基于邊緣計算的現代商業物流企業數據采集基礎環境建設研究

袁 泉

（江西省煙草專賣局，江西 南昌 330025）

關鍵字：物流；數字化轉型；邊緣計算；超融合；數據采集

1 物流行業數字化轉型現狀

隨著數字化轉型的不斷推進，各行業對智慧物流的需求日益凸顯，物流企業迫切需要通過提高數字化水平實現對資源配置、物流作業、物流管理的全面提升，從而快速構建縱向貫通、橫向協同、資源共享的現代物流體系。某現代商業物流企業處于行業龍頭地位，其物流服務貫穿整個產業鏈，承擔著保證市場運轉、增強渠道掌控、服務零售戶、提升競爭能力等諸多職責，同時在助力規范管理等方面發揮著重要作用。

1.1 企業數字化轉型整體規劃

做為現代商業物流企業，某企業已完成全國各區域中心節點（省級）的基礎設施虛擬化資源池和內部移動平臺建設，覆蓋了各核心區域內容營銷、財務、采購、投資、安全、數據中心等核心業務，以及各區域數據倉庫和面向企業級服務的IT基礎設施，實現統一的數據資產管理、數據治理體系和信息安全標準體系，為全面數字化轉型奠定了堅實的基礎。

該企業以全局價值鏈整合為核心的一體化發展戰略和基于“點、面、線、體”的一體化運營模式，需要在頂層設計的基礎上，構建一體化數字物流體系。為貫徹和落實這一戰略，該企業提出了整體數字化轉型發展藍圖和企業云架構。

當前現代商業物流數字化轉型的關鍵在于推進新一代信息技術與物流實際業務之間的有機融合，構建全方位一體化新型商業物流體系。一體化數字企業戰略的實施建立在新型數字基礎設施之上，包括支撐應用開發和數據建設的系統和環境，也包括指導應用開發和數據建設的方法和規范。按照統一體系架構的要求，在經過頂層設計和整體謀劃的基礎上整合提煉出行業云平臺、數字中臺、工業互聯網平臺、標識解析體系等數字基礎設施具體項目，最終形成一套覆蓋全國、省級/地市級公司、設備層的多層體系，實現對應用系統設計、開發、部署、運行、運維等全過程的全面支撐，從根本上保證包括所有分支機構在內整個企業技術架構、數據架構的一致性。

圖1 某物流企業數字化轉型發展藍圖

圖2 某物流企業整體云架構

1.2 數據采集與邊緣計算在生產經營管理一體化平臺中的關鍵作用

云平臺提供基礎設施資源服務和技術能力服務，由主中心節點、副中心節點和若干省級企業節點（企業云平臺）形成“兩級多點”的“1+1+N”總體布局。云平臺軟件包含平臺基礎組件、IaaS基礎設施組件、DaaS數據庫組件、PaaS中間件組件、大數據與人工智能組件、云安全組件、開發平臺等類型。

為支撐一體化平臺各應用系統的一體化部署和運行管理，須在企業邊緣側和設備端側構建一體化平臺的基礎硬件設施，實現服務器、工控機、PDA等設備的集約使用。其中企業邊緣側環境基于X86服務器進行部署，主要包含數據匯聚與管理、邊端協同管理、企業標識注冊解析、標識業務管理等組件及支撐組件運行的虛擬化、分布式存儲、超融合管理、操作系統、中間件、數據庫等軟件。

圖3 某物流企業工業生產經營管理一體化平臺工作方案

2 基于邊緣計算的物流數據采集

2.1 數據采集存在的主要問題

該企業物流業務存在品種多，庫存分散，服務目標用戶多，訂單量小且分散的特點。在實行配送到戶的物流模式時，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，該企業持續開展卓有成效的技術創新實踐，已在初步建成自動化、信息化的硬件平臺和網絡化、集成化的軟件體系，倉儲、分揀、配送業務已基本實現信息化管理。目前物流環節主要采用AGV控制系統、供應商管理庫存(VMI)、RFID和條碼等自動識別技術，為物流管理帶來了更高的效率及更好的效應。

雖然目前整體自動化程度較高，但自動化設備與新一代信息技術的深度融合還有不足。物流業務對信息技術的依賴不斷增加，物流數據的采集質量、分析能力急需有效提升。物流數字化對于在推動供應鏈商流、物流、資金流、信息流四流融合，實現全方位實時遠程監控、全流程系統化綜合調度、全組織敏捷優化運作的現代化商業物流上還有較大提升空間。主要存在問題包括：①采集數據信息不完整，不及時，存儲周期短造成數據質量不高；②所采集的數據之間缺乏有效關聯，包括與生產、質量、設備、營銷等上下流數據缺乏有效協同；③物流環節多，情況復雜多變，傳統物流管理平臺適應性差，處理突發事件有能力較弱；④物流環節依然人工操作的環節依然存在，包括相應的數據采集工作，這就不可避免的存在數據的不準確，不及時等情況的發生。

圖4 某物流企業工業互聯網總體架構

2.2 基于邊緣計算的物流數據采集、整理與智能決策

邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放架構，就近提供邊緣智能服務，滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求[1]。在該企業新型數字基礎設施體系技術架構中邊緣側應用運行底座部署在生產企業、商業物流中心、原材料和輔料生產企業等各業務現場，運行在行業集中采購的邊側服務器虛擬化軟件中，為一體化平臺邊側應用提供統一的操作系統、語言環境、資源控制和服務支持等，統一技術棧，支撐一體化平臺邊側應用的運行、管理和維護。

