【正文】 的數(shù)據(jù)聯(lián)接協(xié)議。c. 計(jì)算任務(wù)調(diào)度l 既支持主動(dòng)的任務(wù)調(diào)度，能夠根據(jù)資源狀態(tài)、服務(wù)感知、ECN節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)接帶寬、計(jì)算任務(wù)的SLA要求等，自動(dòng)化地在將任務(wù)拆分成多個(gè)子任務(wù)并分配到多個(gè)ECN節(jié)點(diǎn)上協(xié)同計(jì)算。b. EVF服務(wù)感知l 它能感知系統(tǒng)提供了哪些EVF服務(wù)，這些服務(wù)分布在哪些ECN節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)EVF服務(wù)在服務(wù)哪些計(jì)算任務(wù)、任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)等。 聯(lián)接計(jì)算Fabric聯(lián)接計(jì)算Fabric是一個(gè)虛擬化的聯(lián)接和計(jì)算服務(wù)層，主要價(jià)值包括：l 屏蔽ECN節(jié)點(diǎn)異構(gòu)性；l 降低智能分布式架構(gòu)在數(shù)據(jù)一致性、容錯(cuò)處理等方面的復(fù)雜性；l 資源服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、統(tǒng)一管理和編排；l 支持ECN節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)和知識(shí)模型的共享；l 支持業(yè)務(wù)負(fù)載的動(dòng)態(tài)調(diào)度和優(yōu)化；l 支持分布式的決策和策略執(zhí)行。業(yè)務(wù)Fabric的主要價(jià)值包括：l 聚集業(yè)務(wù)流程，屏蔽技術(shù)細(xì)節(jié)，幫助業(yè)務(wù)部門、開發(fā)部門、部署運(yùn)營部門等建立有效合作；l 和OICT基礎(chǔ)設(shè)施、硬件平臺(tái)等解耦，實(shí)現(xiàn)跨技術(shù)平臺(tái)，支撐業(yè)務(wù)敏捷；l 作為業(yè)務(wù)描述性模型，可繼承、可復(fù)用，能夠?qū)崿F(xiàn)快速建模。服務(wù)的模型，包括服務(wù)名稱、執(zhí)行或提供什么樣的功能，服務(wù)間的嵌套、依賴、繼承等關(guān)系，每個(gè)服務(wù)的輸入與輸出，以及Qos、安全、可靠性等服務(wù)約束。數(shù)據(jù)庫除了需要滿足上述性能挑戰(zhàn)外，很重要的是提供行業(yè)數(shù)據(jù)建模與可視化工具，支持與行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的快速集成。l 基于分片的查詢優(yōu)化查詢時(shí)，根據(jù)查詢條件查詢所有的數(shù)據(jù)分片，所有的分片按照時(shí)間戳合并形成原始數(shù)據(jù)結(jié)果，當(dāng)查詢條件包含聚合運(yùn)算時(shí)，會(huì)根據(jù)時(shí)間采樣窗口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合運(yùn)算，最后返回運(yùn)算結(jié)果。l 分級(jí)存儲(chǔ)時(shí)序數(shù)據(jù)的時(shí)間戳是一種非常合適的分級(jí)依據(jù)，越近期的數(shù)據(jù)查詢得越多，是熱數(shù)據(jù)；越久以前的數(shù)據(jù)查詢得越少，是冷數(shù)據(jù)。將一定時(shí)間范圍內(nèi)的相同Tag（一個(gè)或多個(gè)字段相同的數(shù)據(jù)）并符合一定分級(jí)條件的數(shù)據(jù)作為相同分片存在相同機(jī)器上。其關(guān)鍵技術(shù)包括：l 分布式存儲(chǔ)分布式存儲(chǔ)首先要考慮的是如何將數(shù)據(jù)分布到多臺(tái)機(jī)器上面，也就是分片問題。在計(jì)算平臺(tái)方面，利用CPU+FPGA（或GPU）實(shí)現(xiàn)人工智能的功能已經(jīng)被應(yīng)用于智能交通以及智能機(jī)器人等領(lǐng)域。目前異構(gòu)計(jì)算在芯片設(shè)計(jì)和邊緣計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)上都有應(yīng)用。l 集成工具鏈為應(yīng)用程序員提供了硬件、軟件接口、基本的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，封裝并隱藏了內(nèi)存一致性，任務(wù)調(diào)度管理等復(fù)雜的底層細(xì)節(jié)，支持架構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和任務(wù)調(diào)度優(yōu)化，將應(yīng)用移植工作量最小化。