CN106605213B - 用于在断续的连通性的情况下进行支持的系统、相应的本地设备以及相应的云端计算平台 - Google Patents

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Abstract

本发明基本上涉及一种系统，其中问询（例如计算）不仅在云服务中而且自主地或者在本地通过客户端可处理，并且在此进行网络质量——例如延迟（时延）的存在——的监视，并且其中根据云平台的当前可达性必要时执行本地的代替计算，相比相应的云业务，所述代替计算可能更慢或者例如在实时要求的情况下具有更低的质量，并且然后代替地由所述客户端暂时使用所述代替计算的结果。就此，可以在本地缓冲云业务并且因此缓冲终端设备与云平台之间的连接中断，由此对于用户而言透明地即使在连接中断的情况下也仅仅可能轻微受限制地使用云业务并且因此可以开辟云计算的其他应用场景或者改善已知的场景/应用的业务品质。本发明例如也应用于医疗领域中的图像数据的分析、导航领域中的路线计算、汽车领域中的图像识别和计算机游戏中。

Description

用于在断续的连通性的情况下进行支持的系统、相应的本地 设备以及相应的云端计算平台
技术领域
本发明涉及一种系统，其中在无网络连接的情况下也能够在本地处理文件，并且其中然后可以在可用的网络连接的情况下同步离线存储的文件。
背景技术
在云端计算或者云计算中，业务和数据被转移并且通过互联网或者内联网可达。因此，用户必须在这样的情况下具有网络连接，以便能够利用云应用。但在一定的应用场景中，诸如在汽车领域或者移动领域中用户通常不具有至互联网的持续的、不中断的连接。此外，例如在自动化系统中存在对可用性的高的要求和以下期望，即这样的系统即使在没有至网络的连接的情况下也应自主地继续运行。
众所周知，可以设置冗余的网络连接，例如多个线缆或固网连接和移动无线电连接。因此在一个网络失效的情况下，可以通过第二网络进行通信。
此外已知，可以在计算中心设置冗余的服务器，使得在一个服务器失效的情况下，冗余的代替服务器可以接管业务提供。但这样的高可用性的解决方案是耗费的并且因此是昂贵的并且在云服务中并非通常可用。
在Shi等人在Proceedings of MCC 2012. ACM. 2012中所著的“Computing inCirrus Clouds: The Challenge of Intermittent Connectivity”中，通常在本地在终端设备上实施应用并且在连接至云的情况下可以在需要时使将这些应用转移到云中。
在基于云的应用“Google Docs”中可能的是，配置离线模式，参考
https://support.google.com/drive/answer/1628467
Figure DEST_PATH_IMAGE001
hl=de。在此能够实现以下活动，即即使在无网络连接的情况下也能够在本地处理文件，其中然后可以在可用的网络连接的情况下同步离线存储的文件。
发明内容
本发明所基于的任务现在在于，说明一种用于在本地设备与云端计算平台之间的断续的连通性的情况下进行支持的系统，其中以尽可能低的耗费实现尽可能高的可用性，并且其中以尽可能少的限制并且对于用户而言透明地即使在连接中断的情况下还能够继续使用云服务。
所述任务根据本发明通过一种系统、一种本地设备以及一种云端计算平台来解决。
本发明基本上涉及一种系统，其中问询（例如计算）能够不仅在云服务中而且自主地或者在本地通过客户端处理，并且在此进行网络质量——例如延迟（时延）的存在——的监视，并且其中根据云平台的当前可达性必要时执行本地的代替计算，相比相应的云服务，所述代替计算可能更慢或者例如在实时要求的情况下具有更低的质量，并且然后作为替代由所述客户端使用所述代替计算的结果。就此，可以在本地缓冲云服务并且因此缓冲终端设备与云平台之间的连接中断，由此对于用户而言透明地即使在连接中断的情况下也仅仅可能轻微受限制地使用云服务并且因此可以开辟云计算的其他应用场景或者改善已知的场景/应用的业务品质。本发明例如也应用于医疗领域中的图像数据的分析、导航领域中的路线计算、汽车领域中的图像识别和计算机游戏中。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明。
