由丹德斯，康涅狄格州
工业边缘服务器设计必须灵活地执行各种任务。越来越多的虚拟机用于巩固各种行业4.0工作负载。此外，计算机上模块提供了缩放计算能力以适应应用程序的灵活性，使应用特定的价格和性能平衡在负载平衡下。
Workload Consolidation通常保留在过去的数据中心服务器虚拟化，长期停止局限于良好的服务器柜。需求现在在粗糙的工业边缘增加：机器和系统制造商以及工业最终用户希望在本地边缘服务器上虚拟化其行业4.0应用程序。同时，他们还希望整合分布在这些边缘服务器上的制造单元的各种控件，而不是将控制任务分配给多个专用系统。这样的方法使得可以更好地使用组合的计算性能，这最终能够节省成本。
除了系统成本外，维护和管理工作也减少了。而且，冗余设计的边缘和雾服务器上的工作负载整合也有助于提高可靠性和故障安全。这是因为在多个分布式系统中，链条中的一个环节，乃至整个链条，发生故障的可能性更大。为了能够开发异构和特定于应用程序的边缘和雾服务器，oem需要一个强大的实时管理程序以及适合特定应用程序的多核平台。由于hypervisor在哪个服务器平台上运行并不会有什么不同，所以除了负载平衡外，模块化硬件设计是实现特定于应用程序的价格和性能平衡的第一步。从最小的网关到大型的工业服务器，在许多边缘系统中已经可以找到这种模块化硬件方法。
完全模块化的边缘和雾服务器提供实时管理程序支持，并基于服务器上的模块，以便除负载平衡外，还可以启用特定于应用的价格和性能平衡。
LPWAN网关LoRa
来自低功率段的一个很好的例子是来自Expemb的Lora网关。设计用于各种LORA方案，它允许实现各种边缘逻辑。例如，在工厂环境中，Lora用于连接自动智能物联网传感器或跟踪装载载波，以监控和优化货物的内部流量。由于网关集成了计算机上模块 - 在这种情况下，带有英特尔Atom处理器的QSeven模块 - 它提供了一种灵活的硬件设置，可以在硬件和软件方面定制，以满足基于Lora的最异构的技术要求。IOT应用程序。旁边的负载平衡，这也使应用特定的价格和性能平衡。
智能电网的边缘服务器
类似于盒式pc的边缘服务器也需要高灵活性。例如，中国目前正与腾讯的物联网合作伙伴合作，在能源市场推出分布式智能电网管理系统的边缘层。这种边缘服务器的设计应该管理工厂和工业园区的分布式发电机和用户，由于安装基础总是异构的，硬件设计也应该是模块化的。在这种情况下，使用的是COM Express Type 7计算机模块。首先，系统集成模块与英特尔Xeon D15xx处理器多达16核和32线程。可选配置基于Intel Atom C3xxx处理器。这些处理器最多有16个核心，非常适合所有需要合并不同工作负载的安装。显然，无论系统使用Xeon还是Atom处理器，在能源消耗和成本方面都有很大的不同。
许多制造商已经建立了创新的模块化边缘服务器系统，从小Lora网关到智能电网边缘服务器和工业架服务器。
用于恶劣环境的模块化机架服务器
当然，也有可能建立更强大的模块化机架服务器设计，使用标准的计算机对模块，以降低控制机器人系统、生产单元以及复杂包装和机床的投资成本。这种模块化设计的一个例子是来自供应商的服务器，如Christmann，它已经成功集成了COM Express Type 7 Server-on-Modules，并已经在规划基于新的COM- hpc模块标准的设计。除了为特定任务提供完美的设计基础之外，这些服务器的优势在于其高可伸缩性，能够根据未来的需求进行性能升级:随着技术的快速发展，3 ~ 5年后将需要第二代服务器，预计其成本仅为初期投资的一半左右。这是因为在大多数情况下，需要更换的只是处理器模块。为了充分利用显著的TCO节省，Christmann机架服务器可以灵活配备多达27个CPU微服务器。这三个例子说明了“模块上计算机”和“模块上服务器”为边缘网关和边缘服务器提供的巨大优势。
实时工作负载整合套件
但是如果没有实时管理程序的支持，这只是解决方案的一半。为硬件提供适当的软件支持也是必要的。为此目的，congatec与Intel和Real-Time Systems合作开发了Intel认证的RFP(准备生产)工具包，用于工作负载整合。该工具包自2020年3月起获得英特尔认证，目标是下一代基于图像的协作机器人、自动化控制器和自动驾驶汽车，这些机器人需要并行执行多个任务，包括使用基于深度学习的人工智能算法进行态势感知。该解决方案就绪平台基于COM Express Type 6模块和Intel Xeon E2处理器，并集成了三个预先配置的虚拟机，以证明即使在另一个系统应用程序重新启动时，也可以在虚拟机上运行实时应用程序。但为了确保该平台是未来的证明，并能够最有效地支持工作负载整合，它还通过客户特定的运营商板设计提供了灵活连接所需的所有基础。
congatec的实时工作负载整合启动套件基于COM Express Type 6模块，该模块带有Intel Xeon E2处理器和real-time Systems的RTS Hypervisor。英特尔(版权)
包括时间敏感的网络支持
该套件支持时间敏感网络(TSN)，随着5G技术和10+ GbE网络在工厂的出现，TSN对触觉互联网环境中的实时处理变得至关重要。TSN技术包括许多标准，如基于以太网的虚拟局域网的IEEE 802.1q、IEEE 802.1Qbv标准的保证最小传输延迟的时间感知整形(TAS)或IEEE 1588定义的精确时间协议(PTP)的实时同步。PTP负责节点之间的时间同步。大师设定时间。每个奴隶以两位数纳秒的精度同步他们的时钟。基于这些同步时钟，数据包可以盖章并发送。这意味着PTP网络可以以两位数纳秒的精度进行同步，因此IP包的传输时间自然也会影响应用程序的最终实时行为。对于I219 Intel以太网接口，时钟同步是100%基于这个标准组件。这给了它双重优势，即在硬件中铸造，而不需要任何额外的专有应用程序或专用硬件。
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