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挑战不可能,如何实现工业边缘“零宕机”?

作者:www.cechina.cn2020.06.02阅读 1853

  2019年全球两家顶级市场研究公司对边缘计算的发展几乎给出了相同的数据预测。IDC在发布的《世界的数字化:从边缘到核心》白皮书中预测,到2025年,全球将生成175 ZB的数据,其中边缘设备将独占90 ZB的数据。Gartner也给出相同的预测,到2022年www.cechina.cn,全球大约75%的数据将需要边缘分析和操作。两家研究公司均看好边缘计算的发展,在一定程度上也说明,在数字化和智能化发展进程中边缘计算正占据越来越有利的地位。

  随着云计算应用实践案例的落地,越来越多企业逐步认识到云计算对传统IT架构的巨大应用优势,从而加快了企业上云的步伐。然而从业务需求看,数字化和智能化转型的深入发展依赖实时性和高可用性的IT平台支撑。在云架构下企业分布式业务数据都需要集中汇聚到云端进行统一处理www.cechina.cn,而快速增长业务数据处理需求却对云平台带来了更高的性能压力,同时受限于带宽承载能力以及互联网本身的高延时,仅依靠云平台能力很难完成日趋分布化和智能化的业务应用需求。
  如今,边缘计算的快速发展却很好的弥补了云计算的先天不足,通过将云端的计算存储能力下沉到网络边缘,用分布式的计算与存储在数据源头处理或解决特定的业务需求,可以满足不断出现的新业态对于网络高带宽、低延迟的硬性要求。
  例如,随着工厂智能化系统的部署实施,为保障生产线的高速运转以及工业控制系统的稳定,首先是要实现关键设备的互通互联,保证关键数据被及时采集和处理;其次要为智能化系统打造更加稳定的边缘计算架构,避免因意外故障造成的生产停工风险。而要达到这两个基本条件最理想的方式,一是尽可能的让计算平台更靠近数据源的"边缘"位置,并能在不依赖云平台支撑下具备独立的业务数据处理能力;二是边缘计算系统必须有足够的可靠性和健壮性,能让系统应对几乎任何可能的意外宕机风险,而这些考验着技术厂商的实力。
  目前,随着IT与OT的融合加速,很多传统IT厂商转型为工业IT厂商进军OT领域,特别是以传统服务器为工业企业打造边缘计算系统的厂商,然而他们这类产品最大的问题在于没有很好的解决可用性问题。除了为服务器打造坚固的外壳以应对苛刻的工业环境,他们在系统内部没有构建足够的冗余体系应对意外宕机风险,一旦硬件或系统出现故障很难快速恢复。
  与这些传统IT厂商转型做工业边缘系统的厂商不同,Stratus公司自创始以来就定位打造高容错的服务器系统,多年的容错系统构建经验使得Stratus公司的产品拥有一套完整的容错体系以应对苛刻的工业环境。例如,Stratus打造的零接触的工业边缘计算系统ztC Edge,从工业互操作性、内置虚拟化主机和可用性、数据保护和本地站点恢复、可热插拔节点、数据保护和本地站点恢复以及安全性六大方面进行了系统性的架构革新www.cechina.cn,平均实现"7个9"等级控制工程网版权所有,即99.99999%的高可用性。换句话说,ztC Edge工业边缘系统几乎能完全消除系统服务的中断,应对任何非人为因素导致的意外情况。

  保障工业边缘"零宕机",ztC Edge到底是如何做到的?这就不得不说ztC Edge工业边缘系统的三大"制胜法宝"。
  第一,双冗余组件架构。ztC Edge系统由两个节点组成,它们自动镜像内存中的所有数据和写入磁盘的所有数据,以提供更好的保护。如果节点发生故障,系统会自动使该故障节点上运行的任何VM在其他节点上重新启动,以确保服务的连续性(即使是在另一层楼或另一建筑的节点)。它会自动完成这一切,无需任何用户干预。
  第二www.cechina.cn,支持热插拔。ztC Edge系统的热插拔设计使工厂运营人员和技术人员(而不是受过专门培训的IT管理员)能够在必要时修复ztC Edge。这种能力使得ztC Edge系统能应对硬件级故障,即便其中一组组件出现硬件问题,系统也能实现快速的自主切换,保障业务的稳定运行,而且数据会同步更新到新的组件中,企业丝毫察觉不到业务中断。
  第三,运行状态监控。Stratus基于云的系统运行状况监控和管理服务可确保用户ztC Edge系统上的应用程序始终运行,这大大减少了用户的工作量。此外,具有广泛兼容的操作系统虚拟化主机与具有独特检查点功能的可用性平台相结合,可提高虚拟化工业控制或物联网应用程序的可靠性。
  除以上三大能力确保工业边缘系统的高容错性和高可用性外,为支撑工业系统的广泛互联互通,ztC Edge系统还支持通用的工业协议,使用OPC UA属性或SNMP请求和陷阱来监控、可视化及通知系统和用户,包括SCADA、HMI等工业系统能更容易集成到企业现有的工业自动化环境中并与之协同工作。REST API为客户提供了另一种检索相关系统运行状况和性能信息的方法,并将其呈现给第三方系统管理工具和仪表板。
  随着智能制造以及工业互联网的应用发展,云边协同将成为未来工业智能化的主流架构模式。特别是面对高实时性的工业应用场景时,如工业自动化控制、设备状态监控以及预测性维护等,边缘计算比云计算拥有更大的"位置"优势,这也使得边缘计算在未来的云边协同架构中的重要性不断凸显,而提高边缘计算系统的容错能力以及高可用性将能避免企业陷入巨大的工业宕机风险之中。
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