云计算兴起时,有人认为,终端只要显示屏即可,数据传输到云中心,完成运算后再传回到终端,瘦终端将是未来的趋势。随着以“5g、人工智能、工业互联网、物联网等”新型基础设施覆盖面的拓展,过度依赖云中心的格局会发生新的逆转,比如物联网等对时延要求严格的场景,以云中心为依托的经济意义将会下降,在设备端的分散化和边缘化分布的需求带动下,技术的民主化将成为新的边际趋势,由此催生互联网数据中心(idc)形态和布局出现新的趋势,基于边缘需求的微型互联网数据中心将迎来新的发展机遇。
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新型基础设施的泛在性构建,
将会激发idc多元化庞大需求
年初的两会上,国家明确提出“新型基础设施”,将“5g、人工智能、工业互联网、物联网等“纳入新型基础设施的概念范畴,以区别于传统的电力、交通、通信、物流、仓储等基础设施。
在新型基础设施总体架构中,5g所提供的超高速带宽传输能力、人工智能叠加分布式计算处理能力,将进一步提升链接分散空间信息的可能性,给万物互联带来无限想象空间,将全面渗透到产业价值链,并对生产、交易、融资、流通等环节进行再优化重组,优化全社会资源配置的全新场景将会层出不穷,工业云、金融云、政务云、医疗云、教育云、交通云等泛在体系构建将会延伸到物理空间的各个角落。
新型基础设施包括三大核心技术:连接、计算和交换。它们共同促进和管理信息流——信息流的产生、储存、处理以及安全交换,it技术作为底层的核心支撑技术,通过不同的场景,形成强外部性的系统性生态体系,从而改变组织的运作方式、地点以及竞争方式,创新更多业务流程,使每一个链接形成自主化、智能化。
新型基础设施应用场景的不断拓展,覆盖的组织、人口、设备、设施、面积等将会成倍提升,即使是那些技术基础设施不发达的组织和地区,也可能会最适合这种新的、全面的方式来实现新技术应用。
图片来源:华夏幸福产业研究院
随着获取的数据越来越多,以往在经济上不可行的应用有望得以实现。不同组织、不同设备可跨地点链接数据、聚合数据、提取分析,并以相对较小的物理存储空间管理海量信息,即使没有传统设施、服务器或其他庞大固定资产,小型物理存储空间也可实现需求。
新型基础设施的泛在性特征,必然会产生与泛在性相统一的差异性特征,为行业或技术的颠覆者更顺利地进入相关领域提供了更大的空间和可能,以满足不同商业流程和商业模型,由此带来更加广泛的数据存储需求,泛在的信息源对应的一定是泛在的数据中心。
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从中心到边缘——
多元化需求驱动下的idc布局新趋势
半个多世纪以来,大型互联网数据中心一直是网络计算和连接的支柱,几乎所有数据都在一个核心集中处理。随着云计算、数字媒体、5g的迅猛发展和物联网的广泛应用,需要随时随地满足即时处理数据的需求,物联网连接的人员、设备、传感器的数量预计将超过万亿。物联网设备涵盖了消费类电器、智能工业机器,甚至自动驾驶汽车,正以前所未有的数据量和速度迅速淹没现有的互联网基础设施。业内预计,到2020年将有超过500亿的终端与设备联网,仅中国就会产生100亿以上的物联网连接数。
根据调查机构gartner公司的研究,数据爆炸将对网络和it基础设施提出巨大的需求,成为新架构范例的主要驱动力。它将把数据生产和计算的处理从大型数据中心转移到边缘。数据的这种转移和由此产生的流量对数据中心行业产生了巨大的影响。
延迟和性能成为组织衡量数据中心性能标准的新关键因素。边缘计算的兴起,成为链接服务和消费之间的最低延迟点,意味着组织的内容尽可能贴近人们的需求,例如,云计算游戏平台尽可能靠近游戏玩家,组织应用程序和工作负载尽可能靠近用户,物联网数据聚合点尽可能靠近传感器。而以更快速度到达边缘的服务提供商将提供差异化的用户体验,从接近用户上获得性能的实质性好处,也获得更接近客户的附加效率和经济效益。
