útmutató az IoT edge eszköz operációs rendszerének kiválasztásához

a tárgyak internete (IoT) segítségével a vállalatok valós idejű adatokat gyűjthetnek, elemezhetik a trendeket, betekintést generálhatnak, nyomon követhetik az erőforrásokat és gyorsan reagálhatnak a problémákra. A legtöbb IoT megoldás középpontjában egy olyan eszköz áll, amely regisztrálhat és csatlakozhat a felhőhöz az adatok küldéséhez és fogadásához. Ezek közül néhány lehet edge eszközök, amelyek valamilyen adatfeldolgozást végeznek magán az eszközön vagy egy terepi átjárón.

mindezt lehetővé teszi az operációs rendszer (OS)—mégsem egy mindenki számára megfelelő megközelítés. Az IoT edge eszközhöz megfelelő operációs rendszert választani kívánó eszközépítőknek biztosítaniuk kell, hogy az támogassa a szükséges hardvereket, alkalmazásokat és csatlakozási követelményeket. A Windows for IoT-tól az Azure RTOS-on át az Azure Sphere-ig az Azure IoT technológiai portfólió különböző operációs rendszerei egyedi funkciókkal és előnyökkel rendelkeznek, amelyek az Ön igényeitől függően vonzóak lehetnek. Az alábbiakban négy terület és kulcsfontosságú kérdés található, amelyeket minden eszközépítőnek figyelembe kell vennie, amikor kiválaszt egy operációs rendszert az IoT edge eszközeihez.

az IoT-eszközök szükségessége az intelligens szélén

a hagyományos IoT-alkalmazási minta az volt, hogy az eszközök helyben hozzák létre az adatokat, majd elküldik azokat a felhőbe, ahol nagy értékű mesterséges intelligenciával (AI) vagy gépi tanulással (ML) dolgozzák fel az üzleti betekintést. Ezeket az üzleti betekintést ezután gyakran használják műveletek kiváltására, amelyeket visszaküldenek az eszközökre. Ahogy el tudod képzelni, ennek a hagyományos mintának megvannak a maga korlátai: a valós idejű válaszok késleltetése, szórványos internetkapcsolatok, amelyek gátolják az adatok továbbítását, és az adatok gravitációja, amely megnehezíti és költségessé teszi az adatkészletek elemzési célú mozgatását.

az intelligens edge eszközök használata segít megoldani ezeket a problémákat azáltal, hogy az insight extraction-t és a műveletet a helyi eszközre mozgatja. Azáltal, hogy bizonyos munkaterheléseket a hálózat szélére helyez, az eszközök kevesebb időt tölthetnek a felhővel való kommunikációval, gyorsabban reagálhatnak a helyi változásokra, és megbízhatóan működhetnek még hosszabb offline időszakokban is. Az intelligens edge további előnyei közé tartozik a protokollfordítás, az adatok normalizálása és az adatvédelem növelése a PII helyszíni eltávolításával.

4 kérdések az IoT operációs rendszer kiválasztásához

az IoT edge eszköz fejlesztését ösztönző konkrét igényektől vagy korlátozásoktól függően számos szempont vezérli a döntéshozatali folyamatot. Az egyik első terület, ahol az eszközgyártók gyakran elindulnak, a platform ismerete. Ha van tapasztalata vele, valószínű, hogy ez lehet az első lehetőség, amelyet figyelembe vesz. Azt is javasoljuk azonban, hogy tegye fel ezt a négy kérdést a végső döntés meghozatala előtt.

1) milyen szintű megbízhatóságra és hosszú távú támogatásra van szükség?

ennek a kérdésnek az alapja a létrehozandó edge eszköz típusától függ. Az okostelefonoktól és a hordozható eszközöktől az orvostechnikai eszközökig vagy az automatákig mindegyiknek saját életciklusa van. Értékesítési szempontból ezt a fogyasztói vásárlási magatartás határozza meg—azaz azok a tényezők, amelyek befolyásolják, hogy egy szervezet vagy egyén hogyan vásárol egy terméket, beleértve az árat, a tartósságot és a termék jellemzőit. Fejlesztési szempontból az eszköz életciklusát befolyásolja a szoftver, például az operációs rendszer támogatásának időtartama.

