边缘计算基础功能

文档定位： 规则引擎与数据流转说明。介绍 EdgeX 边缘计算的当前架构、数据闭环与规则执行能力。规则配置细节见边缘计算规则帮助；API 见边缘计算 API。

项	内容
版本	与代码同步（2026-07）
实现入口	`cmd/main.go` · `internal/core/edge_compute_manager.go`
配置存储	`data/config.db` → `EdgeRules` 桶
运行时存储	`data/runtime.db`（状态、窗口缓冲、失败重试、错误日志）

一、能力概览

EdgeX 边缘计算在网关上提供事件驱动的本地规则引擎，与南向采集、影子设备、北向推送共用同一数据快照，实现：

多源数据订阅 — 一条规则可绑定多个南向点位，用别名在表达式中引用
四类规则 — Threshold / State / Window / Calculation
动作链编排 — Log、设备写点、MQTT/HTTP 北向、Sequence、Delay、Check、Database
防抖动与去重 — 状态维持（duration/count）、on_change 边沿触发
可观测 — 规则运行时状态、引擎指标、错误日志与失败动作重试

规则由 EdgeComputeManager（Go + expr-lang/expr）执行，不是独立的嵌入式 Pipeline Worker 进程。

二、总体架构

flowchart LR
  subgraph south [南向采集]
    Drv[协议驱动]
    SE[ScanEngine]
  end
  subgraph shadow [影子层]
    SI[ShadowIngress]
    SC[ShadowCore]
    SB[ShadowBridge]
  end
  subgraph pipe [DataPipeline]
    ECM[EdgeComputeManager]
    NBM[NorthboundManager]
    SF[StoreForwardManager]
  end
  Drv --> SE --> SI --> SC --> SB --> pipe
  pipe --> ECM
  pipe --> NBM
  pipe --> SF
  ECM --> Act[动作: MQTT/HTTP/写点/日志...]

2.1 分层职责

层次	组件	职责
采集调度	ScanEngine	EDF 优先级队列、熔断、自适应节流；驱动采集结果写入 Shadow
影子快照	ShadowCore	南向点位统一快照；VirtualShadowEngine 可写入计算点位
数据管道	ShadowBridge → DataPipeline	影子变更扇出为 `model.Value`，供规则、北向、历史共用
规则引擎	EdgeComputeManager	索引匹配规则 → 调度器批处理 → Worker 池评估与执行动作
北向/存储	NorthboundManager、StoreForward	与规则并行消费 Pipeline，互不阻塞

** wiring 代码：** cmd/main.go 中 wireShadowStack 将 ShadowBridge 挂到 ShadowCore，EdgeComputeManager.Start() 注册 handleValue 为 Pipeline 处理器。

2.2 数据流（单点更新）

驱动经 ScanEngine 完成采集 → ShadowIngress 合并写入 ShadowCore
ShadowBridge 订阅变更，批量 Push 到 DataPipeline
EdgeComputeManager 更新 valueCache，按 channelID/deviceID/pointID 索引查找关联规则
满足 check_interval 后，任务进入 edgeRuleScheduler（默认 250ms 批窗口合并同规则触发）
Worker 池（10 协程）执行 executeRule：评估条件 → 状态维持 → 并行执行动作链

三、规则引擎核心机制

3.1 规则模型

规则结构定义于 internal/model/types.go 的 EdgeRule：

字段	说明
`type`	`threshold` · `state` · `window` · `calculation`
`sources[]`	数据源列表，含 `alias`、`channel_id`、`device_id`、`point_id`
`condition`	布尔表达式（Threshold/State/Window 触发条件）
`expression`	计算表达式（Calculation 类型）
`check_interval`	评估周期，如 `500ms`、`5s`、`1m`
`trigger_mode`	`always`（默认）或 `on_change`（状态边沿才执行动作）
`priority`	数值越大优先级越高；调度批内按优先级排序
`state`	可选 `{ duration, count }` 防抖动
`window`	Window 类型：`size`、`interval`、`aggr_func`
`actions[]`	动作链

