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Das sollten Sie über Edge Storage wissen

Edge Computing verändert die Art, wie wir Daten zwischen Netzwerk-Endpunkten und Rechenzentren oder der Cloud verwalten. Wir erklären, welche Komponenten ein Edge-System ausmachen.

Edge Computing ist keine Theorie mehr. Es hält Einzug in die Unternehmen, mit Produkten und Dienstleistungen, die Compute und Storage näher an den Ort bringen, an dem die Daten erzeugt und verwendet werden.

IDC unterstrich kürzlich diesen Trend mit der Vorhersage, dass mehr als die Hälfte der neu eingerichteten IT-Infrastruktur in Unternehmen innerhalb von drei Jahren am Edge entstehen wird. Das sind mehr als 10 Prozent heute. Was bedeutet dies also für Edge Storage und Speicherinfrastruktur im Allgemeinen?

Der Ausbau von Edge-Infrastrukturen und die massiven Datenmengen, die dort generiert werden, stellen die Speicheradministratoren vor neue Herausforderungen. Sie stehen vor der Frage, wo sie Speicherplatz finden, welche Art von Speicher sie einsetzen und wie sie mit den schwierigen Bedingungen in Edge-Umgebungen umgehen sollen. Die Admins müssen sich auch mit Platz- und Infrastrukturbeschränkungen auseinandersetzen.

Wenn Sie zu denjenigen gehören, die mit diesen Herausforderungen konfrontiert sind, dann ist es an der Zeit, sich mit Edge Computing und Edge Storage vertraut zu machen. Der folgende Terminologieleitfaden hilft Ihnen dabei, besser zu verstehen, was es mit Storage in Edge-Umgebungen auf sich hat.

Edge Computing

Die Daten sind selten statisch und wandern oft von dort, wo die Benutzer sie sammeln und verwenden, in die Cloud oder in ein zentrales Rechenzentrum zur Analyse, Verarbeitung und Speicherung. Rechenzentren und Clouds sind jedoch oft weit von dem Ort entfernt, an dem die Daten gesammelt werden.

Die Übertragung benötigt Zeit und fügt Latenz und Ineffizienz in die Verarbeitungskette ein. Das ist Zeit, die die meisten Unternehmen, die IoT-Funktionalität nutzen, einfach nicht haben. Beispielsweise kann ein autonomes Fahrzeug nicht auf eine Antwort warten, ob es nach rechts oder links ausweichen soll; es benötigt eine Antwort in Echtzeit.

Edge Computing schließt diese Datenübertragungsdistanz und bringt Compute- und Storage-Ressourcen näher an den Ort, an dem die Daten gesammelt werden. Dieser Ansatz dezentralisiert im Wesentlichen das traditionelle Datenzentrum.

Fog Computing

Fog Computing bezieht sich auf eine dezentralisierte Computing-Infrastruktur, in der Daten, Anwendungen, Compute und Speicher zwischen dem Entstehungsort der Daten und der Cloud liegen. Fog Computing bringt die Intelligenz, Verarbeitungs-, Rechen- und Speichermöglichkeiten der Cloud näher an die Daten heran, um eine schnellere Analyse und Verarbeitung zu ermöglichen. Wie Edge Computing eliminiert Fog Computing die Ineffizienz, die mit der Datenübertragung einhergeht, und löst Datenschutz- und Sicherheitsprobleme, die bei der Datenübertragung bestehen.

Fog und Edge Computing unterscheiden sich in der Lage der Intelligenz und der Rechenleistung. Bei Fog Computing befindet sich die Intelligenz im LAN; die Daten wandern von den Endpunkten zu einem Fog Gateway und werden dann zur Verarbeitung weitergeleitet. Bei Edge Computing befinden sich die Intelligenz und die Rechenleistung an einem Endpunkt oder einem Gateway. Edge-Geräte bestimmen, ob Daten lokal gespeichert oder zur weiteren Analyse an einen anderen Ort gesendet werden sollen. Fog Computing ist besser skalierbar und bietet eine breitere, ganzheitlichere Sicht auf das Netzwerk.

Abbildung 1: Fog Computing grafisch erklärt.
Abbildung 1: Fog Computing grafisch erklärt.

Netzwerk-Edge

Das Netzwerk-Edge (Network Edge) ist der Punkt, an dem ein unternehmenseigenes Netzwerk eine Verbindung zu einem WAN, dem Internet, einer Public Cloud oder einem anderen Netzwerk eines Dritten herstellt. IoT-Geräte, Edge-Gateways und andere Edge-Geräte befinden sich am Netzwerk-Edge. Es ist auch der Standort für Edge Computing und Storage.

Edge-Gerät

Bei diesen Geräten handelt es sich in der Regel um Hardware, die dort sitzt, wo sich Netzwerke treffen. Ein Edge-Gerät steuert den Datenfluss in ein Netzwerk hinein oder aus einem Netzwerk heraus und bietet eine Vielzahl von Funktionen, zum Beispiel Daten-Routing, Überwachung, Filterung, Verarbeitung und Edge-Speicher.

Diese Geräte haben neue Aufgaben übernommen, da die IoT-Technologie mehr Intelligenz, Rechenleistung und andere Dienste am Netzwerk-Edge erfordert. Zu den Geräten dieser Kategorie gehören Firewalls, Edge Router, Routing-Switches sowie IoT-Aktuatoren und -Sensoren.

Hyperkonvergentes Edge-System

Bei der Bewältigung größerer Edge-Arbeitslasten streben Unternehmen nach Edge-optimierten, hyperkonvergenten Systemen. Diese Systeme stellen eigenständige Rechen- und Speichersysteme bereit und verringern die Datenübertragungen von und zu einem zentralen Rechenzentrum oder der Cloud, um Kosten und latenzbedingte Engpässe zu reduzieren.

