【中國安防展覽網(wǎng) 品牌專欄】 隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，萬物互聯(lián)的智能化時(shí)代已經(jīng)到來。預(yù)計(jì)2020年將有超過500億的終端、2120億的傳感器，其中我國約占數(shù)量的7%左右，大約35億的終端，150億的傳感器，其節(jié)點(diǎn)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)數(shù)量呈爆發(fā)性增長趨勢(shì);每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)到2020年，數(shù)據(jù)總量將大于40zB；物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了新的挑戰(zhàn)，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析處理等也提出了新要求。
面對(duì)龐大的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)和海量的數(shù)據(jù)總量，只有通過提升邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)計(jì)算處理能力才能滿足萬物互聯(lián)的智能化時(shí)代的需求。智能化的核心是智能系統(tǒng)，智能系統(tǒng)主要由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行與反饋系統(tǒng)組成。另外，從支撐智能系統(tǒng)的信息系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、決策也必然是分布式的，而不可能是集中式的，應(yīng)該類似于人的大腦、神經(jīng)中樞、神經(jīng)元、神經(jīng)末梢的分布式架構(gòu)，如下圖所示：
邊緣計(jì)算架構(gòu)圖
在萬物互聯(lián)的智能化時(shí)代，如果僅采用中心云計(jì)算模式(中心云)，已經(jīng)不能滿足地處理網(wǎng)絡(luò)邊緣端所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。針對(duì)邊緣側(cè)數(shù)據(jù)量大，本地應(yīng)用系統(tǒng)多，實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)，在網(wǎng)絡(luò)邊緣端增加執(zhí)行任務(wù)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析的處理能力成為必要，我們把分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣端，提供實(shí)時(shí)數(shù)處理、分析決策的小規(guī)模云數(shù)據(jù)中心稱為邊緣云。
邊緣云處于物聯(lián)網(wǎng)終端和中心云之間，是邊緣計(jì)算的神經(jīng)中樞。在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)提供存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用等服務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：
邊緣云網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
邊緣云可以在無中心云支持的情況下，提供強(qiáng)大而實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，有效的卸載了中心云的壓力。其上的服務(wù)在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足工業(yè)應(yīng)用在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、智能計(jì)算、安全防護(hù)和隱私保護(hù)等方面的基本需求。邊緣云具備以下幾點(diǎn)特性：
業(yè)務(wù)可靠性
單點(diǎn)故障在工業(yè)級(jí)場景是不被接受的，大量關(guān)鍵操作不能依靠中心云，現(xiàn)場的生產(chǎn)系統(tǒng)必須保持一定的自主和自治。比如制造業(yè)的控制系統(tǒng)，通過邊緣的分布式智能和自治系統(tǒng)相互協(xié)同，而不是依靠中心化的智能，可以保障整個(gè)系統(tǒng)的本地存活能力。
處理實(shí)時(shí)性
在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域，比如生產(chǎn)控制領(lǐng)域，業(yè)務(wù)控制時(shí)延必須小于10毫秒甚至更低。如果將決策控制放在云中心將根本無法滿足上述時(shí)延要求，所以需要把部分分析和控制功能放在邊緣設(shè)備，以滿足業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性的需要。
數(shù)據(jù)安全性
對(duì)于更多行業(yè)系統(tǒng)，尤其是軍事應(yīng)用，接入網(wǎng)絡(luò)的安全性和私密性顯得更為重要。通過邊緣云可以實(shí)現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)中心之間建立加密隧道，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和隱私性。
計(jì)算分布性
邊緣云天然具備分布式特征，支持分布式計(jì)算與存儲(chǔ)、實(shí)現(xiàn)分布式資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度與統(tǒng)一管理、支撐分布式智能、具備分布式安全等能力。
環(huán)境約束性
邊緣云產(chǎn)品需適配工業(yè)現(xiàn)場相對(duì)惡劣的運(yùn)行環(huán)境，如防電磁、防塵、防爆、抗振動(dòng)、抗電流/電壓波動(dòng)等;對(duì)設(shè)備的功耗、成本、空間也有較高的要求。邊緣云通過軟硬件集成與優(yōu)化，以適配各種環(huán)境約束。
在車載、艦載、機(jī)載、野外便攜和物聯(lián)網(wǎng)邊緣等移動(dòng)場景下，服務(wù)器相對(duì)較多，但是規(guī)模通常都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中心云。在這種中小型規(guī)模下，為將資源池化，實(shí)現(xiàn)資源的按需分配和統(tǒng)一管理，浪潮提出了移動(dòng)邊緣云的概念，并發(fā)布了移動(dòng)邊緣云產(chǎn)品。
