物联网应用开发从容器技术中获得敏捷性提升

在大多数情况下，容器技术是为传统的企业 IT 环境，并已启用现代云架构。但根据 IIoT 解决方案提供商 Machfu 的首席技术官 Tim Winter 的说法，在工业物联网 (IIoT) 中采用容器也有相似之处和优势。

容器是一种轻量级虚拟化技术，由整个运行时环境组成：一个应用程序，加上它的所有依赖项、库和其他二进制文件，以及运行它所需的配置文件，捆绑到一个包中。通过容器化应用平台及其依赖关系，操作系统分布和底层基础设施的差异被抽象掉。

“容器软件开发过程创建了一个‘东西’存储库，它是你的应用程序和支持软件，它构建了所谓的容器镜像——有点像应用程序和支持软件的分层蛋糕，”哈里福布斯说， ARC 咨询集团的分析师。

据研究公司 Gartner 称，到 2022 年，超过 75% 的全球组织将在生产中使用容器化应用。

容器的好处

Forbes 表示，由于所有应用程序元素都“容器化”到一个包中，因此应用程序可以运出以在任何计算环境中运行，从而降低了在不同环境中部署和更新应用程序的复杂性。

容器还可以通过隔离使快速变化的环境受益。模块仅通过定义良好的应用程序编程接口 (API) 相互交互，否则是独立的。因此，模块可以在不影响其他模块的情况下更新，

随着应用程序更改和更新速度的增加，隔离变得很重要。

同样，容器还支持边缘计算的圣杯：即边缘的智能或支持 AI 的流程。

IIoT 解决方案 PTC 高级物联网产品经理 Ayush Tiwari 表示：“随着对实时处理数据的需求不断增长，并避免将大量和高速原始遥测数据传输和存储到云上的高成本。供应商，“更多的物联网用户更喜欢预处理数据、转换数据并在边缘运行他们的自定义业务逻辑。”然后可以通过边缘设备上的本地隔离容器训练和部署人工智能和支持机器学习的模型。

此外，由于使用最新的补丁和功能来保护和更新部署在边缘的软件至关重要，因此运行可以从云轻松管理和操作的容器化工作负载变得很重要，他说。

“通过将某些工作负载转移到网络边缘，连接产品花费更少的时间与云通信，可以更快地对环境中的本地变化做出反应，并且即使在低网络带宽区域也能可靠运行，”Tiwari 说。

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将容器用于 IIoT 设备：分区可提高安全性

因此，容器对于诸如 IIoT 边缘设备之类的非企业用途非常有吸引力。 Winter 表示，由于这些容器化包及其内容彼此分区并与系统的其余部分分开，因此它们可以单独更新，而不会影响同一服务器上的其他容器化应用程序。

他说，在为 IIoT 使用容器化技术时，重要的是要考虑容器的分区属性（称为沙箱）。

“那么，与其只有一个容器在边缘执行所有单体操作，我们是否可以在概念上拥有两个容器？例如，一个容器可能负责获取数据，而另一个容器可能负责配置边缘设备，”Winter 说。

Winter 说，在不同容器之间划分边缘功能意味着可以授予一个容器比另一个容器更大的权限。

“在公用事业行业，安全性有不同的驱动因素，比如将应用程序的各个部分分区……是优势，”他说。

例如，定期读取、评估和报告警报的应用程序组件可以被授予只读权限以与边缘设备交互。然而，Winter 说，一个负责在边缘设备上执行软件升级的应用程序必须拥有更多的权限，并以不同的方式受到保护。

“从企业方面来看，它可能类似于管理员角色，而不是只读数据获取角色，”他说。 “因此，能够在边缘划分功能符合现代安全最佳实践。”

根据 Winter 的说法，分离应用程序组件的能力通过防止一个应用程序的行为直接影响另一个应用程序来增强实现，并且还允许开发人员更轻松地增强边缘设备。此外，实施操作系统级控制和策略允许开发人员通过设计更好地限制安全漏洞对系统的潜在影响。

但是，由于应用程序是分开的，开发人员必须实现进程间通信 (IPC) 方案/远程过程调用 (RPC) 方案，以便单独的应用程序可以在边缘节点内进行交互，Winter 说。他补充说，开发人员还必须验证和控制这些 IPC/RPC 方案，以便它们只允许经过批准的交互。

“在工业环境中，你真的无法在设备本身上运行一个过程，因为大多数设备都是非常非常简单的传感器，而且它们有一个非常小的 CPU [中央处理单元]，”计算机系助理教授 Stefano Iannucci 说密西西比州立大学科学与工程学院。

“因此，您确实需要以某种方式将所有这些传感器和执行器结合起来，使它们由某些必须由其他组件运行的过程进行编排，”他补充道。

这些组件可以在云端或边缘运行 - 大多数时候，这些组件在容器中运行。

“借助工业物联网，您可以使用容器来实现原本无法在物联网中实现的功能，”Iannucci 说。

据福布斯报道，容器对于 IIoT 的一个好处是，开发人员可以创建容器开发和部署环境，在将应用程序部署到生产环境之前强制执行特定的工作和测试流程。

福布斯解释了开发人员使用容器为 IIoT 开发应用程序所需的步骤。

“有一个开发管道……来创建存储库，他们在那里保存他们拥有的软件的所有不同版本和容器系统，例如 Docker，它是打包所有这些东西的软件，”福布斯说。

他说，容器部署然后从存储库中获取元素，构建容器映像，并将其推送到目标系统。

“目标系统是工业物联网的用武之地，”福布斯说。 “你可能有一个目标系统，你可能有一百个，你可能有一千个。而且[使用容器]更新一千个系统并不比更新一个系统困难得多。 “容器是管理在一百或一千个地方运行的应用程序的一种非常经济且出色的方式。”

同时，容器并不能解决所有问题，事实上，它们邀请了一些。容器是短暂的——它们可以很容易地创建和拆除——因此对它们的可见性和跟踪可能会出现问题。