Цифровые двойники в туманных вычислениях: организация обработки данных с сохранением состояния на базе микропотоков работ

Цифровые двойники процессов и устройств используют информацию, получаемую с датчиков, для синхронизации своего состояния с сущностями физического мира. Концепция потоковых вычислений позволяет эффективно обрабатывать события, генерируемые такими датчиками. Однако необходимость отслеживания состояния экземпляра объекта приводит к невозможности организации цифровых двойников в виде сервисов без сохранения состояния. Еще одной особенностью цифровых двойников является то, что некоторые задачи, реализованные на их основе, требуют способности реагировать на входящие события на скорости, близкой к реальному времени. В этом случае использование облачных вычислений становится неприемлемым из-за высокой временной задержки. Туманные вычисления решают эту проблему, перемещая некоторые вычислительные задачи ближе к источникам данных. Однако сложности в организации обработки состояния на базе контейнеризованных мироксервисных систем создает проблемы в обеспечении бесперебойной работы таких сервисов в условиях туманных вычислений. Таким образом, основная задача исследования заключается в создании методов контейнеризированной обработки потоков данных с сохранением состояния на основе микросервисов, для поддержки развертывания компонентов цифровых двойников на базе туманных вычислительных сред. В рамках этой статьи мы исследуем возможности живой миграции процессов обработки потоков данных с сохранением состояния и способы перераспределения вычислительной нагрузки между облачными и туманными узлами с использованием платформы Kafka и Kafka Stream DSL API.