2021 年 7 月嘉宾观点：OT 高管该不该上云？现代网络的战略抉择
2021 年 7 月 28 日
过去几十年算力发生位置的转移在集中式（还记得大型机与瘦客户端？）与分布式间摇摆。近期边缘计算崛起备受关注。这不是终点，只是系统架构持续演进的又一里程碑。本文将论证为何应随时间逐步转回云端。
工业 4.0 伊始，核心概念实为“软件定义一切”。第四次工业革命预期通过融合物理与数字世界，交付比第三次革命更多自动化。实现这点需从集中式固定工业控制转向能适应市场需求变化、环境反馈的控制。意味着向软件定义系统转型。曾设想为带 IO 的物理输入的 PLC，现在将成为大型平台上的容器工作负载。更高层面，这内在改变物理、数字与人的交互方式。由专用控制器组成、不更新不变更的机器，将由软件定义的工业 PC 驱动，它们既能驱动机器，又能理解并适应环境。
云提供商正进行重大创新。可说我们身处“云大战”。聚焦北美与欧洲（暂不含阿里、百度、腾讯的中国生态），三大领军云厂商以日益创新完整的产品推进。他们也意识到最终客户对单一云厂商锁定的担忧。例如 Google 2019 年发布的 Anthos 软件平台，提供在本地与公有云环境间统一管理 Kubernetes 工作负载的单一一致方式。
对 OT 高管而言，连接此类功能通过访问数据湖、流式分析、数据存储、物联网安全管理、监控等各类服务，为系统效能提供诱人前景。我们从客户处听到，在本地实现类似功能成本高出两到三倍。我们相信成本差距将持续扩大。
几乎所有行业 IT 组织都在向云服务转型或已完成转型。但 OT 运营商采用云技术步伐迟缓。尽管上云能解除 OT 运营商的配置、安装、更新、补丁等维护任务，他们仍想保持控制、限制网络安全漏洞威胁。部分原因在于此对话与 OT 领导者根深蒂固的文化冲突——远离 IT 组织影响、在采购支持与技术基础设施管理上保持独立。
部分运营商意识到，面对成本压力增大，上云可简化运营、在扩缩容上更灵活。制造业中，我们见到微软及其客户群基于数十年 Windows® 技术的业务与供应商熟悉度基础，在公开领域有更多动作，初期聚焦预测性维护与质量改进用例。
- 食品行业，包装先锋 Tetra Pak，采用新数字工具让云连接机器精准预测设备维护时机。通过将包装线接入 Microsoft Azure 云，Tetra Pak 采集运营数据以辅助预测维护时机。
- 制造商迎来高产量制造环境质量维护新途径，得益于胜任且具成本效益的 AI。运营商可实时分析摄像头画面，物理或虚拟标记缺陷工件。潜在实现对下线每个零件检测——这用人工操作既不经济也不切实际。该方案在复杂汽车零部件、价格敏感高产量、频繁涉及安全关键场景中尤为宝贵。
云运营商提供各类物联网策略以回应顾虑，但 OT 运营商仍见满足需求与可用架构间存在鸿沟。幸运的是，新架构能让运营商“既要又要”。选择正确的系统架构将确保现有运营不受影响，却能从所有基于数据的优化中受益，即：
- 解耦软硬件，大幅降低维护与升级成本
- 系统更灵活，以显著更低成本、风险、时间响应变化需求
- 系统可观测，开启采集数据、交付独特洞察、闭环优化的能力
挑战在于交付这些能力的同时，维持 OT 网络的关键属性：系统正常运行时间、确定性实时功能、免疫网络攻击。
此类系统所需架构即我们称之为“任务关键型边缘”，安全融合 IT 基础设施扩展性与嵌入式平台的可靠性、确定性实时行为。属性包括：
- 气隙隔离：系统架构师必须精确定义并专用 CPU、内存、IO 资源给特定虚拟机。这些 VM 需相互隔离，含北向与南向连接。这使 OT 与云应用可驻留同一系统
- OT 可管理性：系统在配置与设置的管理控制上应灵活。系统应本地管理，特定工作负载应由云更新管理。
- 性能：必须为 PLC、PAC、ECU 等工作负载保证实时性能。这意味着托管云工作负载的车间系统也可拥有专用分区，作为物理 PLC 的备份。
- 高可用性：在单系统内、单元内两系统间、整条产线层面实现多层级高可用。
- 编排框架集成：边缘系统需与本地或云管理框架协作。例如工厂跨系统分配部分工作负载组成 Kubernetes 集群。
总之，任务关键型边缘架构让 OT 运营商能在工厂车间部署云连接服务与工作负载，且不影响现有运营。这是通过让车间边缘系统运行多个气隙隔离工作负载（含实时、AI/ML、安全等）实现的。此外，气隙隔离工作负载可结合运行 Kubernetes 编排的容器工作负载。
Pavan Singh，Lynx Software Technologies 产品管理副总裁
工业技术