工業企業在數字化轉型過程中,其信息化基礎設施承受著越來越重的考驗。工業生產和管理的多個環節困境與挑戰不斷涌現:工業數據的爆炸式增長、對數據存儲和利用的需求越來越強、IT運維的復雜低效、IT建設和擴充成本居高不下……工業企業業務以及數據的復雜性,對計算和存儲系統的要求越發嚴苛。


歸結起來,工業企業數字化轉型過程中面臨的挑戰主要體現在以下幾個方面:工業互聯網時代工業企業數據爆炸式增長帶來的存儲困境;工業場景分散、業務數據獨立管理形成孤島;工業企業傳統IT架構的管理平臺割裂、管理分散;工業互聯網時代工業企業數字化轉型建設成本居高不下。而超融合架構的引入可以在很大程度上緩解企業面臨的壓力,助力企業應對上述挑戰。


 

超融合架構的特性和優勢


超融合基礎架構(Hyper-Converged Infrastructure,簡稱“超融合”、“HCI”)是跨越傳統IT架構的瓶頸和障礙、實現軟件定義數據中心的重要武器。超融合將計算、存儲、網絡、安全等IT資源全部融合到通用x86服務器中,通過網絡連接和分布式架構實現模塊化的橫向擴展(Scale-Out);統一的管理平臺消除了IT資源的管理割裂,提升存儲和擴展性能的同時大幅降低運營復雜度。


圖1 超融合技術架構



超融合架構依賴的技術包括:分布式存儲、計算虛擬化、存儲介質、萬兆網絡等,未來超融合的發展將依托的關鍵技術如容器和容器編排、IB網絡、RDMA(遠程直接內存訪問)、CDP(持續數據保護技術)、NFV(安全虛擬化等)、GPU虛擬化等。


超融合架構關鍵特性


超融合完整的一體化能力能夠很好地支持主流數據中心的建設。不同于傳統架構的以計算或數據為中心,超融合實現了軟硬件解耦和資源的整合,在利舊、擴容方面更有優勢,節約成本、簡化部署運維。由于其IO性能、兼容性、虛擬化能力、價格等優勢,超融合可作為云、數據中心的最小獨立單元,橫向構建企業云(私有云、分支云、邊緣等);向上支撐數據庫及企業級應用。未來,超融合的使用場景將面向混合云,成為多云的樞紐。同時,超融合的特性天生契合邊緣計算場景的需要,其統一管理能力助力云邊協同。


圖2 超融合架構特性及應用場景


軟件定義、通用硬件、線性擴展和統一管理是超融合架構的四個關鍵特性:


1)軟件定義。融合計算、存儲、網絡、安全,打破以往的軟硬件強耦合綁定,以軟件定義的方式靈活、最大化資源利用,實現最優性能,識別應用特性提升存儲負載,拉近平臺與應用的距離。


2)通用硬件。兼容通用x86服務器,便于設備利舊、平滑過渡和彈性擴容升級,大大降低數據中心建設和擴充成本。


3)線性擴展。軟件定義分布式存儲、存儲空間和性能橫向線性擴展,突破傳統架構中單一節點的存儲性能瓶頸,允許在線擴容,實現數據自動負載均衡。


4)統一管理。將計算、存儲、網絡、安全等數據中心資源融合統一平臺管理,提升IT運維管理效率,提高資源聚集度、利用率,實現IT運維的全局可視化、平臺化、集中化、一致化。


超融合架構優勢


不同于傳統IT架構的以計算或數據為中心,超融合是以業務為中心的IT架構,具有以下優勢:


