CN110798513A - 物联网设备互联系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物联网设备互联系统及方法，系统包括：微服务注册中心模块和微资源模块；其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；所述微服务注册中心模块用于对所述微资源模块的信息进行存储；所述设备微服务模块用于微资源模块对外的所有通信过程。本发明中物联网设备之间采用点对点直接连接的方式进行数据交换而不需要经过任何的云端服务器，物联网设备之间交换的数据不经过微服务注册中心模块，从而实现物联网设备之间更好的交互；通过引入微资源的概念对物联网设备进行抽象，提高整个系统的泛用性。

Description

物联网设备互联系统及方法
技术领域
本发明属于软件开发技术领域，尤其涉及一种物联网设备互联系统及方法。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息时代的重要发展阶段。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，成为互联网业务和应用的一个重要分支。
然而，从技术上讲，在物联网技术发展产品化的过程中，产品质量以及产品的成本都还存在问题。由于单体IT架构并不适合每个设备都有计算机和无线连接的环境。当多个带有处理器的物联网设备组合而成一个物联网系统时，需要设备与设备之间有更好的交互方式。这就需要将设备进行某种程度的解耦，从而使得设备可以自己发布消息，并响应其他设备的操作。
因此，如何将设备进行解耦，以使设备之间进行更好的交互成为亟需解决的问题。
发明内容
为克服上述现有的物联网设备互联系统中设备之间不能进行很好地交互的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种物联网设备互联系统及方法。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种物联网设备互联系统，包括：
微服务注册中心模块和微资源模块；
其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
所述微服务注册中心模块用于对所述微资源模块的信息进行存储；
所述设备微服务模块用于接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
所述通信微服务模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
优选地，所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；
其中，所述内容转发模块用于接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；
所述内容递交模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；
所述资源状态汇报模块用于定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
优选地，所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；
所述本地路由表缓存模块用于缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
优选地，所述内容转发模块具体用于：
接收并读取所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，解析出所述目标微资源模块的ID字段；
判断所述ID字段是否为所述微服务注册中心模块的标识符；
若是，则与所述微服务注册中心模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述微服务注册中心；
若否，则查找所述本地路由表缓存模块中是否存在所述目标微资源模块的ID字段对应的URI地址；
若存在，则根据查找出的URI地址与所述目标微资源模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述目标微资源模块；
若不存在，则与所述微服务注册中心建立HTTP连接，发起GET请求，从所述微服务注册中心的返回结果中解析出所述URI地址，根据查找出的URI地址与所述目标微资源模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述目标微资源模块。
优选地，所述设备微服务模块包括定义通信协议模块、本地配置资源模块、设备控制操作模块和收发数据模块；
其中，所述定义通信协议模块用于定义所述微资源模块与所述目标微资源模块和客户端接口的通信协议；
所述本地配置资源模块用于对所述物联网设备的信息进行配置，根据本地配置的物联网设备的信息判断接收到的控制数据的含义，根据所述控制数据的含义判断是否作出响应；