邊緣計算能夠提供邊緣側的數據采集、計算和決策能力。為保證能夠對所采集的海量數據有進有效的處理普遍采用云端和邊緣端分層數據管理，在解決低延時問題時一般通過基于數據流模型的數據匯聚和分析機制，另外，由于端側設備與接口的復雜性，采集數據的類型差異較大，多源數據融合技術也是邊緣計算體系建設中的關鍵一環。

2.3 基于超融合技術的邊緣計算

端側終端設備所產生的數據，對于高帶寬和時延會有比較高的要求，計算中心從云端下沉至邊緣是大勢所趨。邊緣計算的基本原理是在網絡邊緣的數據產生側對數據進行處理和分析，通過及時響應邊緣側發起的請求，就近提供服務，進而有效地減少網絡傳輸所產生的時延。邊緣計算節點在邊緣側直接處理數據，大量本地數據不需要上傳至云端，具有良好的隱私性和安全性，是分布式自治、工業控制自動化等眾多領域的重要支撐技術[2]。

圖5 某物流企業工業互聯網分層架構

與此同時，企業用戶對于IT基礎構架的簡單、快速、低成本方面的要求越發嚴格。在此基礎上，超融合以其高可擴展性、高可靠性、高穩定性的特點逐步成為主流選擇之一，隨著超融合技術的日益成熟，其在IT業務中承的角色也逐步向核心方向發展，特別是邊緣端的多樣性應用場景更是發揮著日益重要的作用。

IDC研究報告顯示，在全球范圍內，超整合系統在2021年同比增長11.8%，同時將在未來5年保持12.6%的年復合增長率，超融合存儲市場2021年到2026年的年復合增長率達到10.6%[3]。

圖6 中國邊緣計算服務器市場規模及預測

圖7 中國超融合存儲系統市場前五大供應商

3 邊緣計算基礎運行環境的搭建

為支撐一體化平臺各應用系統的一體化部署和運行管理，須在企業邊緣側和設備端側構建一體化平臺的基礎硬件設施，實現服務器、工控機、PDA等設備的集約使用，其中企業邊緣側環境基于X86服務器進行部署，主要包含數據匯聚與管理、邊端協同管理、企業標識注冊解析、標識業務管理等組件及支撐組件運行的虛擬化、分布式存儲、超融合管理、操作系統、中間件、數據庫等軟件。具體包括：①邊緣側環境服務器：包含服務器硬件設備、虛擬化軟件、分布式存儲軟件、超融合管理軟件等；②邊緣側環境系統集成；③工業互聯網邊緣側軟件環境；④標識解析邊緣側軟件。系統為軟硬一體化產品，采用分布式軟件定義存儲架構，具備服務器虛擬化、超融合管理平臺統一管理能力。服務器設備、虛擬化軟件、分布式存儲軟件、超融合管理軟件須具有較好的兼容性。

3.1 單節點硬件配置主要要求

1）2U機架式服務器設備，配備標準上架導軌。

2）采用x86架構處理器，每節點配置處理器≥2顆，每顆≥24核，主頻≥2.1GHz。

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

4）支持SAS/SATA HDD/SSD/NVMe硬盤，支持熱插拔維護；系統盤配置≥2*960GB企業級SSD硬盤，數據盤裸容量配置≥15TB企業級SSD硬盤。

5）標 準PCIE槽 位 陣 列 卡，支 持RAID0/1/5/6/10/50/60，≥2GB緩存，支持緩存數據保護，配置掉電保護模塊。

6）不少于2塊雙端口萬兆光口網卡（含模塊）、2個千兆電口。

7）配置冗余1+1電源，支持熱插拔。

3.2 分布式存儲軟件

1）具備可視化監控功能，支持展示超融合節點運行情況及故障情況等。

2）支持按需選擇擴容計算型節點、存儲型節點、計算存儲融合型節點。

3）單存儲集群可支持擴展至最多1 024個節點。

4）具有多副本保護機制，可配置2副本或3副本或EC（糾刪碼），支持靈活設置副本數量。

5）具有分布式塊、對象、文件存儲等能力。

6）支持存儲集群內節點可添加、刪除，支持自動實現數據均衡，支持存儲性能可實現線性增長。

7）存儲系統采用分布式Server SAN架構，支持同一節點內計算存儲融合，不需外置SAN存儲。

3.3 虛擬化軟件

1）具備虛擬機啟動、休眠、重啟、關閉、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，可實現在線遷移。

2）應基于KVM開發，具備軟件升級能力，服務期內支持升級至產品最新版。

3）支持麒麟、歐拉等國產操作系統。

4）支持基于統一管理界面計算、存儲、網絡、虛擬化平臺等資源和運行情況的監控。

5）具備虛擬機安全訪問控制功能，支持基于IP、MAC、端口號、時間段等設置訪問規則。

6）支持虛擬機HA且預留的主機可配置，能證故障時有足夠的資源用于恢復虛擬機

7）支持虛擬機的CPU、內存、存儲的QoS設置，滿足不同應用的性能需求。

8）支持虛擬交換機級別的用戶態交換技術(OVS+DPDK），支持高性能網絡轉發。

4 結束語

隨著現代商業物流企業數字化轉型的逐步深入，系統所要處理的數據量也越來越龐大，同時以邊緣計算為代表的數據能力需求也在不斷前移，在對數據的存儲和處理能力提出更高要求的前題下，還要具備統一交付、運維、管控能力, 邊緣側的AI能力等。超融合基礎架構以其在極簡部署，易于管理和維護性等方面的特性在邊緣計算領域能夠發揮重要作用，同時也將有力推動物流數字化轉型的不斷深入。