CN112511417B - 跨平台智能网关系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跨平台智能网关系统，包括：网关基础业务层、IPC模块和独立OS框架的OSGI系统；网关基础业务层内设置有作为IPC服务层的配置系统，OSGI系统包括OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库；IPC模块内设置有消息总线，消息总线设置有RPC远程调用机制和事件机制。本发明采用独立的OSGI系统，整套OSGi架构与底层软件不再耦合，可以实现跨芯片平台设计，多芯片平台只需要维护一套系统；方便单独升级底层软件或者OSGi系统。

Description

跨平台智能网关系统
技术领域
本发明涉及智能网关领域，具体的涉及一种跨平台智能网关系统。
背景技术
随着智能网关业务的发展，其基于OSGi架构的智能网关部署遍及多个运营商，多个省市，并且OSGi中间件的规格及要求也不尽相同，需要大量的人力物力基于不同芯片及软件架构开发OSGi中间件，对公司软件人力投入及项目管理风险，形成了较大的挑战。
另外，随着业务需求变化，OSGi服务会不断演进、插件会不断更新，维护多套中间件，会导致业务或插件的开发迭代周期更长。
现有的智能网关中的OSGI系统存在以下缺点：
1、不同芯片平台架构不一样，例如瑞昱、博通、联发科芯片平台，这些平台的JVM、JDK、框架选型设计各不相同，OSGi中间件与底层软件耦合在一起，JVM的编译和运行依赖底层软件，OSGi系统不能作为一个独立的模块，无法实现跨芯片平台的移植。
2、不能定制开发接口，使得接口无法单独升级，需要升级整套固件。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种跨平台智能网关系统，采用独立的OSGi系统模块，并且可以实现跨芯片平台的移植以及定制化的接口。
根据本发明实施例的一种跨平台智能网关系统，包括：网关基础业务层、IPC模块和独立OS框架的OSGI系统；网关基础业务层，所述网关基础业务层内设置有作为IPC服务层的配置系统，所述配置系统用于将网关能力封装为IPC接口，注册到IPC模块的消息总线上；独立OS框架的OSGI系统，所述OSGI系统包括OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库，所述OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库皆运行于JVM上，所述OSGI基础服务bundle遵循OSGi协议并通过多个组件提供不同的基础服务，所述IPC服务bundle用于将控制和事件反馈给IPC模块，所述网关服务bundle用于发布网关能力服务接口使第三方bundle通过网关能力服务接口进行服务的调用，所述JSON客户端用于连接插件平台和手机APP，所述JVM和Java类库用于提供基础运行环境；所述IPC模块内设置有消息总线，所述消息总线设置有RPC远程调用机制和事件机制，所述网关基础业务层内的各业务模块向消息总线注册能力接口API、关注的事件Event。
根据本发明实施例的跨平台智能网关系统，至少具有如下技术效果：
1、OSGi系统采用独立OS框架：整个OSGi系统作为一个独立的模块，OSGi系统内的各组件通过调用网关能力集来实现业务功能，OSGi系统内使用稳定的组件并且去除不必要的组件，使OSGi框架满足功能需求且稳定。
2、IPC模块采用RPC远程调用机制，配合网关基础业务层内的配置系统、OSGI系统内的IPC bundle来实现解耦底层依赖，可以实现跨芯片平台设计，多芯片平台只需要维护一套系统；并且方便单独升级底层软件或者OSGi系统；同时服务及JSON客户端作为bundle部件，可以单独升级，方便迭代更新。
3、可以实现定制化的接口，接口调用使用消息总线的方式，解耦智能系统和网关侧能力api之间的关系，新旧版本之间实现兼容，有利于实现软件的快速迭代，可以通过不修改接口的情况下进行功能变更；在消息总线上可以清晰打印出接口调用的输入输出，可以在不依赖网关侧能力是否实现的情况下，快速验证api接口是否正常调用，加快软件移植验收和问题的定位。
根据本发明的一些实施例，所述OSGI系统还包括管理bundle，所述管理bundle用于对第三方bundle的生命周期和权限进行管理。
根据本发明的一些实施例，所述OSGI系统还包括第三方bundle。
根据本发明的一些实施例，所述事件机制采用发布/订阅的模式，网关基础业务层内的各业务模块和OSGI系统内的各bundle通过RPC远程调用机制的register方法向消息总线注册感兴趣的事件event，当消息总线收到event事件消息后，再通过RPC远程调用机制的publish方法将消息发送到事件订阅者。
根据本发明的一些实施例，所述RPC远程调用机制采用C/S的模型，服务提供者将服务注册到消息总线上，调用者使用通用的RPC函数调用形式，来获取服务。
根据本发明的一些实施例，所述OSGI基础服务bundle的组件包括配置管理服务ConfigAdmin和事件管理服务EventAdmin。
根据本发明的一些实施例，所述配置系统内设置有网关能力配置节点CfgNode，所述网关能力配置节点CfgNode修改配置时调用SetCallBack方法、查询配置调用GetCallBack方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例中跨平台智能网关系统的系统架构图；
图2为本发明实施例中网关适配的原理图；
图3为本发明实施例中网关能力调用过程流程图；