所述设备控制操作模块用于对所述物联网设备进行操作和控制；
所述收发数据模块用于与所述通信微服务模块进行通信，通过Socket连接的方式接收所述目标微资源模块或客户端的数据信息，以及将待转发到目标微资源模块的数据信息发送到所述通信微服务模块。
优选地，所述微服务注册中心模块包括服务注册模块和服务寻址模块；
其中，所述服务注册模块用于响应所述微资源模块的注册请求，将所述微资源模块的信息写入到数据库中；
所述服务寻址模块用于响应所述微资源模块发起的寻址请求，通过所述微资源模块的ID查找所述微资源模块，并将查找出的所述微资源模块的URI返回给发起寻址请求的所述微资源模块。
优选地，所述微服务注册中心模块还包括服务状态管理模块；
所述服务状态管理模块用于将所述微资源模块的资源状态存储到数据库中，并定期对所述资源状态进行更新，对预设时间段内资源状态未更新的微资源模块进行离线标记。
根据本发明实施例第二方面提供一种物联网设备互联方法，包括：
微服务注册中心模块和微资源模块；
其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
通过所述微服务注册中心模块对所述微资源模块的信息进行存储；
通过所述设备微服务模块接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
优选地，所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；
相应地，通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块的步骤包括：
通过所述内容转发模块接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；
通过所述内容递交模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；
通过所述资源状态汇报模块定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
优选地，所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；
相应地，还包括：
通过所述本地路由表缓存模块缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
本发明实施例提供一种物联网设备互联系统及方法，该系统主要包括微服务注册中心模块和微资源，微服务注册中心用于对当前物联网环境中的微资源信息进行储存和管理，微资源是对物联网设备的一个抽象表示，包括设备微服务和通信微服务，设备微服务模块接收并处理来自物联网设备传感器的数据信息，生成需要转发到其他设备的数据，接收来自通信微服务模块的数据并据此决定设备作出的响应；通信微服务模块接收来自其他资源的控制和数据信息并提交到对应的设备微服务模块，接收来自设备微服务的数据决定转发的目标资源，本实施例实现物理网设备间点对点的数据交换而不需要经过任何的云端服务器，且具有较高的泛用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的物联网设备互联系统的网络拓扑结构示意图；
图2为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中微资源响应模式链信号时序图；
图3为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中的模块结构示意图；
图4为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中通信微服务实现内容转发的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中设备微服务模块处理通信微服务模块递交数据的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中微服务注册中心模块实现服务状态更新的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中客户端控制实体设备的时序图；
图8为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中通信微服务容器与设备逻辑微服务容器的通信流程示意图；
图9为本发明实施例提供的物联网设备互联系统中微资源间通信和微资源与注册中心的通信过程中使用到的消息格式描述。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在本发明的一个实施例中提供一种物联网设备互联系统，图1为本发明实施例提供的物联网设备互联系统网络拓扑结构示意图，包括：微服务注册中心模块和微资源模块；其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