持久化： Upsert 规则后写入 config.db 的 EdgeRules 桶；启动时 LoadRules 重建索引。

3.2 规则类型与评估逻辑

类型	评估方式	典型用途
threshold	`condition` 为 true 时触发	越限告警、组合逻辑
state	与 threshold 相同 evaluator；配合 `state` 维持	持续异常才报警
window	缓冲样本 → 聚合 → 对聚合结果评估 `condition`	滑动平均、变化率
calculation	每次周期执行 `expression`，成功即触发动作	派生指标、单位换算

Window 聚合函数： avg、min、max、sum、count、rate（Δ值/Δ秒）。

运行时状态： NORMAL → WARNING（维持中）→ ALARM；见 RuleRuntimeState。

3.3 调度与性能参数

参数	默认值	说明
批窗口	250ms	同规则多次触发合并为一次
Worker 数	10	规则评估并发
任务队列	1000	满则丢弃并计数 `rules_dropped`
Pending 上限	5000	超限淘汰低优先级待调度任务
失败重试	30s 周期	仅 `mqtt`、`device_control`，最多 10 次

3.4 表达式环境

触发点：value
各源别名：如 t1、p1（缺失源为 NaN，比较结果为 false）
位运算：bitget、bitset、bitand、bitor、bitxor、bitnot、bitshl、bitshr
语法糖：v.4 / v.bit.4 表示第 4 位（1-based）

注意： UI 中的 trigger_logic（AND/OR）当前未在引擎中实现；多源逻辑请写在 condition 中，如 t1 > 80 && p2 < 10。UI 中 window.type（sliding/tumbling）为展示字段，引擎仅依据 size、interval、aggr_func 行为。

四、动作输出

支持的动作类型（executeSingleAction）：

类型	说明
`log`	写入网关日志 `[EdgeAction]`
`device_control`	写南向点位；支持 `targets[]` 批量与 RMW 位表达式
`mqtt`	引用 `mqtt_config_id` 或内联 client，模板变量 `${alias}`
`http`	引用 `http_config_id` 或内联 URL/body
`database`	写入 runtime 桶（默认 `rule_events`）
`sequence`	顺序执行 `steps[]`
`delay`	等待 `duration`
`check`	读点校验表达式，失败可执行 `on_fail[]`

MQTT/HTTP 动作推荐使用 mqtt_config_id / http_config_id 引用已有北向配置（UI 模版字段 mqtt_id 保存时需对应为 mqtt_config_id）。

五、可观测与运维

5.1 运行时数据（runtime.db）

桶	内容
`RuleState`	各规则 `RuleRuntimeState`
`WindowData`	Window 规则样本缓冲
`DataCache`	失败动作重试队列
`bblot`	分钟级错误快照
`edge_events` / `edge_failures`	结构化错误事件

5.2 API 与 UI

规则 CRUD：GET/POST /api/edge/rules，DELETE /api/edge/rules/:id
运行时：GET /api/edge/states，GET /api/edge/metrics
日志：GET /api/edge/logs，GET /api/edge/events，GET /api/edge/failures
UI：边缘计算 页签 — 规则列表、场景模版、记录与日志

5.3 与 ScanEngine 的关系

规则引擎不直接调用驱动；它消费 ShadowBridge 推送的 Pipeline 数据。采集 SLA（扫描滞后、漂移）由 ScanEngine 独立监控（GET /api/diagnostics/scan-engine）。规则 check_interval 应不低于相关点位的采集周期，避免空评估。

六、快速上手

在南向通道中配置设备与点位，确认 Shadow 页可见实时值
边缘计算 → 新建规则，绑定数据源并设置别名
选择规则类型，编写 condition 或 expression
添加动作链（建议先用 log 验证，再加 MQTT/写点）
启用规则，在「记录与日志」与 /api/edge/states 观察运行状态

下一步阅读：

边缘计算规则帮助 — 配置详解
边缘计算最佳实践 — 编排与性能
场景手册 — 工业示例
边缘计算 API — 自动化集成