مراکزداده لبه چگونه کارایی خود را بهبود می‌بخشند؟

مرکزداده لبه

زمان تخمینی مطالعه: 7 دقیقه

از آن‌جایی که صنعت، رشد سریع مراکزداده لبه را پیش‌بینی می‌کند، ما استراتژی‌های کارایی خاصی را که برای این سایت‌های مقیاس کوچک ابداع می‌شود، بررسی می‌کنیم. در بخش فناوری، پیشرفت‌ها در فناوری‌های مبتنی بر داده با چنان سرعتی اتفاق می‌افتد که صرفا پاسخ‌گویی به تقاضا یک چالش است. مصرف‌کنندگان همیشه گرسنه داده در جهان – بزرگ‌ترین مسئول این موضوع از جمله ابر، 5G، هوش‌مصنوعی (AI)، اینترنت اشیا (IoT) و یادگیری ماشین (ML) هستند که مراکزداده را روی انگشتان خود می‌چرخانند. مراکزداده لبه به‌ویژه راه‌حل مهمی برای کمک به ایجاد زیرساخت‌های فناوری‌اطلاعات آینده هستند. در نتیجه، بازار مرکزداده لبه قرار است به نرخ رشد[1] 21.4 درصدی دست یابند، که انتظار می‌رود ارزش بازار 7.2 میلیارد دلاری در سال 2021 به 19.1 میلیارد دلار در سال 2026 برسد. اما، همان‌طور که ارائه‌دهندگان لبه به خواسته‌های دوگانه (تقریبا کاملا متناقض) پایداری و رشد بالا می‌پردازند که چگونه مراکزداده لبه کارایی عملیاتی خود را بهبود می‌بخشند.

سرعت رشد در لبه

USP [2] مراکزداده لبه این واقعیت است که آن‌ها تا حد امکان نزدیک به جمعیتی هستند که خدمات ارائه می‌دهند. به این ترتیب، محاسبات لبه باعث کاهش تاخیر و بهبود تجربه مشتری می‌شود. مراکزداده لبه می‌توانند به‌صورت مجزا کار کنند، یا می‌توانند به تجهیزات بزرگ‌تر متصل شوند – و در یک شبکه پیچیده از امکانات متعدد مرکزداده قرار گیرند – تا از عملیات خود پشتیبانی کنند. به لطف عملکرد بالای آن‌ها، یک پشتیبانی ارزشمند برای عملیات حیاتی هستند. در واقع، مراکزداده لبه می‌توانند عملیات صنایع متعدد، از جمله سرگرمی‌های روزمره مانند بازی، را به برنامه‌های کاربردی حیاتی مانند مراقبت‌های بهداشتی، تولید و نظارت تبدیل کنند. در واقع، محاسبات لبه نقش مهمی در انتقال ما به‌سمت شهرهای هوشمند و استقرار گسترده هوش‌مصنوعی خواهد داشت.