本实施例中的物联网设备互联系统基于网状网络的拓扑结构进行设计，将物联网与微服务进行结合，软件层面基于微服务(MicroService)模式，采用Docker容器技术作为微服务的载体实现过程中遵循REST(Representational State Transfer，表述性状态传递)设计规范进行开发实现，可以使用Java语言进行编写。
微服务是一种架构风格，系统中的各个微服务可被独立部署，各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注一件任务并很好地完成该任务。在所有情况下，每个任务代表一个小的业务能力。本实施例借助一个微服务，即设备微服务模块可以控制物联网设备并对其进行操作，而另一个微服务，即通信微服务模块负责和其他物联网设备完成交互任务，从而实现物联网互联系统的轻量级设计。
如图1所示，本实施例中物联网设备互联系统的网络拓扑利用网状网络模型进行设计。具体来说，局域网环境中的物联网设备之间采用点对点直接连接的方式进行数据交换而不需要经过任何的云端服务器，物联网设备之间交换的数据不经过微服务注册中心模块。
为了提高整个系统的泛用性，本实施例引入微资源的概念对物联网设备进行抽象。微资源是微服务注册中心和客户端接口所能看到的最小单元，一个微资源代表着一个具体的物联网设备，在系统开发过程用ID来区分不同的微资源，用统一资源标识符(Uniform Resource Identifier，URI)来表示每个微资源的位置。每个微资源中包含通信微服务和设备微服务两部分。
在软件实现的过程中，用Docker容器技术中的守护进程Docker Daemon来表示一个微资源，用运行在守护进程之上的两个Docker容器分别装载通信微服务和设备微服务的核心代码。通过将守护进程Docker Daemon及其容器安装部署在物联网设备上，实现微资源与物联网硬件设备之间的衔接。
所述微服务注册中心模块用于对所述微资源模块的信息进行存储；
其中，微服务注册中心模块用于对物联网环境中所有的资源进行存储和管理，包括储存当前物联网环境中微资源的基本状态和信息，如微资源的ID和URI，以为物联网设备提供目标微资源模块的地址，并定期对微资源的状态信息进行更新，
所述设备微服务模块用于接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
所述通信微服务模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
其中，一个微资源模块包括设备微服务模块和通信微服务模块，通信微服务模块负责其所在的微资源对外的所有通信过程，设备微服务模块负责对微资源对应的物联网设备进行控制和管理。所有的微服务均是以Docker容器作为载体，在Docker容器中运行。
两个微资源之间的互联过程产生的消息序列如图2所示，每个步骤的具体含义如下：
1.用户在客户端触发逻辑链。这一步是可选的，因为逻辑链是在特定条件下可能由链端设备触发，这里假定是由用户在客户端中触发了某一个场景对应的逻辑链。
2.通信微服务将接收到的客户端控制数据递交到对应的设备微服务。
3.设备微服务根据控制数据对模式链做出响应，生成需要转发的数据信息，发送给通信微服务。
4.通信微服务将接收到的数据信息发送一份到客户端，更新通信微服务所在微资源的状态。
5.通信微服务根据接收到的数据信息，解析出转发的目标资源ID，向注册中心查找该资源的URI信息。
6.注册中心响应服务寻址请求，返回查询结果。
7.通信微服务根据注册中心返回的URL信息，向下一级微资源转发数据。
本实施例通过物联网设备之间采用点对点直接连接的方式进行数据交换而不需要经过任何的云端服务器，物联网设备之间交换的数据不经过微服务注册中心模块，从而实现物联网设备之间更好的交互；通过引入微资源的概念对物联网设备进行抽象，提高整个系统的泛用性。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；其中，所述内容转发模块用于接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；所述内容递交模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；所述资源状态汇报模块用于定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
具体地，为了实现微资源之间直接进行数据交换而不需要经过云端服务器，在每个微资源中包含通信微服务模块。如图3所示，通信微服务模块中的内容转发模块实现HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)接口，通过响应HTTP PUT请求的方式接受需要转发给其他微资源模块的数据信息。然后根据数据信息中的ID字段等信息查找本地路由表缓存或向微服务注册中心模块发起寻址请求，获得目标资源的URL地址后将数据信息进行转发。
内容递交模块通过REST接口的方式接收来自其他微资源的数据或控制信息，通过与设备微服务建立套接字Socket连接的方式，将接收的来自其他微资源或客户端的数据发送到设备微服务。
