Para aqueles do departamento de sistemas de informação, o termo “virtualização” é uma palavra comum a ser ouvida. Deve ser uma palavra muito familiar, especialmente se você estiver envolvido na construção e manutenção de servidores. Entretanto, se você é um engenheiro no sistema de fabricação, pode haver pessoas que dizem: “Muitas vezes ouço palavras, mas não conheço os detalhes”. Vamos dar uma olhada na relação entre sistemas de produção e a virtualização computacional edge , com definições e exemplos específicos de virtualização.
Definição de Virtualização
A definição de virtualização é “ocultar e abstrair os detalhes técnicos do sistema”.
Nos sistemas de informação, abstraindo os recursos do sistema, é possível absorver diferenças no sistema operacional e hardware para que o mesmo programa possa ser executado mesmo em sistemas operacionais e hardware diferentes. Isto é chamado de garantir a portabilidade. Além disso, ao executar vários programas ao mesmo tempo, tente executar os programas sem estar ciente dos programas um do outro. Tais técnicas são muito importantes para sistemas operacionais multitarefa e servidores que executam vários programas em uma única peça de hardware.
Especialmente em servidores, os recursos do sistema como ocupação de memória e ocupação de CPU são muitas vezes excedentes, portanto é possível instalar vários softwares de servidor em um único hardware para fazer uso efetivo dos recursos. Entretanto, dependendo do software do servidor, o ambiente operacional, os usuários e o nível de segurança necessário podem ser diferentes, e pode não ser possível operar em um único componente de hardware ao mesmo tempo. Portanto, há muitos casos em que o software de virtualização é instalado no servidor. Ao introduzir um software de virtualização, diferentes softwares podem operar independentemente ao mesmo tempo, sem conhecer as condições operacionais uns dos outros.
A virtualização, por outro lado, nos sistemas de produção é um conceito relativamente novo que entrou em uso recentemente. Basicamente, é “esconder e abstrair os detalhes técnicos do sistema”, mas é uma característica que essas abstrações são realizadas pela tecnologia de TI.
Especificamente, é reproduzir a linha de produção da fábrica em um computador e simular o movimento, rendimento, layout, etc. do trabalhador antes de realmente construir a linha de produção. Também inclui o uso de equipamentos de TI para controlar as linhas de produção e controlar a produção. Por assim dizer, pode ser dito que “virtualizar” a linha de produção através de equipamentos de TI.
Benefícios e exemplos específicos de virtualização nos sistemas de informação
A vantagem da virtualização é, afinal de contas, a liberdade do sistema. Por exemplo, a portabilidade permite que o software existente seja executado em diferentes sistemas operacionais e em novo hardware. Também é possível executar vários programas ao mesmo tempo sem estar ciente do comportamento de cada um dos programas do outro. Isto pode reduzir o custo total do sistema, o que muitas vezes é especialmente útil para os servidores.
Por outro lado, a desvantagem é que o mecanismo de virtualização se torna complicado e retarda. Portanto, ao construir um sistema com a virtualização em mente, é necessária capacidade de hardware suficiente.
A seguir, vejamos um exemplo concreto de tecnologia de virtualização.
- MVS
MVS (Multiple Virtual Storage) é um sistema operacional para mainframes desenvolvido pela IBM, mas é conhecido como o sistema operacional mais rápido e mais prático do mundo. A memória virtual é uma tecnologia que pode ser chamada de “virtualização do espaço de memória”, e é uma tecnologia indispensável para sistemas operacionais multitarefa. Por exemplo, suponha que vários programas estejam sendo executados ao mesmo tempo quando a memória virtual não é suportada. Neste ambiente, suponha que o programa A escreva dados X em um espaço de memória. Então o que acontece se o programa B grava dados Y no mesmo espaço de memória? Depois disso, mesmo se o programa A tentar ler os dados, ele lerá os dados Y, e os dados não serão consistentes, então o programa A não funcionará corretamente.
