CN106331123A - 一种嵌入式联网系统负载均衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，所述方法包括：步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名；步骤3：系统根据均衡字段和实际部署数量，将相关子域名定向到不同服务器；步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过计算取得子域名访问服务器，实现了便于的动态增加均衡服务器，同时能使服务器负载均匀，就近提供服务的技术效果。

Description

一种嵌入式联网系统负载均衡的方法

技术领域

本发明涉及计算机互联网领域，具体地，涉及一种利用设备内置子域名算法和子域名重定向实现负载均衡的方法。

背景技术

伴随互联网技术的成熟，基于中心服务器的物联网管理系统规模越来越大，所管理的设备也越来越多。一般嵌入式联网系统中可以根据在系统中承担的功能划分为三大类。

服务器：部署核心服务，是系统的核心组件。通常部署在服务器上面。

客户端：主要负责为分布在各地的客户提供访问设备，实现业务功能的程序。客户端通常需要连接服务器获取相关设备信息，并操控对应设备。通常运行在PC机上和移动手机上。

设备：主要负责采集相关现场数据，并通过和服务器的链路链接，将相关数据上报中心，并根据中心的指令进行相关的业务动作。

伴随着互联网技术的成熟，基于中心服务器的联网管理系统规模越来越大，所管理的设备也越来越多。那么设备如何找到其对应的中心服务器变得至关重要。早期的设备数量通常不多，一般的方案是在设备上配置中心服务器的地址，考虑到系统需求，有的也配置一个主服务器、一个从服务器。

伴随设备数量的激增，这种简单的固定配置已经无法满足需求，因为单服务器的服务能力有限的有限。但是单台服务器管理大量设备总有一个上限，为此需要根据设备数量增加服务器，那么如何让新设备找到新加的服务器，目前常用的解决方案是设备上配置一个均衡服务器地址，设备连接均衡服务器地址后，通过上报均衡服务器来获取实际的真实服务器上报地址。这样可以根据需要弹性增加服务器，这时只要修改均衡服务器上的设备分配策略就可以了，通常设备或者客户端上报均衡服务器的参数包括，设备ID，设备外网IP。

这样设备根据均衡返回的地址，直接访问实际的服务器serverip，这样就无需每次修改设备上的配置。从而实现设备数量增加后，服务器数量的水平扩展。

那么伴随设备数量的急剧上升，上述所谓的均衡服务器也面临服务量饱和的问题，存在需要引入新的均衡服务器来分摊设备的管理服务。

目前常规技术可以利用DNS域名解析的轮询技术来解析，就是将设备上配置的域名，引入多个解析A记录。比如增加到3个服务器，那么这个时候就是设备申请解析服务器域名时候，DNS服务器轮询给出这3个地址。这样把设备的访问分解到3个服务器上。不是所有域名商都支持这种多地址解析，通常需要搭建自己的DNS解析服务器；简单的轮询无法将充分利用不同服务器的区域、性能特点。有可能很多设备还是由于DNS缓存缘故，无法移到新的服务器上。这种情况下就需要对远程设备进行配置升级，将其中一部分设备引向新的均衡服务器。

还有另外一种方案，就需要对系统中的部分设备进行远程设置，将其定向到新服务器的地址。这样由于设备通常不一定实时在线，远程设置的复杂度也比较高，导致管理维护成本加大。同时存在设备数量暴增后，导致均衡服务器崩溃，从而导致后续设置链路无法建立，需要从防火墙入手拦截降低流量等方式来先恢复均衡服务器，再进行设置的尴尬境地。这个方案如果要实现就近访问，也存在设置工作量大，变动频繁的设备需要反复设置。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的大型联网系统通过增加设备数量来保证系统的服务能力，存在不便于增加均衡服务器，均衡服务器增加不合理，服务器负载不均匀的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，解决了现有的大型联网系统通过增加设备数量来保证系统的服务能力，存在不便于增加均衡服务器，均衡服务器增加不合理，服务器负载不均匀的技术问题，实现了便于的动态增加均衡服务器，同时能使服务器负载均匀，就近提供服务的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，所述方法包括：

步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；

步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名，得到系统设备对应子域名的集合；

步骤3：系统根据均衡字段和设备实际部署数量和服务器情况，将步骤2生成的子域名按类型组合分别定向到不同服务器；

步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过预设算法计算取得子域名访问服务器。

进一步的，所述字段包括：设备位置、序列号、版本号。

进一步的，所述设备加电或者与服务器断网后通过预设算法计算取得子域名访问服务器，具体包括：

首先根据设备ID和设备对应的部署地址区域字段ADDR，利用公式1和公式2计算出首次访问服务器地址Addroffset和Idoffset；

Idoffset＝getserno(id) (公式1)