资源状态汇报模块负责定期接收来自设备微服务发出的本设备状态信息，并将其主要部分作为HTTP PUT请求的消息主体发送给微服务注册中心模块。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；所述本地路由表缓存模块用于缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和对应的URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
具体地，本地路由表缓存模块的引入加快了微资源的URL的查找速度，避免重复发送寻址请求。
在上述实施例的基础上，本实施例中如图4所示所述内容转发模块转发的具体流程为：
1、接收设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息；
2、读取接收的数据信息，解析出其中的目标微资源模块的ID(标识符)字段；
3、判断所述ID字段是否为微服务注册中心模块的标识符；若是，则执行步骤4，否则，执行步骤5；
4、与微服务注册中心模块建立HTTP连接，将待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给微服务注册中心，结束整个流程；
5、查找本地路由表缓存模块中是否存在目标微资源模块的ID字段对应的URI地址，若存在则执行步骤6，否则，执行步骤7；
6、从本地路由表缓存模块中读取目标微资源模块的的URI地址，执行步骤8；
7、与微服务注册中心建立HTTP连接，发起GET请求，从微服务注册中心的返回结果中解析出目标微资源模块的URI地址，执行步骤8；
8、根据查找出的URI地址与目标微资源模块建立HTTP连接，将待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给目标微资源模块；
9、获取微资源模块返回的结果并递交到对应的设备微服务，结束整个流程。
具体地，通信微服务的核心职责是将接收到的来自设备微服务的内容正确转发到目标微资源。在网状网络的设计下，两个微资源之间是直接通信的，所以实现正确转发的关键在于获取目标资源的统一资源标识符URI。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述设备微服务模块包括定义通信协议模块、本地配置资源模块、设备控制操作模块和收发数据模块；其中，所述定义通信协议模块用于定义所述微资源模块与所述目标微资源模块和客户端接口的通信协议；所述本地配置资源模块用于对所述物联网设备的信息进行配置，根据本地配置的物联网设备的信息判断接收到的控制数据的含义，根据所述控制数据的含义判断是否作出响应；所述设备控制操作模块用于对所述物联网设备进行操作和控制；所述收发数据模块用于与所述通信微服务模块进行通信，通过Socket连接的方式接收所述目标微资源模块或客户端的数据信息，以及将待转发到目标微资源模块的数据信息发送到所述通信微服务模块。
具体地，为了实现微资源和实体传感器设备的对接，每个微资源中均进一步包含了设备微服务模块，如图3所示设备微服务模块负责管理控制实体设备，包括四个模块。其中，定义通信协议模块主要负责定义通信协议内容，采用Json格式来实现通信。本地配置资源模块主要完成实体设备信息的配置，以及把用户定义的模式链文件存储在本地，结合本地配置信息判断收到的数据的含义，判断是否需要作出响应。因此设备与设备之间的通信便可以采取点对点的通信而不需要一个中枢控制器来控制数据传输的流向。设备控制操作模块主要负责对对应的实体设备进行操作控制工作。收发数据模块主要完成与该微资源对应的通信微服务通信，通过Socket连接的方式收取其他微资源或客户端的数据，以及把待发送的数据包括响应模式链以及设备状态心跳包发送到通信微服务。其中，每个待发送的数据包中都含有一个TTL的数据段，用于记录发送的次数。若由于网络原因而产生数据未到达或建立socket连接失败会导致重发。若重发次数超过设定的次数后，便会在容器的日志中报告网络出错数据不可达。
如图5所示，设备微服务模块的核心功能是响应模式链信号。设备微服务在接收到新的模式链信号时触发响应信号流程，由定义通信协议模块判断该信号的操作含义，结合本地存储的模式链文件判断是否对该信号作出响应，该对哪一个微资源发送信号，以及判断是否需要控制操作设备改变当前状态。设备微服务处理通信微服务递交数据的具体流程如下：
1、读取配置文件信息，初始化实体设备，包括设置服务器监听端口，发送心跳包到注册中心进行注册，以及状态更新等工作。
2、监听端口等待由通信微服务递交的信号，并判断所递交信号的含义。
2.1如果含义为增加模式链，则在本地缓存文件中增加该模式链信息；
2.2如果含义为删除模式链，则在缓存文件中移除该模式链信息；
2.3如果含义为某模式链的触发信号，提取信号中的模式链信息以及上一设备的信息。先寻找本地是否存有该模式链的信息。
3.若本地没有该模式链的信息，则不作响应；若存有该模式链的信息，则查询该模式链下本设备等待的上一设备，若与信号中的信息不对应，则不作响应；若与信号对应，则提取信号中的操作信息，判断是否需要改变当前设备状态。
