云边协同，随需而动：EMQ探索物联网连接的无尽可能

转自通信世界 舒文琼

在一座无人工厂,金属板与机床的按压声不断传来,设备状态指示灯泛着微微亮光,AGV 小车自动穿梭行进,生产秩序有条不紊。

在空旷的机场停机坪上,无人驾驶的拖车装载着行李箱开往候机楼,遇到障碍物时能够自动避让,即使在信号微弱的地方也能够正常行驶。

在云边协同、开源理念等的加持下,上述物联网应用场景正在从理想落地为现实。而从美好设想转化为现实应用,离不开 EMQ 映云科技等物联网产业链企业的积极贡献。

云边协同,让数据发挥更大价值

近日,2023 全球边缘计算大会召开,EMQ 联合创始人兼 CPO 金发华发表了题为《EMQ 云边协同 IoT 数据设施解决方案》的演讲,分享了关于云计算、边缘计算赋能 IoT 的洞察,介绍了 EMQ 的相关探索和经验。

众所周知,IoT 是一个万亿级的海量市场,云计算和边缘计算的领域也非常广泛,产业链的每个环节都在寻找适合自己的定位。而利用云边协同的架构来高效、安全、快速地处理异构设备的连接和海量物联网数据的汇聚,为数字化转型企业提供更加全局化的弹性算力资源,正是 EMQ 探索的独特定位。

EMQ 成立于 2017 年,是一家全球领先的开源物联网数据基础设施软件供应商,交付开源云原生 MQTT 消息服务器和流处理数据库,为企业云边端的海量物联网数据提供高可靠、高性能的实时连接、移动、处理与分析,构建面向未来的 IoT 平台与应用,助力企业数字化、实时化、智能化转型升级。

随着智能终端的普及和 5G 网络的规模建设,IoT 展现出了巨大发展潜力。IDC 预测,2026 年中国 IoT 市场规模将接近 3000 亿美元。金发华分析,伴随着 IoT 的逐渐普及,数据正在呈现爆发式增长的态势,数据传输和管理面临新的挑战。

据悉,目前很多 IoT 业务将数据采集上云,但是一刀切上云并不可取,还需要具体问题具体分析。例如,数据在工厂和云端往返会增加时延,难以满足工业场景对实时性的较高要求。又比如,随着数据安全保护意识的不断增强,人们不希望将所有数据都放在云端,而是需要本地处理以保证数据的安全性、隔离性。此外,考虑到传输成本和网络覆盖有盲区,为了保证实时响应,也没有必要将所有数据都上云,在边缘端处理反而能够保证数据安全,帮助用户节省成本。

综上分析,云上处理还是边缘端处理,并不是一个非此即彼的单选题。在金发华看来,云和边是一个协同的过程,唯有让数据在应该产生价值的地方进行计算和处理,才能产生更大的时效性和价值。

因此,云计算、边缘计算将与 IoT 产生交集,而云边协同、云原生等都将为 IoT 赋能。

云原生赋能,数据处理更高效灵活

当云原生与 IoT 交叉融合,将产生哪些新的关注点?

在金发华看来,IoT 云计算有三大特点。第一,大并发,IoT 设备规模庞大;第二,高吞吐,随着设备连接数量的增加,吞吐量也将呈现几何级数增长;第三,低时延,这是有效控制物理设备的前提条件。而云原生特性能够支持 IoT 设备规模的弹性伸缩、发生故障时的快速恢复,最终达到设备和资源的高效利用。

提起 IoT 云原生,MQTT 协议是个绕不开的话题。MQTT 协议是基于发布/订阅模式的物联网通信协议,凭借简单易实现、支持 QoS、报文小等特点,成为了物联网领域当之无愧的主流协议,尤其是工业级应用场景,如汽车、制造、石油、天然气等。

作为全球领先的开源物联网数据基础设施软件供应商,EMQ 是 MQTT 协议的积极拥护者,其基于 MQTT 协议开发的 EMQX 目前在全球连接了 1 亿多台物联网设备,下载量达 2000 多万次,每月 4 万多个活跃集群部署、11K+ Github Stars,已经成为开源社区最受欢迎的 MQTT 消息服务器,帮助企业实现数字化转型。

边缘原生加持,产生更多化学反应

更进一步,当边缘原生遇到 IoT,又将产生怎样的化学反应?

