基于邊緣計(jì)算的現(xiàn)代商業(yè)物流企業(yè)數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)研究

袁 泉

（江西省煙草專賣局，江西 南昌 330025）

關(guān)鍵字：物流；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；邊緣計(jì)算；超融合；數(shù)據(jù)采集

1 物流行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，各行業(yè)對智慧物流的需求日益凸顯，物流企業(yè)迫切需要通過提高數(shù)字化水平實(shí)現(xiàn)對資源配置、物流作業(yè)、物流管理的全面提升，從而快速構(gòu)建縱向貫通、橫向協(xié)同、資源共享的現(xiàn)代物流體系。某現(xiàn)代商業(yè)物流企業(yè)處于行業(yè)龍頭地位，其物流服務(wù)貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，承擔(dān)著保證市場運(yùn)轉(zhuǎn)、增強(qiáng)渠道掌控、服務(wù)零售戶、提升競爭能力等諸多職責(zé)，同時(shí)在助力規(guī)范管理等方面發(fā)揮著重要作用。

1.1 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體規(guī)劃

做為現(xiàn)代商業(yè)物流企業(yè)，某企業(yè)已完成全國各區(qū)域中心節(jié)點(diǎn)（省級）的基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化資源池和內(nèi)部移動(dòng)平臺(tái)建設(shè)，覆蓋了各核心區(qū)域內(nèi)容營銷、財(cái)務(wù)、采購、投資、安全、數(shù)據(jù)中心等核心業(yè)務(wù)，以及各區(qū)域數(shù)據(jù)倉庫和面向企業(yè)級服務(wù)的IT基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)治理體系和信息安全標(biāo)準(zhǔn)體系，為全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

該企業(yè)以全局價(jià)值鏈整合為核心的一體化發(fā)展戰(zhàn)略和基于“點(diǎn)、面、線、體”的一體化運(yùn)營模式，需要在頂層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一體化數(shù)字物流體系。為貫徹和落實(shí)這一戰(zhàn)略，該企業(yè)提出了整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展藍(lán)圖和企業(yè)云架構(gòu)。

當(dāng)前現(xiàn)代商業(yè)物流數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵在于推進(jìn)新一代信息技術(shù)與物流實(shí)際業(yè)務(wù)之間的有機(jī)融合，構(gòu)建全方位一體化新型商業(yè)物流體系。一體化數(shù)字企業(yè)戰(zhàn)略的實(shí)施建立在新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施之上，包括支撐應(yīng)用開發(fā)和數(shù)據(jù)建設(shè)的系統(tǒng)和環(huán)境，也包括指導(dǎo)應(yīng)用開發(fā)和數(shù)據(jù)建設(shè)的方法和規(guī)范。按照統(tǒng)一體系架構(gòu)的要求，在經(jīng)過頂層設(shè)計(jì)和整體謀劃的基礎(chǔ)上整合提煉出行業(yè)云平臺(tái)、數(shù)字中臺(tái)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、標(biāo)識(shí)解析體系等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施具體項(xiàng)目，最終形成一套覆蓋全國、省級/地市級公司、設(shè)備層的多層體系，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署、運(yùn)行、運(yùn)維等全過程的全面支撐，從根本上保證包括所有分支機(jī)構(gòu)在內(nèi)整個(gè)企業(yè)技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)的一致性。

圖1 某物流企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展藍(lán)圖

圖2 某物流企業(yè)整體云架構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)采集與邊緣計(jì)算在生產(chǎn)經(jīng)營管理一體化平臺(tái)中的關(guān)鍵作用

云平臺(tái)提供基礎(chǔ)設(shè)施資源服務(wù)和技術(shù)能力服務(wù)，由主中心節(jié)點(diǎn)、副中心節(jié)點(diǎn)和若干省級企業(yè)節(jié)點(diǎn)（企業(yè)云平臺(tái)）形成“兩級多點(diǎn)”的“1+1+N”總體布局。云平臺(tái)軟件包含平臺(tái)基礎(chǔ)組件、IaaS基礎(chǔ)設(shè)施組件、DaaS數(shù)據(jù)庫組件、PaaS中間件組件、大數(shù)據(jù)與人工智能組件、云安全組件、開發(fā)平臺(tái)等類型。

