Esettanulmány: Peremhálózati megoldások
Az adatközpontból az űrbe

Edge Computing esettanulmány 3 percben!

KIOXIA SSDs in HPE Spaceborne Computer-2 – KIOXIA Memory Maker (3:07)

 

Az utóbbi időben a média világszerte rendszeresen foglalkozik az űrkutatással, beleértve a műholdak fellövését is. Bár a múltban a nemzeti kormányzati szervek jártak az élen, most új növekedési iparként vonzza a figyelmet, ahol a magánvállalatok egyre inkább felfedezik az űrt.

A peremhálózati megoldások egyre nagyobb mértékű használata az űrben

A térbeli számítástechnika kihívásai

Számos helyen vezettek be üzleti célú felhasználási eseteket az űrben, például távérzékeléssel és elemzéssel végzett földi megfigyelést. A Földön a számítástechnika egyértelmű és egyszerű, de a világűrben történő számítástechnika új kihívásokat jelent, ahol a környezeti feltételek nagyon eltérőek. Nincs felhő az űrben, mivel nem létezik olyan technológia, amely nagy sebességű hálózatot építene ki a műholdak és a felhő között, mind technikai, mind költség szempontjából, nem is beszélve a szerverek és processzorok működtetéséhez szükséges óriási teljesítményről.

Kép különböző űrkutatási üzleti esetek általános példáiról Kép különböző űrkutatási üzleti esetek általános példáiról

Különböző űrkutatási üzleti esetek általános példája

Hagyományos számítástechnika

Mivel az űrlaboratórium 254 mérföldnyi (kb. 408 km) távolságra van a Földtől, a Nemzetközi Űrállomás (ISS) valós időben tud adatokat továbbítani a Földnek, és hosszú időt vehet igénybe, ha az adatmennyiség nagy. Továbbá, ez további késést okozna a nagyobb távolságon történő kommunikációban, például amikor egy űrhajó a Marsra utazik. Ezért szükséges az adatok elemzése az űrben, és csak az eredmények elküldése, ahelyett, hogy az adatokat a Földre küldenék elemzésre. Korábban a világűr különböző érzékelőiről (hőmérséklet, gáz, topográfiai adatok stb.) és nagy felbontású képekről származó adatokat továbbítottak a Földre, amely több mint 10 órát vett igénybe az átvitel, az elemzés és végül az eredmények elérése érdekében. A „tárolási” (tárolóközegek) fejlesztéseknek köszönhetően, beleértve a nagy kapacitást, a kis méretet és a nagyobb olvasási és írási teljesítményt, lehetővé válik a világűrben az adatok tárolása és az alkalmazások futtatása. Ez másodpercek vagy percek alatt eredményre vezet, és az elkészült elemzés sokkal rövidebb idő alatt továbbítható a Földre.

Kép a hagyományos számítástechnika világűrbeli működéséről

A hagyományos számítástechnika nyers adatokat továbbít a Földre, ami nagyon hosszú időt vehet igénybe nagy mennyiségű adat esetén.

Peremhálózati megoldások

Ez a „peremhálózati megoldások” végső felhasználási esete lehet. Felhőalapú számítástechnika esetén minden szükséges információ összesítésre kerül, és az adatfeldolgozás nagy teljesítményű szervereken történik, mindez a felhőben. A peremhálózati megoldásokban az adatfeldolgozás és az elemzés az IoT-eszközökön és a hálózat végén lévő perifériás területeken található szervereken történik, és csak az eredményeket küldik el a felhőbe. Ez csökkentheti a szükségtelen kommunikációt, a késéseket és a hálózati terhelést. A peremhálózati megoldások fontos szerepet játszanak az űrkutatás és -felfedezés területén.

Kép a peremhálózati megoldások világűrbeli működéséről

A peremhálózati megoldások másodpercek vagy percek alatt eredményt adnak, és az elkészült elemzés sokkal rövidebb idő alatt továbbítható a Földre.

