一种节点型边缘计算系统技术方案

本发明专利技术提出一种节点型边缘计算系统，包括微服务模块、CI/CD模块、应用管理模块、观测模块和安全模块；本发明专利技术节点型边缘计算模组具备网络低时延、支持海量数据访问、弹性基础设施等特点。同时，空间距离的缩短带来的好处不只是缩短了传输时延，还减少了复杂网络中各种PLC、网关、路由转发和网络设备处理的时延。此外，由于网络链路争抢的几率大大减小，能够明显降低整体时延。节点型边缘计算模组给传统云中心增加了分布式能力，在边缘侧部署部分业务逻辑并完成相关的数据处理，可以大大缓解将数据传回中心云的压力。节点型边缘计算模组还能够提供基于边缘位置的计算、网络、存储等弹性虚拟化的能力，并能够真正实现“云边协同”。。。

【技术实现步骤摘要】
一种节点型边缘计算系统


[0001]本专利技术涉及云计算
，尤其涉及一种节点型边缘计算系统。

技术介绍

[0002]当下云计算将已经发展到下一个技术阶段，就是将云计算的能力拓展至距离制造设备更近的边缘侧，并通过云、边、端的统一管控实现云计算服务的下沉，提供端到端的云服务，边缘云计算的概念也随之产生。它是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力，构筑在基础生产设备之上的云计算平台。形成在生产设备边缘位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台，并与中心云和物联网终端形成“云边端三体协同”的端到端的技术架构，通过节点型边缘计算模组将网络转发、存储、计算，智能化数据分析等工作放在设备边缘处做处理，降低响应时延、减轻云端压力、降低带宽成本，并提供全网调度、算力分发等云服务。中心云与节点型边缘计算模组相互合，实现中心
‑
边缘协同、全网算力调度、全网统一管控等能力，真正实现“无处不在”的云。边缘云计算还可以通过分布式架构让节点型边缘计算模组分别布置在距离终端最近的设备上，为终端侧数据源提供具有针对性的算力。这些算力可以将部分数据处理终结在该设备边缘侧，另外一部分则可以处理后再回传至中心云或者网络侧的边缘计算模组。同时，边缘云计算就可通过节点型边缘计算模组为终端基础设施提供了一种新的弹性算力资源，进而与中心云的协同和配合，为终端设施提供满足技术需求的云计算服务。
[0003]目前对云计算的概念都是基于集中式的资源管控来出的，即使采用多个数据中心互联互通形式，依然将所有的软硬件资源视为统一的资源进行管理、调度与销售。所以云计算针对生产线设备而言，实时可操作性和细分设备精细化生产能力远远不能满足制造业厂商的要求。
[0004]单纯依靠无线和固网物理层、传输层的技术进步无法达到要求。边缘计算可助力这些问题的解决，结合边缘计算和5G将有效降低成本，让更多程序在边缘运行的特性亦能降低云端的工作压力。
[0005]节点型边缘计算模组适用于局部性、实时和短周期的数据处理与分析且具有轻量化、小范围的深度强化学习特性。在大生产过程中打破常规“自动化+工业软件”的格局，使IT与OT跨界融合。既避免了各类工业管理软件的功能重叠带来的浪费，又消除了软件之间或者工业设备之间的通讯协调不力等的问题。
[0006]云计算在工业生产中给世人带来的私密性差这一特征，安全风险高容易产生技术外溢。
[0007]当前制造业中工业自动化(OT人群)重控制，弱智能，人机交互断点多，工作量大且控制精度不够。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提出一种全覆盖、安全稳定且运行精度高的节点型边缘计算系
统。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提出一种节点型边缘计算系统，包括微服务模块、CI/CD模块、应用管理模块、观测模块和安全模块；
[0010]所述微服务模块包括服务治理、灰度发布、熔断、限流和智能路由；
[0011]所述CI/CD模块包括镜像仓库管理、镜像迁移、安全扫描和流水线模型；
[0012]所述应用管理模块包括应用发布、应用部署、版本控制、应用仓库管理和应用商店；
[0013]所述观测模块包括：集群与应用监控、集群与应用日志管理、告警通知、审计日志、时间查询和计量计费；
[0014]所述安全模块包括用户管理、角色管理、登录认证、密钥管理和网络策略管理。
[0015]进一步的，所述应用商店支持通过下载应用及安装组件，安装边缘节点管理组件，实现对边缘设备的支持；
[0016]边缘节点使用ARM架构的主芯片，边缘节点管理组件有如下功能：
[0017]支持边缘
‑
边缘跨网络通信；
[0018]支持边缘
‑
中心云跨网络通信；
[0019]支持多个Cloud Core和Edge Core实例同时稳定运行；
[0020]边缘端支持IOT网关应用；
[0021]支持云边协同AI框架；
[0022]支持边云协同训练与推理；
