端邊云協(xié)同：從云到邊緣

作者：喔家ArchiSelf 2023-02-20 10:15:00

云計算

云原生 應(yīng)用程序與邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的托管、互連、執(zhí)行、存儲和管理，這種解耦與功能強大的軟件定義范式相一致，在需求和功能上緊密交織。這些邊緣是基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，它將使更豐富的智能能夠影響物理系統(tǒng)，并有助于它們的有效控制。

成都創(chuàng)新互聯(lián)主要從事做網(wǎng)站、網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)頁設(shè)計、企業(yè)做網(wǎng)站、公司建網(wǎng)站等業(yè)務(wù)。立足成都服務(wù)日照,10余年網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗,價格優(yōu)惠、服務(wù)專業(yè),歡迎來電咨詢建站服務(wù):18982081108

SDX是Software Defined X 的縮寫，即軟件定義范式，強調(diào)的是軟件的意義及系統(tǒng)的融合。我們可能需要特別關(guān)注物理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)空間之間的關(guān)鍵邊界、運營技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）之間的關(guān)鍵邊界技術(shù)，在這些邊界上，需要充分展開具有挑戰(zhàn)性的文化和技術(shù)融合。數(shù)字轉(zhuǎn)型的成功在很大程度上取決于這個復(fù)雜的融合過程。

數(shù)字轉(zhuǎn)型的主要目標之一是將人類和“智能”應(yīng)用到管理、優(yōu)化和控制接觸物理世界的系統(tǒng)。這種智能既來自于人類的知識和經(jīng)驗，也來自于物理模型（如數(shù)字孿生）或人工智能模型（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）。這種智能可以托管在所謂的“網(wǎng)絡(luò)空間”資源中，可以通過物理系統(tǒng)感知不斷豐富，并通過某種形式的驅(qū)動應(yīng)用于控制這些物理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)空間是由巨大的計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲和數(shù)據(jù)組織和管理資源支持的，這些資源通過企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐步部署，云和邊緣通信，以及所有部署的運營資源。

邊緣的意義

在網(wǎng)絡(luò)空間和物理世界之間有一個關(guān)鍵的邊界，這被稱為網(wǎng)絡(luò)-物理邊界或操作邊緣。這是信息技術(shù)和運營技術(shù)最有意義的融合所在。部署在這個邊緣上的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序需要滿足關(guān)鍵需求，數(shù)字控制系統(tǒng)與目標系統(tǒng)交互的時間比較敏感，在故障或不可預(yù)測的情況下，具有巨大的物理和財務(wù)風險。

操作邊緣的計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲需要滿足IT世界中不典型的需求，如時間敏感性和功能安全，以避免故障、不可預(yù)測的響應(yīng)、錯誤報警和生產(chǎn)過程的安全漏洞，這些可能會造成昂貴成本，甚至危及生命的安全。

面向邊緣的技術(shù)可能會帶來以下的收益：

• 實現(xiàn)更復(fù)雜更智能的行為預(yù)測并控制的物理系統(tǒng)。
• 更靈活且更精確地提供這類系統(tǒng)。
• 與維護和質(zhì)量控制相關(guān)的傳感器對物理過程的信息解釋。
• 通過對操作流程的實時建模，提高了整體流程效率。
• 實時合成數(shù)據(jù)，可能補充人工智能應(yīng)用目的的物理數(shù)據(jù)。

面向邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施

面向邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施是在高層次上支持分布式網(wǎng)絡(luò)智能和物理系統(tǒng)之間復(fù)雜交互的端到端基礎(chǔ)設(shè)施。這種基礎(chǔ)設(shè)施將利用云中可用的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源池、服務(wù)提供商的邊緣、數(shù)據(jù)中心和邊緣、公共和專用網(wǎng)絡(luò)、有線和無線，一直到嵌入式設(shè)備的端點。

