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边缘计算:基于存储,但超越存储

边缘计算:基于存储,但超越存储

根据中国边缘计算产业联盟的定义,边缘计算是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能安全与隐私保护等方面的关键需求。

随着万物互联时代的到来,5G、人工智能、大数据、AR/VR等新一代信息技术的发展与成熟应用,网络边缘设备产生的数据量快速增长,同时对数据处理的实时性提出更高要求。全球数据流量规模从每年68ZB增长至每年14.1ZB,2021年有望突破20ZB。边缘计算市场规模也迎来高速增长,2020年我国边缘计算市场规模达185亿元。

本次科普小课堂将带你走进边缘计算与存储的世界,探讨边缘计算和存储之间的关系。

边缘计算与存储

Q:

边缘计算涉及到边缘设备层、边缘数据中心、分布式数据中心、云数据中心等架构,针对不同层级的架构,依据什么标准来挑选相适应的存储?

不同层级应用的存储分别具备哪些特点和优势呢?

近年来,公司企业的数据运算及存储需求越来越大,很多企业便将运算或存储转向云端,边缘计算是指拉近数据产生、处理、分析及存储的距离。

A:

边缘设备(Edge Device)

指向企业核心网路提供入口点的装置。例如:路由器、路由交换机等。他可以接收基地台发出的5G信号并转换成Wi-Fi信号或有线信号让更多本地设备上网。这样的设备通常体积小,置于室内,因此适合较小的存储装置

边缘数据中心

若将所有数据都集中传至云数据中心,会需要大量频宽,且运算效率变差、来回传输的时间也会增加。因此若可以在边缘设备及云数据中心之间新增一个中继站,先将数据汇整,整体的传输及运算便能更有效率。而这个中继站就是边缘数据中心。而边缘数据中心通常放置于基地台中,所以存储装置尺寸不会太大,且基地台通常位于室外,因此存储装置需支持抗硫化、耐宽温(-40ºC - 85ºC)等功能,以确保长时间的稳定运作。

分布式数据中心

相较于边缘数据中心,分布式数据中心可以将运算及存储分散于不同装置,除了安全性更高以外,还可以分散风险,例如遇到区域性停电时还能维持一定时间的运作。而这些分布的数据中心可以放置于同一个基地台中,也可以依客户需求分散于各个不同的基地台。

云数据中心

为用于安置电脑系统及相关部件的设施。储存了大量的数据资料,每天进行各种运算,因此需要大容量、高效能的储存装置

微信图片_20210916165030.jpg

Q:

在数据高速增长、业务集中的情况下,很多设备核心系统向边缘逐渐普及,如何做到安全高效、便捷的数据迁移?对存储提出怎样的高要求?

A:

数据迁移一般有以下三种方法:

(1)   系统切换前通过工具转移:在系统切换前使用ETL(包括抽取、转换、和装载)工具将数据由旧系统转载至新系统。此方法为数据迁移最主要也最快的方法。

(2)   系统切换前采用手工录入:此方法消耗人力,错误率也高,可作为第一种方法的补充。

(3)   系统切换后通过新系统生成:若数据能通过其他数据产生,则可以在系统切换后,通过新系统的相关功能生成所需要的数据。

因为数据需大量移转,「数据端对端保护技术」及「写入保护技术」能确保数据在转移时不被改变;而「数据加密」及「安全抹除」技术则可以保护数据的安全性。

Q:

边缘数据需要分流处理,在IoT生成的海量数据中,有些数据是需要被实时计算,有些数据需要分时计算,有些数据需要经常性被重新计算分析,还有些数据需要长时间留存。作为存储供应商,有哪些相应的解决方案来管理这些数据?

A:

针对大量数据运算及储存,威刚的工业级存储具备以下技术优势,可轻松应对:

(1)   Early Remove技术:预先搬移数据至新区块,延长使用寿命。

(2)   垃圾回收技术:清出更多空白区块(free block)以维持SSD的写入效能。

(3)   数据路径端对端保护:避免数据在设备之间传递时可能会有讯号衰减、杂讯干扰等。

小贴士

技术名词解释

「Early Remove技术」:当控制器读取到Flash区块中的修正次数大于Early move门槛时,会提早将数据搬移至新的区块,并将原先区块抹除备用,借以延长使用寿命。

「垃圾回收技术」:SSD使用的是快闪记忆体的储存技术,在写入数据时,SSD必须先将旧有区块内数据抹除,才可以写入新的数据。也就是新数据不能直接覆盖旧有的无效数据。此技术可以把现存数据合并转移到其他NAND flash的位置,并将无用的数据彻底抹除。

「数据端到端保护」: 可确保存取和检索的数据是正确的,避免从存储数据的起始端到最远端发生错误。且若控制器内部RAM搬动数据,发生了Soft Error,系统也能够有能力侦错,避免错误的数据传送至主机端。

Q:

边缘计算设备分布广泛,并且部署环境复杂,甚至会长期处于恶劣的工作环境中,请问威刚有哪些针对此类设备的存储解决方案,以保证存储介质的寿命、稳定性和读写性能在恶劣环境中仍有良好的表现?

