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CDN 伺服器為鄉村學校搭起遠距課程的橋樑

英特爾至強處理器

連線能力為現今這個資料導向的世界提供途徑,開創了機會。然而,鄉間學校為了取得資料,往往費盡心思才能建立並維持穩定的網路連線。截至 2022 年,全世界的鄉村人口,只有 46% 的人有網路可用,而在內陸的開發中國家,這個數字則陡降至只有 26%。相較之下,市中心的人口則是 82% 有網路可用。

過去幾年使鄉村學區連線能力不足的問題檯面化,不得不在一夜之間改採遠距線上學習課程。然而,問題並非網路業者打開開關,或是撥款補助鄉村居民連線網路這麼簡單就能解決。頂尖網路設備供應商新漢股份有限公司 產品線經理 Brian Hsu 表示,鄉間網路通常無法支援串流影片,也沒辦法支援教師想透過網路提供的其他豐富內容,更何況前提是必須有基礎架構。

那麼,城市網路連線無所不在,而鄉間卻付之闕如,兩者之間究竟為何差異如此懸殊?根本原因在於費用與頻寬。鄉間人口密度低,穩定可靠的連線基礎架構發展受到限制,因為訂戶人數有限,所以網路服務供應商(ISP)在高頻寬網路基礎架構的投資難以回本。也就是說,若要讓所有鄉村學習者都能連線網路,鄉村網路與通訊設備的成本和效能就勢必改變。

網路設備製造商目前正設法利用內容傳遞網路(CDN)和現成的機架式伺服器解決這個難題。

Hsu 說明:「若要在世界各地不同地點傳播資訊,CDN 對鄉間格外重要。」

降低鄉村內容交付的規格,節省成本

在考慮哪些設備能夠化解鄉村學校的頻寬瓶頸之前,務必先瞭解資料如何從伺服器傳送至客戶端,以及現有的架構有哪些不足之處(圖 1)

描繪使用和不使用內容交付網路時,內容流動方式的兩張影像。
圖 1. 傳統的客戶端/伺服器架構,以一對一的方式將資料從源頭傳送給使用者,相較於內容交付網路(CDN)拓撲,需要的頻寬更大。(資料來源:ServerGuy.com

下方這兩個影像,在使用者圖示群組上方,各包含一個標示為「內容」的雲端。您大可將內容雲視為向使用者提供內容、資料和/或服務的伺服器,各代表一個用戶端。

圖中的橘線代表資料流,而且看得出來,在左側沒有 CDN 的影像中,橘線比較長,也比較普遍。原因在於,這個影像描繪的是傳統的客戶端-伺服器拓撲,其原始伺服器(或資料的來源伺服器)以一對一的方式為用戶端提供資料。

圖中右側影像顯示的是相同的資料交換,只不過經過 CDN 最佳化。CDN 架構會擷取終端使用附近中介伺服器的資料,也就是說,內容從來源伺服器交付一次後,便可供本機 CDN 伺服器的多名使用者存取,而且他們甚至可以透過區域網路(LAN)連線內容。

Hsu 表示,整體來說,CDN 拓撲減少延遲,降低了網路成本,因為只要從來源伺服器傳送一次資料,就能服務好幾位使用者。另外,它有助於避免來源伺服器在意料之外的高使用率時段,無法負荷請求。對於網路業者與使用者來說,CDN 發揮了與物流公司倉庫或配送中心相同的功能。舉例來說,將商品(資料)運送給附近的消費者(用戶端)時,更快也更便宜。

彈性是鄉村 CDN 的首要考量

CDN 伺服器雖然幾乎可以用任何機架式伺服器硬體建立,不過在鄉間網路部署這種伺服器時,有幾個特殊事項必須考量。

  • 伺服器將支援多少使用者?
  • 伺服器平均將快取多少資料?
  • 伺服器將如何連線來源伺服器?
  • 用戶端將用何種網路連線?

這些不過是在鄉間部署 CDN 之前,網路業者與學校 IT 部門應該思考的幾個問題,因為這些問題有助於為挑選 CDN 硬體提供指引。選項雖然多,不過彈性是 CDN 業者不容忽視的特性。

為此,新漢股份有限公司開發了 NSA 7160。這款多功能 2U 機架式設備搭載第 4 代 Intel® Xeon® 可擴充處理器。NSA 7160 配備八個 PCIe Gen 5 LAN 插槽,提供高達 2.6 Tbps 的乙太網路連線能力。Hsu 說明,LAN 擴充插槽是幫助終端使用者依照確切需求配置 CDN 的關鍵,同時還可因應流量暴增的情況。

Hsu 表示:「因應使用量暴增時能靈活彈性調節,是在架構採用 CDN 的主要優勢之一。NEXCOM NSA 7160 可依照客戶需求客製化及配置。」

然而,已安裝的無線介面卡模組,可用於為系統增添 Wi-Fi 6 或 5G 連線能力,重要性與高乙太網路流量不相上下。這些 WAN 選項結合上述 LAN 配置選項,就將用戶端連線至 CDN 而言,為網路工程師開創了無限的可能性。

最新一代的 Intel Xeon 處理器簡化了網路路由、切換,甚至是多媒體處理,效能優異。此外,晶片組為鄉村 CDN 整合了各項關鍵功能,例如 Intel® QuickAssist Technology (Intel® QAT) 支援的密碼編譯工作負載加速、TPM 支援,以及 LAN 模組的 RunBMC 基板管理控制器,可防止在網路關閉時,從故障的伺服器將資料傳輸至另一部故障的伺服器。

另外,為確保各種課程作業與課程都有大量容量可用,NEXCOM NSA 7160 整合了 16 DDR5 記憶體 DIMM、支援 CXL 1.1 的 PCIe Gen4 x16 FHFL 擴充槽,以及多達七張新漢專屬的 NVMe 儲存介面卡,提供額外的資料儲存空間。

課堂無所不在

在遠端學習越來越盛行的年代,CDN 對於在連線能力稀缺地區將教育普及化,扮演了舉足輕重的角色。此外,CDN 減少了網路存取的障礙,確保鄉間學生能獲得與城市學生相同的機會。

NEXCOM NSA 7160 這類高處理量機架式設備,也是減少這類障礙的推手。這款設備運輸便利、插入即可使用,還能依照任何終端客戶或部署環境的需求配置,延遲或效能絲毫不打折扣。

現在,您在哪裡,課堂就在哪裡。
 

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。

作者簡介

Brandon is a long-time contributor to insight.tech going back to its days as Embedded Innovator, with more than a decade of high-tech journalism and media experience in previous roles as Editor-in-Chief of electronics engineering publication Embedded Computing Design, co-host of the Embedded Insiders podcast, and co-chair of live and virtual events such as Industrial IoT University at Sensors Expo and the IoT Device Security Conference. Brandon currently serves as marketing officer for electronic hardware standards organization, PICMG, where he helps evangelize the use of open standards-based technology. Brandon’s coverage focuses on artificial intelligence and machine learning, the Internet of Things, cybersecurity, embedded processors, edge computing, prototyping kits, and safety-critical systems, but extends to any topic of interest to the electronic design community. Drop him a line at techielew@gmail.com, DM him on Twitter @techielew, or connect with him on LinkedIn.

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