這就需要提供一個非同構(gòu)的、分布式的、協(xié)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)計算和存儲結(jié)構(gòu)，托管軟件應(yīng)用，以一致的方式部署在這個結(jié)構(gòu)的任何地方。這將支持在云中進行應(yīng)用程序和模型的開發(fā)，以及跨基礎(chǔ)設(shè)施部署這些應(yīng)用程序和模型。隨著對物理邊界的接近，更嚴格的時間和安全要求，使資源變得更稀缺，通常更分散，能源和位置更敏感，更暴露于物理和網(wǎng)絡(luò)安全的威脅之下。實時決策自然會更接近受控的端點，而較慢的優(yōu)化和學(xué)習自然會發(fā)生在這個基礎(chǔ)設(shè)施的更高層級上。

在嵌入式端點、邊緣和云中的智能需要創(chuàng)建一個層次結(jié)構(gòu)，具有不同時間尺度特征的信息分布和過程循環(huán)，并與物理系統(tǒng)交互。同樣，學(xué)習和訓(xùn)練發(fā)生在基礎(chǔ)設(shè)施的更深處，而用于快速決策的推理模型在端點附近。這種架構(gòu)創(chuàng)造了一個強大的、適應(yīng)性的和協(xié)作性的網(wǎng)絡(luò)空間。這種良性循環(huán)的數(shù)據(jù)收集、分析和反饋可以發(fā)生在物理系統(tǒng)的嵌入式計算或者它可以利用計算能力分布在發(fā)展中“連續(xù)”涉及稱為霧或邊緣計算資源，所有計算資源是可用的。

尤其在工業(yè)領(lǐng)域，正在經(jīng)歷一個向新電子架構(gòu)的過渡，繼承了在云計算、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、云存儲和對象數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、軟件部署和編排以及安全等方面所經(jīng)歷的一些技術(shù)進展。新的基礎(chǔ)設(shè)施需要在虛擬化、通信和網(wǎng)絡(luò)、存儲安全和管理方面的其他創(chuàng)新，以專門解決獨特的邊緣操作需求。

邊緣體系結(jié)構(gòu)一組分布式的、相互連接的非同構(gòu)虛擬化計算和存儲節(jié)點，一個“系統(tǒng)的系統(tǒng)”，一個分布式計算結(jié)構(gòu)，在它上面部署、交互和協(xié)調(diào)軟件應(yīng)用程序。這些節(jié)點具有關(guān)鍵屬性（即時間敏感、可預(yù)測、可靠、安全等），接近具有物理端點的接口進程。應(yīng)用程序滿足不那么關(guān)鍵的需求，操作位置更遠離該接口。數(shù)據(jù)被分布、處理和存儲在這個結(jié)構(gòu)的不同位置。

軟件定義的邊緣

對于軟件定義的分布式邊緣，其基礎(chǔ)組成部分如下：a.計算：任務(wù)關(guān)鍵型計算在邊緣，支持混合臨界性應(yīng)用程序，具有很強的安全性。b.數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：時間敏感，可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如TSN等。c.數(shù)據(jù)分發(fā)：對時間敏感、可靠的數(shù)據(jù)分發(fā)中間件，包括TSN上的OPC UA和TSN上的DDS。d.數(shù)據(jù)管理和存儲：數(shù)據(jù)是關(guān)鍵動機和驅(qū)動因素，它需要分布式管理、分布式結(jié)構(gòu)化并存儲在文件系統(tǒng)、對象和關(guān)系數(shù)據(jù)庫以及流媒體數(shù)據(jù)庫中。e.端到端管理和編排：一種通用的軟件部署模型，從云到端點，實現(xiàn)了一個現(xiàn)代的CI/CD軟件生命周期管理。

一旦部署了這種創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施，重點應(yīng)該轉(zhuǎn)向應(yīng)用層，特別是建模描述技術(shù)，這些技術(shù)可能使不斷擴展的社區(qū)以更敏捷和更低的成本在操作域中開發(fā)、驗證和部署分布式應(yīng)用程序。

邊緣計算和任務(wù)關(guān)鍵性邊緣

邊緣計算的關(guān)鍵承諾之一是提供新應(yīng)用程序的托管，如人工智能和數(shù)字孿生，靠近物理系統(tǒng)，與運行當今操作的類型監(jiān)控、控制和監(jiān)控應(yīng)用程序緊密集成和增強。