Addroffset＝getaddr(ADDR) (公式2)

然后，基于生成的服务器地址和公式3，生成实际服务器对应子域名RD：

RD＝Addroffset-Idoffset.test.com (公式3)

然后，基于生成的子域名RD对服务器进行访问。

进一步的，所述方法还包括计算出备用地址RD1、RD0，备用地址RD1、RD0分别对应一个子域名，设备首先访问地址RD，若RD没有对应的域名解析，则使用RD1进行处理，若RD1失败，则使用RD0进行处理，若失败额访问主域名指向的服务器；若全部失败，就进入回退重新连接模式。

进一步的，设备访问成功后，若ADDR＝0，则将调用服务器上的区域设置接口，把属性ADDR字段进行赋值，服务器根据其设备对应的外网IP查表或者访问IP数据库得出，若ADDR改变，设备将重新用新的ADDR再次计算新的服务器地址RD、RD1、RD0，然后访问RD得到真实的业务服务器地址。

进一步的，所述步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成，具体包括：设备部署区域位置信息、设备软件版本属性、设备定制客户号、设备序列号等和系统关联的属性。

进一步的，所述步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名，具体包括：利用各个设备对应均衡字段的实际值计算出子域名的各个字段并组合成最终子域名。

进一步的，所述步骤3：系统根据均衡字段和设备实际部署数量，将步骤2生成的子域名按类型组合分别定向到不同服务器，具体包括：通过将对应均衡一个或者多个字段的子域名定向到不同服务器，从而使得满足一类或者多个组合类型的设备指向到服务器；或将多个字段的子域名的服务器定向到一个服务器实现一个服务器服务多种类别设备。

整个动态子域名二次均衡解决方案的要点是：设备内置的子域名生成函数生成最终访问子域名。其中子域名分为M个字段，这里不同的字段通常包含不同的含义，比如有序号字段、位置字段、设备版本字段等等。

为简单讨论举例选2个字段(M＝2)，其中一个是ID相关的ID序列号字段，另外一个是和设备部署位置相关的区位信息字段。为便于描述假定所有字段都是2位数字，这样理论上就能支持近100X100上万个服务器。

其中设备ID是设备生产时候的唯一序列码，区位信息是设备部署后的位置信息代码，通过访问均衡服务器，查询得到所属网格区域(根据系统应用场景不同，可以按照国家、或者地区划分为100个网格)。这里区位信息初期为0，首次访问服务器后，服务器根据其访问的公网IP，自动赋予其对应的网格数字。

采用这种动态均衡方法，设备端程序无需大的改动，只是需要在其均衡地址获取(通常是设备加电、或者同服务器网络中断后)程序前增加均衡函数就可以，同时子域名可以根据需要定制为多个字段，每个字段长度可以预定义。这样设备属性可以方便的用子域名进行识别和标定。

同时考虑到一些设备参数需要运行环境中动态获取，特别引入二次获取技术，对一些关键参数进行访问特定服务器获取。比如上面区位部署信息就是在设备真正部署上网后，再获取设置的。

采用这种方案，设备数量增加或者需要对特定类型的设备进行专门的服务器分流就变得很简单。只是需要将不同类型设备计算出的子域名定向到新增的服务器上就可以。

这样域名设置生效后，设备在申请均衡地址时候，部分设备自动就切换到新的服务器上了，避免了手动大批量的设置工作。提高了效率。

另外还有一个好处是如果整个系统也可以采用这种方式实现无独立均衡服务器方式，也就是将业务服务器IP直接用设备内置的定位函数计算出的子域名进行映射分配。从而简化系统的结构提高系统稳定性。

通过这种动态指定子域名地址解析的方式，可以随时根据需要动态的扩展部署服务器，同时还具备服务器挂掉后，动态的设置域名进行指向负荷比较轻的服务器。该方法具有实施方便，设备端程序简单，无需配置内置多个服务器地址。便于实际使用中实施和部署。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将嵌入式联网系统负载均衡的方法设计为包括：步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名；步骤3：系统根据均衡字段和实际部署数量，将相关子域名定向到不同服务器；步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过计算取得子域名访问服务器的技术方案，所以，有效解决了现有的大型联网系统通过增加设备数量来保证系统的服务能力，存在不便于增加均衡服务器，均衡服务器增加不合理，服务器负载不均匀的技术问题，进而实现了便于的动态增加均衡服务器，同时能使服务器负载均匀，就近提供服务的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中嵌入式联网系统负载均衡的方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，解决了现有的大型联网系统通过增加设备数量来保证系统的服务能力，存在不便于增加均衡服务器，均衡服务器增加不合理，服务器负载不均匀的技术问题，实现了便于的动态增加均衡服务器，同时能使服务器负载均匀，就近提供服务的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