在此：
图1示出用于阐述根据本发明的系统的概览图；
图2示出用于阐述根据本发明的系统的可选实施细节的视图。
具体实施方式
云平台CP在此检测不同的实施方案：基础设施即服务（I-a-a-S）、平台即服务（P-a-a-S）以及软件即服务（S-a-a-S）。
本地设备LD例如可以理解为智能手机、笔记本电脑、工业控制设备和汽车。
图1示出本地设备LD，所述本地设备在本地实施云应用App，向云服务CS提出问询，其方式是，云应用传输请求消息1并且以相应的回复消息4应答该请求消息1。
根据本发明，在本地在设备LD上通过代替提供单元或者代替调度装置RD（Replacement Dispatcher）复制该问询并且向云服务CS的本地代替功能单元LCSR传输一个问询2a并且向真正的云服务CS传输另一个问询2b。相应于这些问询，代替提供单元RD获得两个回复消息3a（本地回复）和3b（云服务回复）。
代替调度装置RD根据所述应用App的可预给定的代替策略（代替调度策略）提供所述两个应答之一。可选地也可能的是，不是如在此示出的那样，两个服务CS和LCSR（云服务，云服务本地代替）获得问询，而是所述两个服务中的仅仅一个根据所述代替策略获得问询。
这具有以下优点：不必专门针对断续的网络通信制作或者匹配应用App自身。该App自身也不必实现云服务的逻辑，因为代替计算由专门的部件LCSR提供。
在一种变型方案中，代替策略由云服务提供给代替调度装置RD。
可以考虑多种多样的变型方案：根据哪些标准做出代替策略决定：
- 网络/云服务-监视器M监视至云服务的网络连接的质量、尤其信号延迟、吞吐量并且间接地监视至云服务的网络连接的信号强度、传输方法和自身位置或者云服务的在时间上的应答表现（回复时间）。据此，将所述应用App的问询提供给所述云服务CS的本地代替功能单元LCSR或者提供给所述云服务CS自身。
- 中间存储通过所述App的问询并且向所述云服务CS传输所述问询。启动定时器。如果在可预给定的时间内没有从所述云服务接收到对应的应答，则将中间存储的问询提供给本地代替服务（云服务本地代替）并且将所述本地代替服务的回复返回给所述App。然而，如果在可预给定的时间内从云服务接收到对应的应答，则将所述应答返回给所述App。
- 中间存储通过所述App的问询并且不仅向所述云服务而且向本地代替服务（云服务本地代替）传输所述问询。启动定时器。本地代替服务的回复作为代替回复被中间存储。如果在可预给定的时间内没有从所述云服务接收到对应的应答，则将中间存储的代替回复返回给所述App。然而，如果在可预给定的时间内从云服务接收到对应的应答，则将所述应答返回给所述App并且清除中间存储的代替回复。
在此根据标准在云平台CP上实施具有高的资源需求但无实时要求的应用，例如医疗领域中的图像数据的分析或者导航领域中的路线计算，并且将所述应用的结果发送给终端设备LD。如果本地设备LD不能访问云平台CP，则本地设备LD在此本地地并且由此大多更缓慢地或者以提高的电池负荷实施计算。
同样根据标准以满功率在云平台CP上实施具有高的资源需求和实时要求的应用，例如汽车领域中的图像识别和具有可降低的图形性能的计算机游戏并且将所述应用的结果发送给终端设备LD。如果本地设备LD不能访问云平台CP或者通过云平台和/或当前的网络连接无法遵循实时要求，则在此本地设备在本地并且必要时以较差的质量实施代替计算，由此遵循实时要求。
这样的应用可以与P-a-a-S可比较地不仅安装在云平台侧而且安装在本地设备LD侧并且所处理的数据或者所述结果必须在终端设备LD与云连接时被同步。在连接中断时，基于由云平台CP提供的数据自动地继续进行本地的应用app。
本地代替功能LCSR也可以可选地由虚拟机提供，所述虚拟机由云平台CP提供。对此，在客户端或者本地设备LD在云服务CS处登记时，云服务可以提供虚拟机，所述虚拟机在本地在客户端上托管。如果云服务在使用时没有及时应答问询或者网络连接过差，则代替于此地使用虚拟机的本地副本形式的本地代替功能。