l 任務(wù)調(diào)度優(yōu)化各種計(jì)算單元從過去主從關(guān)系變?yōu)槠降鹊幕锇殛P(guān)系，可以根據(jù)任務(wù)情況，動(dòng)態(tài)地確定最適合的計(jì)算單元來運(yùn)行工作負(fù)載。異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)包括：l 內(nèi)存處理優(yōu)化傳統(tǒng)架構(gòu)下，不同計(jì)算單元間傳遞數(shù)據(jù)需要數(shù)據(jù)復(fù)制，不僅占用處理器資源，還同時(shí)占據(jù)了大量的系統(tǒng)總線帶寬。異構(gòu)計(jì)算目標(biāo)是整合同一個(gè)平臺(tái)上分立的處理單元使之成為緊密協(xié)同的整體來協(xié)同處理不同類型的計(jì)算負(fù)荷。當(dāng)前，TSN已經(jīng)建立起良好的產(chǎn)業(yè)協(xié)作生態(tài)，包括：IEEE負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定，Avnu Alliance負(fù)責(zé)互通認(rèn)證，以ECC和IIC為代表的產(chǎn)業(yè)組織正在通過Testbed等活動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)示范和推廣。近年，（Time Sensitive Network）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，旨在推動(dòng)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和互通，最終實(shí)現(xiàn)OT和ICT采用“一張網(wǎng)”，并帶來如下價(jià)值：l 確定性:μs級(jí)時(shí)延、低于500ns級(jí)抖動(dòng)；l 接口帶寬大于1Gbps，滿足工業(yè)機(jī)器視覺等場景的大帶寬需求；l 通過多路徑或冗余路徑實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸；l 與SDN技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)TSN網(wǎng)絡(luò)和非TSN網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一調(diào)度管理。同時(shí)，以太網(wǎng)技術(shù)由于傳統(tǒng)Qos機(jī)制約束、CSMA/CD沖突檢測機(jī)制約束等無法保證實(shí)時(shí)性、確定性等行業(yè)關(guān)鍵需求。當(dāng)前，邊緣計(jì)算SDN技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于智能樓宇、智慧電梯等多個(gè)行業(yè)場景。l 端到端的服務(wù)保障對(duì)端到端的GRE、L2TP、IPSec、Vxlan等隧道服務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)發(fā)放，優(yōu)化Qos調(diào)度，滿足端到端帶寬、時(shí)延等關(guān)鍵需求，實(shí)現(xiàn)邊緣與云的業(yè)務(wù)協(xié)同。SDN對(duì)邊緣計(jì)算的獨(dú)特價(jià)值：l 支持海量聯(lián)接支持百萬級(jí)海量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入與靈活擴(kuò)展，能夠集成和適配多廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理。SDN架構(gòu)包括控制器、南/北向接口、以及應(yīng)用層的各類應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施層的各種網(wǎng)元。ECN關(guān)鍵技術(shù)：1）軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）SDN采用與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)截然不同的控制架構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，采用集中控制替代原有分布式控制，并通過開放和可編程接口實(shí)現(xiàn)“軟件定義”。EVF可以靈活組合與編排，能夠在不同硬件平臺(tái)、不同設(shè)備上靈活遷移和彈性擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度和業(yè)務(wù)敏捷?；谔摂M化技術(shù)，在同一個(gè)硬件平臺(tái)上，可以縱向?qū)⒂布?