Периферийные вычисления — это вычислительные ресурсы и системы хранения между ЦОДами и конечными пользователями и устройствами, которые генерируют или потребляют данные. Часто их развертывают в качестве альтернативы облачным и централизованным ЦОДам, чтобы уменьшить задержки и расходы на передачу данных по сравнению с централизованными ресурсами. Но периферийные вычисления также способствуют развитию облачных вычислений. Объект периферийных вычислений может выступать в качестве промежуточного места хранения данных, которые в конечном итоге отправляются в облако для обработки, хранения или долгосрочного анализа.

Такие отрасли, как образование, финансовые услуги и розничная торговля, уже давно полагаются на локальные системы хранения и вычисления для поддержки распределенных операций. Теперь этим отраслям необходимо определить, будут ли эти устаревшие периферийные объекты соответствовать требованиям новых сценариев использования периферийных вычислений или их потребуется заменить или дополнить специализированными периферийными объектами. В то же время другие отрасли должны развивать периферию сети, чтобы извлечь выгоду из возможностей, предоставляемых новыми цифровыми приложениями.

В глобальном опросе «Где ваша периферия?» компании Vertiv приняли участие 156 отраслевых специалистов, поделившиеся своим мнением о текущих развертываниях и планах внедрения периферийных вычислений. Регионы, представленные в опросе, включают Азиатско-Тихоокеанский регион, Китай, Европу, Ближний Восток и Африку, Индию, Латинскую Америку и Северную Америку.

Ключевые представленные отрасли: банковские и финансовые услуги (8 %), колокация/хостинг/облако (7 %), проектирование и строительство (9 %), образование (5 %), производство (17 %), профессиональные услуги (11 %), розничная торговля (8 %), телекоммуникации (12 %) и транспорт (7 %).

Рисунок 1. Доля участников, поддерживающих, развертывающих или планирующих развертывание объектов периферийных вычислений.

Участники из Индии и Европы, Ближнего Востока и Африки с наибольшей вероятностью поддерживали устаревшие объекты периферийных вычислений, при этом примерно половина (49 % и 50 % соответственно) периферийных операций в этих двух регионах приходится на устаревшие объекты. Во всех остальных регионах 37 % участников поддерживали устаревшие объекты периферийных вычислений.

Участники из Латинской и Северной Америки чаще всех развертывали специализированные объекты периферийных вычислений, при этом около одной трети (33 % и 32 % соответственно) периферийных операций в этих регионах приходится на специализированные объекты периферийных вычислений. Этот показатель составил 15 % в Китае и 18 % в Индии — в двух регионах с самым низким процентом участников, поддерживающих специализированные объекты периферийных вычислений на сегодня.

Однако Китай, кажется, готов устранить разрыв. Наибольший процент участников в регионе, развертывающих или планирующих развертывание новых объектов периферийных вычислений, составил 48 %. В Азиатско-Тихоокеанском регионе этот показатель составил 37 %. Регионами с наименьшим процентом участников, развертывающих или планирующих новые объекты периферийных вычислений, стали Европа, Ближний Восток и Африка (28 %) и Латинская Америка (30 %).

Развертывание новых объектов периферийных вычислений увеличит зависимость от сетевой периферии. Участники прогнозируют, что доля ИТ-инфраструктуры, развернутой на периферии, увеличится с 21 % до 27 % за пять лет. Они ожидают, что доля централизованной ИТ-инфраструктуры на стороне потребителя уменьшится на 22 %, а процент ресурсов в облаке увеличится на 32 %, а на периферии — на 29 % (рисунок 2).

Рисунок 2. Процент ИТ-ресурсов, развернутых в различных средах сегодня и через пять лет.

Рисунок 3. Процент ИТ-ресурсов, развернутых в различных средах, по регионам.

Современные периферийные вычисления

На «типичном» современном объекте периферийных вычислений размещается от одной до четырех стоек ИТ-оборудования с требованиями к мощности от 2 до 20 кВт, хотя крупные площадки также часто встречаются. 42 % объектов содержали более четырех стоек ИТ-оборудования и требовали мощность выше 20 кВт (рисунок 4).

Сейчас сложилось впечатление, что преобладают традиционные методы проектирования периферийных вычислений. Более половины (52 %) участников обеспечивают уровень отказоустойчивости, сравнимый со стандартами Tier I или Tier II организации Uptime Institute. Треть участников (33 %) разрабатывают объекты периферийных вычислений для достижения безотказной работы, которая соответствует уровням доступности Tier III или Tier IV (рисунок 5).

Допустимое время простоя периферийных вычислений на этих уровнях устойчивости подтверждается решениями, принимаемыми в отношении охлаждения и управления периферийными системами.