A:

边缘计算设备通常被放置于室外,因此会面对早晚温差大的问题。除此之外,还可能遭遇突然的断电、甚至地震等状况。假定工作设备处在极端恶劣环境下,一款耐宽温、抗震和抗硫化技术的产品将成为首要选择。威刚为SSD和内存产品提供抗硫化技术的定制服务,以抵御硫化环境对电子组件的负面影响。

除此以外,为避免意外断电导致数据遗失,威刚支持PLP断电保护技术,添加电压侦测电路和钽质聚合物电容,可通过软硬件整合的技术,将断电前最后一次的备份恢复,使重要数据免于遗失或损坏。同时, ECC纠错功能,亦可确保数据传输的完整性。

针对边缘计算的需求与特性,威刚推荐以下存储解决方案:

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01 工业级SD卡 ISDD33K

02 工业级microSD卡 IUDD33K

■ 耐用可靠: 采用3D TLC (64L) 闪存,擦写次数达3000次

■ 高速处理信息: 符合SD 5.1规格,与V10录像速度等级

■ 数据安心存: 16GB - 128GB

■ 无惧严苛气候考验,长年稳定运作: 耐宽温 (-40°C - 85°C)

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03 M.2 2242固态硬盘 - IM2P3014 (PCIe)

■ 闪存类型:3D TLC (64L)

■ 擦写次数: 3K次

■ 容量:64GB - 512GB

■ 最高读写速度:1600/1200MB/s

■ 耐宽温 (-40°C - 85°C)

04 mSATA固态硬盘 - IMSS332

■ 闪存类型:MLC

■ 擦写次数: 3K次

■ 容量:16GB -1TB

■ 最高读写速度:550/450MB/s

■ 耐宽温 (-40°C - 85°C)

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05 DDR4 VLP U - DIMM

■ 容量:4GB - 32GB

■ 频率:2666/ 3200MHz

■ 耐用抗腐蚀: 支持抗硫化技术

■ 兼容性高,适用于刀锋式服务器: PCB高度仅17.7mm

Q:

边缘计算节点将越来越多地接收敏感的企业、政府、设备和个人数据。随着处理和存储置于传统信息安全可见性和控制之外,边缘计算带来了需要深入解决的新的安全挑战。威刚是如何应对安全性问题的?

A:

为了守护重要数据,威刚闪存产品支持多种防护技术,包括「数据加密」、「写入保护」与「数据抹除」等,来保障信息安全。

「数据加密」主要是指威刚产品的AES 256位硬件加密技术,此技术不需通过Host端软体的处理,便可让所有数据在SSD控制器内快速地被加密、解密,且不影响系统效能。而「数据抹除」则包括了快速抹除、安全抹除、销毁等方式。

小贴士

技术名词解释

「写入保护技术」:可确保数据的完整性。其主要的原理是通过硬体或软体的设定来开启此功能,当SSD韧体侦测到写入保护的功能被开启时,虽然仍会接收主机的写入命令,但并不会将数据写入NAND Flash,也就是会将硬盘变成“只能读取”的模式,主机对于SSD的写入动作将会失效,如此便可保护SSD内的数据。

「安全抹除」:可安全且彻底地抹除SSD内的数据,原理是清除用户所有的数据区块。抹除时间一般从几秒到几十秒都有可能。抹除的方式有两种:将安全抹除的针脚短路,或下达ATA命令来执行抹除。

随着5G时代的来临,边缘数据中心发展更为迅速,威刚提供各式规格齐备的小尺寸、耐宽温的工业级存储产品,采用严格筛选的原厂颗粒和组件,可确保产品的稳定耐用。同时,威刚提供一对一定制化产品服务,客户还可以根据需求在产品上加装不同的软、硬件。

此前,我们在“风电智慧运维,一切尽在掌控”一文中围绕边缘计算在智慧风电领域的相关运用做了具体介绍,想要了解有关边缘计算更多的前沿应用,欢迎关注威刚工控,一起探索吧。

审核编辑(
王妍
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