Nubranda Komputado: Trans la datumejo¶

PLI PROFUNDA ESPLORADO de RANDA KOMPUTANTA KONSIDEROJN¶

La “rando” en randa komputiko plu-gvidas al la ekstero de administracia domajno, tiel malproksima kiel ebla al discretaj datumaj fontoj aŭ finaj uzantoj. Ĉi tiu koncepto aplikas al telekom retoj, al grandaj entreprenoj kun distribuitajn punktojn de ĉeesto kiel podetala aŭ al aliaj aplikoj, aparte en la kunteksto de IoT.

Unu el la karakterizaĵoj de randa komputiko estas ke la apliko estas forte asociita kun la randa loko. Por telekoms, “la rando” plu-gvidus al punkto proksime al la fina uzanto sed regadita de la provizanto, potenciale havanta kelkajn elementojn de laborŝarĝo kuradi sur finuzanto aparatoj. Por grandaj entreprenoj, “la rando” estas la punkto kie la apliko, servo aŭ laborŝarĝo estas uzita (ekz. podetala vendejo aŭ fabriko). Por la celoj de ĉi tiu difino, la rando ne estas fina aparatilo kun ekstreme limigita kapaciton por subteni eĉ minimuma nuba arkitekturo, kiel IoT aŭ sentila aparato. Tio ĉi estas grava konsidero, ĉar multaj diskutoj de randa komputiko ne faras tiun distingon.

Randa komputiko estas simila al datuma centro komputiko en tio:

• Ĝi inkluzivas komputa, memorila kaj interkonektanta rimedojn.
• Ties rimedoj povas esti kunhavigita de multaj uzantoj kaj multaj aplikoj.
• Ĝi profitigas de virtualigo kaj abstrakto de la risurco komunaĵo.
• Ĝi profitigas de la kapableco ekspluati komercaĵan aparataron.
• Ĝi uzas APIs por subteni kunfunkcipovo.

Randa komputiko malsamas de komputado en grandaj datumo centroj en tio:

• Randaj ejoj estas tiel proksime kiel ebla al la finuzantojn. Ili plibonigas la sperton super alta atendotempo kaj nefidindaj konektoj.
• Povus postuli specialigita aparataron, kiel GPU/FPGA platformoj por AR/VR funkcio.
• Rando povas skali al grandaj nombroj de ejoj, distribuita en distingaj lokoj.
• La loko de rando ejo kaj la identeco de la aliraj ligoj ĝi akceptas estas grava. Apliko kiu devas kuri proksiman al ties uzantoj, bezonas esti en la ĝusta parto de la rando. Estas normala ke la aplikaĵa loko gravas en randa komputiko.
• La tuta komunaĵo de ejoj povas esti konsiderita dinamika. Pro ilia fizika apartigo, randaj ejoj estas, en kelkaj kazoj, konektita al ĉiu alia kaj la kerno kun WAN konektoj. Randaj ejoj aliĝos kaj forlasas la komunaĵo de infrastrukturo dum kelka tempo.
• Randaj ejoj estas izolita kaj potenciale senpilota kaj sekve devas esti administrita defore. Iloj devas subteni intermitan retaliron al la ejo.
• Rando subtenas grandajn diferencojn en eja grandeco kaj skalo, de datuma centro skalo malsupren al ununura aparato.
• Randaj ejoj povas esti risurco limigita; aldoni kapaciton al ekzistanta ejo estas restriktita pro spaco aŭ elektraj postuloj.
• Mult-tenanteco je masiva skalo estas postulita por kelkaj de la uzokazoj.
• Izoleco de randa komputiko de datuma centro nuboj povas esti postulita por certigi ke kompromisoj en la “ekstera nubo” domajno ne povas efiki servoj.

La koncepto de randa komputiko devas kovri ambaŭ la randa ejo (ekz. la komputa, reta kaj memortenada infrastrukturo), sed ankaŭ la aplikoj (laborŝarĝo) kiuj kuras sur ĝi. Valoras noti ke ajnaj aplikoj en rando komputanta medion potenciale povus ekspluati iun ajn aŭ ĉiujn de la kapabloj provizita de nubo—komputa, blokmemora, objektmemora, virtuala interkonekto, aparatoj aŭ konteneroj.