• Только 39 % участников используют специализированные прецизионные системы охлаждения для отвода тепла, генерируемого объектами периферийных вычислений, хотя более 90 % объектов используют мощность не менее 2 кВт — на этом уровне рекомендуется использовать специализированные системы прецизионного охлаждения (рисунок 5).
• В целом 6 % используют жидкостное охлаждение, что указывает на то, что среды периферийных вычислений высокой плотности становятся все более распространенными.
• Аналогичные уязвимости очевидны и в современных методах управления периферийными вычислениями. Треть участников (33 %) полагаются на ИТ-специалистов, расположенных на периферийных объектах или рядом с ними, для поддержки операций. Это стратегия может вызвать проблемы по мере увеличения развертываний периферийных вычислений. У 25 % участников объекты периферийных вычислений поддерживаются централизованным ИТ-отделом, при этом для регулярного обслуживания и устранения неисправностей сотрудникам приходится выезжать на удаленные объекты. Это также может повысить нагрузку на ИТ-специалистов по мере роста числа объектов и значительно увеличить время простоя при возникновении сбоев.
• Более масштабируемым решением является удаленный доступ и мониторинг технологий периферийных вычислений централизованными ИТ-отделами, которые на сегодняшний день применяют 30 % участников. 12 % участников прибегают к аутсорсингу управления объектами периферийных вычислений.

Рисунок 4. Количество стоек и требования к питанию текущих развертываний периферийных вычислений.

Рисунок 5. Уровни отказоустойчивости и стратегии управления кондиционированием для текущих объектов периферийных вычислений.

Компания Vertiv разделила эти сценарии использования на четыре категории:

• Информационно емкие сценарии использования периферийных вычислений сопряжены с управлением таким большим объемом данных, что их нецелесообразно передавать в облако (например, потоковое видео и приложения Интернета вещей). Из-за стремительного роста объемов данных за последние пять лет информационно емкие сценарии использования периферийных вычислений являются наиболее зрелыми из нового поколения сценариев. Более трети участников (38 %) классифицировали свои инвестиции в периферийные вычисления как основанные на информационно емких сценариях использования (рисунок 6).
• Чувствительные к задержкам из-за человеческого фактора сценарии использования — это те, в которых проблемы задержки могут негативно повлиять на использование людьми технологий, таких как виртуальная реальность и обработка естественных языков. Это была вторая по популярности категория сценариев использования периферийных вычислений, при этом 32 % участников заявили, что их инвестиции в периферийные вычисления связаны с ними.
• Чувствительные к межмашинным задержкам сценарии использования обычно требуют еще более низкой задержки, чем сценарии использования, чувствительные к задержкам из-за человеческого фактора, из-за аппаратной скорости обработки данных. Основные примеры использования в этой категории включают в себя интеллектуальные энергосистемы и интеллектуальные системы безопасности. Каждый пятый участник (20 %) заявил, что его инвестиции в технологии периферийных вычислений обусловлены сценариями использования, чувствительными к межмашинным задержкам.
• Жизненно важные сценарии использования являются наиболее требовательными и, как правило, наименее зрелыми, поскольку они непосредственно воздействуют на здоровье и безопасность человека. Самые известные жизненно важные сценарии использования — это автономные транспортные средства, роботы и цифровые приложения в сфере здравоохранения. Примерно каждый десятый участник (11 %) заявил, что его инвестиции в периферийные вычисления были вызваны жизненно важными сценариями использования.

Архетипы периферийных вычислений позволяют организациям прояснить свою стратегию периферийных вычислений, помогая определить модели периферийных ЦОД, которые требуются в различных случаях. В зависимости от конкретных требований сценария использования периферийные сети могут включать в себя все или некоторые модели периферийных вычислений, определенные в отчете Архетипы 2.0: модели инфраструктуры периферийных вычислений, готовые к развертыванию (рисунок 7).

Рисунок 6. Доля периферийных вычислительных объектов, поддерживающих каждый архетип периферийных вычислений.

Рисунок 7. Модели периферийных вычислений.

Сокращение времени простоя производственного оборудования и оптимизация цепочки поставок были наиболее популярными сценариями использования, что способствовало инвестициям в системы периферийных вычислений. Основным примером использования было профилактическое обслуживание (39 %), за которым следовало обслуживание на основе состояния (36 %), управление цепочками поставок (34 %) и управление запасами в реальном времени (31 %), как показано на рисунке 8.

Эти результаты демонстрируют относительную зрелость различных сценариев использования, а также количество объектов, необходимых для их поддержки. Потоковая передача видео, которую 21 % участников назвали фактором, стимулирующим внедрение периферийных вычислений, является одним из наиболее развитых сценариев использования периферийных технологий и, вероятно, сегодня включает в себя более высокие объемы данных, чем другие сценарии. Но обычно она не так чувствительна к задержкам и поддерживается региональными или распределенными периферийными объектами. Профилактическое обслуживание и мониторинг на основе состояния с большей вероятностью будут поддерживаться Микрообъектами периферийных вычислений, расположенными рядом с оборудованием, что приведет к увеличению числа объектов, поддерживающих эти сценарии использования. Кроме того, эти сценарии могут предоставить преимущества в любой отрасли, где простои оборудования могут нарушить работу, такие как производство, складирование и дистрибуция, добыча нефти, газа и других полезных ископаемых.

