你的企業為這種新的數據環境做好準備了嗎?

邊緣計算把計算能力和數據存儲分布在更靠近數據產生和使用的地方。新的邊緣應用程序利用設備和網絡網關執行任務，并取代云在本地提供服務。

這類邊緣應用程序需要一種新的數據體系結構，該體系結構需要考慮應用程序的規模、延遲、可用性和安全需求。今天我們將研究企業在為邊緣應用程序構建數據體系結構時需要考慮的關鍵設計因素。

確定數據體系結構的第一步是理解數據的生命周期——數據在哪里產生，需要對數據做什么(例如，分析、存儲和轉發，以及長期存儲)，以及在哪里使用數據。跨區域移動數據會導致高延遲，而將數據放置在接近數據產生和處理的地方可以降低延遲和提高吞吐量。另一方面，當從云走向邊緣時，處理數據(相比于云端)的資源減少了，必須考慮更大的網絡分區和停機風險。

應用程序如何處理數據將是確定數據體系結構需要支持的一個重要因素。例如，分析來自商店銷售點設備的數據的零售應用程序需要將數據從邊緣復制到云。因為只有在綜合查看來自所有零售點存儲的數據時，這種分析才可能有用。此外，云擁有運行高級機器學習算法所需的資源，而邊緣位置可能缺乏這些資源。但是，如果零售組織希望將一致的軟件配置部署到所有的邊緣位置，那么應該在核心創建一個主配置，然后將其復制到所有的邊緣位置。

在為邊緣環境設計數據架構時，需要考慮以下幾個關鍵因素:

1.彈性

數據增長會有多快?有多少用戶和設備會生成數據?處理數據需要多少計算能力?系統彈性一直是應用的關鍵點，邊緣計算也不例外。

邊緣位置通常不具備對大量數據進行深度分析的計算和存儲資源。此外，邊緣的OLTP數據庫可能需要擴大吞吐量，以處理來自設備的大量數據輸入。

2.延遲和吞吐量

要寫入或讀取多少數據?數據會以突發的形式出現，還是一個相對穩定的數據流?用戶和應用程序需要以多快的速度使用它?

例如，對于諸如聯網車輛和信用卡欺詐檢測等實時應用程序，將遙測或交易數據發送回云應用程序以確定操作過程是不可行的。在這些情況下，實時分析應用于邊緣位置的原始數據，以迅速生成警報提醒。

3.網絡連接

糟糕的網絡連接是現實中的許多邊緣位置面臨的問題。應用程序應該考慮如何處理網絡分區。根據邊緣和云之間的網絡質量，可能會出現不同的運行模式:

大部分連接：應用程序可以在大部分時間連接到遠程位置執行API調用(例如，查找數據)。這些API調用中的一小部分可能會因為網絡分區而失敗(例如，在幾個小時的時間跨度中出現幾秒鐘的分區)。

半連接：在這種場景中，可能存在一個持續數小時的擴展網絡分區。應用程序需要能夠識別在分區窗口期間發生的更改，并在分區恢復后將其狀態與遠程應用程序同步。

斷開連接：在這種情況下，主要的操作模式是應用程序獨立于任何外部站點運行。可能偶爾會有連通性，但這更多地被認為是一種特例，而不是常態。

在遠端運行的應用程序和數據庫應該設計為不連接或半連接操作。近邊緣應用應采用半連接或大部分連接操作。云以大部分連接模式運行。也就是說，當公共云服務遭遇停機時，其影響是嚴重的，可能會持續好幾個小時。

4.物理設備故障

在不同的位置，基礎設施中斷也很常見。在遙遠的邊緣，從節點和吊艙故障到整個區域故障都可能是常見的。在近邊緣和云中，雖然節點或吊艙停機很常見，但應用程序可以使用區域機架來實現更高的彈性。但是，即使有了這種故障隔離，區域級的中斷也可能發生。

5.軟件棧

在為軟件堆棧選擇組件時，考慮敏捷性和易用性是很重要的。業務服務涉及一套應用程序，因此工程團隊需要為應用程序的快速迭代進行設計。實現這一目標的一種方法是使用能夠立即提高開發人員工作效率的成熟框架，以及開發人員已經很熟悉的、功能豐富的開源數據庫。

6.安全

對于在邊緣運行的應用程序，安全性是最重要的，特別是考慮到體系結構固有的分布式特性，存在范圍很大的攻擊點。考慮所有服務和組件的最小權限、零信任和零接觸應用是很重要的。

下面列出了其他一些具體的安全方面:

• 傳輸過程中加密
• 數據休眠中加密
• 數據庫層的多用戶支持和各用戶隔離加密
• 數據的區域局部性，以確保遵從性，并考慮與之相關的任何地理訪問控制

邊緣計算的興起是應用程序構建和部署方式的范式轉變，以迎合日益分散的數字世界的需求。在這種環境中，沒有適用于所有應用程序的通用數據庫參考體系結構。但是，根據應用程序的需求和所涉及的權衡，企業將做出不同的設計選擇來滿足它們的需求，并在需求發生變化時調整這些選擇。通過關注與整個IT組織有關的設計決策，企業可以進一步將邊緣應用程序數據用作未來幾年的戰略資源。