La esencaj trajtoj kiu difinas kaj apartigas rando komputiko de nuba komputiko estas:

• La kapableco subteni dinamikan komunaĵon de oblaj potenciale vaste distribuitaj ejojn,
• potenciale nefidinda retaj konektoj, kaj
• La probableco de malfacila-por-solvi rimedo limoj ĉe ejoj trans la reto.

UZO KAZOJ¶

Estas verŝajne dekduoj de vojoj karakterizi uzo kazojn kaj ĉi tiu papero estas tro mallonga provizi ĝisfundan liston. Sed ĉi tie estas kelkaj ekzemploj helpi klarigi pensadon kaj prilumi ŝancojn por kunlaboro.

Kvar gravaj kategorioj de laborŝarĝo postuloj kiuj profitas de distribuita arkitekturon estas analitiko, observo, sekureco kaj NFV.

SCENAROJ¶

La baza trajto de la randa komputika paradigmo estas, ke la infrastrukturo situas pli proksima al la finuzanto, ke la skalo de ejoj distribitaj estas alta kaj ke la randaj nodoj estas konektitaj per WAN retoj. Ekzamenante kelkajn scenarojn en plua profundo helpas nin taksi aktualajn kapablojn, kiuj mapas al la uzkazon, kaj ankaŭ reliefigas malfortojn kaj ŝancojn por plibonigo.

1. Negoco/financo/remota loko “nubo en skatolo”: Randokomputila infrastrukturo kiu subtenas serion da aplikoj adaptitaj al la specifa firmao aŭ industrio vertikala. Ofte uzata de la entrepreno, komputila infrastrukturo, finfine kunigita en distribuita infrastrukturo, por redukti la aparataron, normigi la disponigojn en multaj lokoj, liveri pli grandan flekseblecon por anstataŭigi aplikaĵojn lokigitajn ĉe la rando (kaj havi la saman aplikon kurante uniforme en ĉiuj nodoj sendepende de HW), plifortigi reziston, kaj prizorgi zorgojn pri intermitaj WAN-konektecojn. Kaŝmemori enhavon aŭ havigi komputilon, stokadon kaj retojn por memstaraj aplikoj estas evidentaj uzoj por randa komputado en agordoj kun limigita konektebleco.

2. Mobila konektebleco: Mobilaj/sendrataj retoj verŝajne estos komuna ekologia elemento por nubrando-komputado, ĉar mobilaj retoj daŭre restos karakterizita per limigita kaj neantaŭvidebla bandkapacito, almenaŭ ĝis 5G fariĝas vaste disponebla. Aplikoj kiel plibonigita realeco por remota riparo kaj telemedicino, IoT-aparatoj por kaptado de utilecaj (akvo, gaso, elektra, instaladministrado) datumoj, inventaro, provizoĉenaj kaj transportaj solvoj, inteligentaj urboj, inteligentaj vojoj kaj deforaj sekurecaj aplikoj ĉiuj dependos de la mobila reto je pli grandaj aŭ malpliaj gradoj. Ĉiuj profitos de la kapablo de randa komputado por movi ŝarĝojn de laboro pli proksima al la finuzanto.

   

3. Reto-kiel-Servo (NaaS): Devenante de la bezono liveri identan sperton de retservo al aplikajo en radikale malsamaj medioj, la uzkazo de NaaS postulas kaj malgrandan spuron de sia platformo distribuita ĉe la randoj kaj fortaj centralizitaj mastrumaj iloj, kiuj transiras nefidindajn aŭ limigitajn retajn WAN-konektojn por subteni la servojn eksteren. La ĉefaj trajtoj de ĉi tiu scenaro estas: malgranda aparataro, movado (ŝanĝante retajn konektojn) kaj konstante ŝanĝantajn laborŝarĝojn, hibridaj lokoj de datumoj kaj aplikoj. Ĉi tiu estas unu el la kazoj, kiuj bezonas infrastrukturon por subteni mikronodojn–malgrandajn dozojn de komputado en ne-tradiciaj pakoj (ne ĉiu 19in rako en malvarmigita datumcentro). NaaS postulos subtenon por miloj aŭ dekoj da miloj da nodoj ĉe la rando kaj devas subteni maŝa reto kaj / aŭ hierarkiajn arkitekturojn tiel kiel laŭpetajn ejojn, kiuj povus starti laŭ neceseco kaj halti kiam ili estas preta. API kaj GUI devas ŝanĝi por tio, ke grandaj numeroj de komputilaj nodoj havas malsamajn lokojn anstataŭ esti ĉeestantaj en la sama datumcentro.

