边缘计算高阶功能

（融合重构版：与 Shadow + Points + OPC UA 架构一致性）

强约束（工业化一致性）：

北向零改动，完全复用现有 MQTT 与 OPC UA Server。
共享源与规则不得直接订阅点位变化；唯一输入源为设备级原子快照（Shadow）。
发布由 Points Commit 唯一触发；控制统一走工作流闭环（Check → Delay → Write → Confirm）。

统一数据流：

南向驱动 → Channel → Device → Points → Shadow Device（原子快照）
  → Snapshot Bus（共享源层） → Dispatch → Rule Execution Pool → Result Processor
  → Workflow / Log / Commit → Points Commit → MQTT & OPC UA（复用）

优化阶段：共享源与并发优化设计（高性能边缘计算）

一、阶段目标

高级阶段目标是在前两阶段（基础规则 + 时间窗口 + 状态管理）的基础上，实现：

共享源机制：同一数据源可被多规则共享，避免重复采集与重复计算；
高并发与异步执行优化：支持大量规则与高频数据流同时执行；
分布式/集群能力（可选）：在多节点边缘环境下分布式协作处理；
高级数据计算能力：
- 窗口间跨时间计算；
- 规则组合和复杂逻辑；
- 批量聚合、趋势预测、异常检测；
运维与监控升级：
- 系统性能监控；
- 窗口与状态资源使用优化；
- 并发规则调度监控。

二、总体架构扩展

2.1 数据流与共享源设计

数据流路径升级为：

南向采集 / 北向订阅 → 输入适配器 → 共享源缓存(数据快照) → 调度引擎 → 规则执行单元 → 结果处理器 → 北向输出 / 本地控制

共享源缓存（Shared Source Layer）

以 Shadow 快照为唯一源，生成版本化共享事件（SnapshotEvent），避免重复采集；
可供多个规则并发订阅，避免重复计算；
支持事件缓存、去重、异步分发与优先级（Pack 高优先）。

SnapshotEvent 定义与触发

type SnapshotEvent struct {
    DeviceID  string
    Version   uint64
    Data      map[string]Value
    Timestamp time.Time
    Quality   QualityState
}

触发：OnSnapshot(DeviceID, Version)；不使用 OnPointChange。
节奏：窗口合并（~250ms）；高负载时对 Cell 分区降采样（5s→10s）。

2.2 分层架构

新增 共享源层（Shared Source Layer），整体架构分层如下：

数据输入层（Input Layer）
共享源层（Shared Source Layer）
数据调度层（Dispatch Layer）
规则执行层（Rule Execution Layer）
结果处理层（Result Handling Layer）
运维监控层（Observability Layer）

三、核心功能模块设计

3.1 共享源缓存机制

功能描述：
- 数据源采集后的原始数据缓存；
- 支持多规则订阅和异步分发；
- 数据可根据规则需求自动转换格式或单位；
关键特性：
- 去重与缓存策略（环形缓冲、滑动队列等）；
- 异步分发队列（保证规则不阻塞主通道）；
- 支持共享源的状态信息（最近更新时间、数据质量、订阅规则列表）。

3.2 高并发调度与执行优化

功能目标：
- 支持大量规则同时处理高频快照事件；
- 保证单条规则执行不阻塞其他规则；
实现策略：
1. 异步事件驱动（以 SnapshotEvent 为触发源）；
2. 并行规则线程池与优先级调度（Pack 高优先）；
3. 批量数据处理机制（窗口聚合、批量触发动作）；
4. 超时保护、重试与熔断（失败不影响采集与北向发布）。

