ما المقصود بالتخزين عند الحافة (Edge Storage)؟

في هذا النهج، يتم تخزين البيانات في مواقع الحافة الموزعة، بما في ذلك مراكز البيانات الإقليمية، والخوادم الموجودة في مواقع العمل، وغيرها من مكونات البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات القريبة من المستخدمين ومصادر البيانات. وتتم معالجة البيانات محليًا، ما يقلل الحاجة إلى نقلها باستمرار ذهابًا وإيابًا إلى منشأة مركزية. والنتيجة هي زمن استجابة أسرع، واستهلاك أقل للنطاق الترددي، ومستوى أعلى من المرونة.

بالنسبة إلى بعض القطاعات، تُعَد المعالجة المحلية أمرًا بالغ الأهمية. فعلى سبيل المثال، في قطاع الرعاية الصحية، تستطيع الأجهزة القابلة للارتداء مراقبة المؤشرات الحيوية للمرضى وإخطار مقدِّمي الرعاية الصحية عند حدوث تغيُّرات تتطلب تدخلًا فوريًا. وفي قطاع الطاقة، يمكن للمستشعرات المثبَّتة على شبكة الكهرباء اكتشاف مشكلات المعدات والتنبيه بشأن الأعطال قبل حدوث انقطاع في الخدمة.

وتعتمد الشركات بشكل متزايد على أنظمة التخزين عند الحافة للمؤسسات؛ لإدارة كميات هائلة من البيانات على نطاق واسع، مع التركيز على الأداء العالي وقابلية التوسع والموثوقية. ومع تزايد تبنّي الذكاء الاصطناعي (AI) واتصال المزيد من الأجهزة بالشبكات، أصبح التخزين عند الحافة جزءًا أساسيًا من الطريقة التي تتعامل بها المؤسسات مع البيانات وتتخذ الإجراءات استنادًا إليها في الوقت الفعلي.

لقد أسهم التقدم في تقنيات الاتصال عالية السرعة، وخاصةً 5G، إلى جانب التطورات في الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML) في إحداث تحول كبير في مشهد البنية التحتية للتخزين، ما أدى إلى زيادة أهمية التخزين عند الحافة.

ووفقًا لدراسة أجرتها Straits Research، بلغت قيمة سوق الحوسبة عند الحافة العالمي 38.32 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن تنمو من 55.44 مليار دولار أمريكي في عام 2025 إلى 1,065.63 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2033، بمعدل نمو سنوي مركَّب (CAGR) يبلغ 44.7%.¹

ويعود جانب كبير من هذا النمو إلى الزيادة المستمرة في حجم البيانات. ووفقًا لتقرير IDC، من المتوقع أن يصل حجم البيانات التي تم توليدها عالميًا إلى 393.9 زيتابايت (ZB) بحلول عام 2028، مدفوعًا بالذكاء الاصطناعي التوليدي وغيرها من التقنيات.² وسينشأ جزء متزايد من هذه البيانات ويظل عند الحافة، بدلًا من انتقاله إلى السحابة أو إلى مراكز البيانات المحلية.

وتتعدد أسباب الاحتفاظ بالبيانات عند الحافة، بدءًا من جاذبية البيانات ووصولًا إلى سيادة البيانات. ويُشير مفهوم جاذبية البيانات إلى ميل البيانات إلى جذب التطبيقات والخدمات التي يصعب أو ترتفع تكلفة نقلها، بينما تُشير سيادة البيانات إلى اللوائح التي تُلزم ببقاء البيانات داخل حدود جغرافية محددة.

ويُعَد الأمان عاملًا مهمًا آخر. فوفقًا لتقرير تكلفة اختراق أمن البيانات لعام 2025 من IBM، بلغ متوسط تكلفة اختراقات أمن البيانات التي تشمل بيانات مخزَّنة عبر بيئات متعددة 5.05 ملايين دولار أمريكي، واستغرقت في المتوسط 276 يومًا لاكتشافها واحتوائها. ويُسهم تخزين البيانات محليًا عند الحافة، بدلًا من توزيعها عبر بيئات متعددة، في تقليل عدد المواقع التي يتعين على المؤسسات مراقبتها وتأمينها.

