CN109542457A - 一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统及方法，其终端设备数据操作框架用于上传微服务软件分发包和接入边缘计算设备网络；边缘计算API路由中心节点用于接收注册数据，调度空闲的计算节点，推送微服务软件分发包及调用路由；所述边缘分布式计算节点主要用于接收边缘计算API路由中心节点的资源发现，计算服务调度，微服务软件分发包推送，分布式数据资源存放，计算或存储服务响应。本发明的一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法及系统，实现设备软件与边缘计算网络节点服务软件严格同步的、全程无需运维人员干预的、基于标准化硬件上的边缘计算框架下的差异化应用服务的规模化部署。

Description

一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统及方法

技术领域

本发明涉及分布式边缘计算技术、软件分发与维护自动化技术领域，更具体地，本发明涉及一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统及方法。

背景技术

全球智能手机的快速发展，推动了移动终端和云计算技术的发展。而万物互联、万物感知的智能社会，则跟物联网发展相伴而生。但云计算发展到今天也面临不少瓶颈，需要新技术来突破。特别是IoT产生大量的“小数据”需要碎片化、小规模、低成本、易维护、实时性等线下场景，并不适合云计算。这些需求促进了边缘计算架构的产生。边缘计算的核心理念就是将数据的存储、传输、计算和安全交给边缘计算节点来处理，当然与云计算出现前的终端计算不同，边缘计算并不是说要让终端自己负责所有计算，而是在离终端更近的地方部署边缘平台，终端与之通信可以有多种形式，这样可以避免集中式云计算中心的网络延迟问题。一些需要集中式处理的计算则继续交由大型云计算中心，如大数据挖掘、大规模学习则要集中式云计算中心才能完成，边缘计算与云计算分工协作，来满足IoT时代爆发式的计算需求。现有云计算集群的软件部署及升级技术，需要由专业的运维工程师，通过复杂的脚本进行控制，其高昂的维护成本、复杂的维护条件，限制了小规模、碎片化物联应用场景的边缘计算网的实施范围，急需进行改进。

发明内容

针对现有技术所存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法及系统，用于实现分布式边缘计算环境的应用分发部署方法，极大幅度的改善传统服务软件的部署和维护方法，减轻复杂软件系统的部署和配置工作强度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，包括进行数据处理和存储的边缘计算设备和为边缘计算设备提供数据的终端设备，所述终端设备包括终端设备数据操作框架和边缘计算API路由中心节点，所述边缘计算设备包括边缘分布式计算节点；

所述终端设备数据操作框架用于上传与终端设备相关的微服务软件分发包，同时接入边缘计算设备网络；

所述边缘计算API路由中心节点用于接收边缘计算设备的入网注册数据，上传该边缘计算设备的计算节点的微服务软件分发包，更新及分发管理系统默认的服务，调度空闲的计算节点的资源，向计算节点推送微服务软件分发包及为计算节点调用路由；

所述边缘分布式计算节点用于为通用计算节点提供统一的计算基础环境，主要用于接收边缘计算API路由中心节点的资源发现，计算服务调度，微服务软件分发包推送，分布式数据资源存放，计算或存储服务响应。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其终端设备数据操作框架包括：

设备连接及通信管理服务模块，用于在边缘计算网络内建立与云计算中心服务节点的计算连接关系，并维持连接关系；

微服务软件分发包上传服务模块，用于将终端设备所需的微服务软件分发包上传到边缘计算API路由中心节点；

设备调用接口服务模块，用于通过所述设备连接及通信管理服务模块，向云计算中心节点获取调用路由，并建立与边缘分布式计算节点之间的调用连接，实现对服务接口的服务调用。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其边缘计算API路由中心节点包括：

分发包上传服务模块，用于接收和管理来自终端设备数据操作框架或云计算中心节点的微服务软件分发包；

API及计算节点名字路由模块，用于向所述设备调用接口服务模块或外部API请求通过名字或均衡算法，将所述调用转发至边缘分布式计算节点，并处理调用结果反馈；

计算资源发现与微服务包推送服务模块，用于通过空闲资源搜索，寻找到空闲的边缘分布式计算节点以接收所述调用，并向边缘分布式计算节点推送相应的微服务软件分发包；

边缘分布式计算节点注册与计算资源监控服务模块，用于接收计算资源发现与微服务包推送服务模块发现的边缘计算设备的计算节点的注册信息，根据节点资源管理服务模块的相关数据进行计算资源状态监控。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其边缘分布式计算节点包括：

