Главной тенденцией развития отрасли ИТ становится централизация вычислительных ресурсов и средств хранения в «облачных» центрах обработки данных, стоящих десятки миллионов долларов и «сжигающих» мегаватты электроэнергии. При этом гораздо меньше внимания уделяется другому, во многом противоположному, тренду эпохи постПК, а именно появлению множества миниатюрных и потребляющих чрезвычайно мало электроэнергии компьютеров. И напрасно: при стоимости около 100 долларов и энергопотреблении всего в несколько ваттов они весьма успешно справляются с решением широкого круга задач.
Для тех, кто еще не знаком, представляем: Plug Computer — устройство, концепция которого была предложена компанией Marvell, выпустившей в 2009 году базовую платформу на основе процессора класса ARM (Advanced RISC Machine).
В том же году сразу несколько компаний представили на крупнейшей выставке электроники Consumer Electronics Show (CES) в Лас-Вегасе продукты, созданные на платформе Plug Computer. Например, Cloud Engines продемонстрировала устройство Pogoplug, с помощью которого можно создать свое персональное облачко: достаточно подключить к нему внешние средства хранения (например, жесткий диск USB), и доступ к хранящейся на дисках информации станет возможен из любой точки мира, где имеется выход в Интернет.
ЧТО ТАКОЕ, КТО ТАКОЙ?
.png) |
| Рисунок 1. Внешний вид Plug Computer. |
Типичный Plug Computer выполнен в корпусе размером с зарядное устройство и точно так же вставляется непосредственно в электрическую розетку (см. Рисунок 1). Внутри находится процессор ARM, как правило, с тактовой частотой 1,2 ГГц (возможны варианты реализации и с более мощными процессорами, например 2 ГГц), оперативная память объемом 512 Мбайт и флэш-накопитель тоже на 512 Мбайт. Внешние интерфейсы представлены портом Gigabit Ethernet и несколькими портами USB 2.0, основной беспроводной интерфейс — WiFi. Кроме того, некоторые выпускаемые модели поддерживают менее скоростные, но зато и потребляющие чрезвычайно мало электроэнергии интерфейсы Z-Wave и ZigBee, обычно применяемые для задач автоматизации, в частности для контроля и управления в жилых домах и на коммерческих объектах. Кроме того, Plug Computer может обеспечивать подключение по протоколу Bluetooth (см. Рисунок 2).
.png) |
| Рисунок 2. Типовая схема подключений Plug Computer. |
Хотя для большинства применений Plug Computer дисплеи не требуются, в некоторых моделях предусмотрена возможность их подключения благодаря наличию стандартных портов VGA и HDMI. Кроме того, на рынке представлены устройства, к которым можно подключать внешние носители не только по USB, но и через интерфейс eSATA, в том числе его модификацию eSATAp, предполагающую подачу электропитания.
Одно из главных преимуществ Plug Computer — его крайняя неприхотливость вследствие малых размеров и низкого энергопотребления. Компьютер, на питание которого тратится всего несколько ваттов, можно смело оставлять круглосуточно включенным, не опасаясь за безопасность. Низкое энергопотребление означает малое тепловыделение, так что никакой перегрев ему не грозит, а значит, не потребуются и специальные средства охлаждения.
Хотя в типичном варианте исполнения Plug Computer вставляется в электрическую розетку, нет никаких препятствий для создания на базе этой платформы устройств, где для электропитания используется автономное оборудование (например, аккумуляторные батареи) или питание подается удаленно по коммуникационной сети. Такую возможность обеспечивает, как известно, технология Power over Ethernet (PoE), которая позволяет по стандартной проводке локальной сети питать устройства мощностью до нескольких десятков ватт. Отсутствие каких-либо специальных требований по охлаждению и возможность удаленного электропитания открывают перспективу установки Plug Computer практически в любом месте — от уютной квартиры до открытых всем ветрам и осадкам вышек базовых станций сетей сотовой связи.
Другое важное преимущество — полная открытость для модернизации и развития. В качестве операционной системы Plug Computer могут использоваться различные разновидности Linux: Fedora, Ubuntu, Debian, Gentoo и др. В помощь разработчикам компания Marvell, например, предлагает удобные программные API-интерфейсы RainDrop, которые, как и сама операционная система, представляют собой ПО с открытым исходным кодом. Платформа Plug Computer поддерживает также виртуальные машины Java и стек OSGI (Open Services Gateway Initiative) для быстрой разработки новых приложений. Наконец, она открыта и для низкоуровневого программирования. Это обеспечивается предоставлением через порт USB доступа к интерфейсам UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) и JTAG (Joint Test Action Group), позволяющим, в частности, осуществлять перепрошивку микросхем.
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Неприхотливость и открытость платформы Plug Computer, наряду с достаточно высоким уровнем вычислительной мощности, обеспечивают ей огромное множество применений. Вот лишь некоторые из них:
- Медиасервер для дома или небольшого офиса, обеспечивающий хранение и просмотр различного контента. Доступ к контенту может осуществляться как локально, так и удаленно?— через Интернет.