在一种变型方案中，由云服务提供虚拟机镜像，也即用于实现本地代替功能的程序代码和数据。该虚拟机镜像在一种变型方案中可以通过云服务来更新。
本地设备LD可以实现为物理单元，例如在壳体中的物理单元。但也可能的是，以相互连接的部件形式实现本地单元。所述部件例如可以布置在开关柜中、支承轨道上、机架例如19"机架中或者配电室中。所述部件例如可以通过数据连接、例如串行接口、并行接口，通过以太网或者无线地、例如通过蓝牙、Zigbee或者WLAN连接。
在本发明中不仅检查是否存在连通，而且检查所存在的连接的质量，例如延迟（时延）的存在，由此附加地监视是否遵循实时特性。
通常监视实时检查标准。实时检查标准可以是云服务的应答时间。云服务的应答时间指的是，在向云服务发送消息之后在多长的时间段之后接收对应的应答消息。应答时间在此可以与至云服务和来自云服务的传输延迟、以及与通过云服务的处理持续时间相关。除了例如通过线缆或者光波导或者通过无线电引起的信号传输延迟之外，传输延迟还与传输路程上的中间部件——例如交换机或者路由器引起的延迟相关。
但作为实时检查标准也可以使用另外的度量，如在传输路程或者传输路程的一部分上的时延（延迟）、传输路程的或者传输路程的一个区段的负载信息、云服务的或者云平台的负载信息、干扰信息（例如在无线电传输中的干扰信号）或者阻断服务攻击识别信息。
图2又一方面示出本地设备LD并且另一方面示出云平台CP，然而其中图1中的云服务CS在此以虚拟机VM的形式存在，并且图1中的代替功能单元LCSR以虚拟机VM的由云平台CP提供的本地副本LVM形式存在。本地虚拟机LVM的数据与相应的虚拟机VM的同步优选通过云平台CP实现，其中本地虚拟机LVM的工作数据与云平台CP同步。
在此，与I-a-a-S可比较地，相同的或者功能上对应的虚拟机在本地设备LD和云平台CP上运行，所述虚拟机在本地设备与云连接时被同步。如果本地设备LD与云平台CP连接，则实施位于云平台上的虚拟机VM并且将该虚拟机VM的状态同步到本地设备LD上的本地虚拟机LVM上。在连接中断时，停止云平台CP中的虚拟机VM并且启动终端设备上的具有当前经同步的状态的虚拟机LVM。一直记录本地虚拟机LVM上的所有状态变化，直到本地设备LD又有与云平台的连接。在连接时将所有缓冲的状态变化同步到云平台CP中。接着又实施云平台CP中的虚拟机VM并且停止本地设备LD上的本地虚拟机LVM。
本地虚拟机LVM可以在与应用App所处的相同的计算单元（CPU或者CPU核）上实施。同样可能的是，在本地设备LD的另外的计算单元上实施本地虚拟机LVM。在一种变型方案中，在本地设备中设置专用计算单元来实施本地虚拟机LVM。
可以自动地针对更新来检查虚拟机VM的本地托管的副本LVM。必要时，云平台CP提供Delta-版本、也即区别的紧凑表示。然而可选地也可能的是，提供完整的经更新的虚拟机。
可以可选地进行不同的权限检查、例如云用户的服务级别协议、本地云平台的平台配置认证、本地副本LVM的数据结构或者有用数据，以便决定，云服务的这样的本地副本是否是允许的。

Claims (9)

1.用于在本地设备（LD）与云平台（CP）之间的断续的连通性的情况下进行支持的系统，
- 其中所述本地设备（LD）在本地实施云应用（App），所述云应用向云服务（CS）提出问询（1），
- 其中所述本地设备（LD）通过代替提供单元（RD）复制所述问询（1）并且不仅向所述云服务（CS）的本地代替功能单元（LCSR）而且向真正的云服务（CS）传输复制的问询，并且
- 其中所述代替提供单元（RD）根据所述应用（App）的可预给定的代替策略提供对于两个复制的问询的两个应答之一，其中当所述真正的云服务（CS）未遵守实时要求时，所述代替提供单元（RD）提供所述本地代替功能单元（LCSR）的应答。
