Czym jest technologia kontenerowa i jak przyspiesza Industrial IoT (IIoT)?
Co to jest technologia kontenerowa?
Kontener to jednostka oprogramowania, która zawiera cały kod, biblioteki systemowe, ustawienia systemowe i elementy potrzebne do działania w środowisku obliczeniowym. Kontenery mogą być wdrażane i uruchamiane w dowolnym miejscu - w tym na osobistych laptopach, w prywatnych centrach danych lub w chmurze publicznej. Konteneryzacja umożliwia programistom szybsze i bardziej efektywne wdrażanie oprogramowania. To z kolei przyspiesza poziomą i pionową integrację tej samej aplikacji na tysiącach platform IoT w niespotykanej dotąd skali.
Dlaczego warto używać technologii kontenerowej w urządzeniach IIoT?
Większość urządzeń wbudowanych jest zbudowana do jednego celu i ma stałą funkcjonalność. W związku z tym ograniczenia sprzętowe czasami utrudniają obsługę rosnących obciążeń roboczych i szybko zmieniających się wymagań rynków automatyki i obliczeń. Z drugiej strony, zastosowanie tych samych urządzeń na różnych platformach może również stworzyć niehomogeniczne warunki, które przynoszą wyzwania i bariery wejścia.
Przyjęcie rozproszonej architektury chmury jest najskuteczniejszym sposobem na zwiększenie wydajności urządzeń i możliwości integracji systemów. Rzeczywiście, robienie tego umożliwia wdrożenie lekkich i skalowalnych podejść cloud-native na wbudowanych urządzeniach IoT, które przekraczają ograniczenia fizyczne i zmniejszają zależności od platformy związane z tradycyjnymi urządzeniami wbudowanymi.
Konteneryzacja jest ważnym elementem wdrażania koncepcji DevOps i umożliwia rozwój, testowanie i dostarczanie spójnych aplikacji w systemach IoT o dużej skali. Konteneryzacja ułatwia to poprzez zapewnienie środowisk piaskownicowych i zasad zwinnego projektowania. W porównaniu z maszynami wirtualnymi, które umożliwiają programistom uruchamianie oprogramowania w symulatorze danego systemu sprzętowego, kontenery zapewniają przenośność i bezpieczeństwo podczas rozwoju IoT. Kontenery zapewniają przedsiębiorstwom inne różnorodne korzyści - w tym elastyczność, oszczędność kosztów, wydajność i możliwość skalowania usług w celu skrócenia czasu wprowadzania na rynek.
Technologia Docker i jej zalety dla IIoT
Docker to otwarta platforma programowa, która pomaga rozwijać i uruchamiać pakiety oprogramowania w postaci standaryzowanych jednostek kontenerowych. Zapewnia możliwość oddzielenia poszczególnych aplikacji od infrastruktury, pozwalając programistom na łatwą migrację, wdrożenie, aktualizację i/lub rozładowanie aplikacji na różnych platformach. W istocie, Docker jest zestawem narzędzi, który zapewnia pojedynczy interfejs API z prostymi poleceniami i procedurami automatyzacji do budowania wysoce niezawodnych aplikacji kontenerowych. Wiele organizacji produkcyjnych pilotuje inicjatywy cyfrowe, które wykorzystują przemysłowe IoT - na przykład w dystrybucji energii elektrycznej i wody oraz innych nowoczesnych przemysłowych systemach sterowania. Systemy te są zaprojektowane do uruchamiania wielu aplikacji obok setek urządzeń i platform sprzętowych.
Programiści mogą znacznie zmniejszyć opóźnienie i wysiłek między pisaniem kodu a uruchamianiem go w produkcji, wykorzystując metodologię Docker i kontenerów. Każdy kontener Docker uruchamia pojedynczą zwirtualizowaną aplikację w izolacji. Pozwala to programistom na łatwe pakowanie specyficznego kodu aplikacji i zależności. Ponadto, izolacja ta przyczynia się do lepszego bezpieczeństwa i ogólnie wyższej dostępności usług, skutecznie zapobiegając awarii całego systemu. Kiedy kontenery ulegną awarii lub aplikacje w nich zawarte ulegną awarii, inne kontenery będą działać bez przerwy. Ta funkcja umożliwia również programistom szybkie stosowanie poprawek i aktualizacji zabezpieczeń, minimalizując błędy lub niespójne konflikty systemowe podczas integracji niezliczonych urządzeń i aplikacji IoT.
