Edge-серверы для IoT и периферийных вычислений

Edge-сервер - это компьютер, который ставят рядом с оборудованием, а не в дата-центре: в цеху, в магазине, на подстанции, в серверном шкафу филиала. Он обрабатывает данные с датчиков и камер на месте и отправляет в центр только то, что действительно нужно хранить. Отсюда и название периферийных вычислений: вычисления уезжают на периферию, к источнику данных.

В англоязычной документации то же самое называется edge computing, в переводных текстах - граничные вычисления. Дальше - из чего такой сервер собран, чем отличается от обычного стоечного, какие модели существуют и в каких случаях он вам не нужен.

Что такое edge-вычисления и зачем они нужны

Возьмём производство с сотней камер и парой тысяч датчиков. Гнать весь этот поток в облако и ждать ответа - дорого по каналу и медленно по времени реакции. Пока кадр съездит в дата-центр и вернётся с вердиктом, конвейер уедет дальше.

Периферийные вычисления решают задачу иначе: аналитика и принятие решений происходят там же, где данные родились. Три вещи, которые это даёт:

• Задержка падает до единиц миллисекунд. Обращение в облако и обратно съедает десятки миллисекунд даже на хорошем канале, а на загруженном, мобильном или спутниковом - сотни. Для управления оборудованием это разница между «сработало» и «не успело».
• Канал разгружается. В центр уезжают события: здесь человек без каски, здесь температура выше нормы. Видеопоток целиком остаётся на объекте.
• Площадка продолжает работать без связи. Оборвался интернет - локальный сервер считает дальше и синхронизируется, когда канал вернётся.

Edge-сервер работает мостом между устройствами на объекте и центральными системами: берёт на себя первичную обработку и отдаёт наверх только выжимку.

Граничные, периферийные, туманные: как это называется по-русски

Путаница в терминах - причина, по которой люди не находят нужную информацию. Одно и то же явление в русских текстах называют четырьмя способами, и все четыре считаются правильными.

Отдельно стоит fog computing, туманные вычисления. Это не синоним. Туманный слой - промежуточный уровень между устройствами и облаком, обычно на шлюзах и маршрутизаторах, и он крупнее по охвату, чем один edge-сервер на объекте. Границу между терминами вендоры проводят по-разному, так что в описании конкретной железки лучше смотреть не на слово, а на характеристики.

Архитектура решений на базе edge-серверов

Периферийная инфраструктура собирается слоями, и edge-сервер занимает в них середину.

Разделение труда простое: чем ближе к источнику, тем быстрее реакция и тем меньше объём данных, который вы тащите дальше. Сервер на объекте анализирует видеопоток с камер и реагирует на событие сам, а в центр уходит короткая запись и метка времени.

Слоёв не обязательно четыре. В небольшой компании их два: камеры и один сервер в подсобке, который заодно хранит архив. Это тоже edge, просто без красивых схем.

Ключевые компоненты edge-серверов

Процессоры: производительность против тепла

Edge-железо часто живёт на ограниченном питании или вовсе без вентиляторов, поэтому процессор выбирают по связке «производительность на ватт», а не по пиковой частоте.