أما القطاعات، مثل القطاع المالي، التي تعتمد على معالجة البيانات في الوقت الفعلي، فلا يمكنها تحمُّل التأخير الناتج عن إرسال البيانات إلى سحابة بعيدة. ويعالج التخزين عند الحافة هذا التحدي من خلال معالجة البيانات وتخزينها في الموقع نفسه الذي يتم جمعها فيه.

تؤدي متطلبات تخزين بيانات الذكاء الاصطناعي إلى تسريع الحاجة إلى التخزين عند الحافة بشكل أكبر. ومع انتقال استدلال الذكاء الاصطناعي من مراكز البيانات المركزية إلى الأجهزة والمرافق الموزعة، يتزايد الطلب على التخزين المحلي السريع. ويؤدي ذلك إلى زيادة الاعتماد على وسائط التخزين عالية الأداء، مثل NVMe SSDs، لمعالجة أعباء عمل الذكاء الاصطناعي دون الاعتماد على الاتصال بالسحابة.

لقد تطوَّر التخزين عند الحافة على مدار العقود الماضية، مدفوعًا بالتقدم في تقنيات الشبكات والحوسبة، وبالتحول نحو معالجة البيانات بالقرب من مكان إنشائها.

وتعود جذوره إلى أواخر تسعينيات القرن الماضي، عندما تم إنشاء شبكات توصيل المحتوى (CDNs) لتقديم صفحات الويب ومقاطع الفيديو من خوادم قريبة من المستخدمين، بدلًا من خادم مصدر واحد بعيد. وقد أدى تقليل المسافة إلى تسريع تسليم المحتوى. ومع تطور هذه الشبكات وبدء استضافتها للتطبيقات إلى جانب المحتوى، توسَّعت بشكل كبير القدرات التي يمكن أن توفِّرها بنية الحافة التحتية.

وبحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كانت خدمات الحوسبة عند الحافة التجارية تشغِّل تطبيقات عملية يومية، مثل عربات التسوق عبر الإنترنت وموجزات الأخبار التي تتطلب تحديثًا في الوقت الفعلي.

ومنذ ذلك الحين، ازدادت بيئات الحافة حجمًا وتعقيدًا مع انتشار البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات عبر مواقع وأنواع أجهزة أكثر. وتتضمن بنية الحافة اليوم خوادم الحافة وبوابات الحافة وشبكات عالية السرعة ووسائط تخزين محلية؛ لتجميع البيانات ومعالجتها وتوجيهها بالقرب من مصدر إنشائها.

كما أصبحت عمليات النشر الحديثة عند الحافة تعتمد بشكل متزايد على الحاويات وKubernetes، ما يساعد المؤسسات على إدارة أعباء العمل بصورة متسقة عبر بيئات الحافة والسحابة المركزية، سواء أكانت تمتد عبر شبكة شحن أم شبكة طاقة أم سلسلة متاجر بيع بالتجزئة.

ومع إدارة المؤسسات لكميات أكبر من البيانات عبر عدد متزايد من المواقع، أصبح الاحتفاظ بالتخزين بالقرب من مصدر البيانات جزءًا عمليًا من بناء البنية التحتية الموزعة لتكنولوجيا المعلومات وإدارتها.

تؤدي بيئات الحافة والبيئات السحابية والمحلية أدوارًا متكاملة في تخزين البيانات الحديث والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات. وتستخدم المؤسسات بشكل متزايد مزيجًا من هذه التقنيات.