、系統(tǒng)和特定的EVF等按照業(yè)務(wù)進(jìn)行組合，虛擬化出多個(gè)獨(dú)立的業(yè)務(wù)區(qū)間并彼此隔離。前者有更好的實(shí)時(shí)性，智能資產(chǎn)和智能網(wǎng)關(guān)一般采用該方式。典型的虛擬化技術(shù)包括裸金屬(Bare Metal)架構(gòu)和主機(jī)（Host）架構(gòu)，前者是虛擬化層的虛擬機(jī)管理器（Hypervisor）等功能直接運(yùn)行在系統(tǒng)硬件平臺(tái)上，然后再運(yùn)行操作系統(tǒng)和虛擬化功能。如何更低成本地存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)是時(shí)序數(shù)據(jù)庫需要解決的重中之重。? 時(shí)序數(shù)據(jù)讀取：支持在秒級(jí)對(duì)上億數(shù)據(jù)的分組聚合運(yùn)算。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整性，時(shí)序數(shù)據(jù)庫需要不斷插入新的時(shí)序數(shù)據(jù)，而不是更新原有數(shù)據(jù)。l 存儲(chǔ)數(shù)字世界需要實(shí)時(shí)跟蹤物理世界動(dòng)態(tài)變化，并按照時(shí)間序列存儲(chǔ)完整的歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)前，即使在推理階段對(duì)一副圖片的處理也往往需要超過10億次的計(jì)算量，標(biāo)準(zhǔn)的深度學(xué)習(xí)算法顯然是不適合邊緣側(cè)的嵌入式計(jì)算環(huán)境。為此，業(yè)界提出將不同類型指令集和不同體系架構(gòu)的計(jì)算單元協(xié)同起來的新計(jì)算架構(gòu)，即異構(gòu)計(jì)算，以充分發(fā)揮各種計(jì)算單元的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)性能、成本、功耗、可移植性等方面的均衡。計(jì)算要處理的數(shù)據(jù)種類也日趨多樣化，邊緣設(shè)備既要處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時(shí)也要處理非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。l 計(jì)算異構(gòu)計(jì)算HC（Heterogeneous Computing）是邊緣側(cè)關(guān)鍵的計(jì)算硬件架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接需要滿足傳輸時(shí)間確定性與數(shù)據(jù)完整性。l 網(wǎng)絡(luò)SDN（SoftwareDefined Networking）逐步成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主流，其設(shè)計(jì)理念是將網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，并實(shí)現(xiàn)可編程化控制。通過模型驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一服務(wù)框架能夠?qū)崿F(xiàn)邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型和垂直行業(yè)領(lǐng)域模型的相互映射和統(tǒng)一管理，從而復(fù)用垂直行業(yè)的領(lǐng)域模型（如OPC UA及其生態(tài)），實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算參考架構(gòu)和行業(yè)平臺(tái)、行業(yè)應(yīng)用的易集成。l 運(yùn)行階段模型主要包括聯(lián)接計(jì)算Fabric模型、運(yùn)行負(fù)載模型等。其中，業(yè)務(wù)策略模型是用業(yè)務(wù)語言，而不是機(jī)器語言來描述業(yè)務(wù)規(guī)則與約束，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。 邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型是從邊緣計(jì)算的ICT視角進(jìn)行模型定義，包括：l 設(shè)計(jì)階段模型定義ECN節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、屬性、功能、性能、派生繼承關(guān)系等，為部署與運(yùn)行階段提供價(jià)值信息。下圖對(duì)上述過程做了概括總結(jié)。每類開發(fā)框架提供了匹配場景的操作系統(tǒng)、功能模塊、集成開發(fā)環(huán)境等。