在实施例一中，请参考图1，提供了一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，所述方法包括：

步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；

步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名；

步骤3：系统根据均衡字段和实际部署数量，将相关子域名定向到不同服务器；

步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过计算取得子域名访问服务器。

下面对本申请中使用的部分技术术语进行解释：

域名：

域名(Domain Name)，是由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的电子方位(有时也指地理位置，地理上的域名，指代有行政自主权的一个地方区域)。域名是一个IP地址上有“面具”。一个域名的目的是便于记忆和沟通的一组服务器的地址(网站，电子邮件，FTP等)。

子域名：

子域名是相对域名根来说的，如baidu.com是域名根，则zhidao.baidu.com为子域名。一般情况下域名代理商通常会给客户提供免费的有限数量子域名服务。也就是客户可以自行定义子域名并将其映射到不同的IP地址上

域名和子域名最终都会通过DNS服务器解析到一个具体的IP上面，而目前通常的情况下，专业域名代理公司会将子域名定向到具体IP交给用户自己设置完成。

整个动态子域名二次均衡解决方案的要点是：设备内置的子域名生成函数生成最终访问子域名。其中子域名分为M个字段，这里不同的字段通常包含不同的含义，比如有序号字段、位置字段、设备版本字段等等。

为简单讨论举例选2个字段(M＝2)，其中一个是ID相关的ID序列号字段，另外一个是和设备部署位置相关的区位信息字段。为便于描述假定所有字段都是2位数字，这样理论上就能支持近100X100上万个服务器。

其中设备ID是设备生产时候的唯一序列码，区位信息是设备部署后的位置信息代码，通过访问均衡服务器，查询得到所属网格区域(根据系统应用场景不同，可以按照国家、或者地区划分为100个网格)。这里区位信息初期为0，首次访问服务器后，服务器根据其访问的公网IP，自动赋予其对应的网格数字。

具体实施方式如下：

设备端：

设备端配置均衡服务器地址时候采用配置主域名。这里的域名可以为系统部署时候，承建方申请的域名，直接可以作为出厂设置，缺省设置置在设备中。MAXCOUNT预置为100，为描述方便暂定主域名为main.test.com；

设备在加电后(或者与服务器的链路中断后)按照如下步骤决定访问的服务器。

首先根据设备ID(也可以用MAC地址)，和设备对应的部署地址区域字段ADDR(首次加电后，缺省为0)。然后用2个函数计算出首次访问服务器地址。

Idoffset＝getserno(id) (公式1)

getserno可以采用ID按其位求累加和然后对MAXCOUNT＝100取余数，这种简单算法。这个相当于是将设备序按列号分为MAXCOUNT组。

Addroffset＝getaddr(ADDR) (公式2)

getaddr就是将直接ADDR字段转换为前导字符补0的字符串。

最后生成的实际服务器对应子域名

RD＝Addroffset+'-'+Idoffset+'.test.com'(比如：23-11.test.com)

另外计算出备用地址RD1，RD0，这里备用地址数量为子域名字段数M，分别对应每个字段的一个子域名。这里引入2个子域名是为了解决一类设备的映射，就是只考虑单个属性的情况对应的子域名，便于后面实现简单的子类表达。其中组成为字段序号+数字号+主域名

RD1＝‘A’+Idoffset+'.test.com'

RD0＝‘B’+Addroffset+'.test.com'

设备首先访问地址RD，如果RD没有对应的域名解析，那么尝试使用RD1进行处理，如果RD1也失败，就实验RD0，如果再失败就访问主域名main.test.com指向的服务器。如果全部失败，就进入回退重新连接模式，就是等待预设时间后，再尝试依次访问服务器RD、RD1、和主域名。

设备访问成功后，如果ADDR＝0将调用服务器上的区域设置接口，把属性ADDR字段进行赋值。其中ADDR字段是一个3位数字。服务器根据其设备对应的外网IP(访问服务器数据包自带)查表或者访问IP数据库得出。

如果ADDR改变，设备将重新用新的ADDR再次计算新的服务器地址RD，RD1然后访问RD得到真实的业务服务器地址。

服务器端：

服务器端部署可以根据设备数量采用动态部署，比如前期只部署单台均衡服务器IP为IP1。只需要将主域名的地址定向到IP1就可以。后面针对几个常用的部署场景进行设置上的展示：

区域2、3的设备数量增加很快，需要单独增加1台服务器，此时只需增加服务器假设其IP地址为IP2，将域名B02.test.com和B03.test.com解析指向IP2.