• التخزين السحابي هو نموذج خدمة ضمن الحوسبة السحابية يتم فيه تخزين البيانات والملفات خارج موقع المؤسسة لدى مزوِّد خدمة خارجي، مع إمكانية الوصول إليها عبر الإنترنت أو من خلال اتصال مخصص بشبكة خاصة. ويمكن أن يكون التخزين السحابي عامًا أو خاصًا أو هجينًا، وهو مناسب للاحتفاظ طويل الأجل بالبيانات والتحليلات واسعة النطاق والبيانات التي يجب أن تكون متاحة من أي مكان.
• أما التخزين في البيئات المحلية، فيحتفظ بالبيانات داخل منشآت المؤسسة باستخدام أجهزة تمتلكها وتُديرها المؤسسة نفسها. ويوفر أعلى مستويات التحكم وأداءً ثابتًا لأعباء العمل التي تتطلب متطلبات صارمة للأمان أو الامتثال، مثل تلك الموجودة في الجهات الحكومية أو التطبيقات التي تعمل بكفاءة أكبر دون نقل البيانات عبر الشبكة.
• ويقع التخزين عند الحافة في أقرب نقطة إلى مكان إنشاء البيانات واستخدامها. ولا يهدف إلى استبدال التخزين السحابي أو التخزين المحلي، بل يُكمل كليهما. ويتولى التخزين عند الحافة معالجة البيانات في الوقت الفعلي واسترجاعها محليًا، ثم يرسل فقط البيانات التي تحتاج إلى تخزين طويل الأجل أو إلى تحليلات أكثر عمقًا إلى السحابة أو إلى مركز البيانات المركزي.

وتستخدم معظم المؤسسات الكبيرة اليوم الأنواع الثلاثة معًا، وتبني بنيتها التحتية للبيانات وفقًا لحل التخزين الأنسب لتلبية احتياجات أعمالها.

ويعتمد التخزين عند الحافة على نموذج الحوسبة الموزعة. فبدلًا من الاحتفاظ بجميع البيانات في موقع مركزي واحد، يقوم بتخزينها ومعالجتها عبر عُقد مادية متعددة. تقوم عُقد الحافة بتخزين البيانات مؤقتًا محليًا، مع جلبها من الخادم الأصلي عند الحاجة، ثم تقديمها للمستخدمين أو الأجهزة القريبة دون الحاجة إلى إعادة توجيه حركة المرور إلى مركز بيانات بعيد.

فيما يلي نظرة على أبرز مكونات التخزين عند الحافة:

• خوادم الحافة: تعمل خوادم الحافة على تخزين البيانات ومعالجتها محليًا في الموقع الذي يتم إنشاؤها فيه. ونظرًا لأنها مصممة للعمل في مواقع موزعة، وغالبًا دون وجود فِرق مخصصة لتكنولوجيا معلومات في الموقع، فإنها تحتاج إلى أن تكون مدمجة ومرنة. كما يمكن لمجموعات خوادم الحافة التعامل مع أحجام أكبر من البيانات أو توفير نسخة احتياطية داخل الموقع نفسه في حال تعطل أحد الخوادم.
• وسائط التخزين NVMe وSSD: توفِّر أقراص SSD المعتمدة على واجهة PCI والتي تستخدم تقنية ذاكرة الوصول غير المتطايرة السريعة (NVMe) سرعات أعلى بكثير من الأقراص الصلبة التقليدية في معالجة المهام كثيفة البيانات، مثل معالجة الفيديو وأعباء عمل الحوسبة عالية الأداء (HPC). كما تدعم وسائط SSD عالية السعة حالات استخدام مثل أنظمة مراقبة الفيديو في مواقع الحافة، حيث يلزم تخزين اللقطات والوصول إليها محليًا دون الحاجة إلى اتصال دائم بنظام مركزي.
• تخزين الكائنات: يتعامل تخزين الكائنات مع كميات كبيرة من البيانات غير المنظمة، مثل ملفات الفيديو وصور المستشعرات، ويتميز بإمكانية التوسع دون التعقيد المرتبط بأنظمة تخزين الملفات التقليدية. ويستخدمه العديد من المؤسسات عند الحافة للاحتفاظ بالبيانات محليًا قبل إرسالها إلى السحابة أو إلى الأنظمة المحلية للاحتفاظ بها على المدى الطويل.
• أجهزة استدلال الذكاء الاصطناعي: تشغِّل وحدات معالجة الرسومات (GPUs) ووحدات المعالجة العصبية (NPUs) نماذج الذكاء الاصطناعي مباشرةً على أجهزة الحافة، بالاعتماد على البيانات المخزَّنة محليًا بدلًا من إرسالها إلى نظام مركزي. فيمكن لكاميرا مراقبة تحليل اللقطات في الموقع، أو لمستشعر في مصنع اكتشاف حالة شاذة دون الحاجة إلى إرسال البيانات إلى السحابة ثم استعادتها.
• برامج إدارة البيانات والتخزين المتدرج: تتحكم هذه الطبقة البرمجية في البيانات التي تبقى عند الحافة، والبيانات التي يتم نقلها إلى التخزين المركزي، والبيانات التي يحذفها النظام. وتوفِّر حلول التخزين عند الحافة للمؤسسات، مثل IBM FlashSystem وAWS Outposts وDell EMC، إمكانات مؤتمتة لإدارة التخزين ومراقبة مهام سير العمل عبر البيئات الموزعة، استنادًا إلى القواعد التي تحددها المؤسسة مسبقًا. كما تُتيح واجهات برمجة التطبيقات المفتوحة للتطبيقات الوصول إلى البيانات وإدارتها عبر جميع مواقع الحافة.
• البنية التحتية للشبكات والبوابات: تتحكم البنية التحتية للشبكات وبوابات الحافة في سرعة انتقال البيانات بين عُقد الحافة والأنظمة المركزية. كما تُتيح انتقال البيانات بأمان عبر حدود الشبكات المختلفة. وتوفِّر شركات الاتصالات تغطية 5G، ما يزيد من قدرات بيئات الحافة، ويدعم معالجة كميات أكبر من البيانات مع زمن انتقال منخفض عبر المواقع المتنقلة والموزعة.
• مركز البيانات المركزي أو السحابة: يحتفظ مركز البيانات المركزي أو السحابة بالنسخة الأساسية من البيانات، ويتلقى البيانات التي ترسلها عُقد الحافة بعد معالجتها محليًا. كما يتولى الاحتفاظ طويل الأجل بالبيانات وتنفيذ التحليلات التي تعمل بكفاءة أكبر في البيئات المركزية.

يوفر التخزين عند الحافة مجموعة من المزايا للمؤسسات التي تُدير البيانات عبر مواقع موزعة، منها ما يلي:

