【边缘计算实战】P2：Docker Compose 搭建巡检边缘运行时（含 /infer 与心跳）

系列：巡检机器人边云协同（P1→P2→P3→P4）
代码仓库：https://gitee.com/ghaweiuptgb/edge-computing
本篇目录：projects/p02-edge-runtime
前置：建议先读 P1（理解卸载在解决什么问题）

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一、为什么需要 P2？

P1 里的「边缘节点」是 Python 对象。要对接真实巡检系统，至少得有：

• 可 HTTP 调用的推理接口
• 多节点拓扑（边 A / 边 B / 云）
• 服务发现与健康检查（节点挂了能知道）

P2 用 Docker Compose + FastAPI 做最小运行时：不上 K8s，不上 Redis，够研0 演示与联调。

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二、总体拓扑

robot-sim ──/infer──► edge-node-a
edge-node-a/b ──register/heartbeat──► registry
cloud-stub    ──register/heartbeat──► registry

服务	端口	作用
registry	8000	注册 / 心跳 / 节点列表
edge-node-a	8001	弱一点的边
edge-node-b	8002	强一点的边
cloud-stub	8003	云端桩（算力强、固有时延大）
robot-sim	8004	模拟巡检任务与电量

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三、核心接口约定

1. 健康与信息

• GET /health → {"status":"ok", ...}
• GET /info → 节点角色、CPU、支持模型等

2. 推理 /infer

{
  "task_id": "task-0001",
  "model": "auto",
  "payload": {"image_size_kb": 256, "complexity": "medium"},
  "timeout_ms": 800
}

model 取值：

• small：快
• large：慢
• auto：先 large，失败/超时再降级 small（degraded=true）

3. Registry

• POST /register
• POST /heartbeat
• GET /nodes（含 healthy 字段，心跳超时则变 false）

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四、Mock 推理怎么模拟「算力差异」？

研0 不必一上来接 ONNX。P2 用 asyncio.sleep 模拟服务时间：

service ≈ base_latency + model_base * complexity * size / cpu_cores

并用 Semaphore 限制并发；若预估已超时，则 快速失败（返回 ok=false），保证过载时进程不崩。

视觉组以后给 .onnx，只需替换引擎内部，HTTP 契约保持不变。说明见仓库 docs/onnx-replacement.md。

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五、一键启动

前提：Docker Desktop 已运行。

cd edge-computing/projects/p02-edge-runtime
pip install -r requirements.txt

docker compose up --build -d
python scripts/smoke_test.py
python scripts/load_test.py --url http://127.0.0.1:8001
python scripts/accept_p2.py

浏览器可直接看：

• http://127.0.0.1:8000/nodes
• http://127.0.0.1:8004/status

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六、实现要点（面试/组会也好讲）

1. 一套代码，三套节点

edge-a / edge-b / cloud 共用 compute_node.app，靠环境变量区分：

• NODE_ID / NODE_ROLE
• CPU_CORES / BASE_LATENCY_MS
• REGISTRY_URL / SELF_URL

避免复制三份几乎相同的服务代码。

2. 心跳 TTL

Registry 内存表记录 last_heartbeat_ts。
docker compose stop edge-node-a 后数秒，/nodes 里该节点 healthy=false。

这就是「复杂环境」里节点掉线的最小可观测性。

3. 降级与快失败

高负载下系统可以变慢、可以失败，但 不能无响应崩溃——这是边缘运行时的基本功。

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七、验收清单（本仓库脚本已覆盖）

• Compose 一键启动
• 停掉 edge 后 registry 感知不健康
• 过载下 /infer 返回失败而非服务挂死
• 有 ONNX 替换说明文档

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八、小结与下期预告

P2 把节点变成了「真服务」。

下一篇 【P3】在线卸载与复杂环境工况：把 P1 的策略接到 P2 的 /infer，并注入弱网、过载、节点宕机，对比仿真与在线结果。

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标签建议：Docker Compose FastAPI 边缘计算 微服务 心跳检测 推理服务

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