觀察｜分布式邊緣計算平臺是工業(yè)智能化的重要保障

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型日漸深入，以及各行各業(yè)加速智能化進程，傳統(tǒng)集中式IT架構已無法適應智能時代的發(fā)展需求。

首先，從業(yè)務應用場景來講，智能化應用需要處理大量的數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)實時響應能力要求非常高，比如無人駕駛汽車需要及時采集周圍實況環(huán)境數(shù)據(jù)并依托高性能計算分析系統(tǒng)做出精準的判斷，這種條件下的響應時間在毫秒級；在工業(yè)生產(chǎn)場景中，工業(yè)控制系統(tǒng)響應時間甚至達到微秒級，傳統(tǒng)集中式IT架構甚至云計算架構根本無法達到這種要求。

其次，數(shù)字化業(yè)務和智能化應用的日漸增多，不僅意味著龐大的數(shù)據(jù)量和計算量，更要求系統(tǒng)不容一絲中斷，因為任何過程中斷必然帶來巨大的損失，特別在過程制造細分領域，任何過程數(shù)據(jù)中斷帶來的可能不僅是資金的巨大損失，更可能危及到人員生命安全。

傳統(tǒng)集中式IT架構向分布式架構演進

所謂集中式IT架構就是由一臺或多臺主計算機組成的中心節(jié)點，數(shù)據(jù)集中存儲于這個中心節(jié)點，并且整個系統(tǒng)的所有業(yè)務單元都集中部署在這個中心節(jié)點上，系統(tǒng)的所有功能均由其集中處理。在集中式系統(tǒng)中，終端或客戶端機器僅僅負責數(shù)據(jù)的錄入和輸出，而數(shù)據(jù)的存儲與控制處理完全交由主機來完成。

在傳統(tǒng)信息化時代，企業(yè)的IT系統(tǒng)建設多以集中式IT架構為主，有專門獨立的數(shù)據(jù)中心。特別在傳統(tǒng)銀行、電信、交通、醫(yī)療等行業(yè)，集中式架構多用于承載應用于企業(yè)核心業(yè)務。

然而隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，在移動化、網(wǎng)絡化和智能化應用主導的時代，當移動互聯(lián)網(wǎng)、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新技術應用將企業(yè)業(yè)務邊界無限延伸，傳統(tǒng)集中式IT架構已無法適應海量分布式業(yè)務拓展需求，特別是面對越來越多的線上業(yè)務創(chuàng)新需求，集中式IT架構在靈活性和性價比方面已經(jīng)不具備優(yōu)勢，在安全自主和彈性伸縮能力方面也存在明顯的性能和架構局限。

正是這樣一種背景下，分布式邊緣計算架構的出現(xiàn)很好地彌補了傳統(tǒng)集中式IT架構的不足。分布式邊緣計算架構擁有極高的靈活性和性價比，在安全自主，其彈性伸縮能力方面優(yōu)勢明顯。隨著當前企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷深入，業(yè)務創(chuàng)新的不斷豐富，數(shù)據(jù)量的急劇飆升，使得分布式架構展露鋒芒。分布式架構很好地彌補了集中式架構上單機不可用就會造成全局不可用的問題，分布式架構去中心化的做法實現(xiàn)了計算與存儲的高可用性。此外，分布式架構在部署、運維、管理和容災等方面優(yōu)于集中式，管理運維人員可以更高效地處理維護管理工作，保障服務的正常運行。

構建高可用的分布式邊緣計算平臺

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G以及人工智能等技術應用的日漸成熟并融入到千行百業(yè)，企業(yè)的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出快速增長趨勢，而面對不斷豐富的業(yè)務創(chuàng)新業(yè)態(tài)，數(shù)據(jù)的價值也在凸顯。為實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)價值的挖掘，進而支撐業(yè)務拓展和創(chuàng)新，企業(yè)開始重視并構建以分布式算力架構為基礎，以數(shù)據(jù)為核心的業(yè)務創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級模式。