边缘计算通信及服务管理基础模块，用于构建和初始化本节点的所有服务；

节点资源管理服务模块，用于向边缘计算API路由中心节点注册边缘计算设备的计算节点，以及向边缘计算API路由中心节点提交计算资源状态监控数据；

微服务软件分发包接收及调度服务模块，用于接收、加载或卸载边缘计算API路由中心节点推送的微服务软件分发包，评估动态微服务软件分发包的服务执行强度，闲置时关闭服务并回收计算资源。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，每一个终端设备数据操作框架对应一个边缘计算API路由中心节点和若干个边缘分布式计算节点，每个边缘分布式计算节点能独立行使其功能。

其中边缘计算API路由中心节点框架为系统的核心框架。

本发明还提供了一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，利用上述系统，包括以下步骤：

(1)启动边缘计算API路由中心；

(2)追加边缘分布式计算节点；

(3)终端设备入网；

(4)终端设备内置微服务软件分发包的分发及上线服务运行。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其启动边缘计算API路由中心包括边缘计算API路由中心节点初始化，上传微服务软件分发包给云计算中心节点，启动边缘分布式计算节点管理服务，给边缘的计算节点推送微服务软件分发包。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其追加边缘分布式计算节点包括边缘计算通信及服务管理基础模块初始化，节点资源管理服务模块初始化，接收微服务软件分发包，启动微服务软件分发包及调服服务模块，边缘计算API路由中心节点发现及注册计算节点，上传计算资源数据。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其终端设备入网包括终端设备启动时，设备连接及通信管理服务模块初始化，发现并连接边缘计算API路由中心节点，上传微服务软件分发包并对比软件版本，启动终端设备控制。

所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其终端设备内置微服务软件分发包的分发及上线服务运行包括设备启动时，通过终端设备控制及数据服务的注册，由云计算中心节点检查微服务软件分发包的分发、部署和版本兼容情况，如果出现应用服务未启动或已启动版本与本终端设备所需数据服务版本不兼容，则向边缘计算API路由中心节点上传新的微服务软件分发包，并触发边缘计算API路由中心节点检查及发现空闲的计算节点，并向空闲的计算节点推送本终端设备所上传的微服务软件分发包，启动一个边缘计算设备的数据处理服务，并向该边缘计算设备传送该数据处理服务的API路由信息，自动完成终端设备向边缘计算网络的应用分发部署。

该边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，使用终端设备数据操作框架作为微服务软件分发包的分发载体，采用标准化的分布式计算节点，利用边缘计算API路由中心节点作为微服务软件分发包的分发点，由边缘计算API路由中心节点发现并通过空闲资源搜索，寻找到空闲的计算节点，向该计算节点推送相应的微服务软件分发包，实现无需借助分发云接入的、设备与节点服务严格同步的、全程无需运维人员干预的标准化边缘计算应用分发服务。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法及系统，实现了一种面向分布式边缘计算环境的应用分发部署方法，改善了传统服务软件的部署和维护效率，并可改变了产品的定义和服务方式，减轻复杂软件系统的部署和配置工作强度，实现设备软件与边缘计算网络节点服务软件严格同步的、全程无需运维人员干预的、基于标准化硬件上的边缘计算框架下的差异化应用服务的规模化部署，推动边缘计算模式的产业化实施。

附图说明

图1示出本发明一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统结构图。

图2示出本发明一种边缘计算网络的分布式应用分发部署方法的运行过程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为本发明的一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统结构图。

下面对所述用于边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统的功能模块协同运作做详细的描述：

所述系统主要包括终端设备数据框架、边缘计算API路由中心节点、边缘分布式计算节点三部分组成。

终端设备数据操作框架，用于上传与设备相关的微服务软件分发包、并接入边缘计算设备网络。

边缘计算API路由中心节点，用于接收计算节点或设备节点入网注册服务管理、设备节点的微服务软件分发包上传、系统默认服务更新及分发管理、空闲计算节点资源发现与计算服务调度、计算节点推送微服务软件分发包、计算节点API调用路由。

边缘分布式计算节点，用于接收边缘计算API路由中心节点即主节点的资源发现及计算服务调度、微服务包推送、分布式数据资源存放、计算或存储服务响应。其中边缘计算API路由中心节点为系统的核心框架。