设备数量增加很快，需要再增加2台服务器，其中1台高性能IP1的要承担50％的服务，另外2台分别承担25％的服务。

那么可以将子域名A00.test.com，一直到A49.test.com一共50个域名指向IP1，另外再将A50.test.com，到A75.test.com这些域名指向IP2。然后将main.test.com指向IP3。这样就可以解决问题。

上述场景还可以扩展到组合场景，比如区域2的、序列号尾号为25(这里可能尾号2位是针对特定的软件版本号的)的可以采用将02-25.test.com定位到特定的服务器IP，这样就可以为符合那个场景的设备提供特别服务。

总的来说，可以灵活分解字段的数量和长度，从而预定好设备地址解析函数。这样就在不改动设备端程序情况下，通过定向子域名，来快速升级扩展部署服务器。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将嵌入式联网系统负载均衡的方法设计为包括：步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名；步骤3：系统根据均衡字段和实际部署数量，将相关子域名定向到不同服务器；步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过计算取得子域名访问服务器的技术方案，所以，有效解决了现有的大型联网系统通过增加设备数量来保证系统的服务能力，存在不便于增加均衡服务器，均衡服务器增加不合理，服务器负载不均匀的技术问题，进而实现了便于的动态增加均衡服务器，同时能使服务器负载均匀，就近提供服务的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成；

步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名，得到系统设备对应子域名的集合；

步骤3：系统根据均衡字段和设备实际部署数量和服务器情况，将步骤2生成的子域名按类型组合分别定向到不同服务器；

步骤4：设备加电或者与服务器断网后通过预设算法计算取得子域名访问服务器。

2.根据权利要求1所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述字段包括：设备位置、序列号、版本号。

3.根据权利要求1所述的系统负载均衡的方法，其特征在于，所述设备加电或者与服务器断网后通过预设算法计算取得子域名访问服务器，具体包括：

首先根据设备ID和设备对应的部署地址区域字段ADDR，利用公式1和公式2计算出首次访问服务器地址Addroffset和Idoffset；

Idoffset＝getserno(id)(公式1)

Addroffset＝getaddr(ADDR)(公式2)

然后，基于生成的服务器地址和公式3，生成实际服务器对应子域名RD：

RD＝Addroffset-Idoffset.test.com(公式3)

然后，基于生成的子域名RD对服务器进行访问。

4.根据权利要求3所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述方法还包括计算出备用地址RD1、RD0，备用地址RD1、RD0分别对应一个子域名，设备首先访问地址RD，若RD没有对应的域名解析，则使用RD1进行处理，若RD1失败，则使用RD0进行处理，若失败额访问主域名指向的服务器；若全部失败，就进入回退重新连接模式。

5.根据权利要求4所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，设备访问成功后，若ADDR＝0，则将调用服务器上的区域设置接口，把属性ADDR字段进行赋值，服务器根据其设备对应的外网IP查表或者访问IP数据库得出，若ADDR改变，设备将重新用新的ADDR再次计算新的服务器地址RD、RD1、RD0，然后访问RD得到真实的业务服务器地址。

6.根据权利要求1所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述步骤1：根据系统部署信息确定均衡所需子域名的均衡字段组成，具体包括：设备部署区域位置信息、设备软件版本属性、设备定制客户号、设备序列号等和系统关联的属性。

7.根据权利要求1所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述步骤2：根据确定的均衡字段编写设备内置的子域名生成算法，并设置初始主域名，具体包括：利用各个设备对应均衡字段的实际值计算出子域名的各个字段并组合成最终子域名。

8.根据权利要求1所述的嵌入式联网系统负载均衡的方法，其特征在于，所述步骤3：系统根据均衡字段和设备实际部署数量，将步骤2生成的子域名按类型组合分别定向到不同服务器，具体包括：通过将对应均衡一个或者多个字段的子域名定向到不同服务器，从而使得满足一类或者多个组合类型的设备指向到服务器；或将多个字段的子域名的服务器定向到一个服务器实现一个服务器服务多种类别设备。