比如為實現(xiàn)設備可預測性維護，企業(yè)借助邊緣計算平臺廣泛采集遠端的設備運行數(shù)據(jù)并基于此做數(shù)據(jù)分析，進而做出是否需要提前維護的決策判斷，降低企業(yè)因設備故障造成的停機風險；為支撐企業(yè)的產(chǎn)品可視化檢測，通過構建邊緣機器視覺系統(tǒng)，依賴邊緣計算平臺提供的穩(wěn)定算力實現(xiàn)對人的質(zhì)檢需求替代，不僅提升了產(chǎn)品質(zhì)檢的效率，還降低了人員成本。

然而，隨著智能化應用場景的不斷增多，故障也必然變得不可避免，面對不可控的用戶流量和機房環(huán)境，系統(tǒng)故障將會顯得更加復雜和不可預測。在大規(guī)模的分布式系統(tǒng)中，各個模塊之間存在錯綜復雜的依賴，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導致雪崩式、多米諾骨牌式的故障，甚至可以斷言出現(xiàn)故障成了常態(tài)。

近年，在諸多的智能化車間和工廠改造案例中，我們也了解到，企業(yè)十分重視關鍵應用的高穩(wěn)定性、高安全性。因為與以往相比，隨著工廠智能化水平的不斷提升，人員越來越少，必然對IT系統(tǒng)的依賴越來越高，因此企業(yè)非常重視關鍵應用的秒級災備能力，強調(diào)數(shù)據(jù)的完整性。同時對業(yè)務快速創(chuàng)新、應用開發(fā)高度靈活性、以及可擴展架構的彈性有著明確的需要。

面對不可抗拒的天災，以及不可控的“人禍”，企業(yè)要打造高可用性的邊緣計算系統(tǒng)，似乎是不可能完成的任務，但是也不是完全沒有辦法，因為我們完全可以采用一些有效的架構設計來保證邊緣計算系統(tǒng)的高可用性，盡量交付一個在任何時候都基本可用的邊緣計算系統(tǒng)。

比如Stratus為工業(yè)領域關鍵邊緣應用打造的零接觸計算方案ztC Edge，就是專門通過冗余架構設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高可用性和高可靠性，在廣泛的行業(yè)應用實踐中，其可用性達到了99.999%以上，基本能保證“零宕機”。

在ztC Edge內(nèi)部，部署一對冗余節(jié)點，系統(tǒng)運營過程中會在不同節(jié)點間自動復制數(shù)據(jù)。一個節(jié)點發(fā)生故障時，運行在上面的虛擬機會自動在另一個節(jié)點上重啟（高可用性模式）或恢復（容錯模式）。如果ztC Edge在一個節(jié)點上檢測到網(wǎng)絡或磁盤故障，它會自動重新路由流量或使用另一個節(jié)點上的數(shù)據(jù)，而無需操作員干預。甚至可以跨物理距離部署節(jié)點，實現(xiàn)局部站點的自動恢復。

同時考慮到惡劣的工廠環(huán)境，這款產(chǎn)品還抗震、防塵，是專為工業(yè)場所通常的惡劣條件而設計，可以部署在控制室、控制臺或車間，更接近生成數(shù)據(jù)的設備。ztC Edge比標準服務器或工作站更耐用，為客戶提供更高的可靠性和部署靈活性。

在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，分布式邊緣計算系統(tǒng)能更好地應對高實時性應用場景和嚴苛的工廠環(huán)境，因而正在作為集中式IT系統(tǒng)的重要能力補充，特別是作為云平臺的重要算力補充，在復雜的邊緣端環(huán)境中，除了考慮到平臺本身的硬件安全，在保障數(shù)據(jù)安全和遠程訪問方面，ztC Edge通過被限制的USB端口、安全通信協(xié)議、安全可信的啟動、基于角色的訪問控制以及易于配置基于主機的防火墻，讓企業(yè)無需成為安全專家也能保護ztC Edge平臺，實現(xiàn)遠程零接觸高效運維。