エッジコンピューティングのコストを計算する方法

過去 20 年間、データ センター インフラストラクチャは集中化と拡張性に重点を置いてきました。その結果、大規模な共有データ センターは小規模なサーバー ルームよりもリソースと効率が高くなり、コストが大幅に削減されました。その結果、予想以上に幅広いオンライン サービスが人々に利用可能になりました。

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テクノロジーが進歩し発展するにつれ、ストリーミング メディア、モノのインターネット、仮想現実、自動運転車などの新しいアプリケーションでは、非常に低い遅延で大量のデータを提供することが求められます。エンドユーザーやエンドユーザーが利用するデバイスに近づくために、エッジ コンピューティングと呼ばれる新しいインフラストラクチャがここ数年で登場しました。調査会社ガートナーのアナリストは、エッジコンピューティングで処理されるデータ量が今後4年間で急増し、現在の10%から75%に増加すると予測している。

これに応じて、データ センター ベンダーは対応を強化し、エッジ コンピューティングの特性と要件に応じて、モジュール式の「マイクロ」データ センター、または独自の電源と冷却装置を備えたロック可能な従来のキャビネットやラックを提供しています。

費用はいくらですか？

しかし、エッジ コンピューティングのコストは増加するのでしょうか?集中化の傾向は規模の経済によって推進されており、これによりハイパースケール データ センターの運用コストが削減されます。エッジ コンピューティング施設はより多くのアプリケーションを処理できますが、コストは高くなります。エッジ コンピューティング アプリケーションでは、最終的にはリソースに対してより多くの料金を支払うことになります。

現段階でエッジ コンピューティングがなぜ高価であるかについては、さまざまな憶測があります。 CBRE の IT コンサルティング ディレクターのダンカン クラブ氏は、エッジ コンピューティング施設は従来のクラウド コンピューティングやコロケーション データ センターよりも高価であると考えています。

しかし、シュナイダーエレクトリックはこれに反対し、エッジコンピューティングリソースは実際には集中型クラウドコンピューティングサービスよりも安価である可能性があると主張しています。同社のホワイトペーパー「エッジマイクロデータセンター導入の費用対効果分析」では、「電力容量が 1 メガワットの場合、集中型データセンターの運用コストは 1 ワットあたり 6.98 米ドル、分散型マイクロデータセンターの運用コストは 1 ワットあたり 4.05 米ドルである」と指摘しています。

ホワイト ペーパーでは、200 台の 5 kW ラックとホット アイル テクノロジーを備えた従来のデータ センターと、エッジ コンピューティング施設は、それぞれ 5 kW ラックを備えた多数のマイクロ データ センターをさまざまな建物に配備したものです。

エッジ コンピューティングは、マイクロ データ センターを企業のオフィス内に導入できるため電気代や土地代が安く、一方、集中型データ センターではより多くの設備投資が必要になるため、コストが安くなる場合があります。

「この分析はまだ仮定に基づいています」と、シュナイダーのデータセンター科学センターのディレクターであり、ホワイトペーパーの著者であるビクター・アベラー氏は認めた。 「しかし、既存の建物にマイクロデータセンターを展開すると、建物を再建する必要がなく、配電設備、発電機、照明などを再構成する必要もないため、ある程度のインフラストラクチャを無料で手に入れることができると思います。」

アベラー氏は、このレベルで分析すると、エッジコンピューティングをマイクロデータセンターに移行することで得られるコスト削減を過大評価する可能性があると述べた。この研究論文では、実際には冗長設備が通常は利用できないことから、マイクロデータセンターでは電力と冷却に 2N 冗長性を使用しないものと想定しています。公平な比較を行うために、集中型データセンター施設では 1N 冗長性が想定されます。

限られた研究

しかし、この分析にはいくつか問題があります。まず、従来の集中型データセンターを使用しているため、ハイパースケール施設が新しいアーキテクチャから得る規模の経済性を逃す可能性があります。

第二に、運営費や日々の経費は含まれていません。集中型データセンター施設は多額の費用を節約できます。クラウド コンピューティング データ センターが構築されている場合、優遇価格で電力を大量に購入できますが、マイクロ データ センターでは、地域の電気料金に従って電気代を支払う必要があります。

クラウド コンピューティング データ センターでは、IT ワークロードとストレージ機器も統合されるため、集中サイトで特定のアプリケーションを実行するために必要なハードウェアの量が削減されます。

エッジ コンピューティングのコストでは、管理コストも考慮する必要があります。 「もし本当にエッジコンピューティング施設が大量にあれば、それを管理・運用する人材が足りなくなるだろう」とマクマスター大学コンピューターインフラ研究センターのゼネラルマネージャー、スヴォジット・ゴーシュ氏は言う。

