ظهور محاسبات کناری و اتصال های بین المللی کم تاخیر

آستین، تگزاس – رشد نمایی دستگاه‌های اینترنت اشیا، اتصال 5G و برنامه‌های کاربردی بی‌درنگ، یک تغییر عظیم به سمت معماری‌های محاسباتی توزیع‌شده را رقم می‌زند. مدرن شبکه‌های محاسبات لبه نیازمند سطوح بی‌سابقه‌ای از عملکرد، قابلیت اطمینان و اتصال با تاخیر کم برای پشتیبانی از برنامه‌های کاربردی حیاتی از وسایل نقلیه خودران گرفته تا اتوماسیون صنعتی است. راه‌حل‌های راه‌حل‌های لبه Mellanox NVIDIA در خط مقدم این تحول قرار دارند و نسل جدیدی از هوش توزیع‌شده را فعال می‌کنند.

مدل‌های محاسبات ابری سنتی به طور فزاینده‌ای برای برنامه‌هایی که به پردازش و پاسخ بی‌درنگ نیاز دارند، ناکافی هستند. گسترش اکوسیستم‌های اینترنت اشیا، که تا سال 2025 از 75 میلیارد دستگاه متصل فراتر خواهد رفت، حجم عظیمی از داده‌ها را تولید می‌کند که به دلیل محدودیت‌های تاخیر، نمی‌توانند به طور موثر در مراکز داده متمرکز پردازش شوند. مدرن شبکه‌های محاسبات لبه زیرساخت باید قابلیت‌های مشابه ابر را در محیط‌های محدود فیزیکی ارائه دهد و در عین حال قابلیت اطمینان، امنیت و عملکرد قطعی را برای برنامه‌های حساس به تاخیر حفظ کند.

استقرار زیرساخت لبه موثر، چالش‌های منحصربه‌فردی را ایجاد می‌کند که با محیط‌های مرکز داده سنتی بسیار متفاوت است:

• حساسیت به تاخیر: سیستم‌های خودکار و اتوماسیون صنعتی به زمان‌های پاسخ زیر میلی‌ثانیه نیاز دارند که با معماری‌های پشتیبانی ابری قابل دستیابی نیست.
• محدودیت‌های محیطی: مکان‌های لبه اغلب فاقد محیط‌های کنترل‌شده هستند و به سخت‌افزاری نیاز دارند که در دماهای شدید با توان و خنک‌کننده محدود به طور قابل اعتماد کار کند.
• نگرانی‌های امنیتی: گره‌های لبه توزیع‌شده، سطوح حمله گسترده‌ای را نشان می‌دهند که به امنیت قوی بدون به خطر انداختن عملکرد نیاز دارند.
• پیچیدگی مدیریت: عملکرد هزاران مکان لبه توزیع‌شده، مدیریت متمرکز با قابلیت‌های عملیات خودکار را می‌طلبد.

راه‌حل‌های لبه Mellanox این چالش‌ها را از طریق فناوری‌های تخصصی طراحی‌شده برای محیط‌های لبه برطرف می‌کنند:

• سوئیچ‌های اترنت با تاخیر فوق‌العاده کم: سوئیچ‌های مبتنی بر Spectrum، سوئیچینگ cut-through را با تاخیر کمتر از 200 نانوثانیه ارائه می‌دهند و عملکرد قطعی را برای برنامه‌های بی‌درنگ تضمین می‌کنند.
• فناوری SmartNIC: آداپتورهای ConnectX، شبکه‌سازی، امنیت و پردازش ذخیره‌سازی را از CPUهای میزبان خارج می‌کنند و عملکرد را بهبود می‌بخشند و در عین حال مصرف انرژی را در محیط‌های محدود به منابع کاهش می‌دهند.
• شبکه‌سازی حساس به زمان (TSN): پشتیبانی از استانداردهای TSN، ارتباطات قطعی را برای اینترنت اشیا صنعتی و برنامه‌های کاربردی خودرو فعال می‌کند و تحویل بسته‌ها را در بازه‌های زمانی دقیق تضمین می‌کند.
• راه‌اندازی ایمن و ریشه اعتماد سخت‌افزاری: ویژگی‌های امنیتی داخلی از دستگاه‌های لبه در برابر دستکاری و دسترسی غیرمجاز محافظت می‌کنند که برای استقرار توزیع‌شده بسیار مهم است.

مزایای عملکرد زیرساخت لبه مناسب در ابعاد مختلف قابل اندازه‌گیری است. جدول زیر شاخص‌های کلیدی عملکرد را بین معماری‌های ابر و لبه برای یک حجم کاری معمولی تجزیه و تحلیل اینترنت اشیا مقایسه می‌کند:

پیشرفته شبکه‌های محاسبات لبه برنامه‌های کاربردی تحول‌آفرین را در صنایع مختلف فعال می‌کند. در مخابرات، گره‌های لبه 5G تاخیر فوق‌العاده کمی را برای واقعیت افزوده و بازی‌های موبایلی فراهم می‌کنند. در تولید، پردازش بی‌درنگ، نگهداری پیش‌بینی‌کننده و کنترل کیفیت با دقت میلی‌متری را فعال می‌کند. محیط‌های خرده‌فروشی از محاسبات لبه برای تجربیات مشتری شخصی‌سازی‌شده و بهینه‌سازی موجودی استفاده می‌کنند. در هر مورد، راه‌حل‌های لبه Mellanox بنیاد اتصال را فراهم می‌کنند که این برنامه‌ها را ممکن می‌سازد.

تکامل محاسبات لبه به سمت محیط‌های لبه واقعاً خودکار در حال پیشرفت است که حتی در صورت قطع ارتباط با منابع مرکزی، قادر به عملکرد مستقل هستند. این امر به قابلیت‌های شبکه‌سازی فزاینده‌ای پیچیده، از جمله مدیریت مبتنی بر هوش مصنوعی، شبکه‌های خود ترمیم‌کننده و تخصیص منابع تطبیقی نیاز دارد. نسل بعدی شبکه‌های محاسبات لبه باید از مدل‌های یادگیری ماشینی توزیع‌شده و رویکردهای یادگیری فدرال پشتیبانی کند که حریم خصوصی را حفظ کرده و در عین حال از هوش جمعی استفاده می‌کند.

همانطور که محاسبات همچنان غیرمتمرکز می‌شود، زیرساخت شبکه‌ای که محیط‌های لبه را به هم متصل می‌کند، به طور فزاینده‌ای برای عملیات تجاری و نوآوری حیاتی می‌شود. سازمان‌هایی که امروز در شبکه‌های محاسبات لبه قوی سرمایه‌گذاری می‌کنند، موقعیت خود را برای استفاده از موج بعدی تحول دیجیتال، از سیستم‌های خودکار گرفته تا هوش مصنوعی فراگیر، قرار خواهند داد. زیرساخت شبکه‌ای مناسب، نه تنها تاخیر کمتری را امکان‌پذیر می‌کند، بلکه قابلیت‌ها و مدل‌های تجاری جدیدی را نیز فراهم می‌کند که قبلاً غیرممکن بود.