ICS T3480(ICS T3480)

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开放自动化的发展路径

软件容器化技术发源于几十年前的UNIX操作系统，经过LINUX开源软件生态系统以及大量云计算服务供应商的大力推动，业已大大降低了门槛，成为可以人们普遍掌握和运用的技术。

对于软件开发商和***终用户，软件容器技术提供两个巨大的价值：1）可为任意数量的机器、物理或虚拟对象，提供自动配置、部署和管理分布式应用的方法和手段；（2）容器软件开发过程中创建了一个“容器图像”的存贮库，在软件交付时，这一容器图像形式可在不同于原来开发的软硬件环境的另一种环境中协调地创建，同时还自动建立了包括运行应用软件所要求的所有的软工作环境。

在开发容器图像的过程中完成了一种高度的抽象，使它***于异构的多CPU、操作系统、软件版本，以及在开发期间运行的环境。由于容器图像划定的范围仅容纳在一个应用软件内，所以容器会将开发者的注意力从管理计算机转移到去管理应用。这极大地改善了应用的部署能力和可见性。显而易见，传统的嵌入式系统软件技术在交付和管理分布式和高可用性的应用软件的能力方面，根本无法与软件容器技术相抗衡。

图3是容器化软件的原理框图，其中Docker将应用软件分隔为若干个可管理的APP功能模块，并将它们打包在一个容器中。Docker公司集成源于Linux的容器化技术的目的，一方面是为了让应用软件的开发能适应每一种开发环境，另一方面是为了解决代码依赖性跟踪、应用软件可伸缩，以及仅仅修改升级个别APP而不会影响整个应用软件等等问题。

从技术成熟度来讲，基于容器的软件部署已经高度标准化了，用于容器开发、部署和业务流程管理的软件工具在前5～10年中已经臻于成熟，并以开源的形式提供使用。它运用广泛，为许多不同类型的平台所成功运用，包括非常大的系统（例如Google）到***小的计算机系统（如树莓派，RespberryPi）等。

再来观察传统的嵌入式系统及其软件开发的市场。目前许多嵌入式软件包含了许多专用元素，即使它们是基于开源软件开发的也是如此；传统的嵌入式系统及其软件应用缺乏灵活性，操作系统和软件工具链呈现碎片化，开发速度很慢；硬件/软件的集成存在不少不确定性的问题；难以解决日趋重要的信息安全问题。当嵌入式系统软件的市场受到Linux冲击的时候，其它方面的传统嵌入式市场已经坚持了许多年。这一市场需要改变过去运用的技术，才能适应向工业物联网IIoT、工业4.0、智能制造和其它类似领域的转移，其转型的路径必然是进入网络式（即分布式）的嵌入式系统。未来的嵌入式系统肯定会要求整个软件栈（从居于顶层的应用软件一直到其使用的操作系统和管理程序）具有自动升级的能力，特别是工业嵌入式系统急需在其整个生命周期过程中进行开发、实施、部署和管理。

如果工业自动化当前的技术栈不再能很好地提供服务的话，替代的显然是云计算的软件技术。大约五年时间内所有软件的开发将会使用云软件开发的方法，这一趋势已不是初露端倪，而是如日中天。如果说“软件正在吞噬世界”，那么吞噬软件开发的软件则是云软件开发及其工具。甚至在嵌入式软件的特殊领域，软件开发几乎会被当前和未来的云软件技术所左右，或者完全吞没。

这当然不是说所有的应用软件都在云端运行，而是说云软件所用的软件开发和部署技术，将要以压倒的优势超越其它软件开发的形式，占据主要地位。原因是云计算市场虽然已经规模很大，但仍是相当兴旺、且一直在发展的行业，当下火热的云计算软件技术就和云计算本身一样，其发展势头方兴未艾，诸如OpenStack、CloudFoundry、Docker和Kubernetes等软件已经在过去的5～10年内相继宣布为开源。云计算方面的***认为云计算模型包含了显著的冗余性，而且还有很大的改善余地；因而人们应该期望，此领域的技术发展一定是迅速和持续的。工业自动化市场要关注和运用它，是因为云软件技术可以将软件规模缩小至相当小的系统内，这类系统正是工业自动化和OPAF所需要的。

在过去的两年期间，已经在许多工业产品中导入了容器开发技术。除此而外，还有一种云技术也值得注意，这就是在云执行平台上出现、所谓的“单核与只要求很小的计算和存储资源的嵌入式软件开发组合”。单核技术目前在许多研究领域中十分活跃，随着风险***的大量涌入，肯定会很快投入实际应用。