3.3 高级规则能力

3.3.1 基于版本的跨窗口规则

基于 Snapshot Version 的滑动/跳跃窗口；
支持趋势分析、累计统计、增量计算；
规则只关心版本递增，不依赖点位更新顺序。

3.3.2 组合规则优化

多条件组合（AND / OR / NOT）规则支持；
支持跨数据源、跨窗口、跨状态的联合判断；
支持条件优先级和条件权重。

3.3.3 异常检测与预测规则

支持突变检测、波动率异常、时间序列预测（简单趋势）；
支持自动生成告警或控制动作。

3.4 分布式/集群执行（可选）

分布式节点协作（前提约束）：
- 每节点仅维护本地设备 Shadow；不跨节点合并同一设备状态；
- 规则可跨节点并行，Snapshot 不跨节点混合；
- 输出动作集中或分散执行，统一走工作流闭环。
数据同步策略：
- 使用轻量化消息队列分发快照事件；
- 以设备边界保障共享源跨节点一致性。

3.5 运维与监控升级

性能监控：
- 每条规则平均执行时间；
- 规则并发数；
- 窗口缓存使用率；
- 状态存储访问延迟；
- 共享源分发延迟。
异常告警：
- 共享源延迟/缓存溢出告警；
- 规则执行失败告警；
- 系统资源压力告警。
调优工具：
- 可动态调整规则优先级、线程池大小、窗口缓存大小；
- 支持负载均衡和节点扩容。

四、配置模型扩展

4.1 共享源配置字段

设备ID（源自 Shadow）
窗口合并时长（window_ms，建议 250）
队列容量与优先级（Pack 高优先）
异步分发开关
订阅规则列表
数据过期策略

4.2 高并发规则配置字段

优先级
异步执行开关
最大并行线程数
批量触发阈值

4.3 高级规则配置字段

跨窗口引用（基于 Snapshot Version）
组合逻辑表达式
异常检测阈值
预测规则参数（简单趋势预测公式）

七、配置示例（现场可直接启用）

# system.yaml（节选）

snapshot_bus:
  window_ms: 250          # 快照事件合并窗口
  queue_capacity: 10000   # 事件队列容量
  async: true             # 异步分发开关
  priority:               # 设备/分区优先级
    pack: high
    cell: normal
  subscriptions:          # 订阅列表（按设备与模式）
    - device: rack_01
      include: ["pack_*", "cell_*", "alarm_*"]
      exclude: []
    - device: rack_02
      include: ["pack_*", "alarm_*"]
      exclude: []

rule_engine:
  thread_pool:
    size: 32              # 规则线程池大小
    max_queue: 5000       # 规则任务队列容量
  scheduling:
    priority_enabled: true
    batch_window_ms: 250  # 规则批量触发窗口
  time_window:
    enabled: true         # 基于 Snapshot Version 的窗口计算

points_commit:
  differential: true      # 差量写回 Points，触发北向发布（MQTT/OPC UA 复用）

五、前端页面功能设计（高级阶段增强）

共享源管理页面：
- 数据源共享状态展示；
- 订阅规则列表；
- 缓存使用率、最新数据、数据质量；
- 异步分发延迟与异常告警。
高并发规则监控页面：
- 规则执行线程池状态；
- 执行延迟分布图；
- 并发规则数、批处理统计；
- 高负载告警。
跨窗口/组合规则管理：
- 可视化配置跨窗口依赖；
- 组合条件拖拽配置；
- 多数据源关联规则可视化。
分布式节点监控：
- 节点状态、共享源同步状态；
- 节点负载、规则执行状态；
- 输出动作分布和成功率。
性能调优控制台：
- 动态调整线程池大小、规则优先级；
- 窗口缓存调整；
- 共享源分发策略调整。

六、交付成果标准

共享源机制以 Shadow 快照为唯一源，多规则共享，无重复采集与重复计算；
支持高并发规则执行，单规则执行不阻塞主数据通道；
基于版本的跨窗口、组合规则与异常检测稳定运行；
系统性能指标可监控并优化（事件分发/窗口缓存/并发线程池等）；
可选分布式执行，Snapshot 按设备边界确保一致；
前端可监控共享源、规则执行、窗口缓存、状态存储和性能指标；
系统稳定运行，无明显性能退化或数据丢失，且北向零侵入。