终端设备数据操作框架的组成包括：设备连接及通信管理服务模块，用于在边缘计算网络内建立与中心服务节点的计算连接关系、维持连接关系；微服务软件分发包上传服务模块，用于将设备所需计算或数据微服务软件分发包上传到边缘计算API路由中心节点；设备调用接口服务模块，通过设备连接及通信管理服务模块，向云中心设备节点获取调用路由，并建立与边缘分布式计算节点之间的调用连接，实现对服务接口的服务调用。

边缘计算API路由中心节点是整个边缘计算应用分发的核心服务，其主要模块构成包括：分发包上传服务模块，用于接收和管理来自终端设备数据操作框架或云端节点的微服务包更新；边缘分布式计算节点注册与计算资源监控服务模块，用于接收计算节点的注册和资源状态监控；计算资源发现与微服务包推送服务模块，用于通过空闲资源搜索、寻找到空闲计算节点，并向边缘分布式计算节点推送相应的微服务软件分发包。API及计算节点名字路由模块，用于向终端设备数据操作框架或外部API请求通过名字或均衡算法，将调用转发至目标计算节点，并处理调用结果反馈。

边缘分布式计算节点框架为通用计算节点提供统一的计算基础环境，通常包括一般的通用计算、业务控制逻辑、存储或数据库访问。其主要的构成模块包括：边缘计算通信及服务管理基础模块，用于构建和初始化本节点的所有服务；节点资源管理服务模块，用于向边缘计算API路由中心节点注册计算节点，以及向边缘计算API路由中心节点提交计算资源状态监控数据；微服务软件分发包接收及调度服务模块，用于接收、加载或卸载边缘计算API路由中心节点推送的微服务软件分发包，评估动态微服务软件分发包的服务执行强度、闲置时关闭服务并回收计算资源。

需要说明的是，本实施例中的各模块是逻辑意义上的，具体实现时，多个模块可以合并成一个模块，一个模块也可以拆分成多个模块。

通过本发明实施例一提供的一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，实现了一种面向分布式边缘计算环境的应用分发部署方法，改善了传统服务软件的部署和维护效率，并可改变了产品的定义和服务方式，减轻复杂软件系统的部署和配置工作强度。

实施例二

图2所示为本发明的一种边缘计算网络的分布式应用分发部署方法的运行过程流程图。

下面对所述一种边缘计算网络的分布式应用分发部署方法的运行过程作详细的描述：

基于一般标准化智能硬件计算环境，可采用如下方式实现：

步骤一，启动边缘计算API路由中心，边缘计算API路由中心节点初始化，上传分发包给服务器，启动边缘分布式计算节点管理服务，给计算节点推送微服务软件分发包。

步骤二，追加分布式计算节点，边缘计算通信及服务管理基础模块初始化，节点资源管理服务模块初始化，接收微服务软件分发包，调度服务模块，边缘计算API路由中心节点发现及注册，上传计算资源数据。

步骤三，设备入网，终端设备启动时，设备连接及通信管理服务模块初始化，发现并连接API路由中心节点，上传微服务软件分发包并对比软件版本，启动终端设备控制。

步骤四，设备内置微服务软件分发包的分发及上线服务运行过程，设备启动时，通过终端设备控制及数据服务的注册，向云中心服务节点检查微服务软件分发包的分发、部署和版本兼容情况，如出现应用服务未启动或已启动版本与本设备所需数据服务版本不兼容，则向边缘计算API路由中心节点上传新的微服务软件分发包，并触发边缘计算API路由中心节点检查及发现空闲的计算资源节点，并向该计算资源节点推送本终端设备所上传的微服务软件分发包，启动一个边缘计算设备数据处理服务，并向该设备传送该数据处理服务的API路由信息，自动完成设备向边缘计算网络的应用分发部署。

至此，完成了IoT设备数据处理服务的边缘计算软件系统的自动化部署构建，在无需运维人员干预的条件下，实现了标准化环境下面向不同设备的边缘计算系统的自动构建。

需要说明的是，本实施实例的个步骤是逻辑意义上的，具体实现时，多个步骤可以合并成一个步骤，一个步骤也可以拆分成多个步骤。

最后应当说明的是，上述实施例仅是优选实施方式，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出若干修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其特征在于包括进行数据处理和存储的边缘计算设备和为边缘计算设备提供数据的终端设备，所述终端设备包括终端设备数据操作框架和边缘计算API路由中心节点，所述边缘计算设备包括边缘分布式计算节点；

所述终端设备数据操作框架用于上传与终端设备相关的微服务软件分发包，同时接入边缘计算设备网络；

所述边缘计算API路由中心节点用于接收边缘计算设备的入网注册数据，上传该边缘计算设备的计算节点的微服务软件分发包，更新及分发管理系统默认的服务，调度空闲的计算节点的资源，向计算节点推送微服务软件分发包及为计算节点调用路由；

