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观察|分布式边缘计算平台是工业智能化的重要保障

观察|分布式边缘计算平台是工业智能化的重要保障

随着数字化转型日渐深入,以及各行各业加速智能化进程,传统集中式IT架构已无法适应智能时代的发展需求。

首先,从业务应用场景来讲,智能化应用需要处理大量的数据,对系统实时响应能力要求非常高,比如无人驾驶汽车需要及时采集周围实况环境数据并依托高性能计算分析系统做出精准的判断,这种条件下的响应时间在毫秒级;在工业生产场景中,工业控制系统响应时间甚至达到微秒级,传统集中式IT架构甚至云计算架构根本无法达到这种要求。

其次,数字化业务和智能化应用的日渐增多,不仅意味着庞大的数据量和计算量,更要求系统不容一丝中断,因为任何过程中断必然带来巨大的损失,特别在过程制造细分领域,任何过程数据中断带来的可能不仅是资金的巨大损失,更可能危及到人员生命安全。

传统集中式IT架构向分布式架构演进

所谓集中式IT架构就是由一台或多台主计算机组成的中心节点,数据集中存储于这个中心节点,并且整个系统的所有业务单元都集中部署在这个中心节点上,系统的所有功能均由其集中处理。在集中式系统中,终端或客户端机器仅仅负责数据的录入和输出,而数据的存储与控制处理完全交由主机来完成。

在传统信息化时代,企业的IT系统建设多以集中式IT架构为主,有专门独立的数据中心。特别在传统银行、电信、交通、医疗等行业,集中式架构多用于承载应用于企业核心业务。

然而随着数字化转型和智能化升级,在移动化、网络化和智能化应用主导的时代,当移动互联网、5G、物联网等新技术应用将企业业务边界无限延伸,传统集中式IT架构已无法适应海量分布式业务拓展需求,特别是面对越来越多的线上业务创新需求,集中式IT架构在灵活性和性价比方面已经不具备优势,在安全自主和弹性伸缩能力方面也存在明显的性能和架构局限。

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正是这样一种背景下,分布式边缘计算架构的出现很好地弥补了传统集中式IT架构的不足。分布式边缘计算架构拥有极高的灵活性和性价比,在安全自主,其弹性伸缩能力方面优势明显。随着当前企业数字化转型的不断深入,业务创新的不断丰富,数据量的急剧飙升,使得分布式架构展露锋芒。分布式架构很好地弥补了集中式架构上单机不可用就会造成全局不可用的问题,分布式架构去中心化的做法实现了计算与存储的高可用性。此外,分布式架构在部署、运维、管理和容灾等方面优于集中式,管理运维人员可以更高效地处理维护管理工作,保障服务的正常运行。

构建高可用的分布式边缘计算平台

随着物联网、大数据、5G以及人工智能等技术应用的日渐成熟并融入到千行百业,企业的数据量呈现出快速增长趋势,而面对不断丰富的业务创新业态,数据的价值也在凸显。为实现对海量数据价值的挖掘,进而支撑业务拓展和创新,企业开始重视并构建以分布式算力架构为基础,以数据为核心的业务创新和产业升级模式。

比如为实现设备可预测性维护,企业借助边缘计算平台广泛采集远端的设备运行数据并基于此做数据分析,进而做出是否需要提前维护的决策判断,降低企业因设备故障造成的停机风险;为支撑企业的产品可视化检测,通过构建边缘机器视觉系统,依赖边缘计算平台提供的稳定算力实现对人的质检需求替代,不仅提升了产品质检的效率,还降低了人员成本。

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然而,随着智能化应用场景的不断增多,故障也必然变得不可避免,面对不可控的用户流量和机房环境,系统故障将会显得更加复杂和不可预测。在大规模的分布式系统中,各个模块之间存在错综复杂的依赖,任何一个环节出现问题,都有可能导致雪崩式、多米诺骨牌式的故障,甚至可以断言出现故障成了常态。

近年,在诸多的智能化车间和工厂改造案例中,我们也了解到,企业十分重视关键应用的高稳定性、高安全性。因为与以往相比,随着工厂智能化水平的不断提升,人员越来越少,必然对IT系统的依赖越来越高,因此企业非常重视关键应用的秒级灾备能力,强调数据的完整性。同时对业务快速创新、应用开发高度灵活性、以及可扩展架构的弹性有着明确的需要。

面对不可抗拒的天灾,以及不可控的“人祸”,企业要打造高可用性的边缘计算系统,似乎是不可能完成的任务,但是也不是完全没有办法,因为我们完全可以采用一些有效的架构设计来保证边缘计算系统的高可用性,尽量交付一个在任何时候都基本可用的边缘计算系统。

比如Stratus为工业领域关键边缘应用打造的零接触计算方案ztC Edge,就是专门通过冗余架构设计,实现了系统的高可用性和高可靠性,在广泛的行业应用实践中,其可用性达到了99.999%以上,基本能保证“零宕机”。

在ztC Edge内部,部署一对冗余节点,系统运营过程中会在不同节点间自动复制数据。一个节点发生故障时,运行在上面的虚拟机会自动在另一个节点上重启(高可用性模式)或恢复(容错模式)。如果ztC Edge在一个节点上检测到网络或磁盘故障,它会自动重新路由流量或使用另一个节点上的数据,而无需操作员干预。甚至可以跨物理距离部署节点,实现局部站点的自动恢复。

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同时考虑到恶劣的工厂环境,这款产品还抗震、防尘,是专为工业场所通常的恶劣条件而设计,可以部署在控制室、控制台或车间,更接近生成数据的设备。ztC Edge比标准服务器或工作站更耐用,为客户提供更高的可靠性和部署灵活性。

在工业转型升级过程中,分布式边缘计算系统能更好地应对高实时性应用场景和严苛的工厂环境,因而正在作为集中式IT系统的重要能力补充,特别是作为云平台的重要算力补充,在复杂的边缘端环境中,除了考虑到平台本身的硬件安全,在保障数据安全和远程访问方面,ztC Edge通过被限制的USB端口、安全通信协议、安全可信的启动、基于角色的访问控制以及易于配置基于主机的防火墙,让企业无需成为安全专家也能保护ztC Edge平台,实现远程零接触高效运维。

审核编辑(
王静
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