích hoặc hành động. Logic kinh doanh của biên là nắm bắt giá trị từ dữ liệu gần nguồn, trước khi nó trở thành chi phí hoặc rủi ro.

Ba lực đẩy nhanh sự dịch chuyển. 5G và mạng không dây riêng giúp giảm chi phí kết nối cảm biến và máy móc. Khối lượng công việc AI - đặc biệt là suy luận - cần độ trễ thấp nhất quán mà đám mây ở xa không thể đảm bảo. Và quy định hoặc chính sách của công ty thường yêu cầu một số dữ liệu nhất định phải nằm trong một khu vực hoặc tại chỗ. Mỗi lực lượng này đều hướng tới cùng một câu trả lời về mặt kiến ​​trúc: các cơ sở nhỏ, cứng cáp, được kết nối tốt, phân bổ trên toàn lãnh thổ.

Thiết kế cơ sở hạ tầng biên giữ vững

Các trang web biên tuy nhỏ nhưng không hề đơn giản. Việc lựa chọn vỏ bọc — tủ, cách bố trí giá đỡ, đường dẫn điện, luồng khí và khóa — đặt ra giới hạn cho mọi hệ thống khác. Một quy tắc thực tế mà chúng tôi sử dụng khi xem xét các thiết kế có cạnh: ước tính tải nhiệt thực, thêm giới hạn an toàn 25% và giữ tủ cách xa cửa sổ, nguồn nhiệt và các điểm truy cập không an toàn.

Tủ có kích thước phù hợp cho phòng máy chủ Edge

Bắt đầu với khối lượng công việc, sau đó chọn chiều cao tủ. Nhiều phòng biên chỉ cần vỏ bọc 12U đến 24U cho bộ chuyển mạch, bộ định tuyến, ngăn xếp máy chủ nhỏ và bảng vá lỗi. Những nơi khác tổng hợp một số vị trí và cần dung lượng 42U để tính toán và lưu trữ. Đối với hầu hết các hoạt động triển khai ở cạnh, chúng tôi khuyên dùng tủ đứng có đường ray 19 inch có thể điều chỉnh, cửa thông gió hoặc cửa kính, bàn chải hoặc bảng trống để kiểm soát luồng không khí và đường dẫn cáp tích hợp. Tủ mạng độc lập 42U có thể đóng vai trò là toàn bộ cơ sở hạ tầng vật lý của một phòng biên nhỏ.

Tủ mạng độc lập 42U có cửa thông gió hoặc cửa kính Giá đỡ có chiều cao đầy đủ này hỗ trợ triển khai ở biên dày đặc, với các thanh ray 19 inch có thể điều chỉnh và tính năng luồng khí để giữ cho thiết bị chuyển mạch và máy chủ luôn mát mẻ trong các phòng nhỏ gọn. Xem sản phẩm →

Nhiệt độ là kẻ giết người thầm lặng phổ biến nhất của thiết bị biên. Một chiếc tủ nhỏ gọn có hệ thống thông gió kém có thể đẩy nhiệt độ nạp vào vượt quá phạm vi an toàn trong vòng vài phút. Đó là lý do tại sao cửa đục lỗ, bộ quạt gắn trên, tấm cách nhiệt và quản lý nhiệt ở mức giá đều quan trọng; chúng tôi giải thích chi tiết các cơ chế trong hướng dẫn quản lý luồng khí bên trong tủ mạng này. Đối với các nút điện toán nặng hơn, tủ tải cao có khung gia cố và cách âm giúp cấu trúc ổn định khi giá đỡ được tải một phần — tủ máy chủ tải cao dòng ARC được thiết kế chính xác cho tình huống này.

Tủ máy chủ tải cao dòng ARC có cửa bên được phân đoạn Khung được gia cố và khả năng cách âm có thể xử lý tải điện toán nặng, trong khi các tấm bên tách rời cho phép truy cập độc lập trên và dưới để bảo trì nhanh hơn. Xem sản phẩm →

Vị trí cạnh ngoài trời và chắc chắn

Không phải mọi site biên đều có phòng máy tính. Nhiều người sống trong các trạm biến áp, tháp di động, sân nhà máy, trạm xăng và lề đường đô thị. Đối với những điều này, vỏ bọc là trung tâm dữ liệu: nó phải chống mưa, bụi, không khí muối, nhiệt mặt trời và sự giả mạo trong khi vẫn giữ các thiết bị điện tử bên trong vỏ bọc hoạt động của chúng. Tủ mạng ngoài trời kết hợp vỏ chịu được thời tiết, quản lý nhiệt, phân phối điện và bảo mật vật lý trong một cấu trúc. Tủ lưu trữ năng lượng ngoài trời tất cả trong một mở rộng khái niệm tương tự cho các địa điểm cũng cần dung lượng pin và tích hợp năng lượng mặt trời.