KIOXIA megközelítés

Spaceborne-2 számítógépes (SBC-2) program

A KIOXIA a Hewlett Packard Enterprise (HPE) közreműködésével részt vesz a Spaceborne Computer-2 (SBC-2) programban, amely kereskedelmi forgalomban kapható technológiával készült. Az SBC-2 az első kereskedelmi peremhálózati és mesterséges intelligenciát támogató rendszert viszi az ISS-be az űr felfedezéséhez és az űrben számos kísérlet végrehajtásához.

A program fő küldetése a számítástechnikai technológia jelentős fejlesztése és az adatok Földön történő feldolgozása során történő kommunikációra való támaszkodás csökkentése. Kifejezetten arra tervezték, hogy számos nagy teljesítményű számítástechnikai folyamatot végezzen az űrben, beleértve a valós idejű képfeldolgozást, a mélytanulást és a tudományos szimulációkat, amelyek hozzájárulnak az egészségügy, a képfeldolgozás, a természeti katasztrófa utáni helyreállítás, a 3D nyomtatás, az 5G, az AI és egyebek fejlődéséhez. A helyi nagysebességű feldolgozás vagy peremhálózati megoldások segítségével az ISS korlátozott területén a különböző peremhálózati eszközökről, például műholdakról és kamerákról származó adatokat valós időben rögzítik és dolgozzák fel.

A KIOXIA és a HPE együttműködik, hogy SSD-ket küldjenek az űrbe

A KIOXIA a HPE SBC-2 rendszer hivatalos SSD-tároló szponzora, és három KIOXIA SSD-termékcsaládot biztosít az adattároláshoz (a részleteket lásd alább). Ezen SSD-k egyikét sem szabták testre vagy fejlesztették űralkalmazásokhoz. A napi diagnosztikai állapotfelmérések révén tesztelik őket, hogy lássák, hogyan teljesítenek az űrben az idő múlásával.

Az SSD-k nem rendelkeznek fizikai mozgó alkatrészekkel, ami ütésállóságot biztosít, hogy ellenálljon a zord körülményeknek az űrben, mint például a rázkódás indításkor, a súlytalanság és a váratlan áramkimaradások.

A HPE SBC-2 programhoz kiválasztott SSD-funkciók képe

A HPE SBC-2 programhoz kiválasztott SSD-k funkciói 

A KIOXIA négy 960 gigabájtos (GB) KIOXIA RM Series Value SAS SSD-t, négy 30,72 terabájtos (TB) KIOXIA PM Series Enterprise SAS SSD-t és nyolc 1024 GB-os KIOXIA XG Series Client NVMe™ SSD-t kínál az SBC-2-ben. A teljes adattárolási kapacitás meghaladja a 130 TB-t (1), amely a legnagyobb adattároló, amelyet egyetlen küldetés során a Nemzetközi Űrállomásra juttattak.(2)  Az energiahatékony, 30,72 TB-os, nagy kapacitású Enterprise SAS SSD 130 TB tárolókapacitást tesz lehetővé az ISS-ben, ahol az áramellátás korlátozott. Ezt az SBC-2 tároló korlátozott helyére tervezett SSD-k kis mérete, vékony profilja és egységnyi területre vetített nagy kapacitása teszi lehetővé. A jövőben várhatóan nagyobb tárolókapacitást fognak használni az űrben.

  1. 1TB 32 000 zenei adatnak felel meg (amely 4 perces zenei adatok esetén 5 MB).
  2. 2024. január 31-től. A Kioxia Corporation felmérése.
Kép az SBC-2 hardverfrissítési konfigurációjáról

A Spaceborne Computer-2 frissítés hardverkonfigurációja

12 óra és 2 másodperc közötti feldolgozási idő

Az SBC-2-ben használt KIOXIA hardverkonfiguráció az alább látható módon; a KIOXIA SSD-ket HPE Edgeline EL4000 és HPE ProLiant DL360 Gen10 szerverekbe (a továbbiakban együttesen: "SBC-2 szerver") telepítették az ISS fedélzetén.