為支撐一體化平臺(tái)各應(yīng)用系統(tǒng)的一體化部署和運(yùn)行管理，須在企業(yè)邊緣側(cè)和設(shè)備端側(cè)構(gòu)建一體化平臺(tái)的基礎(chǔ)硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、工控機(jī)、PDA等設(shè)備的集約使用。其中企業(yè)邊緣側(cè)環(huán)境基于X86服務(wù)器進(jìn)行部署，主要包含數(shù)據(jù)匯聚與管理、邊端協(xié)同管理、企業(yè)標(biāo)識(shí)注冊解析、標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)管理等組件及支撐組件運(yùn)行的虛擬化、分布式存儲(chǔ)、超融合管理、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫等軟件。

圖3 某物流企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理一體化平臺(tái)工作方案

2 基于邊緣計(jì)算的物流數(shù)據(jù)采集

2.1 數(shù)據(jù)采集存在的主要問題

該企業(yè)物流業(yè)務(wù)存在品種多，庫存分散，服務(wù)目標(biāo)用戶多，訂單量小且分散的特點(diǎn)。在實(shí)行配送到戶的物流模式時(shí)，分揀量加大、配送頻次較高，配送成本和工作人員的工作量以及工作難度大。

近年來，該企業(yè)持續(xù)開展卓有成效的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐，已在初步建成自動(dòng)化、信息化的硬件平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)化、集成化的軟件體系，倉儲(chǔ)、分揀、配送業(yè)務(wù)已基本實(shí)現(xiàn)信息化管理。目前物流環(huán)節(jié)主要采用AGV控制系統(tǒng)、供應(yīng)商管理庫存(VMI)、RFID和條碼等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，為物流管理帶來了更高的效率及更好的效應(yīng)。

雖然目前整體自動(dòng)化程度較高，但自動(dòng)化設(shè)備與新一代信息技術(shù)的深度融合還有不足。物流業(yè)務(wù)對信息技術(shù)的依賴不斷增加，物流數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量、分析能力急需有效提升。物流數(shù)字化對于在推動(dòng)供應(yīng)鏈商流、物流、資金流、信息流四流融合，實(shí)現(xiàn)全方位實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控、全流程系統(tǒng)化綜合調(diào)度、全組織敏捷優(yōu)化運(yùn)作的現(xiàn)代化商業(yè)物流上還有較大提升空間。主要存在問題包括：①采集數(shù)據(jù)信息不完整，不及時(shí)，存儲(chǔ)周期短造成數(shù)據(jù)質(zhì)量不高；②所采集的數(shù)據(jù)之間缺乏有效關(guān)聯(lián)，包括與生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、營銷等上下流數(shù)據(jù)缺乏有效協(xié)同；③物流環(huán)節(jié)多，情況復(fù)雜多變，傳統(tǒng)物流管理平臺(tái)適應(yīng)性差，處理突發(fā)事件有能力較弱；④物流環(huán)節(jié)依然人工操作的環(huán)節(jié)依然存在，包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集工作，這就不可避免的存在數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，不及時(shí)等情況的發(fā)生。

圖4 某物流企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)

2.2 基于邊緣計(jì)算的物流數(shù)據(jù)采集、整理與智能決策

邊緣計(jì)算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的分布式開放架構(gòu)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求[1]。在該企業(yè)新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施體系技術(shù)架構(gòu)中邊緣側(cè)應(yīng)用運(yùn)行底座部署在生產(chǎn)企業(yè)、商業(yè)物流中心、原材料和輔料生產(chǎn)企業(yè)等各業(yè)務(wù)現(xiàn)場，運(yùn)行在行業(yè)集中采購的邊側(cè)服務(wù)器虛擬化軟件中，為一體化平臺(tái)邊側(cè)應(yīng)用提供統(tǒng)一的操作系統(tǒng)、語言環(huán)境、資源控制和服務(wù)支持等，統(tǒng)一技術(shù)棧，支撐一體化平臺(tái)邊側(cè)應(yīng)用的運(yùn)行、管理和維護(hù)。

