近年来，物联网已广泛运用于安防监控、智能交通、智能电网、智能物流等领域，并在各行各业不断深化。工业物联网亦是其中一个重要领域，通过云计算、大数据等新一代信息技术在工业领域的探索融合，新产品、新应用、新模式的产生和应用可以显著提高运营效率，进而推动工业领域和相关业务数字化、网络化、智能化的发展。
以城市轨道交通为例，轨道交通具有运量大、速度快、车次多、安全准时、便捷舒适等优点，成为了城市出行的一种高效选择。为了使乘客安全、快捷地乘坐地铁或城轨，列车上有乘客信息系统（PIS）、广播系统（PA）、视频监控系统（CCTV）、（列车）受电设备监控系统（TAS）等众多基于嵌入式板卡运行的车载系统。随着车载系统的功能不断丰富以及AI技术的逐步应用，车载系统对算力的需求越来越大，但列车内能够装载计算和存储设备的空间却十分紧张，而且系统也缺乏相应的容灾能力。如何高效整合列车内的计算资源，确保车上应用系统的稳定运行，是城轨列车信息化智能化发展亟待解决的重要问题。
此外，地铁列车高速行驶过程中极易受到供电线路、轨道、电波、磁场等外界因素的干扰，支撑车载系统运行的嵌入式板卡等设备经常会出现电源、网络频繁断连的情况。在这种情况下，车上计算资源如何保障车载系统能够快速恢复运行？又是一个极具挑战性的技术难题。
云计算技术可以很好地提高计算资源的利用率问题，但是，在电源、网络可能频繁断连的环境下，云平台或节点能够在多短时间内完成宕机恢复呢？
从网上可查询到的以往云平台宕机恢复事件可知，一般情况下，云服务平台宕机的恢复时间少则1-2小时，慢则1-2天，甚至更久。部署在云服务上的业务应用宕机恢复时间少则1-2分钟，多则1-2小时，甚至更久。但是，对于搭建在地铁或城轨列车上支撑各种车载应用系统随列车同步运行的云平台，1-2小时的云服务平台宕机恢复时长和1-2分钟的云上应用的宕机恢复时长，对于运营中的城轨列车而言却是无法接受的。
根据城市轨道线路的最短站间距离和运行时长、地铁列车停站时间和行车间隔等因素，为保障列车的正常运营行驶，提出了地铁或城轨列车上支撑各个车载系统运行的云平台在断电恢复后，等待其整体重启恢复的时间不可以超过1分钟、应用系统恢复启动时长需在20秒内的要求，这对于常规的云计算技术，是很难实现的。
面对1分钟内完成整个云平台恢复运行、20秒内完成应用迁移恢复启动的重大技术挑战，品高股份基于自主研发的品高云操作系统采用了多方面的技术改造和创新，生成了品高边缘云平台解决方案。
主要技术改造和创新如下
轻量化内核
品高云操作系统BingoCloudOS底层基于Erlang/OPT语言开发，本身就具备系统底噪开销低，云平台稳定运行过程中，内存占用小、硬盘空间占用小等特性。由于平台需运行在城轨列车上，针对嵌入式硬件资源环境的要求，品高股份对BingoCloudOS云平台的高级服务进行了裁剪，对核心部分进行更深入的轻量化、健壮性改造，使在BingoCloudOS的基础上研发而来的品高边缘云平台，能够在保证抗毁能力的前提下，启动速度更快、运行底噪更小。
基于容器的云平台底座
针对开源容器产品运行底噪大的缺陷进行优化，对自主研发的容器核心组件进行轻量化设计，大幅降低容器云的运行时底噪，使边缘云平台从整体上实现了轻量化，可直接部署到嵌入式设备中，基于容器的底座大大缩短了云节点的启动时间，同时节点控制器的内存消耗对比传统容器云降低了40%。另外，同时支持CRI-O、Isula等轻量化快速容器技术。
分布式容器镜像仓库
通过构建分布式容器镜像仓库，确保容器镜像在跨物理节点的情况下保持高可用，减少容器镜像从网络远程镜像仓库拉取镜像的时间。使品高边缘云平台均能基于本地物理节点的镜像仓库启动容器，大大缩短创建容器的时间。
自迁移恢复
当运行某些车载系统的一个或多个节点设备出现掉电、断网、损毁情况时，边缘云平台会自动在可用节点上通过分布式离线镜像仓库快速启动被损坏节点上的容器实例。节点根据残留信息自动进行角色确认，在网络恢复连通性后自行上报到控制节点进行节点信息更新，并转换或恢复节点的所有服务。在多台物理节点发生断电重启的情况下，各个物理节点按断电自恢复的模式进行并行异步恢复，满足在超短时间内完成恢复的需求。
将整个边缘云平台的恢复时长压缩在1分钟内、应用迁移恢复时长缩短至20秒内完成，并不仅仅是依靠以上几个技术要点就可以完全实现，因为技术与技术之间并不是相互独立的，宕机恢复时长的压缩还需要共享存储、监控告警、多层级容灾等众多技术的相互配合和共同作用。
勇于挑战困难、坚持技术创新总会结出丰硕的果实。以自主研发的品高云操作系统为基础，经过反复测试和优化，最终研制出的品高边缘云平台，成功满足了地铁和城轨列车运行所需的各项技术指标，并先后在北京11号线、19号线、平西府试验线，海南三亚城轨等项目随列车成功上线运行。
凭借自主可控的技术和坚持创新的成果，以品高边缘云为实际应用案例的《物联协同边缘计算平台》，参加了《2022年度亚太信息通讯科技大赛（APICTA）》的角逐，并一举荣获了“2022年度亚太信息通讯科技大赛工业-交通、供应链、ICT网络和通讯类别金奖”。
从1小时到1分钟，从1分钟到20秒，品高股份自主研发、勇于挑战、坚持创新，一步步落实“行业+云”战略，践行云技术与行业的深度融合。未来，品高股份将继续以领先的技术、卓越的产品、优质的服务、丰富的经验，努力推动工业化和信息化的融合发展，加速形成工业生产制造和服务体系的新模式、新业态，赋能政企行业数字化转型和产业升级。