1)軟硬解耦:在設備利舊、擴容方面更有優勢,有效節約成本。


2)資源融合:IT資源融合一體化交付、統一管理平臺簡化運維。


3)性能優化:性能隨規模擴展而線性增長,具備容災等數據保障能力。



超融合架構在工業企業的應用及展望 


超融合架構助力應用、數據、業務的高效運行


 以超融合架構構建工業企業數據中心,將給業務運營帶來可靠性保障以及數據安全,降低整體運維管理難度,提升管理效率,并有效降低整體TCO。

面對企業運營需要的ERP、CRM、SCM、OA業務運轉,超融合的多副本保障數據安全,通過多備份幫助用戶實現數據及業務及時備份與恢復,針對系統部署、升級和運維等。超融合與傳統基礎架構相比,I/O性能提高3~5倍,部署與業務上線速度提升5~10倍,空間節省50%,能耗節省15%~30%,整體TCO降低10%以上。


工業企業針對研發上云,數據保密等需求,采用超融合+VDI構建研發云,超融合的高性能、計算存儲按需彈性擴展可以滿足研發場景的需求。與傳統以縱向擴展計算和存儲架構相比,超融合可橫向擴展的分布式架構消除了性能和容量的上限,針對研發遠程資源請求可以進行擴展和彈性分配,如果負載可能超出 IT 系統承載能力趨勢,通過橫向增加節點就能夠使計算能力和存儲容量線性增長。對于研發場景中的VDI應用至關重要。


創造“CIO”,超融合架構強化工業邊緣計算


處于數字化轉型的工業企業面臨如何把CT、IT技術及OT自動化運營相結合的挑戰。超融合架構相比傳統系統,是一個經過“預處理”的模塊化基礎架構,打通CT、IT和OT的邊界,實現“CIO”融合貫通,消除業務間的技術割裂和管理的鴻溝,以最適合融合統一的標準化形式承載工業系統和應用。


工業生產場景中,超融合架構完全滿足工業現場邊緣計算的受限環境,縮減機房空間、節約能耗;一筐即云、簡易管理、安全可靠。工廠生產邊緣工作環境條件遠劣于常規數據中心,空間、能耗、維護便利性都不樂觀。精簡型超融合架構設備尺寸更小,占用空間更少,功耗更低,散熱要求更低,模塊化快速部署能力,同時具備遠程管理能力。大幅提升的性價比,針對不同邊緣計算規模,可以根據實際業務場景需求進行相應配置,實現更具優勢的性價比。

同時,以超融合架構構建的工業邊緣計算,讓計算更靠近數據,數據處理應用、工業控制和分析軟件都將能直接部署在工廠邊緣。同時超融合可以為邊緣節點提供更強大的性能和存儲空間,滿足工業生產場景對存儲性能和極致響應速率的要求。

 

結合應用與業務,量身打造超融合工業一體機  


超融合一體機是一套基于融合架構的IT基礎設施新平臺,它將服務器虛擬化、分布式存儲、軟件定義的網絡與安全等業界前沿技術融合到一臺x86服務器中,并通過統一管理平臺實現IT資源的可視化管理,幫助用戶打造極簡、穩定、高性能的IT基礎新架構。


1、工業邊緣一體機


制造業向智能化升級轉型,生產設備的復雜程度越來越高,工廠生產現場可能有數千個傳感器產生大量數據,大量的數據只有部分是關鍵或者有意義的,有些針對處理時延有要求,有些需要集中處理后再將數據統一發送上報,因此很多場合需要邊緣計算系統對數據進行處理,然后根據業務需要反饋實時處置或者向中央數據中心進行長期存儲,邊緣計算系統減少了網絡的數據量,目前邊緣計算在工業中的應用體現在幾個方面,主要是針對設備和供應鏈系統的監控和優化。


超融合架構是助力工業邊緣一體機落地的最佳方案之一,一機即云、開箱即云是工業邊緣云高效載體。工業互聯網場景下,邊緣云需求場景會非常廣泛,而且對于工業云的需求更加靈活,在性能、規模、部署運維管理上更加具有優勢的方案。超融合架構會加速工業一體機的推廣,實現工業邊緣計算的落地和實現,加速工業互聯網發展。