根据希捷公司委托进行的dataage 2025调查研究,边缘计算通过部署指导方向、结构的网络解决方案来改变对数据中心距离的需求,同时满足设施的不同需求,以优化和管理基础设施和数据中心运营的功能。数据需求的增长需要强大的互联网基础设施和即时可访问的数据中心,从核心到边缘和微边缘,支持、存储和互连几乎每个设备的数据。
边缘计算的发展为这一转移提供了技术基础,其背后的基本思想是将计算和存储资源分布到数百万甚至数十亿个不同位置的设备中,以提供满足日益增长的数字应用和服务需求所必需的分布式支持。边缘计算解决方案旨在通过园区网络、蜂窝网络、数据中心网络或云计算的分散式扩展为集中式互联网数据中心和云计算服务提供补充。
gartner认为,到2022年,边缘计算和分布式架构将成为所有数字业务的必要解决方案。40%的大型企业将边缘计算原则上纳入2021年的规划项目,边缘计算可以支持商业生态系统,该生态系统在快速数据和实时整体管理方面蓬勃发展。
从基于云计算的集中式计算网络转向更加分散的边缘计算模型的影响是深远的,特别是相对于部署在边缘的各种设备的需求。正如从大型机到基于个人电脑的客户端-服务器架构的转变对技术行业产生的巨大影响一样,从基于云计算的模型向物联网驱动的边缘计算环境过渡将产生巨大影响,并要求企业适应快速变革的速度。
这一影响体现在互联网数据中心,就是从集中式数据中心转向分散式数据中心,这一颠覆性趋势正在提高生产力、灵活性、价值和数据中心能力,以往公共云的迅速崛起将计算转向集中式方法,未来的混合云部署的普及使得其转向分散模式。
通过边缘计算,it基础设施被转移到边缘数据中心设施中,这些专用设施位于不同需求者内部部署的数据中心或靠近最终用户的位置,旨在补充现有的公共云或托管部署,提供了公共云和托管部署不具备的优势。
例如,用于安全监控的场景下,摄像头获取用户视频并传输到集中式互联网数据中心处理,不仅需要高速带宽传输大量无效数据,而且也带来巨大负担。最终结果是处理成本高昂,处理事件长,效率低下。基于边缘计算的新解决方案在于对摄像头端进行改造,让摄像头与云中心保持连接的同时,还拥有视频处理能力、存储能力和识别能力。集中式互联网数据中心给摄像头下发比对模型,拍摄的视频会在摄像头端实时进行处理比对,第一时间将初筛后的信息传输到云端进行高精度识别。在这种模式下,可以在毫秒级的时间內,对摄像头拍到的数据进行处理,第一时间完成监控任务。
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微型数据中心分散式布局的热点领域
相对于集中式的idc布局,园区网络、蜂窝网络、数据中心网络等分散式idc布局,取决于网络边缘智能化水平,边缘计算正是提升网络边缘智能化水平的支撑技术,边缘计算的敏捷、实时、智能、安全等特点,成为物联网终端扩大应用的基础性前提。
从边缘计算应用场景来看,有三种类型的边缘情景:个人边缘(personal edge)、业务边缘(business edge)、云边缘(cloud edge)。个人边缘计算围绕着个人,例如智能手机、家庭机器人、智能眼镜、医疗传感器,智能手表、智能音箱、其它家庭自动化系统。业务边缘用于汇聚个人边缘设备的信息,机器人、传感设备等信息在此处汇集并处理。此类设备可以部署在办公区域或家庭区域,用于支撑区域范围內的信息集中、交互、处理。云边缘用于综合性的物联网应用,涉及到多个云平台的协同。语音处理、人脸识别、医疗人工智能等垂直云平台的兴起,提高了物联网的智能化。云边缘相当于在不同云平台侧提供数据解析、数据交互、数据协同的功能。