4.查询该模式链下，收到上一设备的信号时，是否需要发送触发信号到模式链下的下一设备，若需要，则把触发信号交由通信微服务发送，若不需要，则结束该信号的响应流程，继续监听下一个信号。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述微服务注册中心模块包括服务注册模块和服务寻址模块；其中，所述服务注册模块用于响应所述微资源模块的注册请求，将所述微资源模块的信息写入到数据库中；所述服务寻址模块用于响应所述微资源模块发起的寻址请求，通过所述微资源模块的ID查找所述微资源模块，并将查找出的所述微资源模块的URI返回给发起寻址请求的所述微资源模块。
具体地，如图3所示，为了对物联网环境中所有的微资源进行统一的管理，系统包括微服务注册中心模块。其中的服务注册模块负责与数据库联动，用于响应微资源的注册请求，将微资源入网时提供的一些初始化信息写入到数据库中；微服务寻址模块用于响应微资源发起的寻址请求，根据特定的查询条件返回符合要求的微资源的统一资源标识符信息。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述微服务注册中心模块还包括服务状态管理模块；所述服务状态管理模块用于将所述微资源模块的资源状态存储到数据库中，并定期对所述资源状态进行更新，对预设时间段内资源状态未更新的微资源模块进行离线标记。
具体地，服务状态管理模块负责对数据库中的资源状态进行管理，将约定时间内没进行状态更新的资源进行离线标记，同时负责响应来自资源的主动下线或注销请求。
微服务注册中心模块提供了储存和管理资源状态信息的功能。其中，能对资源状态进行动态管理是注册中心区别于传统数据库的地方，使得物联网设备之间可以以网状网络的形式直接互联。注册中心进行状态管理的流程如图6所示，假定设备状态的更新周期是180秒。
1、建立键值对形式(k-v)的资源状态信息记录表，Java编程语言中可用Map类型表示。键部分是资源的标识符ID，值部分是计数器。
2、初始化时，将资源状态记录表清空。
3、开始进行计时。计时过程中，若有新资源注册到注册中心，则执行步骤5；若有资源向注册中心发布状态信息，则执行步骤6。
4、每到60秒时，遍历一次状态信息表，将所有有效ID，即ID字段不为空且对应的值不是-1，对应的计数器数值+1，然后执行步骤7。
5、将该资源的ID写入到状态信息记录表中，并将对应的计数器字段设置为0.
6、在状态信息记录表中找到该资源ID，将该ID对应的计数器字段设置为0。
7、再次遍历状态信息记录表，查找所有大于预设阈值的计数器，说明对应的资源在一个计时周期内没有汇报其状态，则执行离线操作，将计数器值设置为-1.
8、跳转到步骤3，开始下一次计时。
传感器设备上装载有两个虚拟容器，分别为通信微服务和设备微服务。互联系统最后需要把操作控制指令经过通信微服务和设备微服务，最后发送到传感器实体设备上，使传感器设备作出相应的操作。以下为客户端控制实体设备的时序图的说明，如图7所示。
1、设备定时向注册中心发送设备的信息及状态信息，设备微服务查询本地设备信息文件后生成设备信息状态心跳包，并发送到通信微服务。
2、由通信微服务发送至注册中心，向注册中心汇报资源状态。
3、通信微服务从注册中心处获取响应消息体，而通信微服务和设备微服务实际上都是装载在实体设备上的两个虚拟容器，因此与注册中心通信时，注册中心收到的是由实体设备发来的数据，因此通信微服务获取响应消息体时可以获取到传感器设备的IP地址。
4、由通信微服务转交设备IP地址数据给设备微服务。
5、当用户在网页客户端对实体设备进行操作时，客户端发送对设备操作的指令，由设备上的通信微服务接受到该指令数据。
6、通信微服务把接受到的数据递交给设备微服务。
7、设备微服务通过在第3步获取到的设备IP地址，即Docker容器宿主机地址向该IP地址通过socket套接字方式发送操作指令。
8、传感器设备收到操作指令，并对设备进行操作控制，并在第7步建立的连接中反馈操作结果给设备微服务，从而实现宿主机与Docker容器通信。
9、设备微服务把收到的操作反馈结果交由通信微服务发送。
10、通信微服务向客户端汇报实体设备操作的结果反馈，网页客户端收到后把操作结果反馈展现给用户。
图8描述了一个微资源中通信微服务容器与设备逻辑微服务容器的通信过程。具体描述如下：
1、初始化：将缓存字符串池设置为空，设定监听的端口号，向Docker守护进程申请Socket资源。
2、监听特定的端口。
3、若有来自设备微服务容器的连接建立请求，则跳到步骤4，否则，返回步骤2继续监听。
4、与设备微服务容器建立连接。
5、用缓存字符串池接收来自设备微服务的信息。
6、若连续收到两个空行，则说明接收结束，跳转到步骤7，否则，返回到步骤5继续接收。
7、将接收到的内容保存为字符串，结束整个传输过程。
在同一资源的两个微服务当中通过建立Socket套接字连接的方式进行通信，两个微服务容器之间的关系是对等的，所以以上流程也适用与通信微服务向设备微服务递交数据的情况。