（三）概念視圖 邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、開發(fā)框架與產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)智能資產(chǎn)、智能系統(tǒng)、智能網(wǎng)關(guān)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的共性特點(diǎn)，都提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等ICT資源，可以在邏輯上統(tǒng)一抽向?yàn)檫吘売?jì)算節(jié)點(diǎn)（Edge Computing Node ECN）。同時(shí)，架構(gòu)需要滿足跨行業(yè)的典型非功能性需求，包括實(shí)時(shí)性、確定性、可靠性等。l 功能設(shè)計(jì)視圖闡述橫向的開發(fā)服務(wù)框架、部署運(yùn)營框架業(yè)務(wù)Fabric、聯(lián)接計(jì)算Fabric和ECN，縱向的跨層次開放服務(wù)、管理服務(wù)、數(shù)據(jù)全生命周期服務(wù)、安全服務(wù)的功能與設(shè)計(jì)思路?；谏鲜隼砟睿簭募軜?gòu)的橫向?qū)哟蝸砜?，具有如下特點(diǎn)：l 智能服務(wù)基于模型驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一服務(wù)框架，通過開發(fā)服務(wù)框架和部署運(yùn)營服務(wù)框架實(shí)現(xiàn)開發(fā)與部署智能協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件開發(fā)接口一致和部署運(yùn)營自動(dòng)化；l 智能業(yè)務(wù)編排通過業(yè)務(wù)Fabric定義端到端業(yè)務(wù)流，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)敏捷；l 聯(lián)接計(jì)算CCF(Connectivity and Computing Fabric)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)極簡，對(duì)業(yè)務(wù)屏蔽邊緣智能分布式架構(gòu)的復(fù)雜性；實(shí)現(xiàn)OICT基礎(chǔ)設(shè)施部署運(yùn)營自動(dòng)化和可視化，支撐邊緣計(jì)算資源服務(wù)與行業(yè)業(yè)務(wù)需求的智能協(xié)同；l 智能ECN(Edge Computing Node)兼容多種異構(gòu)聯(lián)接、支持實(shí)時(shí)處理與響應(yīng)、提供軟硬一體化安全等；邊緣計(jì)算參考架構(gòu)在每層提供了模型化的開放接口，實(shí)現(xiàn)了架構(gòu)的全層次開放；邊緣計(jì)算參考架構(gòu)通過縱向管理服務(wù)、數(shù)據(jù)全生命周期服務(wù)、安全服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的全流程、全生命周期的智能服務(wù)。邊緣計(jì)算作為OT和ICT融合的產(chǎn)業(yè)，其參考架構(gòu)設(shè)計(jì)需要借鑒這些新技術(shù)和新理念。l 有效支撐系統(tǒng)的全生命周期活動(dòng)包括應(yīng)用開發(fā)服務(wù)的全生命周期、部署運(yùn)營服務(wù)的全生命周期、數(shù)據(jù)處理服務(wù)的全生命周期、安全服務(wù)的全生命周期等。l 減少系統(tǒng)異構(gòu)性，簡化跨平臺(tái)移植系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、服務(wù)與服務(wù)之間、新系統(tǒng)與舊系統(tǒng)之間等基于模型化的接口進(jìn)行交互，簡化集成。l 跨產(chǎn)業(yè)的生態(tài)協(xié)作基于模型化的方法，ICT和各垂直行業(yè)可以建立和復(fù)用本領(lǐng)域的知識(shí)模型體系。在數(shù)字世界預(yù)測物理世界的狀態(tài)、仿真物理世界的運(yùn)行、簡化物理世界的重構(gòu)，然后驅(qū)動(dòng)物理世界優(yōu)化運(yùn)行。三、邊緣計(jì)算參考架構(gòu)（一）模型驅(qū)動(dòng)的參考架構(gòu)參考架構(gòu)基于模型驅(qū)動(dòng)的工程方法（ModelDriven Engineering MDE）進(jìn)行設(shè)計(jì)。（四）邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同云計(jì)算適用于非實(shí)時(shí)、長周期數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)決