2.根据权利要求1所述的系统，其中替代所述两个复制的问询，根据所述代替策略进行或者仅仅向所述本地代替功能单元（LCSR）的第一复制的问询（2a）或者向所述真正的云服务（CS）的第二复制的问询（2b）。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述本地设备（LD）在本地实施云应用（App），所述云应用向所述云服务（CS）提出问询（1），其方式是，所述云应用向在所述设备（LD）上本地存在的代替提供单元（RD）传输请求消息，所述请求消息自身由所述代替提供单元（RD）以相应的回复消息（4）应答。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其中所述本地设备（LD）通过代替提供单元（RD）复制所述问询（1）并且不仅向所述云服务（CS）的本地代替功能单元（LCSR）而且向所述真正的云服务（CS）传输所述问询，其方式是，将第一复制的问询（2a）向所述云服务（CS）的本地代替功能单元（LCSR）传输以及将第二复制的问询（2b）向所述真正的云服务（CS）传输并且所述代替提供单元（RD）从所述本地设备（LD）获得第一回复消息并且从所述云服务获得第二回复消息。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，其中在所述本地设备（LD）中存在用于质量监视的网络/云服务-监视器（M），使得确定所述云服务的信号延迟和/或吞吐量和/或信号强度和/或应答时间，并且据此，借助所述代替策略将所述应用（App）的问询（1）或者提供给所述云服务（CS）的本地代替功能单元（LCSR）或者提供给所述云服务（CS）自身。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，
其中中间存储所述应用的问询（1）并且向所述云服务（CS）传输所述问询，其中启动定时器，并且
其中如果在可预给定的时间内没有从所述云服务（CS）接收到对应的应答，则将中间存储的问询（1）提供给所述代替功能单元（LCSR）并且将所述代替功能单元的应答返回给所述应用（App），并且否则由所述云服务（CS）将对应的应答返回给所述应用（App）。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，
其中中间存储所述应用（App）的问询（1）并且不仅向所述云服务（CS）而且向本地代替功能单元（LCSR）传输所述问询，其中启动定时器，
其中本地代替服务的应答（3a）作为代替回复被中间存储，并且如果在可预给定的时间内没有接收到所述云服务（CS）的对应的应答（3b），则将中间存储的代替回复返回给所述应用（App），并且否则将所述云服务（CS）的应答（3b）返回给所述应用（App）并且清除中间存储的代替回复。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，
- 其中在所述本地设备（LD）和所述云平台（CP）上分别存在相同的或者功能上对应的虚拟机（LVM，VM），
- 其中，如果所述本地设备（LD）与所述云平台（CP）连接，则实施所述云平台的虚拟机（VM）并且将所述虚拟机的状态同步到所述本地设备的虚拟机（LVM）上，
- 其中在连接中断的情况下停止所述云平台的虚拟机（VM）并且启动所述本地设备的具有当前经同步的状态的虚拟机（LVM），
- 其中一直记录所述本地设备的虚拟机（LVM）的所有状态变化，直至所述本地设备（LD）又具有至所述云平台（CP）的连接，
- 其中，如果在设备和平台之间存在连接，则将所述本地设备的虚拟机（LVM）的缓冲的所有状态变化同步到所述云平台（CP）中，并且接着又实施所述云平台中的虚拟机（VM）并且停止所述本地设备上的本地虚拟机。
9.具有在至云平台（CP）的断续的连通性的情况下的支持的设备，
- 其中云应用（App）在本地可实施并且问询（1）能够被发送到云服务（CS），
- 其中存在代替提供单元（RD），使得所述问询（1）可复制并且能够不仅向所述云服务（CS）的本地存在的代替功能单元（LCSR）而且向所述云平台（CP）的真正的云服务（CS）传输复制的问询，以及
- 其中所述代替提供单元（RD）根据所述应用（App）的可预给定的代替策略提供对于两个复制的问询的两个应答之一，其中当所述真正的云服务（CS）未遵守实时要求时，所述代替提供单元（RD）提供所述本地存在的代替功能单元（LCSR）的应答。
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