したがって、エッジ コンピューティング施設は、可能な限り自律的かつリモートで管理できるように設計されています。ソフトウェアはリモートで監視および更新でき、ハードウェアの修理は現地のスタッフが行います。ただし、これらの仮想および物理施設の導入と管理には、依然として人員と時間の面でコストがかかります。

Avelar 氏はこれらの点について、エッジ コンピューティング アプリケーションには特定の通信ニーズがあり、集中型の展開は不要な無駄になると述べました。レイテンシが増加するだけでなく、エンド ユーザーやデバイスとの通信コストも高くなります。

エッジアプリケーションが従来のアプリケーションと異なる点は良い点です。実際、他のアプリケーションよりも多くの通信が行われ、レイテンシ要件も高くなる可能性があります。たとえば、仮想現実メガネはユーザーの視線の変化に 10 ミリ秒以内に反応する必要があり、自動運転車は障害物を回避するために同様に素早く反応する必要があります。

これは、アプリケーションがロードされる場所だけでなく、アプリケーションの構造にも影響します。遅延の一部はアプリケーション自体の動作に起因しているためです。 「低レイテンシを必要とするアプリケーションは『常時オン』である必要があります。低レイテンシを実現するには、ソフトウェアがメモリにロードされ、即時に応答できる必要があります」とクラブ氏は指摘します。 「レイテンシは、コンテキストの切り替え、スワッピング、または読み込みアクティビティによって影響を受けます。これらのアクティビティでは、コンピューティング リソースは、着信データに応じて、他の場所からプロセッサにソフトウェアを読み込む必要があります。」

つまり、エッジ コンピューティング アプリケーションが実行される場所はどこでも、高レベルのコンピューティング スペースにある必要があるとクラブ氏は述べ、「理想的には、コア処理とそのメモリ内であり、ハード ドライブや、オンデマンドでスワップアウトできる不適切なタイプのメモリ内ではありません」と述べました。

Avelar は、エッジ コンピューティングのワークロードを、コンピューティング集約型かストレージ集約型かに基づいて分割します。計算集約型アプリケーションのレイテンシ制限は約 13 ミリ秒ですが、ストレージ集約型アプリケーションの場合はデータの複製方法によって異なります。リアルタイムのレプリケーションが必要な場合は、10 ミリ秒の遅延が望ましいです。

これらの要件は、IT リソースからエンド ユーザーまたはデバイスまでの距離に影響すると Avelar 氏は述べています。ストレージ集約型のワークロードはユーザーから 100 km (60 マイル) 以内に展開する必要がありますが、コンピューティング集約型の負荷は 200 km ～ 300 km (120 ～ 180 マイル) 以内に展開できます。

これらの数値は両方ともエッジ コンピューティングの信号範囲を超えています。たとえば、よく引用されるモデルでは、すべての携帯電話基地局にエッジ コンピューティング マイクロ データ センターを展開します。携帯電話基地局の最大範囲は 70 キロメートル (45 マイル) ですが、人口密集地域では通常、基地局間の距離は 2 ～ 3 キロメートル (1 ～ 2 マイル) です。都市部では電波の接近が進んでおり、5G無線技術の登場により、電波の到達範囲もさらに狭まる可能性がある。

クラブ氏は、開発者はコードのさまざまな部分について合理的な判断を下すかもしれないと述べた。 「実際には、5Gを使用するアプリケーションの開発者や所有者が低遅延コードを分割し、エッジコンピューティングデータセンターに必要な最小限の機能を配備し、クラウドまたはデータセンターがデータ処理とストレージの大部分を提供するようになると予想しています」と彼は述べた。

コストの高いエッジ コンピューティング リソースでは、エッジ アプリケーション全体の 10% しか実行されず、残りの 90% は、最適化された仮想化サーバーを使用してリモート バックエンドで実行される可能性があります。

「レイテンシー要件がなく、規模の経済性が必要なデータを処理するために、バックグラウンドでのコンピューティングは常に必要になると思います」とゴーシュ氏は語った。

価格プレミアム

ゴーシュ氏は、エッジコンピューティングアプリケーションは非常に高価になるだろうが、ハードウェアがエッジコンピューティングのニーズに合わせて進化するにつれてプレミアムは下がるだろうと予測した。

しかし、今のところは現実に対処する必要があるとクラブ氏は予測する。エッジコンピューティングのインフラは高価で、大量のメモリが必要になると彼は述べた。その価格モデルは、クラウド コンピューティング インスタンスよりも明らかに高価です。 ”

この認識は、エッジ コンピューティングの導入を計画している組織に影響を与えるでしょう。エッジ コンピューティングが本格的に普及する前に、アプリケーションでそのコストを定量化し、合理的なビジネス モデルを採用する方法を見つける必要があります。