物聯網架構設計難?天翼雲存儲資源盤活系統有妙招(上)

中國電信天翼雲 發佈 2022-09-23T10:56:27.544826+00:00

物聯網 Internet of things(IoT),是一種與物有關的網際網路,通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、雷射掃描器等信息傳感設備,按約定的協議把任何物品與網際網路相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

物聯網 Internet of things(IoT),是一種與物有關的網際網路,通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、雷射掃描器等信息傳感設備,按約定的協議把任何物品與網際網路相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。物聯網技術伴隨著計算機技術和網際網路發展而快速發展,逐漸成為我國經濟轉型升級的一大突破點。

物聯網技術促進萬物互聯,然而其技術多樣性和集成複雜性讓物聯網架構成為設計中的難點。物聯網,從架構上可以分為邊緣和平台兩部分。邊緣是數據的產生端,例如照度表、傳感器、電錶、攝像頭等;平台是數據的匯集端,可以執行設備管理、流處理、高級分析、工作負載、企業應用程式調用。由此可以推出物聯網架構有三種基本設計模式:以邊緣為中心、以平台為中心和混合邊緣平台,以及兩種複合設計模式:多系統和多平台。

天翼雲存儲資源盤活系統擁有強大的存儲性能和接口,兼具綠色屬性和安全性,可從容應對物聯網不同架構設計難題。 下面我們一起了解一下存儲資源盤活系統如何「盤活」物聯網架構的三種基本設計模式。


基本架構設計模式一:以邊緣為中心

以邊緣為中心的模式強調邊緣層中各個邊緣節點的獨立性,使IoT 系統能夠在與網絡或雲斷開連接的情況下長時間運行。該模式常應用於製造(如生產線控制)、發電(如核電站控制)、工業控制(如深水鑽井)等場景。


以邊緣為中心的模式適合如下要求:


①自主操作

通過集中式系統或外部連接(如WAN)的手段,邊緣節點支持自主運行,讓所有處理都必須在邊緣進行;

②嚴格的性能要求

該設計具有特定的邊緣性能要求,例如,將平台層放置在邊緣可以通過提高邊緣計算可伸縮性來提高性能,還可以減少邊緣到平台的延遲;

③數據駐留

設計架構時,要考慮當地法律(如數據必須存儲在該地區),或者某些安全需求可能要求所有數據處理、存儲和分析都保留在邊緣。

在以邊緣為中心的模式中,邊緣承擔了大部分數據存儲任務,邊緣設備通常自帶存儲能力,但是很難承擔匯聚整理數據的功能。這就要用到邊緣機房,邊緣機房在部署時往往要應對物理條件複雜、部署成本高、硬體構成多樣等問題。


天翼雲存儲資源盤活系統不僅擁有傳統硬體存儲陣列的低延遲和高可用性能優勢,還與分布式存儲一樣具備高可伸縮性和高吞吐量特性。其綠色特性降低了部署成本,支持硬體異構的特性大大提高了現有硬體資源的利用率,非常適合邊緣環境。


基本架構設計模式二:以平台為中心

以平台為中心的模式是指平台層提供大部分IoT處理、分析和工作負荷,而邊緣節點只承擔最基本的數據處理、分析、存儲和通信任務。該模式常見於無人機服務(如包裹遞送、目視檢查)、農業傳感器(如風速、空氣溫度、濕度)、智能城市傳感器(如空氣品質監測儀、智能垃圾壓實機)等場景。


以平台為中心的模式適合如下要求:

①移動端點

該架構支持移動端點接入物聯網,在這種情況下,端點必須包含滿足操作要求所需的所有傳感器、處理、存儲、通信和電源功能;

②即插即用端點部署

該架構中,只需要很少的部署步驟就能完成新的端點接入,在此模式中部署端點通常只需要通電、安裝和網絡配置;

③端點功能受限

當端點提供有限的IoT功能時,設計人員應該使用此模式。該模式通常不存在邊緣平台延遲問題,一方面由於數據量低或中等,一方面源於計算集中(如智能玩具、空調等場景)。

以平台為中心的模式下,最顯著的特點就是數據產生端(邊緣節點)和處理端(平台)分離,且一個平台負責大量邊緣節點產生的數據,這就需要保證數據傳輸效率(網絡)與平台性能(雲)。


物聯網通常的數據讀寫場景是寫入少、讀取多,此時可以把存儲資源盤活系統分別部署在邊緣與平台,在保證高可用的前提下實現彈性擴展。面對個別寫入多、讀取少的場景(例如依法保留3個月監控錄像),天翼雲存儲資源盤活系統可以無縫對接雲端對象存儲資源,實現存儲空間的統一管理、按需使用和彈性擴展。對於數據安全性要求較高,敏感數據不適宜上公有雲的場景,也可以構建私有雲,實現數據本地存儲,提高數據訪問速度。


基本架構設計模式三:混合邊緣平台

混合邊緣平台模式是指一些工作負荷和處理在邊緣層運行,一些工作負荷和處理在平台層上運行。該模式通過提供邊緣計算(如流處理、邊緣工作負載、數據分析)和邊緣數據管理(如轉換和存儲)來實現高度分布式和可擴展的物聯網系統。該模式常見於工業控制(如網關連接到數據歷史庫)、醫療應用(如網關連接到心臟監護儀)、安全應用(如網關連接到安全攝像頭)等場景。


混合邊緣平台模式適合如下要求:


①設計靈活性

架構設計必須支持業務在邊緣層和平台層部署處理,在三種基本設計模式中,該模式擁有最大靈活性;

②自主操作

設計必須支持自治邊緣操作,而無需使用任何集中式計算或 WAN 連接,在這種情況下,網關可以管理邊緣工作負載,這些工作負載可以長時間獨立於平台保持系統運行;

③嚴格的延遲要求

該設計具有特定的邊緣延遲約束,網關可以運行容器化工作負載(如機器學習),可以滿足嚴格的延遲要求;

④數據駐留

設計必須支持限制數據物理位置的法律,此外,安全約束可能要求所有數據處理、存儲和分析都保留在邊緣。

在混合邊緣平台模式中,網關中的IoT服務必須與平台中相應的IoT服務集成。例如,網關必須支持平台機制,以便在邊緣協調容器化工作負載。天翼雲存儲資源盤活系統的兼容性支持其在邊緣機房、大數據中心等地部署,它所提供的豐富的API與SDK可以完成該集成需求。


混合邊緣平台模式場景通常極其重視性能與安全。天翼雲存儲資源盤活系統的安全係數極高,它將文件打碎成若干數據塊並進行分布式存儲,具有良好的防篡改作用。多備份和糾刪碼數據冗餘策略能夠進一步提高安全性。


此外,存儲資源盤活系統解壓後只需幾個命令行就可以完成配置,還搭配直觀的圖形化界面,最大限度避免了因配置錯誤而導致的安全問題。


面對外部事故導致能源供給不穩定的情況,存儲資源盤活系統可適應網絡不穩定、電壓電流不穩定等弱網弱電場景。


當伺服器宕機時,存儲資源盤活系統可以在供電恢復伺服器重啟後,無縫恢復至斷電前的運行狀態,具備可靠的自愈能力。


對於網絡、電路不穩定的環境,存儲資源盤活系統可將數據從客戶端直接寫入磁碟,規避斷電後數據寫入內存但未寫入磁碟所引發的數據丟失事故。


天翼雲存儲資源盤活系統可以從容應對上述物聯網架構中的三種基本設計模式難題,從而盤活物聯網系統。那麼在複合設計模式中,天翼雲存儲資源盤活系統又是如何大放光彩的?請關注下期推文。

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