az alacsony árú eszközök életciklusa általában rövidebb, ezért előfordulhat, hogy nem kell évek óta támogatniuk a funkciófrissítéseket vagy a szoftverfrissítéseket, ha a fogyasztók gyakran vásárolnak új verziókat. Más eszközök lehetnek a kritikus rendszerek számára, és várhatóan évekig tartanak. Ebben az esetben elengedhetetlen egy olyan operációs rendszer keresése, amely hosszú távú támogatást nyújt, mivel ez segíthet abban, hogy készüléke védett és naprakész maradjon az évek során. A megbízhatóság és a hosszú távú támogatás szempontjából figyelembe veendő kulcsfontosságú tényezők a következők:

• ez egy fix célú eszköz? Ez a forgatókönyv általában megköveteli, hogy a szoftvert csatolják az eszközhöz, és a felhasználó számára teljes termékként licenceljék, valamint hogy az OEM ügyfélszolgálatot nyújtson a teljes termékhez, beleértve az operációs rendszer által végrehajtott funkciókat is.
• az eszköz speciális rendszer (pl. értékesítési pontrendszerek, ATM-ek)? A speciális rendszerek általában egyetlen fontos feladatot látnak el, és nem igényelnek olyan gyakran funkciófrissítéseket, mint más eszközök, de ez azt jelenti, hogy gyakran hosszabb szervizelési lehetőséget igényelnek, és a lehető legstabilabb és legbiztonságosabb állapotban kell tartani őket. Ezért fontos megvizsgálni az operációs rendszerrel kínált szolgáltatási modellt.
• az eszközalkalmazás megköveteli-e, hogy az operációs rendszer megfeleljen bizonyos tanúsítványoknak vagy szabványoknak (például az orvostechnikai eszközök ISO 62304 szabványának)? Ez egy kicsit árnyaltabb lesz az adott iparág alapján, amelyre az eszközt használni fogják. De magas szinten ez azt jelenti, hogy az operációs rendszer opcióit az iparág-specifikus szabványok vagy követelmények szem előtt tartásával kell értékelni.
• az eszköz gazdag felhasználói felületet (UI) igényel? Ahogy az IoT megoldások összetettebbé válnak, sokaknak átfogó felhasználói felülettel rendelkező operációs rendszerre lesz szükségük . Ez olyan eszközök esetében is fontos lehet, ahol az ügyfelek rendszeresen interakcióba lépnek az interfésszel, például egy gázszivattyú vagy jegykiadó, és előnyös lehet egy intuitív és könnyen használható felhasználói felület.

tudván, hogy az eszközfejlesztők olyan operációs rendszer—képességeket keresnek, amelyek segítségével eszközeik stabilak és hosszú távon támogatottak maradhatnak, a Microsoft több kiadást kínál az eszközök windows for IoT platformon történő építéséhez-amelyek mindegyikét 10 éves hosszú távú támogatás támogatja, és a más Azure-szolgáltatásokkal és platformokkal való egyszerű integrációra tervezték.

Windows 10 IoT Enterprise vs. Windows 10 IoT Core vs. Windows Server IoT 2019

A Windows 10 IoT Core Ideális olyan eszközökhöz, amelyek kis helyigényt igényelnek, míg a Windows Server IoT 2019 jobban megfelel az igényes edge számítási munkaterheléseknek. Aztán ott van a Windows 10 IoT Enterprise, amely speciális funkciókkal rendelkezik a rögzített funkciójú eszközök létrehozásához, amelyek egy adott alkalmazáshoz és perifériához vannak zárva.

A Windows 10 IoT Enterprise rövid és hosszú távú támogatási lehetőségekkel rendelkezik. A hosszú távú szervizcsatornát (LTSC) kifejezetten speciális eszközökhöz tervezték, beleértve az IoT gépeket is. Ez a hosszú távú támogatási lehetőség rendszeres frissítéseket biztosít 2-3 évente egy évtized alatt, lehetővé téve a rögzített célú és speciális eszközök hosszabb ideig történő működését.