- Узел системы автоматизации, отвечающий за управление устройствами освещения, отопления, контроля доступа, развлекательными системами и бытовой техникой. Такое управления опять-таки может осуществляться удаленно.
- Узел (мини-АТС) распределенной корпоративной телефонной
системы, которая может базироваться, например, на протоколе SIP. Через подключенный к Plug Computer коммутатор Ethernet может подсоединяться необходимое число IP-телефонов, а посредством шлюзов — поддерживаться унаследованное телефонное оборудование, в том числе аналоговые аппараты.
В целом Plug Computer является, пожалуй, оптимальным решением для создания наложенной сети, выполняющей различные задачи, — от предоставления телефонных сервисов и сбора информации с камер видеонаблюдения до построения сети мониторинга и контроля за работой сетевой инфраструктуры. Последняя задача представляется особенно актуальной в связи с переносом все большего числа приложений в сети IP, с одной стороны, и повышением требований к гарантированному качеству предоставления сетевых сервисов, с другой. Рассмотрим более подробно особенности этой задачи и способы ее решения с помощью Plug Computer.
Как известно, пакетные сети IP изначально не располагали механизмами контроля качества доставки трафика (QoS), передавая его по мере возможности (best-efforts). Такой режим вполне подходил для пересылки файлов или электронной почты, но оказался неприемлемым для приложений реального времени, предполагающих передачу голосовой и/или видеоинформации. Для успешного функционирования в сетях IP телефонных систем и средств видеосвязи потребовалось разработать и внедрить механизмы QoS, обеспечивающие обработку различных видов трафика с учетом класса приоритета. При этом крайне необходимым становится наличие диагностических средств, позволяющих проверить, насколько та или иная сеть (или ее участок) подходит для предоставления новых услуг, проконтролировать выполнение соглашений по качеству обслуживания (SLA), выявить узкие места сети и локализовать неисправности.
Обычно для сбора данных на наиболее ответственных узлах сетевой инфраструктуры устанавливаются специализированные устройства — зонды. Они позволяют контролировать такие ключевые для качественного предоставления сервисов параметры, как уровень потерь пакетов, задержка их доставки, вариация задержки (джиттер) и пр. Рабочие характеристики сети часто определяются путем передачи тестового трафика между зондами. В этом случае одни зонды (точнее, функционирующие на их основе программные агенты) в автоматическом режиме по расписанию или по требованию производят рассылку тестовых наборов пакетов, а другие — принимая и анализируя эти пакеты, сообщают параметры их доставки в центр управления.
Зонды могут моделировать работу различных приложений (например, голосовых или видео), задавая различные уровни приоритета и другие параметры для генерируемого тестового трафика.
.png) |
|
Рисунок 3. Устройства Plug Computer применяются в качестве зондов (IQM-агентов) комплекса IP Quality Monitor (IQM). |
Plug Computer — отличное решение для создания зондов системы контроля работы сетевой инфраструктуры. Малые размеры и неприхотливость этих устройств позволяют разместить их практически в любом месте — от переполненных основным оборудованием стоек крупных узлов связи до удаленных базовых станций сотовой связи, куда специалисты по поддержке выезжают раз в месяц, а то и реже. Такие устройства используются как для проверки инфраструктуры с помощью тестового трафика, так и для мониторинга «живого» трафика?— в этом случае их можно подключить к порту коммутатора, на который зеркально отражается трафик с других его портов. Наличие альтернативного канала связи, например через точки доступа WiFi, позволит быть в курсе того, что происходит на удаленном узле, даже если основной канал связи «упадет».
Реализация Plug Computer на основе открытой операционной системы Linux позволяет использовать встроенные в эту ОС средства мониторинга. Если функционала указанных средств недостаточно, можно задействовать коммерческие программные агенты, предлагаемые многими производителями средств тестирования и управления. Отметим, что преимущества реализации зондов на основе устройств Plug Computer уже по достоинству оценили разработчики комплексов мониторинга и контроля сетей IP. Например, такие устройства применяются в комплексе IP Quality Monitor (IQM) компании «НетПроб» (см. Рисунок 3).
Выше рассмотрен только один из примеров использования Plug Computer. Многие приложения на базе платформы Plug Computer уже реализованы, но еще больше, можно не сомневаться, будет предложено
в будущем. По сути, спектр ее применения ограничивается только фантазией разработчиков. Благодаря своей чрезвычайно высокой энергоэффективности, неприхотливости и низкой стоимости при достаточно высокой вычислительной мощности, эта платформа позволяет найти элегантные решения для множества задач — будь то корпоративный сектор или дома рядовых потребителей.
Андрей Петренко — представитель компании Marvell в России и странах СНГ. С ним можно связаться по адресу: andrey.petrenko@mrvl.ru.