“任務(wù)關(guān)鍵性”特性必須滿足服務(wù)質(zhì)量（QoS）、可用性、確定性、安全性以及功能安全的要求，以避免生產(chǎn)過程中故障、不可預(yù)測的響應(yīng)、遺漏報警和安全漏洞造成的昂貴代價。虛擬化和管理是軟件定義的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施推動者，這些技術(shù)提供了對多核計算節(jié)點上的所有系統(tǒng)資源的分區(qū)和監(jiān)控，并可選地將所有系統(tǒng)資源分配給更關(guān)鍵的對象。它們提供了高效和可控的分區(qū)間通信，具有實時支持和強大的安全分離，還可以支持安全關(guān)鍵應(yīng)用程序，同時提供動態(tài)分配非關(guān)鍵資源的選項。最合適的架構(gòu)是基于分離內(nèi)核的概念。

數(shù)據(jù)通信

邊緣網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中至關(guān)重要是數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)。數(shù)字孿生和其他形式的模型部署需要從端點到承載模型層次中不同層次的靈活數(shù)據(jù)分布。時間要求現(xiàn)在可能需要適用于靠近端點的現(xiàn)場總線區(qū)域，機器控制領(lǐng)域（工業(yè)自動化金字塔中的1級），并擴展到更高的級別，如2級（主管監(jiān)控和控制），甚至3級。

數(shù)據(jù)分發(fā)旨在從應(yīng)用程序設(shè)計者那里抽象出分發(fā)數(shù)據(jù)的任務(wù)，確保數(shù)據(jù)以及時和可靠的方式接收，并確保接收到的數(shù)據(jù)可以通過互操作應(yīng)用程序被理解（語義互操作性）。當前的數(shù)據(jù)分布標準（OPC UA和DDS），沒有辦法共享一個數(shù)據(jù)對象的“所有權(quán)”跨多個應(yīng)用程序，需要進一步修改共享數(shù)據(jù)的協(xié)作和分布式模式，同時執(zhí)行一個公平的排序政策的更新，將保持一致性。

邊緣數(shù)據(jù)管理和存儲

邊緣計算的關(guān)鍵驅(qū)動因素之一是需要存儲在邊緣，不斷增長的端點流量和響應(yīng)優(yōu)勢來自于存儲數(shù)據(jù)，處理它并獲得洞見和行動跡象接近數(shù)據(jù)的來源。流媒體分析、人工智能和邊緣的數(shù)字孿生對內(nèi)存帶寬、延遲和可靠性的要求在存儲技術(shù)方面產(chǎn)生了創(chuàng)新。存儲將與HCI一起部署在本地數(shù)據(jù)中心，或者甚至更接近端點，具有任務(wù)關(guān)鍵特征的存儲將與操作邊緣、低級控制器上的傳感器、執(zhí)行器中的網(wǎng)絡(luò)以及計算資源相關(guān)聯(lián)。一般地，SSD適合運行邊緣的環(huán)境要求，基于大型DRAM的設(shè)計將導(dǎo)致進一步提高邊緣應(yīng)用程序的性能，并幫助支持更具確定性的工作負載。

邊緣管理和編排

軟件定義的基礎(chǔ)設(shè)施，特別是在邊緣，它的可管理性基于了IT中部署的管理功能。基礎(chǔ)設(shè)施中各個點的管理和編排功能以及接口提供了硬件設(shè)備級別的網(wǎng)絡(luò)和存儲配置、虛擬機、容器級別的虛擬化、性能、安全配置和監(jiān)控級別?？梢钥缍说蕉嘶A(chǔ)架構(gòu)部署、監(jiān)控、更新、內(nèi)部連接和協(xié)調(diào)，支持跨整個分布式基礎(chǔ)架構(gòu)的CI/CD模型。這些強大的功能將降低運營成本，提高效率、性能和安全性，從而實現(xiàn)產(chǎn)品按產(chǎn)品定制或子系統(tǒng)重新利用的動態(tài)升級。

一句話小結(jié)

應(yīng)用程序與邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的托管、互連、執(zhí)行、存儲和管理，這種解耦與功能強大的軟件定義范式相一致，在需求和功能上緊密交織。這些邊緣是基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，它將使更豐富的智能能夠影響物理系統(tǒng)，并有助于它們的有效控制。

新聞標題：端邊云協(xié)同：從云到邊緣
文章URL：http://www.5511xx.com/article/dpecshs.html