Hyperkonvergente Systeme bieten eine leicht bereitzustellende, hochdichte Rechen- und Speicherplattform. Sie unterstützen eine Reihe von Software-Stacks von Unternehmen und Dienstanbietern und können per Fernzugriff verwaltet werden. Zur Skalierung einer hyperkonvergenten Architektur können Rechenknoten, Memory- und Edge-Storage-Module hinzugefügt werden. Die Systeme können auch in einem verteilten, zentral verwalteten Cluster konfiguriert werden.

IoT-Gateways

Diese kleinen Server befinden sich zwischen dem Rechenzentrum oder der Cloud eines Unternehmens und verschiedenen Endpunktgeräten. IoT-Gateways bieten die Kommunikations-, Sicherheits- und Verwaltungsfunktionen, die für den reibungslosen Betrieb von IoT-Netzwerken erforderlich sind. Sie führen auch Datenverarbeitungs- und Analysefunktionen aus und erfüllen eine Vielzahl von Aufgaben, beispielsweise Echtzeitdatenanalyse und Standortverfolgung.

Abbildung 2: Die Rolle von Gateways in IoT-Systemen grafisch dargelegt.
Abbildung 2: Die Rolle von Gateways in IoT-Systemen grafisch dargelegt.

IoT-Gateways eignen sich gut für Anwendungen, die keine Latenzzeiten tolerieren können und sofortige Rückmeldungen oder Anweisungen benötigen. Sie reduzieren die Datenmenge, die zur weiteren Verarbeitung oder Speicherung über das Netzwerk gesendet wird, und minimieren so den Netzwerkverkehr, die Antwortzeiten und die Übertragungskosten.

Da sich diese Geräte in fahrenden Fahrzeugen oder an schwer zugänglichen Orten befinden können, sind sie oft robust genug, um extremen Temperaturen, Vibrationen, Staub und Druck standzuhalten. IoT-Gateways können auch eine zusätzliche Ebene der Daten- und Netzwerksicherheit mit Manipulationserkennung, Verschlüsselung und anderen Sicherheitsfunktionen bieten.

Microdatenzentren

Microrechenzentren sind kleine, modulare Systeme, die Server, Speicher, USV, Kühlung und Sicherheitsfunktionen in einem Gehäuse umfassen, um die Datenerzeugung, -verarbeitung und -verwaltung am Edge zu unterstützen. Ein Beispiel für ihre Verwendung ist die Verknüpfung von Sensoren in der Fabrikhalle mit KI-Software, die die Just-in-Time-Wartung der Fertigung übernimmt. Wie andere Edge-Geräte verarbeiten sie Daten näher an ihrem Ursprung, wodurch die an zentrale Rechenzentren oder die Cloud übertragene Datenmenge und die Kosten dieser Übertragung reduziert werden.

MicroSD-Karten

Diese Flash-Speicherkarten, die als Storage in Smartphones und anderen mobilen Geräten verwendet werden, tun dasselbe für Edge-Geräte. Mit einem Viertel der Größe einer normalen SD-Karte sind microSDs die kleinsten verfügbaren Speichergeräte.

Ein Beispiel für ihre Verwendung ist der Backup-Speicher für Videokameras. Micron Technology behauptet, dass seine microSD-Karten drei Jahre ununterbrochene Aufzeichnung unterstützen, mit einer mittleren Ausfallrate (MTBF) von 2 Millionen Stunden.

Ein Beispiel einer MicroSD-Karte von Micron Technology mit einem Terabyte.
Abbildung 3: Ein Beispiel einer MicroSD-Karte von Micron Technology mit einem Terabyte.

NVMe/TCP für Edge Storage

Die NVMe/TCP-Spezifikation bietet NVMe-oF-Funktionalität über ein Standard-Ethernet-Netzwerk, ohne dass das Netzwerk neu konfiguriert oder spezielle Geräte hinzugefügt werden müssen. NVMe-oF ist ein modernes Speicherprotokoll, das die Fähigkeiten der Flash-Technologie in einer Weise nutzt, wie dies bei älteren Protokollen nicht möglich ist.

Es füllt die Lücke zwischen DAS- und SAN-Technologie und unterstützt Anwendungen, die einen hohen Durchsatz und eine niedrige Latenzzeit benötigen. Mit NVMe-oF können Speicher und Berechnungen disaggregiert und unabhängig voneinander mit minimaler Auswirkung auf die Latenz skaliert werden.

Mit NVMe/TCP kann jedes IP-Netzwerk verwendet werden, um Speicher näher ans Edge zu bringen. Die Technologie ermöglicht das Clustern mehrerer Edge-Standorte zu einem hochverfügbaren Speicherpool oder zustandsloser Edge-Instanzen unter Verwendung von Speicher auf der Aggregationsebene.

System on a Chip (SoC)

Kompakte Kantengeräte kombinieren IoT-Sensoren mit einem System on a Chip – zu deutsch System auf einem Chip – (SoC). Ein SoC umfasst die gesamte Elektronik, die für eine bestimmte Rechenfunktion erforderlich ist, auf einem einzigen integrierten Chip.

Es umfasst typischerweise eine CPU, einen Grafikprozessor und RAM sowie ein Betriebssystem, Anwendungen und andere Komponenten. Das Miniatursystem ist auf seine spezifische Funktion zugeschnitten. Ein Abhörgerät würde zum Beispiel einen Audioempfänger zusammen mit anderen erforderlichen Teilen enthalten. SOCs verbrauchen weniger Strom und nehmen weniger Platz ein als Systeme mit mehreren Chips. Sie bieten im Allgemeinen eine bessere Leistung als Systeme mit mehreren Chips und sind zuverlässiger.

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