   

4. Universala Klienta Loka Ekipaĵo (uCPE): Ĉi tiu scenaro, kiu jam estas disponigita hodiaŭ, postulas subtenon por aplikajo-skalitaj aparataraj ampleksojn, kaj estas karakterizita per limigitaj retaj konektoj kun ĝenerale stabilaj laborŝarĝoj, kiuj bezonas altan disponon. Ĝi ankaŭ postulas metodon de subtenado de hibridaj lokoj de datumoj kaj aplikoj trans centoj aŭ miloj da nodoj kaj skalado de ekzistantaj uCPE-disponigoj estos emerĝa postulo.

   Ĉi tio estas aparte aplikebla al la NFV-aplikoj, kie malsamaj ejoj eble bezonos malsamajn servo-ĉenitajn aplikajojn, aŭ ejoj kun alia aro de postulataj aplikoj, kiuj ankoraŭ bezonas labori kune. Maŝa reto aŭ hierarkiaj arkitekturoj devus esti subtenataj kun lokigita kapacito kaj la bezono stoki kaj antaŭenigi datumprogramadon pro intermitaj retaj rilatoj. Mem-resanigo kaj memregado kombinita kun la kapablo administri defore la nodon estas deviga.

5. Satelito ebligita komunikado (SATCOM): Ĉi tiu scenaro estas karakterizita de multaj kapablaj terminalojn, ofte distribuitajn al la plej malproksimaj kaj severaj kondiĉoj. Samtempe, havas sencon uzi ĉi tiujn distribuitajn platformojn por gastigi servojn, precipe konsiderante la ekstreme altan atentotempon, limigita bandkapacito kaj la kosto de satelita komunikado. Specifaj ekzemploj de tiaj uzkazoj povus inkludi ŝipojn (de fiŝkaptistoj al petrolŝipoj), aviadiloj, oleo-platformoj, minindustriaj operacioj aŭ militagrada infrastrukturo.

   

PROVOKOJ¶

Kvankam ekzistas multaj ekzemploj de randaj disponigoj jam progresantaj ĉirkaŭ la mondo, ampleksa adopto postulos novajn modojn de pensado por solvi emerĝajn kaj jam ekzistantajn defiojn kaj limojn.

Ni establis ke la randkomputila platformo devas esti, per dezajno, multe pli panetolera kaj robusta ol tradicia datumocentra centra nubo, kaj en la terminoj de la aparataro same kiel de la platformaj servoj, kiuj subtenas la aplikaĵan vivociklo. Ni ne povas supozi, ke tiaj uzkazoj havos la funkcitenado kaj subtenajn instalaĵojn, kiujn la norma datumbaza infrastrukturo havas. Zero-tuŝo provizado, aŭtomatigo kaj aŭtonoma orkestado en ĉiuj infrastrukturoj kaj platformoj estas fundamentaj postuloj en ĉi tiuj scenaroj.

Sed ekzistas aliaj defioj kiujn oni devas konsideri.

Por unu, rando-rimedaj administrantaj sistemoj devus provizi aron de altnivelaj mekanismoj, kies asembleo rezultigas en sistemon kapabla funkcii kaj uzi geo-distribuitan IaaS-infrastrukturon dependanta de WAN-interkonektoj. Alivorte, la defio estas revizii (kaj plilongigi kiam bezonas) IaaS-koraj servoj por trakti antaŭmenciitajn rando specifojn – reto-rekonektoj/bandkapacitoj, limigitaj kapabloj laŭ kompudado kaj stokado, senhomaj disponigoj, kaj tiel plu.