Wykorzystanie podejścia konteneryzacji i mikroserwisów dla IIoT
Konteneryzacja została już zaadoptowana przez kilka aplikacji IIoT. Dobrze znanym przykładem jest zastosowanie możliwości chmury obliczeniowej do urządzeń wbudowanych przy użyciu mikroserwisów. Mikroserwisy to podejście architektoniczne do tworzenia aplikacji jako zbioru niezależnych modułów zamiast budowania monolitycznej całości oprogramowania. Architektura mikroserwisów optymalizuje wykorzystanie ograniczonych zasobów pamięci RAM, pamięci masowej i zasobów obliczeniowych danego urządzenia wbudowanego. Kontenery o łatwych do wdrożenia, niezależnych, kompaktowych właściwościach umożliwiają pracę aplikacji jako mikroserwisów w różnych urządzeniach i platformach IoT. Większość dostawców chmury, takich jak Azure i AWS, zapewnia obrazy kontenerów jako modele wdrażania w urządzeniach brzegowych, starając się rozszerzyć ich AI i uczenie maszynowe. W przeszłości komputery wysokiego poziomu są niezbędne do uruchomienia takich zaawansowanych usług. Jednak mikroserwisy rozwiązują problemy związane ze złożonością, rozbijając aplikacje na zestaw zarządzalnych usług. Dzięki temu deweloperzy mogą wykorzystać urządzenia IoT klasy podstawowej do tych samych osiągnięć. Podsumowując, kontenery sprawiają, że mikroserwisy są bezserwerowe, skalowalne i łatwe do wdrożenia w zróżnicowanych lokalizacjach. Jeśli chodzi o te możliwości, mikroserwisy oparte na kontenerach mogą przyspieszyć transformację digitalizacji IoT za pomocą edge computing.
Rozwiązanie Advantech edge computing jest godnym uwagi przykładem sukcesu. Zintegrowane z usługami chmurowymi AWS i Azure, platformy Advantech do przetwarzania brzegowego rozszerzają inteligencję chmury na brzeg w celu ułatwienia aplikacji IIoT. Platformy Advantech są wyposażone w technologię kontenerów brzegowych, która obsługuje aplikacje kontenerowe-natywne innych firm oraz wdrażanie usług AWS i Azure IoT jako zdecentralizowanych zasobów obliczeniowych. Funkcje AWS Lambda i Azure IoT Edge są połączone z różnymi sterownikami PLC i wykorzystywane do tworzenia bezserwerowych rozwiązań przemysłowych IoT. Rozwiązania te mogą prowadzić analitykę strumieniową, uczenie maszynowe, rozpoznawanie obrazów i inne funkcje AI o wysokiej wartości na krawędzi. Dopasowuje to produkcję do popytu, gdy nie można matematycznie skonstruować rzeczywistego modelu produkcji.
Usługi Edge i najlepsze praktyki technologii kontenerowej
Platform Portal firmy Advantech został opracowany w celu agregacji wszystkich informacji o procesach i aplikacjach na krawędzi i wizualizacji danych na łatwo dostępnej stronie internetowej. Platform Portal wykorzystuje technologię kontenerową, która może być wdrożona na wszystkich urządzeniach bramowych Advantech IT. Ponadto, bezpieczna otwarta architektura oprogramowania Portalu umożliwia użytkownikom/developerom dostęp do systemu poprzez przeglądarkę HTML oraz integrację unikalnych analiz i konektorów. Rozwiązania te zapewniają kontrolę urządzeń, monitorowanie krawędzi i usługi zarządzania oprogramowaniem, aby ułatwić skalowanie cyfryzacji poprzez przyspieszenie wdrożenia i integracji.