Рисунок 8. Сценарии использования, способствующие внедрению периферийных вычислений.

Приоритеты инфраструктуры периферийных вычислений

Участники признают трудности, с которыми они сталкиваются при расширении периферийных сетей для поддержки этих новых сценариев использования. 85 % респондентов назвали безопасность одной из трех приоритетных проблем. За ней последовали доступность (69 %) и задержка (62 %), как показано на рисунке 9.

Для объектов периферийных вычислений необходимо учитывать как физическую безопасность, так и безопасность данных. Из-за распределения ИТ-ресурсов периферийные вычисления усложняют управление безопасностью данных. Однако в некоторых сценариях использования, таких как здравоохранение, периферийные объекты могут снизить уязвимость данных, размещая их рядом с точкой создания и сводя к минимуму подверженность угрозам, возникающим при передаче данных в облако. Во всех случаях для физической защиты ИТ-ресурсов от несанкционированного доступа можно использовать запираемые стойки и корпуса.

Интегрированные системы, в которых вся инфраструктура устанавливается в стойки или корпуса на заводе-изготовителе, как правило, обеспечивают такой уровень физической безопасности. Они также могут быть оснащены датчиками, которые генерируют предупреждения, когда дверь открывается неавторизованными сотрудниками.

Интегрированные системы также решают проблемы доступности, обеспечивая соответствие систем защиты электропитания, распределения энергии, управления температурой и мониторинга требованиям приложений. Они даже могут сократить задержки, позволяя развертывать ИТ-системы в средах, не предназначенных для этого. Эти системы имеют дополнительное преимущество сокращения времени развертывания за счет устранения необходимости «собирать» системы на месте. Более половины участников опроса (57 %) уже используют заводскую интеграцию систем на своих объектах периферийных вычислений в виде одностоечных систем или готовых модулей ЦОД (рисунок 10).

Рисунок 9. Приоритетные проблемы в сфере периферийных вычислений, названные участниками опроса.

Рисунок 10. Доля участников, использующих интегрированные и модульные решения для инфраструктуры периферийных вычислений.

Устойчивое развитие и периферийные вычисления

Устойчивость ЦОД, снижающая выбросы, повышающая использование ресурсов и устраняющая потери, стала главным приоритетом для ИТ-отделов и ЦОД. Участники видят четкую возможность расширения текущей области внимания к устойчивости ЦОД на периферийные вычисления.

Самый простой способ повысить эффективность работы периферийных вычислений — это внедрение энергоэффективных технологий. Более трех четвертей участников (77 %) развернули или планируют развернуть энергосберегающие системы ИБП для поддержки своих объектов периферийных вычислений. Новые системы ИБП среднего размера с двойным преобразованием могут достичь эксплуатационной эффективности выше 98 % за счет динамической оптимизации в онлайн-режиме, которая снижает потери энергии, связанные с кондиционированием питания, когда питание от сети является приемлемым. Они защищают оборудование, если качество питания снижается, автоматически переключаясь в режим двойного преобразования.

Участники также выходят за рамки энергосберегающих технологий и используют более революционные технологии устойчивого развития, такие как возобновляемая энергия и динамические энергосистемы. Водосберегающие технологии с низким ПГП, по-видимому, набирают популярности в области терморегулирования периферийных вычислений (рисунок 11).

Рисунок 11. Технологии, используемые для повышения экологичности периферийных вычислений.

Участвующие отрасли

Участники опроса представляли различные отрасли промышленности, что подтверждает широкое применение периферийных вычислений. Отрасли с существенным представительством показаны на рисунке 12. Отрасли с представительством менее 3 % объединены в категорию «Все другие отрасли» и включают в себя такие сферы, как аэрокосмическая промышленность, телевидение и развлекательные услуги, здравоохранение, военная/оборонная промышленность, передача и распределение электроэнергии/газа, а также водоснабжение/канализация (рисунок 12).

Рисунок 12. Отрасли, представленные в опросе.

Распределение участников по регионам

В глобальном опросе «Где ваша периферия?» приняли участие респонденты из всех основных регионов мира (рисунок 13).

Рисунок 13. Распределение участников опроса по регионам.

Размер организации

Периферийные вычисления развертываются не только крупными организациями. Более мелкие организации также получают преимущества от внедрения периферийных вычислений. Также важно помнить, что размер организации, измеряемый количеством сотрудников, не обязательно коррелирует с масштабом развернутых ИТ-ресурсов. У поставщиков услуг колокации может быть мало сотрудников, но могут быть крупные ИТ-сети (рисунок 14).

Рисунок 14. Размер организаций, участвующих в опросе, по количеству сотрудников.