邊緣計(jì)算能夠提供邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和決策能力。為保證能夠?qū)λ杉暮Ａ繑?shù)據(jù)有進(jìn)有效的處理普遍采用云端和邊緣端分層數(shù)據(jù)管理，在解決低延時(shí)問題時(shí)一般通過基于數(shù)據(jù)流模型的數(shù)據(jù)匯聚和分析機(jī)制，另外，由于端側(cè)設(shè)備與接口的復(fù)雜性，采集數(shù)據(jù)的類型差異較大，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)也是邊緣計(jì)算體系建設(shè)中的關(guān)鍵一環(huán)。

2.3 基于超融合技術(shù)的邊緣計(jì)算

端側(cè)終端設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對于高帶寬和時(shí)延會(huì)有比較高的要求，計(jì)算中心從云端下沉至邊緣是大勢所趨。邊緣計(jì)算的基本原理是在網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)產(chǎn)生側(cè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過及時(shí)響應(yīng)邊緣側(cè)發(fā)起的請求，就近提供服務(wù)，進(jìn)而有效地減少網(wǎng)絡(luò)傳輸所產(chǎn)生的時(shí)延。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)在邊緣側(cè)直接處理數(shù)據(jù)，大量本地?cái)?shù)據(jù)不需要上傳至云端，具有良好的隱私性和安全性，是分布式自治、工業(yè)控制自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域的重要支撐技術(shù)[2]。

圖5 某物流企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)

與此同時(shí)，企業(yè)用戶對于IT基礎(chǔ)構(gòu)架的簡單、快速、低成本方面的要求越發(fā)嚴(yán)格。在此基礎(chǔ)上，超融合以其高可擴(kuò)展性、高可靠性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)逐步成為主流選擇之一，隨著超融合技術(shù)的日益成熟，其在IT業(yè)務(wù)中承的角色也逐步向核心方向發(fā)展，特別是邊緣端的多樣性應(yīng)用場景更是發(fā)揮著日益重要的作用。

IDC研究報(bào)告顯示，在全球范圍內(nèi)，超整合系統(tǒng)在2021年同比增長11.8%，同時(shí)將在未來5年保持12.6%的年復(fù)合增長率，超融合存儲(chǔ)市場2021年到2026年的年復(fù)合增長率達(dá)到10.6%[3]。

圖6 中國邊緣計(jì)算服務(wù)器市場規(guī)模及預(yù)測

圖7 中國超融合存儲(chǔ)系統(tǒng)市場前五大供應(yīng)商

3 邊緣計(jì)算基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境的搭建

為支撐一體化平臺(tái)各應(yīng)用系統(tǒng)的一體化部署和運(yùn)行管理，須在企業(yè)邊緣側(cè)和設(shè)備端側(cè)構(gòu)建一體化平臺(tái)的基礎(chǔ)硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、工控機(jī)、PDA等設(shè)備的集約使用，其中企業(yè)邊緣側(cè)環(huán)境基于X86服務(wù)器進(jìn)行部署，主要包含數(shù)據(jù)匯聚與管理、邊端協(xié)同管理、企業(yè)標(biāo)識(shí)注冊解析、標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)管理等組件及支撐組件運(yùn)行的虛擬化、分布式存儲(chǔ)、超融合管理、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫等軟件。具體包括：①邊緣側(cè)環(huán)境服務(wù)器：包含服務(wù)器硬件設(shè)備、虛擬化軟件、分布式存儲(chǔ)軟件、超融合管理軟件等；②邊緣側(cè)環(huán)境系統(tǒng)集成；③工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)軟件環(huán)境；④標(biāo)識(shí)解析邊緣側(cè)軟件。系統(tǒng)為軟硬一體化產(chǎn)品，采用分布式軟件定義存儲(chǔ)架構(gòu)，具備服務(wù)器虛擬化、超融合管理平臺(tái)統(tǒng)一管理能力。服務(wù)器設(shè)備、虛擬化軟件、分布式存儲(chǔ)軟件、超融合管理軟件須具有較好的兼容性。