[0023]使用标准的服务网格进行服务治理控制；
[0024]支持云边协同监控。
[0025]进一步的，使用应用管理组件及自动编排算法，将组件化或微服务化的应用，通过所述应用分发及应用部署功能和底层的边缘节点管理组件，分发和部署到相应的节点型边缘计算模组上去。
[0026]进一步的，所述自动骗骗算法的原理为：设W(1，2，
…
i，
…
n)为初始权重数组，简写为W，W(i)为编号为i的微服务的初始权重，对于已选中的微服务，其初始权重为1，必选的微服务其初始权重也为1，其余的微服务初始权重为0；D(1，2，
…
i，
…
n)为最终权重数组，简写为D，D(i)为编号为i的微服务的最终权重；
[0027]设R(i)为第i个微服务的关联微服务的编号列表，简写为R；G(1，2，
…
i，
…
n)为处理标志数组，简写为G，初始为全0；
[0028]自动编排算法即是要实现函数F(W，G，R)＝D的映射关系；
[0029]循环处理W中权重为1的编号，针对每一编号，循环递归处理R中的编号，假设当前为j，则先G(j)是否为1，若已为1，则不做操作直接处理下一个编号；否则将D(j)置1，并将处理过的编号对应的G(j)也从0置1；
[0030]当W中所有的权重为1的编号都已处理过后，G中为1的那些编号，即为需要自动编排的微服务的编号集合。
[0031]进一步的，为了对现场设备数据进行采集、存储和转发，并在边缘侧进行数据处理或机器学习，在节点型边缘计算模组上部署IOT网关应用，运行在基于ARM架构的Linux操作系统上，其功能为：
[0032]数据采集：支持多种采集协议，如MODBUS RTU、MODBUS TCP、OPCUA、BACNet IP、TCP/IP、MQTT、WEBSOCKET和HTTP；
[0033]数据存储：采集的数据除了在内存中之外，还需要持久化至数据库中；需支持缓存数据库，关系数据库及时序数据库等类型，并具有数据处理及管理功能；
[0034]数据转发：支持多种转发协议，如OPC UA、TCP/IP、MQTT、WEBSOCKET和HTTP；
[0035]具有可编程逻辑控制(PLC)功能并提供相应的编程环境，或者能与第三方PLC通讯，通过第三方PLC来进行相关设备的控制。
[0036]进一步的，边缘节点管理组件，具备一定的算力，在2.3TOPS及以上，支持云边协同AI框架，在节点型边缘计算模组上，接收IOT网关应用所采集的数据，使用边云协同训练与推理，进行分布式异构并行训练，充分利用边缘模组的算力。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的优势之处在于：
[0038]1.全覆盖：边缘云的分布式架构通过工业节点型边缘计算模组可以覆盖各种生产场景从而做到一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节点型边缘计算系统，其特征在于，包括微服务模块、CI/CD模块、应用管理模块、观测模块和安全模块；所述微服务模块包括服务治理、灰度发布、熔断、限流和智能路由；所述CI/CD模块包括镜像仓库管理、镜像迁移、安全扫描和流水线模型；所述应用管理模块包括应用发布、应用部署、版本控制、应用仓库管理和应用商店；所述观测模块包括：集群与应用监控、集群与应用日志管理、告警通知、审计日志、时间查询和计量计费；所述安全模块包括用户管理、角色管理、登录认证、密钥管理和网络策略管理。2.根据权利要求1所述的节点型边缘计算系统，其特征在于，所述应用商店支持通过下载应用及安装组件，安装边缘节点管理组件，实现对边缘设备的支持；边缘节点使用ARM架构的主芯片，边缘节点管理组件有如下功能：支持边缘
‑
边缘跨网络通信；支持边缘
‑
中心云跨网络通信；支持多个Cloud Core和Edge Core实例同时稳定运行；边缘端支持IOT网关应用；支持云边协同AI框架；支持边云协同训练与推理；使用标准的服务网格进行服务治理控制；支持云边协同监控。3.根据权利要求2所述的节点型边缘计算系统，其特征在于，使用应用管理组件及自动编排算法，将组件化或微服务化的应用，通过所述应用分发及应用部署功能和底层的边缘节点管理组件，分发和部署到相应的节点型边缘计算模组上去。4.根据权利要求3所述的节点型边缘计算系统，其特征在于，所述自动骗骗算法的原理为：设W(1，2，
…
i，
…
n)为初始权重数组，简写为W，W(i)为编号为i的微服务的初始权重，对于已选中的微服务，其初始权重为1，必选的微服务其初始权重也为1，其余的微服务初始权重为0；D(1，2，
…
i，
…
n)为最终权重数组，简写为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟栋，马进，徐盛林，
申请(专利权)人：索提斯云智控科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：