图4为本发明实施例中事件订阅流程图。
附图标号
网关基础业务层100、OSGI系统200、IPC模块300。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1，一种跨平台智能网关系统，包括：内核驱动层、网关基础业务层100、IPC模块300和OSGI系统200；其中，内核驱动层和网关基础业务层100内的OMC1、Wifimanager、TR69、Web、Voice、Wan部分都为一般网关的常规业务模块，本发明不涉及这部分的修改，网关基础业务层100设置有配置系统，配置系统作为IPC服务层，将网关能力封装为IPC接口，注册到IPC模块300的消息总线上，网关基础业务启动时，向配置系统注册接口，暴露业务能力。
OSGI系统200采用独立OS框架，运行于JVM上，OSGI系统200的业务能力依赖网关基础业务层100提供的网关服务。OSGI系统200包括OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、管理bundle、第三方bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库。
其中，JVM和Java类库是智能OS的基础运行环境，JVM需要具备跨芯片平台特性，即通过编译配置就可以生成运行在mips或者arm芯片架构平台的软件，而Java类库可以在满足规范的前提下进行灵活选择：例如需要包含java.io、java.net、java.lang、java.nio、java.security等，可以删除图形库awt及swing等。
OSGI基础服务bundle也就是OSGi框架，是遵循OSGi协议的一套实现，由若干个组件提供基础服务，例如配置管理服务ConfigAdmin和事件管理服务EventAdmin，配置管理服务ConfigAdmin的作用是允许检索和改变bundle的配置，并且在配置发生变化时，允许做出响应；事件管理服务EventAdmin是一种基4E8E发布/订阅模型的bundle间通讯方式。
JSON客户端的作用是完成与插件平台的认证和注册，并保持与插件平台的长链接，允许插件平台进行远程插件管理功能。手机app进行绑定操作时，会通过本地Json消息连接Json客户端，获取用户信息进行绑定的认证。
管理bundle的作用是对第三方bundle进行生命周期管理，如安装、启动、停止、更新、卸载、升级、恢复默认；以及插件权限管理，插件消息通知等功能。
网关服务bundle的作用是发布网关能力服务接口，第三方bundle可以通过服务包和接口名进行服务的调用。
IPC服务bundle用于将控制和事件反馈给IPC模块300，OSGi智能系统与网关之间的控制和事件通过消息总线来实现，IPC服务bundle作为java侧的IPC层，其将网关能力和事件封装为java类api接口，一方面，网关服务bundle通过调用此类api接口为第三方bundle提供服务，另外一方面，IPC服务bundle收到事件消息之后，通过OSGi事件管理服务或者配置管理服务将事件转发到其他插件。
IPC模块300的作用是提供IPC功能，实现网关基础业务层100和OSGI系统200之间的消息通讯和数据的传递。IPC模块300内设置有消息总线，控制及事件通过消息总线来实现，各业务模块向消息总线注册能力接口API、关注的事件Event。消息总线设置有RPC(Remote Procedure Call)远程调用机制和事件机制。
其中，事件机制需要网关感知系统事件，如USB接入、LAN侧设备接入、WAN链接up/dowm等。事件机制采用发布/订阅的模式，网关基础业务层100内的各业务模块和OSGI系统200内的各bundle通过RPC远程调用机制的register方法向消息总线注册感兴趣的事件event，当消息总线收到event事件消息后，再通过RPC远程调用机制的publish方法将消息发送到事件订阅者。事件不需要响应且支持1对多。
RPC远程调用机制采用透明化的远程服务调用模式，使网关业务能力模块和OSGI基础服务bundle模块之间的数据交互看起来像本地函数的调用，方便了开发者的使用。RPC远程调用机制采用C/S的模型，服务提供者将服务注册到消息总线上，调用者使用通用的RPC函数调用形式，来获取服务，例如：
rpc(“com.cmcc.module1.interface1”,“method1”,signature,inparam[][],inparamNum,outparam[][],outparamNum,timeout)。其中第一个参数是接口名，第二个参数是方法名，第三个参数是方法的签名，用于对参数进行序列化，inparam[][]为输入参数列表，inparamNum为输入参数列表个数，outparam[][]为输出参数列表，outparamNum为输出参数个数，timeout为rpc调用超时时间。消息总线会处理此RPC请求，在调用者和服务提供者之间通过消息的传递来完成整个调用的流程，而调用者不会感知到这个过程。
参考图2，配置系统内设置有网关能力配置节点CfgNode，如wifi开关、上网控制等，每个配置节点包含Get/Set方法，修改配置时调用SetCallBack方法；查询配置调用GetCallBack方法。
IPC模块300还设置有RegisterObj、RPC、API和Event几个单元；
RegisterObj：系统启动时，所有的网关能力配置节点在IPC模块300内都会生成一个注册对象RegisterObj，它会注册到总线上，标识总线所支持的能力集。
RPC：远程调用模块，向上处理总线的调用，向下直接操作CfgNode，完成远程调用及结果的返回。