图9描述了微资源间通信和微资源与注册中心的通信过程中使用到的消息格式。本实施例中通信过程使用的消息格式主要基于HTTP报文格式进行修改，将需要传输的数据以JSON(JavaScript Object Notation,JS对象标记)数据格式的形式作为报文消息体部分，另外只选用了少量的几个状态码作为传输状态控制。一个典型的JSON格式数据表述如下所示：
Figure BDA0002236479260000171
通信过程中用到的HTTP状态码，以及其在本互联系统中的含义和用途表述如下：
-200：请求成功。有三个用途，用于微资源的通信微服务向注册中心请求目标资源地址时表示请求成功，在响应主体中以JSON数据格式附带目标资源的地址；用于向另一个微资源转发数据时，目标资源返回的响应信息中以本状态码表示成功接收信息并以转发给对应的设备微服务；
-201：用于微资源第一次向微服务注册中心汇报状态时，注册中心如果成功将微资源信息成功写入数据库，则在返回的响应信息中以状态码201表示资源创建成功。
-404：用于微资源向注册中心提出查找目标资源的请求，但数据库不存在符合要求的微资源(资源已离线，或不存在该微资源)时，注册中心在响应消息体中以状态码404表示未找到资源。
在本发明的另一个实施例中提供一种物联网设备互联方法，该方法基于前述各实施例中的系统实现。因此，在前述物联网设备互联系统的各实施例中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各个执行模块的理解。该方法包括：微服务注册中心模块和微资源模块；
其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
通过所述微服务注册中心模块对所述微资源模块的信息进行存储；
通过所述设备微服务模块接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
本实施例通过物联网设备之间采用点对点直接连接的方式进行数据交换而不需要经过任何的云端服务器，物联网设备之间交换的数据不经过微服务注册中心模块，从而实现物联网设备之间更好的交互；通过引入微资源的概念对物联网设备进行抽象，提高整个系统的泛用性。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；相应地，通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块的步骤包括：
通过所述内容转发模块接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；
通过所述内容递交模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；
通过所述资源状态汇报模块定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；相应地，还包括：通过所述本地路由表缓存模块缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种物联网设备互联系统，其特征在于，包括：微服务注册中心模块和微资源模块；
其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
所述微服务注册中心模块用于对所述微资源模块的信息进行存储；
所述设备微服务模块用于接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
所述通信微服务模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
2.根据权利要求1所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；
其中，所述内容转发模块用于接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；
所述内容递交模块用于接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；
所述资源状态汇报模块用于定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
3.根据权利要求2所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；
所述本地路由表缓存模块用于缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
4.根据权利要求3所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述内容转发模块具体用于：
接收并读取所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，解析出所述目标微资源模块的ID字段；
判断所述ID字段是否为所述微服务注册中心模块的标识符；
