Ein Hersteller aus der Schwerindustrie erreicht eine Verfügbarkeit von 99,999% mit einem auf Rust basierenden Edge-Orchestrator, der Gateway-Abstürze verhindert hat

Bevor wir einen Rust-Code schreiben konnten, mussten wir genau verstehen, warum das bestehende Middleware-Programm fehlschoss. Unser Team analysierte Crash-Logs, Speicherprofile und GC-Pause-Verteilungen aus den Java- und C++-Komponenten.

Die Muster waren eindeutig: Speicherlecks in den C++-Protokollverarbeitern samlten sich innerhalb von 3-5 Tagen, bis das System an der Heap-Kapazität ran war. Die Java-Orchestrierungsebene fügte unvorhersehbare GC-Pausen hinzu – die manchmal über 200ms betrugen – was Timeout-Angriffe auf latenzempfindliche OT-Verbindungen verursachte. Wir dokumentierten diese Ausfallmodi, um sicherzustellen, dass die Rust-Erneuerung jedes der Probleme angehen würde.

Die Zuverlässigkeit der Software war nur die halbe Lösung. Der Kunde benötigte außerdem eine deterministische Netzwerkarchitektur für sicherheitskritische Maschinensteuerungen – etwas, das der Standard-Ethernet nicht garantieren konnte.

Wir haben den NXP-Prozessor Layerscape LS1028A aufgrund seiner integrierten Unterstützung für Time-Sensitive Networking ausgewählt. TSN bietet eine begrenzte Latenz für kritischen Traffic und ermöglicht gleichzeitig die Bereitstellung von Daten in der gewünschten Qualität – genau das, was benötigt wird, um die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der OT mit der Cloud-Verbindung von IT-Systemen zu verbinden.

Rust war die einzige Sprachauswahl, die alle Anforderungen erfüllte: Speicherzuverlässigkeit ohne Abfallvermeidung, fahrerlose Konkurrentenfähigkeit zur Abwicklung von Tausenden von Protokollverbindungen und eine Performance auf Bare-Metal-Basis für die Echtzeitdatenverarbeitung.

Wir haben den Orchestrator auf der tokio async-Runtime entwickelt, was eine effiziente Verwaltung von gleichzeitigen Modbus-, Profinet- und OPC-UA-Verbindungen ermöglicht, ohne dass dies Auswirkungen auf die Thread-Verfügbarkeit hat. Protokolladapter wurden als modulare Bausteine implementiert, sodass es einfach ist, neue OT-Protokolle hinzuzufügen, wenn die Anforderungen des Clients sich ändern.

Die Ersetzung von Middleware in einem realen Produktionsumfeld erfordert eine sorgfältige Abstimmung. Wir haben das Rust-System drei Wochen lang im Shadow-Modus ausgeführt und die gleichen Sensorströme verarbeitet wie das Legacy-Middleware und die Ausgänge verglichen.

Nachdem wir die 100% Datengleichheit und die stabile Leistung bestätigt hatten, führten wir während der geplanten Wartungsintervalle Zone für Zone über auf. Die Übertragung war für die upstream-Systeme unsichtbar – die Cloud-Integrationen verliefen ununterbrochen. Seit der Einführung hat der Rust-Orchestrator eine Verfügbarkeit von 99,999% erzielt und keine Abstürze aufgrund von Speicherproblemen.