Az 1,8 GB-os adatok eredeti méretének 1/10 -ére tömörített földbe történő továbbítása körülbelül 12 órát vesz igénybe. Az SBC-2 szerver használatával az alkalmazás feltöltésre kerül az SBC-2 szerverre, és egy Docker-konténerben fut, amely 6 perc hibrid CPU és GPU adatfeldolgozást biztosít. A korábban több mint 12 órát igénylő adatátvitel mindössze 2 másodpercet vesz igénybe, ami az eredeti 12 óra 1/20 000-ének felel meg, hogy mindössze 92 KB adatot küldjön el. Sokkal gyorsabb a világűrben az adatok peremhálózati megoldások segítségével történő kiszámítása és elemzése anélkül, hogy a feldolgozatlan nyers adatokat a földre küldenék.

Amint általánossá válik az adatok űrben történő elemzése, ahelyett, hogy a nyers adatokat a Földre küldenék feldolgozásra, a várakozások szerint az „ismeretszerzési idő” hónapokról percekre csökken. A HPE SBC-2 projekt segítségével szerzett ismeretek új fejlesztéseket eredményeznek a KIOXIA SSD termékekben. Nagy elvárások vannak a tárolási technológiákkal, köztük az SSD-termékekkel szemben, amelyek nagyobb kapacitást és gyorsabb feldolgozást tesznek lehetővé a lehetséges jövőbeli űrexpedíciókhoz.

Példa peremhálózati megoldásokra az űrben

Emlékek készítése a Spaceborne Computer-2-ről – A tárolás jövőképe.

A KIOXIA SSD-k az NG-20 missziós rakéta ISS-re történő indításával emelkedtek a magasba, és egy, a HPE Edgeline és ProLiant szervereken alapuló, frissített HPE SBC-2 rendszert szállítottak.

A flash memóriatechnológia és az SSD-termékek tovább fejlődnek, így a nagy teljesítmény és a nagy kapacitás könnyebben elérhető, és az alkalmazások köre tovább bővül. A KIOXIA egy egyedi kutatási projekten is dolgozik, amelynek neve „memóriaközpontú MIMegnyílik egy új ablak.”. Ezt a technológiát azért fejlesztjük, hogy hozzájáruljunk a gyorsabb MI-tanuláshoz, amely nagy mennyiségű adatot használ, és hatékony legyen a szimulációs/HPC területen is, hogy betekintést nyerjen a nagy mennyiségű adatból. A flash memóriatechnológia és az SSD-termékek nélkülözhetetlenek az „adatok x AI” és a „data first” korában.

  • Kapacitás meghatározása: A KIOXIA Corporation a megabájtot (MB) 1 000 000 bájtnak, a gigabájtot (GB) 1 000 000 000 bájtnak, a terabájtot (TB) pedig 1 000 000 000 000 bájtnak határozza meg. Egy számítógépes operációs rendszer azonban 2-es hatványozású adattal jeleníti meg tárolókapacitását, vagyis 1 GB = 2^30 bájt = 1 073 741 824 bájt és 1 TB = 2^40 bájt = 1 099 511 627 776 bájt, és ezért tárolókapacitása kisebb. A rendelkezésre álló tárolókapacitás függhet (különféle médiafájlok példáin kikísérletezve) a fájl méretétől, a formázástól, a beállításoktól, a szoftvertől és az operációs rendszertől, és/vagy az előre telepített szoftveralkalmazásoktól, ill. a média tartalmától. A tényleges formázott kapacitás változhat.
  • Az NVM Express az NVM Express, Inc. bejegyzett vagy nem bejegyzett védjegye az Egyesült Államokban és más országokban.
  • A HPE, a ProLiant és az Edgeline a Hewlett Packard Enterprise és/vagy társvállalatai bejegyzett védjegyei.
  • A Docker és a Docker logó a Docker, Inc. védjegyei vagy bejegyzett védjegyei az Egyesült Államokban és/vagy más országokban. A Docker, Inc. és más felek védjegyjogokkal rendelkezhetnek az itt használt egyéb kifejezések tekintetében is.
  • A termékképe dizájn modellt jelenít meg.
  • Minden további cégnév, a termékek és szolgáltatások nevei harmadik fél cégek védjegyei alá tartozhatnak.