2、標識解析一體機


標識解析如同互聯網域名服務體系(DNS),將推動構建網絡信息空間和連接訪問,在更廣泛的生產場景,構建物理世界的數字對象互操作空間,讓人們可以像在互聯網上獲取信息一樣便捷的獲取“生產力”。網絡是基礎,而標識是網絡的基礎,是網絡的“身份證”。工業互聯網標識解析體系是實現工業全要素、各環節信息互通的關鍵樞紐。通過給每一個對象賦予標識,并借助工業互聯網標識解析系統,實現跨地域、跨行業、跨企業的信息查詢和共享。標識解析體系中二級節點和企業節點均可以采用超融合作為標識解析一體機。


3.工程云一體機


以超融合架構為基礎,為工業企業客戶提供基于VDI技術的工程云桌面解決方案,替換傳統PC,滿足客戶在生產、研發、辦公三個場景下的辦公應用交付需求及解決傳統PC交付方式帶來的問題,提供滿足OT側生產場景應用需求的工程云桌面產品。


工程云桌面對存儲性能格外敏感。與傳統以縱向擴展的計算和存儲架構相比,超融合可橫向擴展的分布式架構消除了性能和容量的上限。只要出現負載可能超出IT系統承載能力的趨勢,通過增加節點,就能夠使計算能力和存儲容量線性增長。對工程云桌面而言,用戶的數量不是一開始就確定不變的,而是隨著時間的增長而不斷擴張,超融合架構可以非常好地適配這一特性,既不必一開始鎖定大量資金超容購買設備使其閑置,也不會在擴容時由于系統的調試而造成應用中斷,或是用戶體驗的下降。相比傳統的三層架構,超融合生來就具備了互聯網的基因,其分布式橫向擴展架構,非常容易就能解決之前困擾傳統VDI架構的啟動風暴問題。


4.CPS一體機


信息物理系統(CPS,Cyber-Physical Systems)是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統,通過3C(Computation、Communication、Control)技術的有機融合與深度協作,實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。CPS的實時性是整個系統的重大挑戰,在CPS系統中有大量的傳感器、執行器和計算設備需要交換大量的信息。例如,由于傳感器節點位置的不同,CPS網絡拓撲結構會產生較大的變化,各系統間需要進行大量的信息交換,以適應不同的應用。


超融合以其軟件定義分布式存儲架構及兼容萬兆網絡,可輕而易舉應對CPS系統的應用運行和數據訪問需求。超融合架構消除了存儲性能瓶頸,提升了IO速率、極大降低響應時間,并通過數據本地化策略,感知和適應場景化應用的特性,以最優的數據存取方式提升整體運行效率。超融合架構可支撐龐大的CPS系統對計算、存儲和安全需求,以超融合架構為模組可構建CPS融合集成平臺,有力支撐MDM(工業要素標識解析)、ASB(應用互聯)、devBus(設備互聯)、OSB(開放互聯)等業務和平臺化應用,滿足工業企業對CPS的中心化部署和邊緣部署的雙重需求,面向業務應用、現場設備和互聯網實現端、邊、云的協同協作。

 


超融合這種以業務為中心的IT架構開箱即用,幫助工業企業快速設計和部署、快速上云、簡化管理,更加靈活和應對工業企業發展需求,其具備更簡單的運維、更彈性的IT基礎設施、更高的業務可靠性、更優的存儲性能。


基于超融合架構構建工業企業數據中心,結合5G、物聯網、云邊協同計算、主動安全、統一運維,能夠更好的推進工業企業的生產、研發、管理多業務間的智能化融合,加速數字化轉型,最終實現整個工業互聯網的“超融合”,以產業協同來進一步提升企業生產效率和盈利能力。


廣州集康信息科技有限公司是華南區在工業領域的數字化轉型等專業服務的優秀提供商,聚焦國際國內工業領域發展趨勢,重點打造工業互聯網產業技術體系,提供并滿足客戶工業場景需求的端到端產品和解決方案,并提供具有戰略意義的數字化轉型與工業互聯網建設咨詢服務。


用超融合架構構建現代工業企業數據中心

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