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Wie Edge Object Storage verteiltes Rechnen unterstützt

Objektspeicher ist gut für Edge-Umgebungen. Lesen Sie, wie Edge Object Storage funktioniert, warum Anbieter ihn mit NVMe- und Flash-SSDs kombinieren und welche Vorteile er bietet.

Mit seiner hochgradig verteilten Peer-to-Peer-Architektur ist Object Storage ein ernstzunehmender Konkurrent für den Einsatz in Edge-Infrastrukturen.

Edge Computing – ein IT-Modell, bei dem Daten so nah wie möglich an der Quelle verarbeitet werden – spielt eine zunehmende Rolle bei der Unterstützung verteilter Workloads. Es erfordert jedoch Speichersysteme, die große Datensätze und hochperformante Anwendungen aufnehmen können.

Aufgrund dieser Anforderungen wächst das Interesse an Edge Object Storage, den Unternehmen oft neben Flash-SSDs und NVMe einsetzen.

IoT steigert den Bedarf an Edge Computing

Die Cloud ist für Unternehmens-Workloads wertvoll, weil sie hoch skalierbar ist. Sie eliminiert die Investitionskosten und den administrativen Overhead einer lokalen Infrastruktur. Ihre zentralisierte Natur kann jedoch einige der gleichen Herausforderungen wie das traditionelle Rechenzentrum mit sich bringen, insbesondere wenn es um Latenz und Datenvolumen geht.

Die Arten von Geräten, die sich am Edge befinden – wie Smartphones, Maschinensensoren und IoT-Geräte – können in kurzer Zeit enorme Datenmengen erzeugen. In einigen Fällen müssen diese Daten sofort verarbeitet werden, damit Unternehmen schnell auf die Geräte reagieren oder Aktionen durchführen können, wie zum Beispiel das Herunterfahren von Maschinen, wenn ein Sensor ein Problem anzeigt. Wenn all diese Daten in eine zentralisierte Plattform, wie die Cloud, eingespeist werden, können sie Netzwerke und die Systeme der Plattform überfordern, was die Leistung verlangsamt und die Latenzzeit erhöht.

Zusammen ermöglichen Flash und NVMe die Implementierung von Edge Object Storage.

Geräte erhalten die benötigten Antworten viel schneller, wenn Unternehmen die Daten näher an diesen Geräten verarbeiten. Aus dieser Notwendigkeit, Daten in der Nähe von entfernten Geräten zu verarbeiten und zu verwalten, ist das Edge Computing entstanden.

In einem Edge-Computing-Modell senden Unternehmen gefilterte oder aggregierte Daten an eine zentralisierte Plattform. Sie können diese Übertragungen während der Nebenzeiten planen. Dadurch wird die Last auf den Systemen der Plattform reduziert und der Netzwerkverkehr besser kontrolliert.

Das Edge-System steuert die Daten, die es an die zentralisierte Plattform sendet, sowie den Zeitpunkt der Übertragung. Edge Computing wird unerlässlich sein, um die Datenflut von 5G- und IoT-Geräten sowie autonomen Autos, medizinischen Geräten, Fertigungssystemen, Überwachungskameras und anderen Geräten zu bewältigen. Um zu funktionieren, benötigt Edge Computing jedoch Speichersysteme, die datenintensive Vorgänge unterstützen.

Objektspeicher am Edge

Edge-Systeme arbeiten nicht isoliert von zentralisierten Cloud- oder Rechenzentrumsplattformen. Stattdessen erweitern sie diese Plattformen, um die wachsende Anzahl an verteilten Geräten und deren Daten zu unterstützen. Speichersysteme in Edge-Umgebungen müssen die Anforderungen der lokalen Verarbeitungsprozesse erfüllen. Sie müssen auch die Anforderungen an die Datenverwaltung erfüllen, die mit der dezentralen Infrastruktur einhergehen.

Einige Edge-Umgebungen verwenden Datei- oder Blockspeichersysteme, je nach Arbeitslasten und Datenvolumen, aber diese Systeme haben Einschränkungen und erhöhen die Komplexität der verteilten Abläufe. Aus diesem Grund setzen viele Unternehmen auf Objektspeicher, um Edge-Szenarien zu unterstützen.

