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Unity数字孪生教程:系统如何架构?

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发表于 2022-8-19 16:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
你好,我是大智。


很多同学对数字孪生特别感兴趣,经常有同学问我:
    数据孪生系统怎么做?有没有教程?除了Unity开发,开发数字孪生还需要掌握什么技能?有人介绍了一个数字孪生的外包,从来没做过,能不能接?
有幸参与或指导过一些数字孪生的科研、商业项目,把我的一些经验分享一下。
如果独立开发数字孪生系统,对技术要求还是比较高的,具体要掌握哪些技能呢?
在数字孪生系统中,Unity用于前端呈现,是整个系统的一部分,可以称之为数字孪生中的“数字”。
数字孪生,更重要的是“孪生”。孪生代表了什么呢?是与现实世界的同步。
所以数字孪生系统除了前端可视化的展示,更重要的是数据的采集同步。
那么一个完整的数字孪生系统如何架构呢?最简单的系统架构是这样的。


这种是最简单的数字孪生系统架构,用Unity开发可视化部分,需要啥数据从外部系统接入啥数据。有些小项目(外包10W以内)用这种架构完全就可以搞定。
这种架构的优点是简单,你只需要掌握Unity开发和一些网络开发的技能就可以。
缺点呢?有很多。
    安全性是个问题,客户端直接接入外部系统,相当于外部系统的口令全部存储在客户端中,很危险。性能是个问题,客户端直接连外部系统,当开n个客户端的时候,就会和外部系统有n个连接,特别是有的数据需要轮询去获取,可能会对外部系统造成比较大的压力灵活性是个问题,由于直接连接外部系统,外部系统一旦变化可能就会造成客户端宕机,就需要升级客户端有些功能实现不了,客户端在PC运行还好,如果客户端想要放到web/VR/MR上,一方面平台限制,很多操作是不支持的,比如连接数据库、UDP传输等等,另外一方面这些平台渲染压力已经很大了,很难支撑庞大的数据工作
针对上面这些问题,架构可以如何改进呢?


这个架构引进了一个数据服务器,这个数据服务器在这是做什么的呢?
这个服务器主要是用来中转数据,与外部系统的数据连接都由这个服务器负责。但通常监控系统中的视频流还是客户端直接连接。
针对1.0架构中的几个问题,数据服务器可以解决:
    安全性:数据服务器负责中转外部系统中的数据,客户端只需要与数据服务器通信即可,避免了外部系统口令在客户端的暴露。性能:数据服务器只从外部系统采集一次数据,如果缓存在数据服务器上,不管有多少个客户端,只需要数据服务器能抗住并发压力即可,不会对外部已有系统造成影响。灵活性:客户端与服务器制定好数据协议即可,数据服务器负责处理与外部系统的数据对接,隔绝了客户端的频繁改动,也给客户端增加了一定的稳定性功能性:可以支持客户端在web平台运行,客户端与数据服务器通过HTTP或者TCP等支持的通信协议进行通信即可,由服务器去处理外部系统的数据对接。
但是2.0架构中也存在问题,那就是数据服务器的压力太大,职责太多,它需要负责:
    从外部系统采集、处理数据。原来数据都是由外部系统负责存储,不需要考虑数据存储的事情。但是引入数据服务器后,采集到的数据可能需要进行保存,到这全栈的技能中就得增加一个数据库了。响应客户端的数据请求后续可能需要添加的一系列业务功能也需要添加到这个服务器上,比如用户、权限等等
所以演化到3.0的架构时,提高服务端的并发能力,可以将数据服务器根据需要进行拆分,加入数据库,这里面没有一个固定的架构模式,初步是将数据、应用模块拆分开,有计算量较大的模块(比如AI预测、数据分析等等)可以单独再拆分出来。
比如:


数字孪生全栈开发能架构到这一步基本上就能Hold住几十万的项目了。
这里面需要的技能主要包括:
    Unity开发网络通信数据库服务器架构与开发服务器运维
3.0的架构再往后演进,就需要很强的服务器开发能力了,主要核心目标还是提高服务端的并发能力,加入分布式等等,此处就不再多说了。

对于Unity数字孪生全栈开发你还有什么想知道的?可以评论告诉我,下次继续分享。

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