Portanto, antes do programa B gravar os dados Y pela MVS, os dados X são salvos em um dispositivo de armazenamento externo. Ele então retorna os dados X à memória antes que o programa A os leia. O princípio da memória virtual é realizar esta operação para que os programas A e B não estejam cientes dela. Isto permite que o programa seja executado independentemente, independentemente do comportamento de outros programas. - Java VM
Acho que Java é freqüentemente ouvido por pessoas envolvidas em sistemas incorporados. Java é uma linguagem de programação, mas, ao mesmo tempo, tem o aspecto de uma “máquina virtual”. Como regra geral, o compilador Java não produz código nativo (código que pode ser executado diretamente pela CPU), mas produz código intermediário. Este código intermediário é uma forma de código que pode ser executado pela Java VM (Java Virtual Machine). O código intermediário é mais lento de executar do que o código nativo, mas mesmo que o SO e a configuração de hardware sejam diferentes, se você preparar um Java VM para esse SO e hardware, você pode executar um código intermediário comum.
Existem vários tipos de sistemas operacionais para sistemas embarcados para diferentes propósitos, e muitas vezes é mais fácil desenvolver um Java VM do que preparar um compilador para todos os sistemas operacionais. O JavaVM tem a vantagem de absorver as diferenças no sistema operacional e hardware e executar código intermediário comum. Por esta razão, o Java é freqüentemente usado em sistemas embarcados. - WINE
“WINE” é um software que roda aplicações Windows em Linux. É um tipo de emulador que vai entre aplicações Linux e Windows e atua como uma ponte entre as APIs (interfaces de programação de aplicações). Da perspectiva de absorver as diferenças de sistemas operacionais, pode-se dizer que este tipo de emulador é um tipo de virtualização.
Virtualização do sistema de produção e exemplos concretos
Por outro lado, quais são os benefícios da virtualização dos sistemas de produção?
Reproduzindo a linha de produção da fábrica em um computador e simulando a linha de produção, é possível examinar e melhorar vários problemas antes de realmente iniciar a produção. Também é possível melhorar a eficiência da produção e economizar mão-de-obra, gerenciando a produção utilizando equipamentos de TI.
Ao virtualizar os sistemas de produção, especialmente o monitoramento e controle de produção utilizando equipamentos de TI, o problema é que os protocolos de controle e formatos de dados dos equipamentos de fabricação são diferentes. Os fabricantes de equipamentos de manufatura freqüentemente empregam protocolos de controle e formatos de dados ideais para maximizar o desempenho de seus equipamentos de manufatura. Há um movimento para criar esses padrões unificados, mas a situação atual é que eles ainda não foram realizados.
Portanto, é concebível introduzir um servidor edge entre o sistema de controle do equipamento de fabricação e o servidor de nuvem e realizar operações no servidor edge para absorver essas diferenças. Dessa forma, da perspectiva do servidor de nuvem, os formatos de dados e protocolos de controle parecem todos iguais. Portanto, tal sistema também pode ser chamado de “virtualização” no sentido de que absorve as diferenças entre os equipamentos de fabricação. A introdução do edge computação para este fim tem a vantagem de alcançar tanto o monitoramento quanto a velocidade dos equipamentos de manufatura.
Além disso, se o próprio servidor edge for virtualizado, vários dispositivos de fabricação podem ser monitorados independentemente com uma única peça de hardware para o servidor edge , e o software pode ser adicionado posteriormente. Isto também reduzirá os custos de operação.
Tecnologia de Virtualização e edge computação
Analisamos o significado e os exemplos concretos de virtualização, tanto do sistema de informação quanto dos sistemas de produção. As diferenças nos protocolos de controle e formatos de dados dos equipamentos de fabricação na linha de produção são muitas vezes problemas no campo, mas absorvê-los por edge computação é um dos meios eficazes. Além disso, se o próprio servidor edge for virtualizado, é possível construir de forma flexível um sistema em torno da linha de produção. Além disso, como o servidor edge pode ser adaptado, é possível virtualizar a fábrica passo a passo enquanto se faz uso do equipamento existente. Neste contexto, o apoio ou não à virtualização é uma consideração importante ao implantar um edge.