Objektspeicher bietet eine hochgradig verteilte und skalierbare Architektur, die aus in sich geschlossenen Einheiten - oder Objekten - besteht, die jeweils Daten, Metadaten und einen Identifizierungsschlüssel enthalten. Unternehmen nutzen Objektspeicher in großem Umfang in öffentlichen Cloud-Plattformen. Er kann große Mengen an unstrukturierten Daten unterstützen.

Aufgrund seiner Architektur ist Objektspeicher gut für verteilte Datensysteme am Edge geeignet. Er bietet einen einzigen globalen Namespace (Namensraum), der eine einheitliche Verwaltungsebene für den Zugriff auf Daten bietet. Er ist konform mit Standardtechnologien wie HTTP, REST und Amazon S3, was den Datenzugriff vereinfacht. Seine umfangreichen Metadaten erleichtern die Suche und Verwaltung der Daten sowie die Durchführung fortschrittlicher und umfassender Analysen.

Abbildung 1: 7 Ansätze zur Verbesserung von Edge Storage
Abbildung 1: 7 Ansätze zur Verbesserung von Edge Storage

Edge Object Storage bietet nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit. Er vermeidet die Komplexität, die mit einem hierarchischen Dateisystem einhergeht. Außerdem erleichtert es effiziente Disaster Recoverys, da die IT-Abteilung Objekte einfach replizieren kann.

Edge-Objektspeicher beseitigt viele der Einschränkungen von SAN- und NAS-Systemen, da er eine Peer-to-Peer-Architektur bietet, die den Betrieb vereinfacht und die Flexibilität erhöht. Die gleichen Speichervorgänge laufen sowohl in der zentralisierten Umgebung als auch auf Edge-Systemen, was eine konsistente und effiziente Speicherinfrastruktur über Netzwerke und geografische Standorte hinweg ermöglicht. Objektspeicher passt sich auch schwankenden Arbeitslasten an, die sich weiterentwickeln. Er kann mit Cloud-nativen Anwendungen umgehen, die moderne Technologien wie Containerisierung und Microservices enthalten.

Edge-Objektspeicher und NVMe

Objektspeicher muss in der Lage sein, die Leistungsanforderungen einer Edge-Computing-Umgebung zu erfüllen.

In der Vergangenheit war Objektspeicher eher für seine verteilte und skalierbare Natur als für seine Leistung bekannt. Metadaten verursachten zusätzlichen Overhead, Datenänderungen konnten mühsam sein und inhärente Latenzzeiten beeinträchtigten Lesevorgänge. Mit dem Aufkommen von Flash-SSDs und NVMe änderte sich jedoch die Rolle, die Objektspeicher sowohl in Rechenzentren als auch in Edge-Umgebungen spielt.

Mehrere Anbieter bieten jetzt Objektspeichersysteme an, die SSDs enthalten, entweder in All-Flash- oder Hybrid-Konfigurationen. Diese Systeme unterstützen Arbeitslasten, die hohe IOPS und niedrige Latenz erfordern, beispielsweise künstliche Intelligenz, Deep Learning und Big-Data-Analysen. Unternehmen setzen sie auch in Edge-Umgebungen ein, um die Datenflut von verteilten Geräten zu verarbeiten und zu speichern.

Um die Leistung weiter zu verbessern, haben einige All-Flash-Speichersysteme die Unterstützung für NVMe oder, als Erweiterung, NVMe-oF hinzugefügt. Mit NVMe können Anwendungen die hohe Leistung und geringe Latenz von Flash-SSDs voll ausnutzen. Im Gegensatz zu traditionellen Speicherzugriffsprotokollen wie SAS oder SATA wurde NVMe von Grund auf entwickelt, um die Flash-Leistung zu maximieren und die Latenz zu reduzieren. NVMe optimiert die Befehlsübermittlung und unterstützt parallele Operationen, was zu viel schnelleren Datenübertragungen führt, als sie mit den älteren Protokollen möglich sind.

Flash-SSDs sind ideal für Edge Computing, da sie die Speichereffizienz erhöhen. Sie reduzieren den Stromverbrauch und den Platzbedarf für die Infrastruktur. NVMe maximiert die inhärenten Fähigkeiten von Flash. Zusammen ermöglichen Flash und NVMe die Implementierung von Edge Object Storage.

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