• زمن الانتقال القصير: يؤدي تخزين البيانات ومعالجتها بالقرب من مصدرها إلى تسريع أوقات الاستجابة وتحسين تجربة المستخدم، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الحساسة للوقت، مثل المركبات ذاتية القيادة وتحليلات الفيديو في الوقت الفعلي.
• انخفاض تكاليف النطاق الترددي: يقلل التخزين عند الحافة كمِّية البيانات التي تنتقل عبر الشبكة من خلال معالجة البيانات محليًا. وبذلك لا ترسل المؤسسات إلى السحابة إلا البيانات التي تحتاج إلى إرسالها، ما يؤدي إلى تقليل تكاليف الخدمات السحابية وتكاليف نقل البيانات وتخزينها.
• المرونة التشغيلية والعمل دون اتصال: تعمل عُقد الحافة بصورة مستقلة، لذلك لا يؤثِّر تعطل النظام المركزي أو انقطاع الاتصال في استمرار العمليات. وفي البيئات المعزولة بالكامل أو المعزولة ماديًا، مثل المواقع الصناعية أو العسكرية النائية، يمكن لأنظمة التخزين عند الحافة مواصلة العمل دون أي اتصال بالنظام المركزي.
• مرونة التخزين: يمكن استخدام التخزين المتصل بالشبكة (NAS) وشبكة منطقة التخزين (SAN) وتخزين الكائنات في بيئات الحافة، مع إمكانية التوسع لتلبية احتياجات التخزين المتغيرة، سواء في موقع واحد أو عبر مئات المواقع. كما تستطيع المؤسسات اختيار نوع التخزين الأنسب لطبيعة أعباء العمل، مثل تخزين الكائنات للبيانات غير المنظمة أو SAN للتطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا.
• الذكاء الاصطناعي عند الحافة: تعتمد نماذج الذكاء الاصطناعي عند الحافة التي تعمل على الأجهزة الموزعة على وحدات تخزين محلية عالية السرعة لضمان تنفيذها بكفاءة. ومن دونه، تضطر عمليات استدلال الذكاء الاصطناعي إلى انتظار الاتصال بالسحابة. كما يتولى التخزين عند الحافة أيضًا التخزين المتدرج للبيانات وإدارة دورة حياة البيانات، بحيث يحتفظ تلقائيًا بالبيانات المناسبة في الموقع، وينقل البيانات الأقدم أو الأقل أولوية إلى وحدات تخزين مركزية أقل تكلفة.
• الأمان: إن الاحتفاظ بالبيانات محليًا يعني أنه لا يتم تخزينها على بنى تحتية مشتركة ولا تنتقل عبر الشبكات العامة أو شبكات الجهات الخارجية، ما يقلل من احتمالات تعرُّضها للمخاطر. كما تجد المؤسسات العاملة في القطاعات الخاضعة للتنظيم أنه من الأسهل تطبيق سياسات الوصول بشكل متسق عندما لا تغادر البيانات المنشأة.
• سيادة البيانات: يخضع العديد من القطاعات للوائح سيادة البيانات التي تفرض قيودًا على أماكن تخزين البيانات أو نقلها. ويوفر التخزين عند الحافة للمؤسسات تحكمًا مباشرًا في مكان وجود البيانات ومن يمكنه الوصول إليها، دون الحاجة إلى توجيهها عبر السحابة.

يُنتج العديد من القطاعات كمِّيات ضخمة من البيانات في مواقع يكون فيها إرسال جميع البيانات إلى منشأة مركزية أمرًا غير سريع أو غير عملي أو غير مجدٍ من حيث التكلفة. ولهذا يحافظ التخزين عند الحافة على وجود البيانات في المكان الذي تكون فيه الحاجة إليها أكبر.

يفرض التخزين عند الحافة تحديات إدارية لا توجد في مراكز البيانات المركزية. فالأجهزة تعمل في مواقع نائية أو غير مأهولة أحيانًا، كما يصعب تطبيق إجراءات الأمان بصورة متسقة. وفيما يلي بعض الممارسات التي تساعد على مواجهة هذه التحديات:

• تحديد سياسات دورة حياة البيانات مسبقًا: حدِّد مسبقًا البيانات التي ستبقى عند الحافة، والبيانات التي سيتم نقلها إلى التخزين المركزي، ومدة الاحتفاظ بكل نوع منها. فمن دون سياسات واضحة، قد تواجه المؤسسات نقصًا في سعة التخزين في مواقع الحافة أو تحتفظ بالبيانات لفترة أطول من اللازم.
• توحيد المراقبة والتحديثات: غالبًا ما تفتقر المواقع البعيدة إلى فِرق مخصصة لتكنولوجيا المعلومات. وتساعد إدارة تحديثات البرمجيات وأداء التخزين وسياسات الأمان من خلال منصة مركزية على تسهيل إدارة البيئات الموزعة مع ازدياد عدد مواقع الحافة.
• توفير التكرار: غالبًا ما تعمل أجهزة التخزين عند الحافة في مواقع تفتقر إلى التحكم في الظروف البيئية أو إلى الحماية المادية. ولذلك، فإن نشر المجموعات بدلًا من خادم واحد في المواقع الحيوية يضمن ألا يؤدي تعطُّل أحد الخوادم إلى توقف التخزين المحلي.
• تطبيق سياسات أمان موحَّدة في جميع المواقع: تمثِّل كل عُقدة حافة نقطة دخول محتملة إلى الشبكة. لذلك، يجب أن تشمل ضوابط الوصول وسياسات الأمان جميع المواقع لحماية البيانات أينما كانت مخزَّنة، وليس الأنظمة المركزية فقط.