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挑戰不可能,如何實現工業邊緣“零宕機”?

供稿:美國容錯技術有限公司(Stratus Technologies ) 2020/6/2 13:15:04

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  • 關鍵詞: 工業服務器
  • 摘要:?2019年全球兩家頂級市場研究公司對邊緣計算的發展幾乎給出了相同的數據預測。IDC在發布的《世界的數字化:從邊緣到核心》白皮書中預測,到2025年,全球將生成175 ZB的數據,其中邊緣設備將獨占90 ZB的數據。

2019年全球兩家頂級市場研究公司對邊緣計算的發展幾乎給出了相同的數據預測。IDC在發布的《世界的數字化:從邊緣到核心》白皮書中預測,到2025年,全球將生成175 ZB的數據,其中邊緣設備將獨占90 ZB的數據。Gartner也給出相同的預測,到2022年,全球大約75%的數據將需要邊緣分析和操作。兩家研究公司均看好邊緣計算的發展,在一定程度上也說明,在數字化和智能化發展進程中邊緣計算正占據越來越有利的地位。

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隨著云計算應用實踐案例的落地,越來越多企業逐步認識到云計算對傳統IT架構的巨大應用優勢,從而加快了企業上云的步伐。然而從業務需求看,數字化和智能化轉型的深入發展依賴實時性和高可用性的IT平臺支撐。在云架構下企業分布式業務數據都需要集中匯聚到云端進行統一處理,而快速增長業務數據處理需求卻對云平臺帶來了更高的性能壓力,同時受限于帶寬承載能力以及互聯網本身的高延時,僅依靠云平臺能力很難完成日趨分布化和智能化的業務應用需求。

如今,邊緣計算的快速發展卻很好的彌補了云計算的先天不足,通過將云端的計算存儲能力下沉到網絡邊緣,用分布式的計算與存儲在數據源頭處理或解決特定的業務需求,可以滿足不斷出現的新業態對于網絡高帶寬、低延遲的硬性要求。

例如,隨著工廠智能化系統的部署實施,為保障生產線的高速運轉以及工業控制系統的穩定,首先是要實現關鍵設備的互通互聯,保證關鍵數據被及時采集和處理;其次要為智能化系統打造更加穩定的邊緣計算架構,避免因意外故障造成的生產停工風險。而要達到這兩個基本條件最理想的方式,一是盡可能的讓計算平臺更靠近數據源的“邊緣”位置,并能在不依賴云平臺支撐下具備獨立的業務數據處理能力;二是邊緣計算系統必須有足夠的可靠性和健壯性,能讓系統應對幾乎任何可能的意外宕機風險,而這些考驗著技術廠商的實力。

目前,隨著IT與OT的融合加速,很多傳統IT廠商轉型為工業IT廠商進軍OT領域,特別是以傳統服務器為工業企業打造邊緣計算系統的廠商,然而他們這類產品最大的問題在于沒有很好的解決可用性問題。除了為服務器打造堅固的外殼以應對苛刻的工業環境,他們在系統內部沒有構建足夠的冗余體系應對意外宕機風險,一旦硬件或系統出現故障很難快速恢復。

與這些傳統IT廠商轉型做工業邊緣系統的廠商不同,Stratus公司自創始以來就定位打造高容錯的服務器系統,多年的容錯系統構建經驗使得Stratus公司的產品擁有一套完整的容錯體系以應對苛刻的工業環境。例如,Stratus打造的零接觸的工業邊緣計算系統ztC Edge,從工業互操作性、內置虛擬化主機和可用性、數據保護和本地站點恢復、可熱插拔節點、數據保護和本地站點恢復以及安全性六大方面進行了系統性的架構革新,平均實現“7個9”等級,即99.99999%的高可用性。換句話說,ztC Edge工業邊緣系統幾乎能完全消除系統服務的中斷,應對任何非人為因素導致的意外情況。

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保障工業邊緣“零宕機”,ztC Edge到底是如何做到的?這就不得不說ztC Edge工業邊緣系統的三大“制勝法寶”。

第一,雙冗余組件架構。ztC Edge系統由兩個節點組成,它們自動鏡像內存中的所有數據和寫入磁盤的所有數據,以提供更好的保護。如果節點發生故障,系統會自動使該故障節點上運行的任何VM在其他節點上重新啟動,以確保服務的連續性(即使是在另一層樓或另一建筑的節點)。它會自動完成這一切,無需任何用戶干預。

第二,支持熱插拔。ztC Edge系統的熱插拔設計使工廠運營人員和技術人員(而不是受過專門培訓的IT管理員)能夠在必要時修復ztC Edge。這種能力使得ztC Edge系統能應對硬件級故障,即便其中一組組件出現硬件問題,系統也能實現快速的自主切換,保障業務的穩定運行,而且數據會同步更新到新的組件中,企業絲毫察覺不到業務中斷。

第三,運行狀態監控。Stratus基于云的系統運行狀況監控和管理服務可確保用戶ztC Edge系統上的應用程序始終運行,這大大減少了用戶的工作量。此外,具有廣泛兼容的操作系統虛擬化主機與具有獨特檢查點功能的可用性平臺相結合,可提高虛擬化工業控制或物聯網應用程序的可靠性。

除以上三大能力確保工業邊緣系統的高容錯性和高可用性外,為支撐工業系統的廣泛互聯互通,ztC Edge系統還支持通用的工業協議,使用OPC UA屬性或SNMP請求和陷阱來監控、可視化及通知系統和用戶,包括SCADA、HMI等工業系統能更容易集成到企業現有的工業自動化環境中并與之協同工作。REST API為客戶提供了另一種檢索相關系統運行狀況和性能信息的方法,并將其呈現給第三方系統管理工具和儀表板。

隨著智能制造以及工業互聯網的應用發展,云邊協同將成為未來工業智能化的主流架構模式。特別是面對高實時性的工業應用場景時,如工業自動化控制、設備狀態監控以及預測性維護等,邊緣計算比云計算擁有更大的“位置”優勢,這也使得邊緣計算在未來的云邊協同架構中的重要性不斷凸顯,而提高邊緣計算系統的容錯能力以及高可用性將能避免企業陷入巨大的工業宕機風險之中。

審核編輯(王靜)
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