2) Milyen teljesítménykövetelmények vannak?

egy másik szempont az IoT-megoldás igényeinek összehangolása az operációs rendszer tényleges képességeivel; különösen a számítási vagy feldolgozási teljesítmény és a valós idejű teljesítmény tekintetében. A megfontolandó kérdések a következők:

• mik a kiszámítható vagy garantált késleltetési követelmények? Ne feledje, hogy minél alacsonyabb késleltetésre van szüksége, annál nagyobb energiafogyasztást kell figyelembe vennie (és fordítva).
• milyen számítási teljesítmény szükséges a készülék feladatainak elvégzéséhez? Tényező, ami nem csak az operációs rendszer, hanem a futásidejű alkalmazások támogatásához is szükséges.
• mennyi memória szükséges? Vegye figyelembe, hogy a memória mérete fontos döntő tényező lehet az operációs rendszer vagy az RTOS közötti választáskor.

a gyakorlat során a fenti képességek rangsorolása minden bizonnyal befolyásolja az operációs rendszerben keresett funkciókat. Például egy olyan eszköz, amely a milliszekundumos válaszokat helyezi előtérbe, például egy blokkolásgátló fékrendszer, más operációs rendszert használhat, mint amit egy jegykiosztóban talál. A gyorsabb feldolgozási sebességű operációs rendszer előnyeit élvező eszközök közé tartoznak a fitneszkövetők, az okostelefonok és az ipari automatizált gépek.

a valós idejű operációs rendszer előnyei IoT edge eszközökhöz

az Azure RTOS (Real Time Operating System) egy beágyazott fejlesztőcsomag, amely kicsi, de nagy teljesítményű operációs rendszert tartalmaz a megbízható, rendkívül gyors teljesítmény érdekében az erőforrás-korlátozott eszközökön. A sebességet szem előtt tartva fejlesztve támogatja a legnépszerűbb 32 bites mikrovezérlőket és beágyazott fejlesztőeszközöket.

az edge eszközöknél, ahol RTOS-t fontolgat, fontos megjegyezni, hogy fő célja a feldolgozási idő elosztása a különböző beágyazott szoftverekkel kapcsolatos feladatok között, a szoftvereket olyan részekre osztva, amelyeket gyakran “szálaknak” neveznek.”A szálak közötti váltás olyan gyorsan történik, hogy szinte láthatatlan a felhasználók számára, lehetővé téve a közel egyidejű válaszidőt.

ez az operációs rendszer számos nagy silicon partner chipjével is kompatibilis, ami megkönnyítheti a már meglévő IoT megoldások megvalósítását. Továbbá, a kis memória lábnyom-legalább csak 2 KB-azt jelenti, hogy jól működik a kis eszközök korlátozott tárhely áll rendelkezésre. Az Azure RTOS kompatibilis más Azure platformokkal és eszközökkel is, beleértve az Azure Sphere-t is. A kettő együtt ideális azok számára, akiknek valós idejű feldolgozási képességekre van szükségük.

Welch Allyn Protocol Inc. az orvostechnikai eszközökre szakosodott vállalat az Azure RTOS ThreadX feldolgozási sebességét és korlátozott memóriaterületét használta Hordható vezeték nélküli monitorjában. Az operációs rendszerre való váltás megkönnyítette a Welch Allyn csapatának, hogy az alkalmazás megvalósítására összpontosítson, ahelyett, hogy időt kellene töltenie egy harmadik féltől származó rendszer hibakeresésével.

3) Ez az operációs rendszer biztonságot nyújt az eszközön?

kétségtelen, hogy elengedhetetlen, hogy minden olyan eszköz, amelyet a factor security épít a tervezésébe. Ez kiterjed arra az operációs rendszerre is, amelyet úgy dönt, hogy fut rajta. Egy veszélyeztetett IoT-eszköz többek között ellopott adatokat vagy megszakított folyamatokat eredményezhet. A keresett biztonsági funkciók szintje a kezelt adatok érzékenységétől, valamint attól az iparágtól vagy alkalmazástól függően is változhat, amelyben az intelligens edge-eszközt használni fogják. A figyelembe veendő szempontok a következők:

• kínál-e többrétegű szoftvervédelmet és megújuló biztonságot?
• van biztonságos kapcsolata titkosítással és tanúsítás alapú hitelesítéssel?
• támogatja a dinamikus felosztást?

ami a Windows for IoT kiadásainak biztonsági funkcióit illeti, a Windows 10 IoT Core úgy van beállítva, hogy vállalati szintű támogatást nyújtson az erőforrás-korlátozott IoT eszközökhöz, mivel a hardver rendelkezik az eszközökkel, hogy támogassa azt. Eközben a Windows Server IoT 2019 Szilícium-felhő biztonsági rétegekkel van felszerelve. Hasonlóképpen, a Windows 10 IoT Enterprise alapvető és fejlett biztonsági intézkedéseket tartalmaz a rögzített célú eszközökhöz, beleértve a Windows Defender Advanced Threat Protection – t, az Unified Write Filter-t (UWF) és az App Locker-t.

Azure Sphere: silicon-to-cloud IoT-eszközök biztonsága és integrációja

míg a Windows for IoT kategóriájában a legjobb megoldást nyújtja az MPU-szintű feldolgozási teljesítményt vagy gazdag felhasználói élményt nyújtó eszközökhöz, az Azure Sphere egy átfogó IoT-eszközbiztonsági megoldás, amelyet az IoT-eszközök Microsoft biztonsági innovációkkal és hardver, szoftver és felhő szakértelemmel történő megerősítésére használnak. Ez azt jelenti, hogy olyan csatlakoztatott eszközöket hozhat létre, amelyek az Azure Sphere Azure Sphere tanúsítvánnyal rendelkező hardverből, az Azure Sphere operációs rendszerből és az Azure Sphere biztonsági Szolgáltatásból állnak, folyamatos operációs rendszerrel és biztonsági frissítésekkel. Az Azure Sphere operációs rendszer Linux-alapú, és mélyreható védelmet nyújt a védelmi rétegek és a folyamatos biztonsági frissítések révén.

amellett, hogy mélyreható védelmet és biztonsági alapot kínál az eszközök aktív védelméhez, az Azure Sphere-t úgy tervezték, hogy integrálható legyen bármilyen nyilvános vagy privát felhőszolgáltatással. Csatlakozhat más felhőkhöz alkalmazásadatokhoz az Azure Sphere futtatása közben, vagy optimalizálhatja a hatékonyságot az Azure Sphere használatával a Visual Studio és az Azure IoT mellett, lehetővé téve a robusztus stratégiát. Például az IoT Central-egy teljesen felügyelt szoftver-szolgáltatásként (SaaS) IoT alkalmazásplatform, amely lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy IoT—alkalmazásokat hozzanak létre az alapul szolgáló infrastruktúra kezelése nélkül-párosítható az Azure Sphere integrált biztonsági megoldásával. Ez biztosítja az IoT eszközök és termékek felépítéséhez, felügyeletéhez és kezeléséhez szükséges alapot.

a VERSE technológia az Azure Sphere-t használta, miközben IoT-megoldásokat készített a Grupo Bimbo, a világ egyik legnagyobb sütőipari vállalata számára. Az Azure-on alapuló csatlakoztatott megoldást terveztek a Bimbo számára—az Azure IoT Hub—tól, amely a különböző edge eszközök és érzékelők platformjára továbbított összes adatot összekapcsolja az Azure SQL Database-szel, amely ezeket az adatokat tárolja -, amely lehetővé tette a vállalat számára, hogy a versenytársaknál gyorsabban prototípust készítsen, reagáljon és konfiguráljon. Ezenkívül az Azure Sphere segítségével a VERSE azon dolgozott, hogy új generációs érzékelőket hozzon létre, amelyek végpontok közötti biztonságot nyújtanak a gyárakon belül. Az érzékelők nem csak a gyár fizikai eszközeinek biztonságát figyelik, hanem az érzékeny szenzoradatok is védettek maradnak. Ez az Általános kapcsolat és az integráció egyszerűsége lehetővé tette a VERSE számára, hogy a Bimbo factory eszközök patchwork-jét felhőplatformmá alakítsa, végpontok közötti egységgel.