ضرورت بهبود کارایی مرکزداده لبه

محدوده قابل‌توجه موارد استفاده و فرصت‌هایی که آن‌ها به‌دست می‌آورند، مطمئنا مورد توجه جدی قرار نگرفته است. در واقع، در سال 2020، حدود 10 درصد از کل داده‌ها خارج از مراکزداده متمرکز یا ابر ایجاد و پردازش شده‌اند اما پیش‌بینی‌های گارتنر افزایش سریع این رقم را نشان می‌دهد و تا سال ۲۰۲۵ به ۷۵ درصد می‌رسد. دانکن کلاب، رییس مشاوره زیرساخت دیجیتال، راه‌حل‌های مرکزداده در CBRE توضیح داد: ارزش این است که در نظر بگیریم که مراکزداده لبه نشان‌دهنده بارهای فناوری‌اطلاعات جدید خالص هستند – به‌طور کلی، باری جایگزین بارهای دیگر نخواهند کرد، اما به‌مصرف انرژی جهانی صنعت مرکزداده می‌افزایند. بنابراین، مسئولیتی برای حصول اطمینان لبه که آیا کارآمد است وجود دارد و از آن‌جایی که ما در آستانه یک مسیر رشد سریع برای مراکزداده لبه قرار داریم، پرداختن به کارایی آن‌ها چالشی است که باید به آن بپردازیم. تاکنون تعداد مراکزداده لبه خیلی زیادی نیستند، اما پیش‌بینی می‌شود که تعداد آن‌ها به‌صورت تصاعدی رشد کنند، بنابراین بهره‌وری انرژی در لبه به‌همان اندازه مهم خواهد بود که در بقیه صنعت مرکزداده است. کلاب می‌افزاید: نکته مهم این است که برای اقتصاد مراکزداده لبه ضروری است – حتی قبل از این‌که قیمت انرژی کاهش یابد، راندمان بالا بخش مهمی از مدل کسب‌وکار خواهد بود. علاوه بر این، پیشرفت فناوری با تقاضای رو به‌رشد مصرف‌کنندگان برای راه‌حل‌های پایدار همراه است. اکنون دیگر ارائه راه‌حلی که بتواند با رشد کاربران مطابقت داشته باشد کافی نیست – باید از نظر محیط زیست آگاه باشد، از انرژی سبز استفاده کند و به گونه‌ای کار کند که تا حد امکان کارآمد باشد. پایداری در لبه می‌تواند حیاتی‌تر و حساس‌تر از پایداری در مراکزداده در مقیاس بالاتری باشد. تونی گریسون، مدیر کل Quantum, Compass Datacenters هشدار می‌دهد، اغلب اوقات، پایداری در لبه به‌دلیل اولویت بالاتر برای مراکزداده ارزان قیمت در نظر گرفته نمی‌شود. این کار اشتباه است و زمینه‌ساز یک کابوس برای پایداری است که می‌تواند برای کاهش آلودگی به‌صرف ده‌ها سال زمان و سرمایه‌ بسیار زیادی نیاز داشته باشد.

ایجاد یک استراتژی کارایی مجزا برای مراکزداده لبه

با توجه به ماهیت منحصر به‌فرد اندازه و جاهایی که قرار می‌گیرند، سایت‌های لبه معمولا به استراتژی کارایی جداگانه و خاص خود نیاز دارند. ممکن است ده‌ها تا صدها هزار امکانات لبه در سراسر جهان وجود داشته باشد که بر اساس نیاز روزافزون به نزدیک کردن محاسبات، ذخیره‌سازی، هوش‌مصنوعی، ML و غیره به نقطه پایانی یا مشتری است. برخی از این امکانات به احتمال زیاد در محله‌های مسکونی – کنار خیابان، مدارس، زمین‌های بازی، و بازار محلی خواهد بود. گریسون توضیح می‌دهد که تعداد زیاد این امکانات و موقعیت حساس آن‌ها خطرات را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. اگرچه این مزیت موقعیت مکانی ذاتی USPهای آن‌ها است، اما یک سری چالش‌های جدی و خاص پایداری را برای مراکزداده لبه به‌همراه دارد.

نیازی نیست به‌سختی به‌دنبال نمونه‌هایی بگردید که با استقرار شبکه/محاسبات در لبه در این اندازه و مکان‌های متفاوت چه شکلی پیش می‌آید. گریسون می‌گوید که کره‌زمین با رک‌های مخابراتی زنگ‌زده، دارای نشتی، ترک‌خورده و کربن‌زا در بیست سال گذشته پوشیده شده است که تا حد امکان ارزان‌تر و بدون تمرکز بر پایداری ساخته شده‌اند. امروزه، بسیاری از این هالک‌های در حال تجزیه، مسئولیت‌های زیست‌محیطی در قبال شرکت‌های مالک آن‌ها و محله‌هایی که در آن قرار دارند، هستند و هزینه مقاوم‌سازی و بازسازی آن امکانات بسیار بالاست. بدون رویکرد صحیح برای پایداری زیرساخت‌های لبه‌ای، سرنوشت ما این است که این اشتباهات را در مقیاسی بزرگ‌تر تکرار کنیم.

