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Edge Server

Mehr Leistung für Rechenzentren

26. Mai 2021, 09:00 Uhr   |  von Zeljko Loncaric

Mehr Leistung für Rechenzentren
© Congatec

Beim Verarbeiten von Daten sind heute immer geringere Latenzen gefordert, gleichzeitig steigt die übertragene Datenmenge. Oft herrschen am Edge raue Umgebungsbedingungen. Somit steigt dort der Bedarf nach Rechenleistung.

Edge-Server sollen Echtzeitanwendungen mit hoher Bandbreite ermöglichen, die mit zentralen Cloud-Diensten niemals zu erfüllen wären. Sie ermöglichen es, autonome Fahrzeuge in Echtzeit mit wichtigen Informationen zu versorgen – ganz gleich ob auf der Schiene oder der Straße. Ebenso sind mit der nötigen Intelligenz vor Ort Infrastrukturen für die Öl-, Gas- und Wasserwirtschaft sowie Stromverteilnetze smarter zu gestalten. Ein großes Feld für lokal vernetzte Server sind zudem Industrie-4.0-Projekte. In ihnen werden Edge-Analysen betrieben und digitale Zwillinge von kollaborativen Systemen kopiert. So können Anwender im Falle einer unterbrochenen Verbindung trotzdem das Modell des Gegenübers für weitere Berechnungen nutzen.

Zudem ist für Edge-Knoten der zunehmend performanteren Kommunikationsnetze noch mehr Rechenleistung vor Ort vorzuhalten, sollen die Bandbreiten weiter steigen und Reaktionszeiten sinken. Das wirkt sich auf die Basisstationen und Einwahlknotenpunkte der Netze sowie auf die Systeme aus, die unmittelbar dahinter für latenzarme »Colocation«-Anwendungen bereitgestellt werden. Colocation-Standorte sind hierbei »ins Netz« ausgelagerte Rechenzentren, die taktile Internetanwendungen ermöglichen und die sich Unternehmen und Anwender teilen. Mit 54 Prozent machen diese beiden den mit Abstand größten Anteil des Markts der Edge-Datencenter aus – laut »Global Market Insights« soll der Markt in den nächsten Jahren mit einer jährlichen Wachstumsrate von 23 Prozent wachsen.

Embedded-Edge-Server
© Congatec

Bild 1: Embedded-Edge-Server mit Computer-on-Modules auf Basis von EPYC-Prozessoren von AMD lassen sich voll modular aufbauen. Leistungs-Upgrades sind mit einem einfachen Modultausch möglich.

Rauen Bedingungen ­trotzen

Dieses Wachstum ist in vielen Fällen mit Server-Technik umzusetzen, die sich deutlich von klassischen IT-Serverfarmen unterscheidet. Grund dafür ist das zunehmende Dezentralisieren und hiermit einhergehend kleinere Edge-Server in zunehmend rauerem Umfeld – somit müssen solche Systeme deutlich robuster sein als bisher eingesetzte (Bild 1). Anwender fordern Prozessoren, die Ball-Grid-Array- bestückbar (BGA) sind, um sie resistenter gegen Schock und Vibrationen auszulegen. Für eine hohe Betriebssicherheit sollten sie idealerweise ebenfalls eine hohe  elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bieten. Zudem sollte der unterstützte Temperaturbereich ebenfalls industrietauglich sein: Je nach Anwendungsfall für 0 bis +60 °C, außerdem deutlich wärmere und kältere Umgebungstemperaturen von -40  bis zu +85 °C. Weiterhin sollten die Systeme schnelle Temperaturstürze verkraften können – im Servicefall muss der Techniker das System auch bei extremer Kälte öffnen können.

Der von der American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ARSHRAE) für Edge-Datencenter maximal erlaubte Temperaturwechsel von 20 °C innerhalb einer Stunde und maximal 5 °C in 15 Minuten ist hier deutlich zu gering. Er ist insbesondere bei Edge-Datencentern nicht einzuhalten, die kleiner als eine Telefonzelle sind. Sie sind vom Techniker im Wartungsfall zu öffnen – und das bei jeder Temperatur. Dem Techniker ist es nicht möglich, kurz hinzugehen und die Arbeiten bei geschlossener Tür auszuführen.

Kommen Themen wie lange Entwicklungszyklen und Betriebszeiten hinzu – in der Industrie gerne zehn Jahre und mehr – spielt zudem die Langzeitverfügbarkeit der Prozessoren eine Rolle. Hinzu kommt außerdem der Bedarf der Industrie nach Softwaresupport abseits des IT-Mainstreams. Nur so können Entwickler industrielle Bauelemente für spezifische Anforderungen optimal ansprechen. All das macht es erforderlich, dass Entwickler von Edge-Servern, vornehmlich die Embedded-Varianten der Server-Prozessoren einsetzen sollten.

Hohes Sicherheitsniveau ist essenziell

Vorteilhaft ist es, wenn Embedded-Server-Plattformen zum Einsatz kommen, die besonders robust gegenüber IT-Bedrohungen sind. Oft liegen sie zwischen Cloud- und Office-IT und der OT (Operational Technology, Betriebstechnik). Somit sind sie den typischen Bedrohungsszenarien – also Cyber-Angriffen – ausgesetzt. Demnach treffen hohe Anforderungen aus beiden Ecken zusammen: Sie müssen robust gegenüber den physischen Einflüssen am Edge sein sowie den Bedrohungen aus dem Internet standhalten. Hinzu kommt, dass Edge- und Fog-Server – wie ihre IT-Pendants in Rechenzentren – mittlerweile häufig als konvergente oder hyperkonvergente Infrastrukturen mit hoher Virtualisierung ausgelegt sind. Es gilt also, nicht allein ein System, sondern die gesamte Plattform mit ihrem Hypervisor und den zahlreichen virtuellen Maschinen abzusichern. So können Anwender optimale Voraussetzungen für Colocation-Anwendungen am Edge schaffen oder für eine Gesamtanwendung eine Hardware-Konsolidierung umsetzen.

Im Zuge der Digitalisierung von Geräten, Maschinen und Anlagen wandern Steuerungen, IoT-Gateways und Sicherheitsanwendungen wie Firewalls und Anomalie-Erkennung auf die Edge-Server. Das Ziel ist zudem, weitere Geräte, Maschinen und Anlagen auf den echtzeitfähigen Servern zu hosten. So soll letztendlich die komplette OT von Fabriken auf Servern vereint werden. Denkt man zudem an das Monetarisieren neuer Geschäftsmodelle, liefern Edge-Server Unternehmen wertvolle Daten. Unternehmen benötigen diese Daten zum Abrechnen der Feature-Based-Lizenzen und Pay-per-Use-Services. Folglich ist eine besonders hohe Datensicherheit gefordert. Embedded-Server-Technik von AMD bietet hierzu viele Sicherheitsfeatures, die den Anforderungen bereits hardware-seitig Rechnung tragen.

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