Tủ lưu trữ năng lượng ngoài trời tất cả trong một có pin và BMS Tích hợp bộ pin, bộ điều khiển, BMS, EMS và PCS trong một thiết bị chịu được thời tiết với khả năng làm mát bằng chất lỏng và ngăn chặn hỏa hoạn cho các địa điểm ở xa hoặc ngoài trời. Xem sản phẩm →

Nếu địa điểm có thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết, đừng có kế hoạch trang bị thêm sau này. Các đầu vào cáp bịt kín, mức bảo vệ chống xâm nhập chính xác, quản lý ngưng tụ và che nắng hoặc làm mát chủ động phải được chỉ định trước khi mua.

Quản lý nguồn, làm mát và cáp

Ở biên, phân phối điện là một phần của hệ thống dây điện, không phải là một dự án riêng biệt. Các PDU dọc được gắn bên trong tủ giúp giữ nguồn điện gần các thiết bị và giải phóng không gian trên giá đỡ. Bộ quản lý cáp, vòng đệm bàn chải và kệ 19 inch giúp sắp xếp đồng và sợi để kỹ thuật viên có thể hoán đổi thiết bị mà không cần kéo toàn bộ giá đỡ. Tiết kiệm chi phí cho cả đường dẫn nguồn và dữ liệu: một tủ cạnh điển hình kết hợp các khay cáp phía sau, ống dẫn bên và tấm chổi phía trước để tách nguồn điện khỏi đường truyền dữ liệu.

Kết luận: nếu bạn không thể mở cửa và xác định mọi dây cáp và ổ cắm trong vòng chưa đầy hai phút thì trang web chưa sẵn sàng. Thiết kế hệ thống cáp trước khi tủ đến.

Biên, khu vực hoặc trung tâm: Khối lượng công việc nên chạy ở đâu?

Không phải mọi khối lượng công việc đều thuộc về biên. Quyết định này cân bằng sáu thuộc tính: độ trễ, hiệu quả băng thông, chủ quyền dữ liệu, kiểm soát hoạt động, khả năng mở rộng và tính dễ vận hành. Radar dưới đây là hình ảnh so sánh minh họa của các mô hình triển khai.

Sử dụng radar làm công cụ thảo luận: kiểm soát thời gian thực và các luồng dữ liệu cục bộ lớn có lợi cho cạnh; khối lượng công việc có tính đàn hồi cao, bùng nổ vẫn thuộc về đám mây trung tâm; Các trung tâm dữ liệu khu vực vẫn là con đường trung gian cho khối lượng công việc nhạy cảm với việc tuân thủ và cần độ trễ vừa phải.

Bên trong Bao vây Cạnh: Chế độ xem được gắn nhãn

Một chiếc vỏ có cạnh được thiết kế tốt không chỉ là một chiếc hộp kim loại. Sơ đồ được dán nhãn hiển thị các yếu tố giúp giữ cho giá đỡ cạnh nhỏ gọn luôn hoạt động.

Lập kế hoạch triển khai trung tâm dữ liệu biên

Lập kế hoạch theo sáu bước và để các giới hạn của trang web điều khiển phần cứng. Trình tự áp dụng trong thực tế là:

1. Xác định phạm vi khối lượng công việc - ngân sách độ trễ, thông lượng dự kiến, mức tăng trưởng lưu trữ và mục tiêu thời gian hoạt động.
2. Khảo sát địa điểm - không gian sẵn có, đường vào, nguồn điện, điều kiện làm mát và mức độ an ninh.
3. Kích thước công suất và khả năng làm mát — tính toán lượng tiêu thụ trên mỗi thiết bị, thêm công suất PDU và quyết định giữa thông gió thụ động, bộ quạt và làm mát chủ động.
4. Chọn vỏ tủ - chiều cao và chiều sâu của tủ, đường ray lắp đặt, cửa ra vào, vật liệu, khóa và đánh giá môi trường.
5. Lập kế hoạch đi cáp và khả năng hiển thị — tách đường dẫn nguồn và dữ liệu, gắn nhãn mọi thứ và cài đặt giám sát từ xa.
6. Xác thực bằng triển khai theo giai đoạn — chạy thử nghiệm một trang web biên, đo nhiệt độ và độ trễ, sau đó chuẩn hóa.

Là nhà sản xuất tủ mạng có đội ngũ thiết kế nội bộ và khả năng OEM/ODM, chúng tôi khuyên bạn nên coi địa điểm đầu tiên là nguyên mẫu. Đo nó trong tuần nóng và tuần lạnh, xem lại đường dẫn cáp và chỉ sau đó lặp lại. Mẫu vỏ được tiêu chuẩn hóa — cùng đường ray, cùng PDU, cùng khóa — giảm phụ tùng thay thế, thời gian đào tạo và phục hồi trên toàn bộ nhóm biên.

Câu hỏi thường gặp về Trung tâm dữ liệu biên