[1] CAGR نرخ رشد

[2] قلب تپنده تبلیغات

پیشبرد پیشرفت‌های صنعت

در ابتدا – مانند هر مرکزداده دیگری – انتخاب راه‌حل خنک‌کننده یکی از اهداف اولیه برای بهبود کارایی است. این احتمال وجود دارد که بسیاری از بارهای کاری لبه به سخت‌افزار با کارایی بالا نیاز داشته باشند – AI/ML، پردازش ویدیو و تجزیه‌وتحلیل، رندر از راه دور و سایر برنامه‌ها استفاده از GPU و CPUهای با مشخصات بالا را که همگی تشنه انرژی هستند، هدایت می‌کنند. از نظر خنک‌کنندگی، می‌تواند با بالا بردن میانگین چگالی انرژی در لبه کمک کند. حتی ممکن است استفاده از سامانه‌های خنک‌کننده با ظرفیت بالا را که معمولا در هر کیلووات بسیار کارآمدتر از سامانه‌های DX سنتی یا آب سرد هستند به‌کار گیرد. در این‌جا Clubb توضیح می‌دهد: بسیاری در صنعت به سامانه‌های غوطه‌ورسازی مایع را به‌عنوان راه‌حلی مناسب برای مراکزداده لبه‌ نگاه می‌کنند – نه تنها سامانه‌های غوطه‌وری به اندازه یک سامانه خنک‌کننده باعث کارآمدی انرژی می‌شوند، بلکه می‌توانند مصرف انرژی فناوری‌اطلاعات را 8 تا 25 درصد کاهش دهند. (عمدتا به‌دلیل حذف تمام فن‌های سرورها). علاوه بر این، رشد سریع بازار مرکزداده لبه نشان‌دهنده یک فرصت مالی فوق‌العاده برای ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های خنک‌کننده پایدار محور است. کلاب می‌افزاید: خنک‌کننده مایع هنوز وارد بازار انبوه نشده است، اما مراکزداده لبه ممکن است به گسترش آن کمک کنند. جالب توجه است که این روند در حوزه کامل فناوری‌های سبز قابل استفاده است، زیرا ظهور مراکزداده لبه فرصت‌های زیادی را برای راه‌حل‌های پایداری که قبلا دور از دسترس بود، ارائه می‌دهند.

مشتریان ظرفیت بالا (هایپراسکیل) اغلب الزامات طراحی دارند که ممکن است شامل هیچ فناوری پایدار جدیدی نباشد آن هم به‌دلیل خطری از عدم درک از فناوری‌های آزمایش نشده است. استقرار لبه در مقایسه با همتایان، فوق مقیاس خود بسیار کوچک‌تر است. این بدان معناست که بر اساس هر واحد، سرمایه‌گذاری بسیار کم‌تری وجود دارد که می‌تواند به شرکت‌ها اجازه دهد تا عوامل کلیدی پایداری مانند مواد سبز، به‌حداقل رساندن ردپای کربن، بهینه‌سازی مصرف انرژی و آب، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند سلول‌های سوختی و هیدروژن، با خطر یا از دست دادن سرمایه بسیار کم‌تر از استقرار در یک محوطه بزرگ، که Grayson آن را توضیح می‌دهد. به این ترتیب، مراکزداده لبه می‌توانند نقشی محوری در پیشبرد پایداری این صنعت داشته باشند. بنابراین، استقرار لبه‌ها می‌تواند شرکت‌ها را قادر سازد تا راه‌حل‌های پایدار را در مقیاس کوچک آزمایش کنند، به‌عنوان پیش‌گامی برای یکپارچه‌سازی آن‌ها با امکانات موجود، در صورتی‌که فناوری مقیاس‌پذیر و پایدار خود را ثابت کنند.