3.1 單節(jié)點(diǎn)硬件配置主要要求

1）2U機(jī)架式服務(wù)器設(shè)備，配備標(biāo)準(zhǔn)上架導(dǎo)軌。

2）采用x86架構(gòu)處理器，每節(jié)點(diǎn)配置處理器≥2顆，每顆≥24核，主頻≥2.1GHz。

3）內(nèi)存配置≥512GB DDR4 2933MHz，最大支持24根DDR4內(nèi)存，須支持高級內(nèi)存糾錯(cuò)、內(nèi)存鏡像。

4）支持SAS/SATA HDD/SSD/NVMe硬盤，支持熱插拔維護(hù)；系統(tǒng)盤配置≥2*960GB企業(yè)級SSD硬盤，數(shù)據(jù)盤裸容量配置≥15TB企業(yè)級SSD硬盤。

5）標(biāo) 準(zhǔn)PCIE槽 位 陣 列 卡，支 持RAID0/1/5/6/10/50/60，≥2GB緩存，支持緩存數(shù)據(jù)保護(hù)，配置掉電保護(hù)模塊。

6）不少于2塊雙端口萬兆光口網(wǎng)卡（含模塊）、2個(gè)千兆電口。

7）配置冗余1+1電源，支持熱插拔。

3.2 分布式存儲(chǔ)軟件

1）具備可視化監(jiān)控功能，支持展示超融合節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況及故障情況等。

2）支持按需選擇擴(kuò)容計(jì)算型節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)型節(jié)點(diǎn)、計(jì)算存儲(chǔ)融合型節(jié)點(diǎn)。

3）單存儲(chǔ)集群可支持?jǐn)U展至最多1 024個(gè)節(jié)點(diǎn)。

4）具有多副本保護(hù)機(jī)制，可配置2副本或3副本或EC（糾刪碼），支持靈活設(shè)置副本數(shù)量。

5）具有分布式塊、對象、文件存儲(chǔ)等能力。

6）支持存儲(chǔ)集群內(nèi)節(jié)點(diǎn)可添加、刪除，支持自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)均衡，支持存儲(chǔ)性能可實(shí)現(xiàn)線性增長。

7）存儲(chǔ)系統(tǒng)采用分布式Server SAN架構(gòu)，支持同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)計(jì)算存儲(chǔ)融合，不需外置SAN存儲(chǔ)。

3.3 虛擬化軟件

1）具備虛擬機(jī)啟動(dòng)、休眠、重啟、關(guān)閉、克隆、遷移、刪除、快照等功能的批量操作能力，自帶P2V、V2V遷移工具，可實(shí)現(xiàn)在線遷移。

2）應(yīng)基于KVM開發(fā)，具備軟件升級能力，服務(wù)期內(nèi)支持升級至產(chǎn)品最新版。

3）支持麒麟、歐拉等國產(chǎn)操作系統(tǒng)。

4）支持基于統(tǒng)一管理界面計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化平臺(tái)等資源和運(yùn)行情況的監(jiān)控。

5）具備虛擬機(jī)安全訪問控制功能，支持基于IP、MAC、端口號(hào)、時(shí)間段等設(shè)置訪問規(guī)則。

6）支持虛擬機(jī)HA且預(yù)留的主機(jī)可配置，能證故障時(shí)有足夠的資源用于恢復(fù)虛擬機(jī)

7）支持虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)的QoS設(shè)置，滿足不同應(yīng)用的性能需求。

8）支持虛擬交換機(jī)級別的用戶態(tài)交換技術(shù)(OVS+DPDK），支持高性能網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代商業(yè)物流企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的逐步深入，系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)量也越來越龐大，同時(shí)以邊緣計(jì)算為代表的數(shù)據(jù)能力需求也在不斷前移，在對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理能力提出更高要求的前題下，還要具備統(tǒng)一交付、運(yùn)維、管控能力, 邊緣側(cè)的AI能力等。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)以其在極簡部署，易于管理和維護(hù)性等方面的特性在邊緣計(jì)算領(lǐng)域能夠發(fā)揮重要作用，同時(shí)也將有力推動(dòng)物流數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷深入。