自浪潮移動(dòng)邊緣云發(fā)布以來，已經(jīng)歷兩個(gè)版本，支持傳統(tǒng)應(yīng)用遷移的1.0和支持智能計(jì)算的2.0。移動(dòng)邊緣云2.0除兼容傳統(tǒng)應(yīng)用之外，重點(diǎn)融入了人工智能平臺(tái)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將邊緣的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全和平臺(tái)功能融合，同時(shí)也將虛擬化、容器、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)融合，形成了多層次融合的架構(gòu)，充分體現(xiàn)了以服務(wù)器為核心的軟件定義的靈活便捷性。
浪潮移動(dòng)邊緣云在靠近用戶端提供計(jì)算能力，以減少網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付的延時(shí)，主要利用虛擬化技術(shù)，將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全、裸設(shè)備深度融合到一臺(tái)服務(wù)器中，形成標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器單元，多個(gè)服務(wù)器單元通過網(wǎng)絡(luò)方式匯聚成移動(dòng)數(shù)據(jù)中心整體IT基礎(chǔ)架構(gòu)，并通過統(tǒng)一的WEB管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)可視化集中運(yùn)維管理，以及自助式的資源申請(qǐng)使用，幫助用戶實(shí)現(xiàn)極簡的、隨需而變的移動(dòng)數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)。
移動(dòng)邊緣云組成圖
浪潮移動(dòng)邊緣云由專用計(jì)算平臺(tái)和移動(dòng)邊緣云操作系統(tǒng)組成，其中移動(dòng)邊緣云操作系統(tǒng)是運(yùn)行在專用計(jì)算平臺(tái)之上的虛擬化和容器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟件定義一切的功能，可以為軍事應(yīng)用和工業(yè)控制提供基礎(chǔ)的、統(tǒng)一管理的、隔離的計(jì)算和存儲(chǔ)單元。
浪潮移動(dòng)邊緣云具有強(qiáng)壯、實(shí)時(shí)、安全、敏捷和易管理的特點(diǎn)，非常適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景，其特點(diǎn)具體介紹如下:
強(qiáng)壯
多層級(jí)的可靠性保障，通過資源模式保障物理的高可靠性，通過看門狗驅(qū)動(dòng)保障操作系統(tǒng)的可靠性，通過多級(jí)容錯(cuò)技術(shù)保障業(yè)務(wù)的零中斷，通過集群模式保障管理臺(tái)的高可靠性，從硬件到應(yīng)用無任何單點(diǎn)故障。
面對(duì)惡劣的環(huán)境和不確定性因素，一旦設(shè)備損壞或操作不慎導(dǎo)致系統(tǒng)損壞，用戶可自行快速恢復(fù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并保障軟件環(huán)境的完整性和一致性，確保業(yè)務(wù)的繼續(xù)正常運(yùn)行;設(shè)備分布存放，相互冗余。
實(shí)時(shí)
在靠近用戶端交付云環(huán)境，減少了網(wǎng)絡(luò)多級(jí)路由的延時(shí)，提升用戶體驗(yàn)度;同時(shí)支持實(shí)時(shí)內(nèi)核，虛擬機(jī)上運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，中斷延時(shí)均在毫秒以內(nèi)，可滿足信號(hào)處理的需求;同時(shí)支持虛擬機(jī)和時(shí)統(tǒng)源對(duì)時(shí)，精度可達(dá)微秒級(jí)。
安全
支持虛擬防火墻、用戶權(quán)限劃分、虛擬網(wǎng)絡(luò)安全隔離、傳輸加密、可信啟動(dòng)等十余種安全策略，同時(shí)支持傳輸密碼機(jī)、存儲(chǔ)密碼機(jī)等采用公普算法或軍密算法的軍隊(duì)密碼裝備，保障云計(jì)算環(huán)境的高安全性。不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間可以邏輯隔離，也可物理隔離(網(wǎng)卡透傳可實(shí)現(xiàn)物理隔離)，資源隔離包括CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等資源，隔離后的操作系統(tǒng)之間完全獨(dú)立，并且可以根據(jù)要求設(shè)置訪問策略。
敏捷
適應(yīng)車載、艦載規(guī)模小的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)云的快速部署和業(yè)務(wù)的極速上云，運(yùn)行時(shí)自身開銷非常小(CPU<1%,內(nèi)存<1G,磁盤<3G)，單個(gè)視圖可完成全部資源(計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全和裸設(shè)備)的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。
易管理
面對(duì)車載無管理員和艦載無專業(yè)運(yùn)維人員的情況，支持用戶自助式操作，在無管理員干預(yù)的情況下，系統(tǒng)根據(jù)用戶(特權(quán)用戶)的請(qǐng)求自動(dòng)完成資源的分配和綁定，并可實(shí)現(xiàn)資源的恢復(fù)和初始化等操作。
浪潮移動(dòng)邊緣云，借助邊緣計(jì)算新機(jī)遇，打造貼近用戶端的云，聚焦于計(jì)算的實(shí)時(shí)性和智能化，滿足工業(yè)級(jí)應(yīng)用云化、數(shù)據(jù)優(yōu)化、安全可靠和隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求，重點(diǎn)突出了邊緣云的強(qiáng)壯性、實(shí)時(shí)性、敏捷性、安全性和易管理的特點(diǎn)。
(本文作者現(xiàn)任浪潮集團(tuán)副總裁)
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