基于边缘计算需求构建的边缘网络,会就近部署计算、存储、分流、大数据分析等功能,以利于业务本地化分布式处理,提升网络数据处理效率,加速网络中各项内容、服务及应用的快速下载,满足终端用户的极致体验,满足垂直行业网络低时延、大流量、安全等诉求。边缘计算将在下述六类行业有直接的应用,随着技术成熟会延展至更多的行业。基于边缘网络的微型数据中心分布也会随之不同类型的需求实现分布式布局。主要体现在以下五大场景领域。
——本地视频业务:体育赛事、演唱会、博物馆、展馆ar直播和vr体验;
——工业互联网:智能工厂、智能生产、智能装备、智能机器、智能物流等;
——无人机vr:无死角视频直播,360度全方位视频回溯,在线vr直播;
——车联网应用:车辆安全管理,车辆行驶安全和城市交通拥堵治理;
——人工智能:电子围栏、人脸识别、表情识别、热点管理等。
图片来源:华夏幸福产业研究院
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分散式边缘布局对相关支撑技术需求展望
分散市互联网数据中心的技术驱动力是边缘计算,它对端点设备(诸如网关和边缘服务器等一系列新的中间设备)将提出更多要求,这些设备将支持完整的边缘计算环境。这些设备需要相当大的内置计算和存储能力来处理应用程序和工作负载。边缘计算将继续把工作负载传递给云计算,但长期目标是在多个不同边缘元素之间分配工作负载。边缘计算作为互联网数据中心领域的创新技术,其活动侧重于加强智能,旨在简化操作、实现远程管理和服务,并弥合不断扩大的技能差距。展望未来,分散式互联网数据中心布局将对技术提出了新需求。
——简化边缘计算。更智能、更简单、更加自给自足的网络边缘正在融合更广泛的行业和消费趋势,其中包括物联网(iot)和5g网络,以推动驱动强大的、低延迟的计算更加接近终端用户。一个更强大、更有效的网络边缘,具有增强的可见性和自我修复功能,只需要有限的主动管理,是未来边缘计算的主要趋势和方向。
——提升维护能力。边缘计算支撑的分散式互联网数据中心发展和演变,对组织能力提出了新的挑战,组织必须改变数据中心人员的能力结构,从传统的培训计划转向更敏捷的特定工作的指导,将更加关注边缘计算。同时,加强系统运营维护人员学习智能系统和机器学习,实现更具预测性和效率的服务和维护。
——提升标准化水平。即使在模块化和预制设计时代,集中式互联网数据中心仍然过于复杂,无法实现全面的设备标准化。分散式互联网数据中心以及边缘网络的高效运行,需要提升设备组件标准化和数据中心构建标准化,以保持系统运行简单,并降低成本。
——高功率处理器和先进的冷却技术。随着分散式互联网数据中心的分散化布局,对数据处理能力的要求越来越高,提高处理器利用率以运行面部识别或高级数据分析等高级应用程序,以及高功率处理器需要创新的热管理方法,是新型微数据中心的基本环境要求。芯片的散热冷却将采用直接液体冷却技术,意味着处理器或其他组件部分或完全浸没在液体中以进行散热,并正在成为可行的解决方案。另一个创新领域是极端无水冷却,这是传统水冷技术日益流行的的替代方案。
人口、设备、设施在空间的不均匀分布,不同设备、不同设施的海量信息实时处理,边缘终端信息结构和对智能网络需求水平的双重差异,对存储、计算、通信能力带来巨大挑战,让传统的集中式数据处理能力难以满足低成本和高效率双重要求。边缘计算的兴起及其优势,通过靠近数据源、部分依赖于网络带宽,变得更为便捷、高效和低成本。基于边缘计算的分散式互联网数据中心,将极大便利化数据的追踪、处理和存储。
参考资料:
1、 2018-2019年中国idc产业发展研究报告
2、 中国idc圈:边缘数据中心的兴起
3、 物联网世界:做物联网必须了解“边缘计算”
4、 百度百科:边缘计算
5、 360机房:5g时代idc经历变革,分布式云存取将独占鳌头
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