金发华表示,首先是边缘计算,能够提供实时的边缘计算能力,将数据在边缘端低时延、高安全、离线处理;其次是云边协同,包括边缘端与云端的数据协同能力和控制协同能力;再次是大规模分布式运维能力,在云中心实现大量计算、存储节点的管理和监控等。

从边缘端实现实时流计算来看,需要将 OT 世界采集到的数据与上层 IT 系统对接,提供基于 SQL 等高级语言的业务实现方法,采用可视化的流处理编辑能力,并提供可扩展算法和高级抽象的编程能力,以实现数据的低时延、高安全、离线处理,最终降低整个带宽使用成本。

从数据、控制协同来看,首先是实现数据从边缘到云端的协同,具体可通过实时的方式从边缘端同步到云端,也可以通过线下批处理的方式定时将数据发送到云端。其次是控制协同,即从云到边的能力,主要是从云端控制边端的软件或应用,以及实现系统级别的管理。

从大规模分布式运维能力来看,通过支持各种基于 K8s 的框架,如 KubeEdge 和 OpenYurt 等,可实现对部署在边端软件方便快捷的监控、管理和升级,就像操作手机 APP 一样。

EMQ+X=EMQX:探索物联网的无限可能

EMQ 聚焦于物联网设备的连接、移动、处理、分析等,目前 EMQ 累计服务全球 50 多个国家与地区的 20,000 多家企业用户,其中 400 多家已成为商用付费客户,典型客户包括华为、中国电科、中国移动、中国电信、国家电网、上汽、广汽、台积电、富士康、GM、Ericsson、Cisco 等。目前已形成车联网、工业物联网、电信、电力、能源、金融等多个行业的成熟解决方案,帮助全球大量品牌突破技术瓶颈、加速产业转型升级。

其中,工业互联网是需求最为旺盛、市场最为成熟的领域之一。金发华表示,在开发 MQTT broker 开源软件时,EMQ 发现很多开源社区用户提出了工业方面的需求,希望在人力成本越来越高的背景下,通过数字化技术帮助生产制造过程变得更加顺畅,同时也希望在安全、时延等方面获得更好的保障。

“物联网是一个通用需求,目前工业、车联网、新能源等领域用户投入意愿较高,存在刚需。”金发华认为。EMQ 洞察客户客户需求出发,开发出了 IIoT 云边协同—边缘工业协议,目前已在某大型钢厂的下一代智慧工厂得到应用。基于该协议,可对工厂现场控制系统和设备进行数据采集、传输、上传,再进行数据的云端存储和展现,以及必要的运算、配置和控制,以建立生产数据基础,利用云边协同一体化数据管理优势,逐步形成适合于企业的数据管理方式,实现设备自治、产线协同、层级联动、自动决策。

纵览全球,我国在工业互联网的数字化应用方面处于全球前列。金发华分析,如同我国在信用卡普及方面的相对落后促成了移动支付快速普及,工业领域相对薄弱的信息化基础,反而带来了后发制胜的机会。

当然,工业互联网只是最具代表性的物联网领域之一。在车联网、运营商、新能源、电力、AIoT、金融与交付、石油石化等领域,EMQ 都拥有成功的实践案例。

物联网方兴未艾,云边协同赋能物联网的潜力不可限量,EMQ 对未来前景也充满信心。“公司名字 EMQ 与产品名字 EMQX 仅有一个 X 的差别,这不是巧合,而是代表了 EMQ 期望通过 EMQX 拓展物联网无限空间、探索未来无限可能的信心。”金发华表示。