Iuj antaŭvideblaj bezonoj inkluzivas:

• Virtuala maŝino/kontenero/aparata mastrumilo komisiita pri administrado de maŝino/kontenero-vivciklo (agordo, programado, disponigo, prokrasti/rekomenci, kaj haltigo).
• Mastrumilo de bildoj komisiita pri ŝablonaj dosieroj (ankau konata kiel virtualaj maŝinoj/konteneraj bildoj)
• Mastrumilo de reto komisiita pri provizi konektecon al la infrastrukturo: virtualaj retoj kaj ekstera aliro por uzantoj.
• Mastrumilo de stokado, provizanta stokadajn servojn al randaj aplikoj.
• Administraj iloj, proviziante uzanto interfacojn por funkcii kaj uzi la dissemitan infrastrukturon.

Ĉi tiuj bezonoj estas relative evidentaj kaj verŝajne estus atingebla per plibonigo kaj adaptado de ekzistantaj projektoj. Sed aliaj bezonoj por randa komputiko estas pli malfacilaj. Ĉi tiuj inkluzivas, sed ne estas limigitaj al:

• Pritrakti stokadan atendotempon super WAN-konektoj.
• Plifortigita sekureco ĉe la rando-viglado de la fizika kaj aplikaĵa integreco de ĉiu ejo, kun la kapablo aŭtonome ebligi korektajn agojn kiam necese.
• Monitorado de rimedo-uzado trans ĉiuj nodoj samtempe.
• Orkestraj iloj, kiuj administras kaj kunordigas multajn randajn lokojn kaj laborŝarĝojn, eble direktanta al monitoranta stirpanelo aŭ “mem-organiza rando”.
• Orkestrado de federacio de rando-platformoj (aŭ nubo-de-nuboj) devas esti esplorita kaj enmetita al la IaaS-koraj servoj.
  • Aŭtomataj randaj komisionaj/malkomisionaj operacioj, inkluzive de komenca disponigo de programoj kaj ĝisdatigoj de la rimedo mastruma sistemaj elementoj.
  • Aŭtomatigitaj datumo kaj laborŝarĝaj lokado – ŝarĝodistribuado trans geografie distribuitaj aparatoj.
• Kelkaj formoj de sinkronigo de abstrakta ŝtata disvastigo devus esti bezonataj ĉe la “kerno” de la infrastrukturo por trakti intermitajn retajn ligojn.
• Novaj manieroj por trakti problemojn pri reta dispartigo pro limigita konektebleco–pritrakti etajn malkonektojn kaj longajn malkonektojn same.
• Iloj por administri randaj aplikaĵaj vivo-cikloj, inkluzive de:
  • La difino de progresintaj lokadaj limigoj por pritrakti respondotempaj bezonoj de aplikaĵaj elementoj.
  • La provizado/envicigo de aplikoj por kontentigi lokadajn postulojn (iniciala lokado).
  • Lokado de datumo kaj de laborŝarĝo laŭ internaj/eksteraj okazaĵoj (mobilaj uzado-kazoj, misfunkciadoj, rendimentaj konsideroj, ktp).
• Konscio pri la lokada integriĝo: Ne ĉiuj randaj disponigoj postulos la saman aplikaĵon samtempe. Lokada kaj postula konscio estas verŝajna bezono.
• Diskreta aparataro kun limigitaj rimedoj kaj limigita kapablo por ekspansiiĝi en la defora ejo devas esti konsiderataj, kiam desegnanta kaj la ĝeneralan arkitekturon ĉe la macro-nivelo kaj la administraj iloj. La koncepto esti kapabla kapti remotajn rimedojn laŭ peto de aliaj ejoj, aŭ najbaroj super maŝa reto aŭ de kernaj elementoj en hierarkia reto, signifas, ke fluctuoj en loka postulo povas esti renkontitaj sen ineficieco en aparataj disponigoj.