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High Performance OPC UA Server SDK

产品介绍
作为OPC UA技术的领先供应商,我们分析了当今OPC UA实施的问题和瓶颈。 我们得出结论,只有完全重新设计可以解决问题,以提高性能,提高可扩展性,并增加OPC UA的安全性。 这使得OPC UA可在最小的设备中使用,从而“IoT就绪”,并且还保证高端服务器的性能提高,高端服务器必须能够并行处理数千个连接。

随着从零开始的新的软件架构和新的实现,我们已经实现了所有这些目标。 当然,新的实现仍然与原始的OPC Foundation Stacks有线兼容。


并行性再研究

许多网络应用程序的一个问题是坏的多线程设计。 创建太多线程没有一个明确的概念,这导致资源的巨大浪费,由于锁定问题的性能不佳,以及丢弃的CPU缓存。 一些实现甚至每个连接创建一个线程,这是可扩展性的最糟糕的设计。

通过新的SDK,我们设计了一组OPC UA组件,它们可以彼此独立地并行工作,从而在多核CPU上实现无干扰的卓越性能。 此外,该架构允许从最小微控制器中的单线程主环路驱动组件。

组件设计允许在单独的进程中运行组件,如网络编码器/解码器。 这不仅可以提高性能,它还允许从沙盒机制,如Linux安全计算模式中受益。这允许禁用此过程的任何操作系统调用。在可能导致漏洞的错误的情况下,一旦攻击者试图访问禁止的操作系统功能,该过程就被OS终止。主进程检测到这一点,并可以重新启动终止的进程。

异步网络API

新的OPC UA实现基于完全异步的网络API作为OS抽象层。 不同的网络后端允许受益于诸如POSIX AIO,Linux epoll,BSD kqueue或Windows完成端口API的现代操作系统特定API。 这些API不会遇到像古老的Berkeley Socket API那样的可扩展性问题,并且是高性能服务器应用程序的启动器。 这些API的使用允许减少上下文切换和复制操作的数量,这提高了在扩展到数千个连接时的性能。

有了这个新的API,我们还为非阻塞域名解析引入了解决方案,我们在今天的实现中确定了一个大的设计问题。

异步加密和PKI API
与网络API一样,今天的加密实现遭受同步阻塞实现。 我们的新OPC UA实现完全异步设计来解决这个问题。 支持开箱即用的两个不同的后端:OpenSSL和mbedTLS。 随着时间的推移,可以添加更多后端。 这个概念还允许添加硬件加速密码。 异步设计现在允许将加密作业委托给硬件芯片,继续OPC UA通信,并且稍后处理硬件加密的结果,即使在单线程环境中也是如此。
提高性能
作为最大的性能瓶颈之一,我们确定了当今基于ANSI C的OPC UA实现的编码器/解码器组件。 即便它比基于Java和C#的堆栈更快,仍然没有发挥全部潜能。 通过完全重新设计编码过程,我们可以为编码过程提高10倍的性能。取决于传输的数据的类型,这能够导致OPC UA协议的总体性能提升高达4倍。
小型化
在整个设计过程中,我们专注于小型化,使软件可用于嵌入式设备。 模块化概念,可配置内存池和高效实施使其非常适合最小设备和物联网(IoT)。 在运行Euros Real Time操作系统的采用ARM的演示设备上,我们能够在包含操作系统在内300K代码中集成OPC UA服务器。 新的基于表的地址空间概念允许将巨大的地址空间与其他SDK中所需的内存的一小部分集成。 它还支持完全驻留在ROM中的只读地址空间模型。
软件质量
为了从一开始就确保最好的质量,我们开发了一个全面的测试环境。 使用这个工具集,我们已经能够实现98%的线覆盖和95%的分支覆盖。
支持的OPC UA服务
·  发现服务集:查找服务器,获取端点
·  安全通道服务集:打开安全通道,关闭安全通道
·  会话服务集:创建会话,激活会话,关闭会话
·  查看服务集:浏览,浏览下一个,翻译浏览到节点ID,注册节点,注销节点的路径
·  属性服务集:读,写
·  方法服务集:调用
·  监视项目服务集:创建监视项目,修改监视项目,删除监视项目,设置监视模式
·  订阅服务集:创建订阅,修改订阅,删除订阅,设置发布模式,发布,重新发布
产品系列

支持的功能和配置文件
·  数据访问
·  方法
规格参数
 OPC UA特性和配置文件

其他
供货范围
OPC UA服务器SDK
信息模型XML文件到二进制文件转换器
信息模型XML文件到C代码转换器
IPC框架
单元测试框架
单元测试套件,支持移植SDK
CMake构建文件
API文档,示例和教程
三年维护和支持
一个UaModeler授权许可
相关产品
UaGateway
UaGateway旨在将“经典”OPC产品集成到OPC UA环境中。 其主要功能是将UA客户端连接到COM / DCOM服务器(包装器),使用COM / DCOM客户端(代理)访问UA服务器,以及通过安全的UA连接对COM / DCOM进行隧道连接。 有关详细信息,请参阅UaGateway产品页面。