若是，则与所述微服务注册中心模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述微服务注册中心；
若否，则查找所述本地路由表缓存模块中是否存在所述目标微资源模块的ID字段对应的URI地址；
若存在，则根据查找出的URI地址与所述目标微资源模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述目标微资源模块；
若不存在，则与所述微服务注册中心建立HTTP连接，发起GET请求，从所述微服务注册中心的返回结果中解析出所述URI地址，根据查找出的URI地址与所述目标微资源模块建立HTTP连接，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息作为消息体发送给所述目标微资源模块。
5.根据权利要求1所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述设备微服务模块包括定义通信协议模块、本地配置资源模块、设备控制操作模块和收发数据模块；
其中，所述定义通信协议模块用于定义所述微资源模块与所述目标微资源模块和客户端接口的通信协议；
所述本地配置资源模块用于对所述物联网设备的信息进行配置，根据本地配置的物联网设备的信息判断接收到的控制数据的含义，根据所述控制数据的含义判断是否作出响应；
所述设备控制操作模块用于对所述物联网设备进行操作和控制；
所述收发数据模块用于与所述通信微服务模块进行通信，通过Socket连接的方式接收所述目标微资源模块或客户端的数据信息，以及将待转发到目标微资源模块的数据信息发送到所述通信微服务模块。
6.根据权利要求1所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述微服务注册中心模块包括服务注册模块和服务寻址模块；
其中，所述服务注册模块用于响应所述微资源模块的注册请求，将所述微资源模块的信息写入到数据库中；
所述服务寻址模块用于响应所述微资源模块发起的寻址请求，通过所述微资源模块的ID查找所述微资源模块，并将查找出的所述微资源模块的URI返回给发起寻址请求的所述微资源模块。
7.根据权利要求6所述的物联网设备互联系统，其特征在于，所述微服务注册中心模块还包括服务状态管理模块；
所述服务状态管理模块用于将所述微资源模块的资源状态存储到数据库中，并定期对所述资源状态进行更新，对预设时间段内资源状态未更新的微资源模块进行离线标记。
8.一种物联网设备互联方法，其特征在于，包括：微服务注册中心模块和微资源模块；
其中，所述微资源模块包括通信微服务模块和设备微服务模块，所述通信微服务模块和设备微服务模块分别装载在Docker容器中，所述Docker容器部署在物联网设备上；
通过所述微服务注册中心模块对所述微资源模块的信息进行存储；
通过所述设备微服务模块接收所述通信微服务模块发送的控制信息和所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息，并根据所述设备微服务模块所在的物联网设备的数据信息和所述控制信息生成待转发到目标微资源模块的数据信息，并将所述待转发到目标微资源模块的数据信息发送给所述通信微服务模块；
通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块。
9.根据权利要求8所述的物联网设备互联方法，其特征在于，所述通信微服务模块包括内容转发模块、内容递交模块和资源状态汇报模块；
相应地，通过所述通信微服务模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；根据所述待转发到目标微资源模块的数据信息和所述微服务注册中心模块中目标微资源模块的信息，将所述待转发到目标微资源模块的数据信息转发给所述目标微资源模块的步骤包括：
通过所述内容转发模块接收所述设备微服务模块待转发到目标微资源模块的数据信息，根据待转发到目标微资源模块的数据信息中目标微资源模块的ID字段向所述微服务注册中心模块发起寻址请求，获取所述目标微资源模块的URL地址，根据所述URL地址转发所述待转发到目标微资源模块的数据信息；
通过所述内容递交模块接收目标微资源模块发送的控制信息和数据信息，并将所述控制信息和所述目标微资源模块发送的数据信息递交到所述设备微服务模块；
通过所述资源状态汇报模块定期收集所述设备微服务模块发出的物联网设备的状态信息，并将所述状态信息汇报给所述微服务注册中心模块。
10.根据权利要求9所述的物联网设备互联方法，其特征在于，所述通信微服务模块还包括本地路由表缓存模块；
相应地，还包括：
通过所述本地路由表缓存模块缓存所述内容转发模块最近预设次数从所述微服务注册中心模块获取的所述目标微资源模块的ID字段和URL地址，以供所述内容转发模块从所述本地路由表缓存模块中查找所述目标微资源模块的URL地址，若查找结果为空则从所述微服务注册中心模块中查找所述目标微资源模块的URL地址。
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