4) kínál-e ez az operációs rendszer skálázhatóságot?

a legtöbb művelet idővel változik, de ha jelentős növekedést vár az IoT-megoldással, akkor érdemes olyan operációs rendszert rangsorolni, amely bármilyen típusú eszközhöz méretezhető. Az IoT edge eszköz felépítése skálázható operációs rendszerrel azt jelenti, hogy a jövőben nem kell átfogó változtatásokat végrehajtania egy másik rendszer befogadásához. A skálázható operációs rendszer további erőforrásokat képes kezelni a Kimeneti sebesség megváltoztatása nélkül—egyesek akár több eszközre és földrajzi területre is kiterjedhetnek. A Windows for IoT kiadásai, köztük a Windows 10 IoT Core, A Windows 10 IoT Enterprise és a Windows IoT Server, mind a rendszer skálázhatóságát és interoperabilitását szem előtt tartva készültek.

a Microsoft partnere, a PharmID a Windows 10 IoT Core operációs rendszert használta gyógyszer-validációs megoldások létrehozására a gyógyszeradatok gyűjtésére és elemzésére. Az egyes orvosok a megoldást használják az általuk felírt gyógyszerek ellenőrzésére, a kórházak és a gyógyszertárak pedig figyelemmel kísérhetik, hogy mi folyik be és ki. A Windows 10 IoT Core használatával a PharmID és ügyfelei a vállalati méretezhetőségre támaszkodhatnak vállalati szintű erőforrás-igény nélkül. A PharmID folyamatosan képes új alkalmazási szolgáltatásokat és funkciókat építeni és szállítani anélkül, hogy nagy R& D beruházásokat vagy az ügyfelek működésének zavarait okozná.

Építsd átfogó cloud-to-edge tapasztalatok

a végén, az operációs rendszer úgy dönt, csak egy darab a puzzle. Azt is javasoljuk, hogy gondolja át előre, hogyan fogják használni az eszközt, és milyen típusú integrációkra lehet szükség a teljes megoldás létrehozásához. A felhőalapú erőforrások és az edge-környezet kezelésétől a helyszíni adatok elemzésén és feldolgozásán át a felhőintelligencia és az analitika edge-eszközökre történő kiterjesztéséig az edge-technológiákkal sok mindent megtehet.

és az IoT edge eszközökhöz rendelkezésre álló Microsoft operációs rendszerek—Windows az IoT, az Azure RTOS vagy az Azure Sphere—közös előnye, hogy könnyen integrálhatók más Azure platformokkal és szolgáltatásokkal, így nagymértékben testreszabott és rugalmas IoT-alkalmazásokat fejleszthet.

az Azure IoT Edge csak egy példa, amelyet ezt az edge-felhő integrációt szem előtt tartva terveztek. Az Azure IoT hubra épített, teljes körűen felügyelt szolgáltatásként lehetővé teszi bizonyos munkaterhelések áthelyezését a hálózat szélére, így az eszközök kevesebb időt tölthetnek a felhővel való kommunikációval, gyorsabban reagálhatnak a helyi változásokra, és megbízhatóan működhetnek még hosszabb offline időszakokban is. Ráadásul a konténermotorokat támogató Linux vagy Windows eszközökkel is működik.

további források az IoT operációs rendszerek értékeléséhez

ez csak néhány szempont, amelyet figyelembe kell venni az IoT edge eszköz operációs rendszerének kiválasztásakor. Fontos, hogy először kitaláljuk, mely funkciók kritikusak az Ön számára, hogy prioritást élvezzenek a tervezett felhasználási eset és az edge-eszköz alkalmazásai alapján. Az elérhető IoT operációs rendszerekkel kapcsolatos további információkért keresse meg ezeket a további forrásokat:

• Windows for IoT white paper: the foundation for your intelligent edge
• Építsd meg IoT-eszközeidet a Windows for IoT segítségével: új platformfrissítések eszközfejlesztőknek
• valós idejű operációs rendszer fehér könyv: Mi az, és miért érdemes használni
• biztonsági fehér könyv: A rendkívül biztonságos eszközök hét tulajdonsága
• Azure IoT: tekintse meg, mi lehetséges az intelligens éltől a felhőig