API：指信号处理API，当SetCallBack调用时，说明配置变更，需要发布配置变更消息
Event：事件处理模块，处理发布和订阅消息，对消息进行转发。
参考图3，以DPI的前转功能为例来说明本发明实施例的网关能力调用过程，图3中的第三方bundle为OSGi第三方插件；IPC bundle指的是IPC服务bundle；IPC指的是IPC模块300；WAN指的是网关WAN侧业务模块，为网关提供访问internet服务；DPI指的是数据包检测模块，对用户数据进行分析处理。网关能力调用过程如下：
1)WAN启动时，通过RegisterObject向IPC注册接口，暴露WAN配置业务能力；
2)DPI启动时，通过RegisterObject向IPC注册接口，暴露DPI配置能力；
3)第三方bundle调用服务包接口addWANIf(创建一条上网通道)，IPC将服务包的请求接口转换为RPC方式"call(add wan)"，通过IPC调用wan配置模块的AddWANIf接口；
4)添加完成后，消息按原路返回新增加的WAN连接的序列号wanidx(上网通道连接id)；
5)第三方bundle调用服务包接口addForwardRule(添加数据包前转配置)，IPC将服务包的请求接口转换为RPC方式"call(forward to192.168.1.1)"，通过IPC调用DPI的配置接口Dpi_forwordRule_add接口；
6)添加完成后，消息按原路返回新增加的forward规则的序列号ruleid(数据包前转配置规则id)。
参考图4，以VOIP呼叫通知为例来说明本发明实施例的事件订阅流程，图4中的VOIP为网络电话模块，其余模块与图3中的相同，事件订阅流程如下：
1)VOIP启动时，通过RegisterObject向IPC注册接口，暴露VOIP配置业务能力；
2)第三方bundle调用服务包接口subscribeVoIPEvent，订阅语音事件，IPCBundle会向IPC订阅感兴趣事件；
3)VOIP模块完成一次通话(call info)，产生参数变化事件，触发回调函数voipCallsignalCallback；
4)按照规范要求，拼装参数，通过emitSignal向IPC发布Event；
5)IPC Bundle整合消息，通过configAdmin系统服务将消息发往第三方bundle。
综上，本发明采用独立的OSGI系统200，整套OSGi架构与底层软件不再耦合，可以实现跨芯片平台设计，多芯片平台只需要维护一套系统；并且方便单独升级底层软件或者OSGI系统200；同时服务及JSON客户端作为bundle部件，可以单独升级，方便迭代更新。基于总线的概念，接口统一设计，方便调试及诊断。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种跨平台智能网关系统，其特征在于，包括：网关基础业务层(100)、IPC模块(300)和独立OS框架的OSGI系统(200)；
所述网关基础业务层(100)内设置有作为IPC服务层的配置系统，所述配置系统用于将网关能力封装为IPC接口，注册到IPC模块(300)的消息总线上；
所述OSGI系统(200)包括OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库，所述OSGI基础服务bundle、IPC服务bundle、网关服务bundle、JSON客户端以及JVM和Java类库皆运行于JVM上，所述OSGI基础服务bundle遵循OSGi协议并通过多个组件提供不同的基础服务，所述IPC服务bundle用于将控制和事件反馈给IPC模块(300)，所述网关服务bundle用于发布网关能力服务接口使第三方bundle通过网关能力服务接口进行服务的调用，所述JSON客户端用于连接插件平台和手机APP，所述JVM和Java类库用于提供基础运行环境；
所述IPC模块(300)内设置有消息总线，所述消息总线设置有RPC远程调用机制和事件机制，所述网关基础业务层(100)内的各业务模块向消息总线注册能力接口API、关注的事件Event；
所述事件机制采用发布/订阅的模式，网关基础业务层(100)内的各业务模块和OSGI系统(200)内的各bundle通过RPC远程调用机制的register方法向消息总线注册感兴趣的事件event，当消息总线收到event事件消息后，再通过RPC远程调用机制的publish方法将消息发送到事件订阅者。
2.根据权利要求1所述的跨平台智能网关系统，其特征在于：所述OSGI系统(200)还包括管理bundle，所述管理bundle用于对第三方bundle的生命周期和权限进行管理。
3.根据权利要求1所述的跨平台智能网关系统，其特征在于：所述OSGI系统(200)还包括第三方bundle。
4.根据权利要求1所述的跨平台智能网关系统，其特征在于：所述RPC远程调用机制采用C/S的模型，服务提供者将服务注册到消息总线上，调用者使用通用的RPC函数调用形式，来获取服务。
5.根据权利要求1所述的跨平台智能网关系统，其特征在于：所述OSGI基础服务bundle的组件包括配置管理服务ConfigAdmin和事件管理服务EventAdmin。
6.根据权利要求1所述的跨平台智能网关系统，其特征在于：所述配置系统内设置有网关能力配置节点CfgNode，所述网关能力配置节点CfgNode修改配置时调用SetCallBack方法、查询配置调用GetCallBack方法。
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