所述边缘分布式计算节点用于为通用计算节点提供统一的计算基础环境，主要用于接收边缘计算API路由中心节点的资源发现，计算服务调度，微服务软件分发包推送，分布式数据资源存放，计算或存储服务响应。

2.根据权利要求1所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其特征在于所述终端设备数据操作框架包括：

设备连接及通信管理服务模块，用于在边缘计算网络内建立与云计算中心服务节点的计算连接关系，并维持连接关系；

微服务软件分发包上传服务模块，用于将终端设备所需的微服务软件分发包上传到边缘计算API路由中心节点；

设备调用接口服务模块，用于通过所述设备连接及通信管理服务模块，向云计算中心节点获取调用路由，并建立与边缘分布式计算节点之间的调用连接，实现对服务接口的服务调用。

3.根据权利要求2所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其特征在于所述边缘计算API路由中心节点包括：

分发包上传服务模块，用于接收和管理来自终端设备数据操作框架或云计算中心节点的微服务软件分发包；

API及计算节点名字路由模块，用于向所述设备调用接口服务模块或外部API请求通过名字或均衡算法，将所述调用转发至边缘分布式计算节点，并处理调用结果反馈；

计算资源发现与微服务包推送服务模块，用于通过空闲资源搜索，寻找到空闲的边缘分布式计算节点以接收所述调用，并向边缘分布式计算节点推送相应的微服务软件分发包；

边缘分布式计算节点注册与计算资源监控服务模块，用于接收计算资源发现与微服务包推送服务模块发现的边缘计算设备的计算节点的注册信息，根据节点资源管理服务模块的相关数据进行计算资源状态监控。

4.根据权利要求3所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其特征在于所述边缘分布式计算节点包括：

边缘计算通信及服务管理基础模块，用于构建和初始化本节点的所有服务；

节点资源管理服务模块，用于向边缘计算API路由中心节点注册边缘计算设备的计算节点，以及向边缘计算API路由中心节点提交计算资源状态监控数据；

微服务软件分发包接收及调度服务模块，用于接收、加载或卸载边缘计算API路由中心节点推送的微服务软件分发包，评估动态微服务软件分发包的服务执行强度，闲置时关闭服务并回收计算资源。

5.根据权利要求1所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的系统，其特征在于每一个终端设备数据操作框架对应一个边缘计算API路由中心节点和若干个边缘分布式计算节点，每个边缘分布式计算节点能独立行使其功能。

6.一种边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其特征在于利用权利要求1-5任意一项所述的系统，包括以下步骤：

(1)启动边缘计算API路由中心；

(2)追加边缘分布式计算节点；

(3)终端设备入网；

(4)终端设备内置微服务软件分发包的分发及上线服务运行。

7.根据权利要求6所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其特征在于所述启动边缘计算API路由中心包括边缘计算API路由中心节点初始化，上传微服务软件分发包给云计算中心节点，启动边缘分布式计算节点管理服务，给边缘的计算节点推送微服务软件分发包。

8.根据权利要求6所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其特征在于所述追加边缘分布式计算节点包括边缘计算通信及服务管理基础模块初始化，节点资源管理服务模块初始化，接收微服务软件分发包，启动微服务软件分发包及调服服务模块，边缘计算API路由中心节点发现及注册计算节点，上传计算资源数据。

9.根据权利要求6所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其特征在于所述终端设备入网包括终端设备启动时，设备连接及通信管理服务模块初始化，发现并连接边缘计算API路由中心节点，上传微服务软件分发包并对比软件版本，启动终端设备控制。

10.根据权利要求6所述的边缘计算网络的分布式应用分发部署的方法，其特征在于所述终端设备内置微服务软件分发包的分发及上线服务运行包括设备启动时，通过终端设备控制及数据服务的注册，由云计算中心节点检查微服务软件分发包的分发、部署和版本兼容情况，如果出现应用服务未启动或已启动版本与本终端设备所需数据服务版本不兼容，则向边缘计算API路由中心节点上传新的微服务软件分发包，并触发边缘计算API路由中心节点检查及发现空闲的计算节点，并向空闲的计算节点推送本终端设备所上传的微服务软件分发包，启动一个边缘计算设备的数据处理服务，并向该边缘计算设备传送该数据处理服务的API路由信息，自动完成终端设备向边缘计算网络的应用分发部署。