CN111542001A - 一种服务器集群分布的网络系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种服务器集群分布的网络系统及其构建方法，系统包括服务器集群以及与服务器集群连接的终端设备和APP应用，服务器集群包括常规服务器群部分和帐号管理服务部份，帐号管理服务部份提供服务器管理和帐号管理，服务器管理对每台加入系统的常规服务器建立带区域字段的服务器信息并形成服务器信息列表，帐号管理对每个帐号建立带区域字段的账号信息并关联对应区域字段的常规服务器域名与端口形成账号信息列表；对外公开帐号管理服务部份服务器的域名与端口作为访问登陆网络地址,每个帐号对应的终端设备连接指定的常规服务器。本发明通过帐号管理服务基于区域分布常规服务器，并使得APP应用与对应账号下的终端设备连至对应区域的同一台服务器。

Description

一种服务器集群分布的网络系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及物联网服务器分布式集群及设备接入系统网络的连接领域，尤其涉及一种服务器集群分布的网络系统及其构建方法。

背景技术

随着无线通信技术、设备处理信息技术的快速发展，市场全球化、工业自动化和信息化的进程不断深入，物联网技术的应用领域逐渐增多，物联网应用也越来越多进入人们的生活场景中。物联网在各行业的应用,不仅可以降低成本，提高智能化,还能进行远程及时操控。

物联网，顾名思义就是物与物相连形成的网络，它们之间进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化监控和管理的一种网络系统。在当前物联网实现上,一般是把终端设备(如:数据采集设备、控制执行设备)通过有线或无线通信技术，按设定的方式与协议，连入因特网(Internet)，然后连至特定的服务器(Server),使用者通过APP、浏览器等应用，通过因特网(Internet)，登陆服务器(Server)，从而对其进行监控、管理、控制等。

在以上的物联网智能平台系统中，虽然工作方式上基本类似，但对于接入服务器的方式、协议以及服务器(Server)的设计、分布与部署没有统一的标准与规定，需由设计者自行设计解决。

通过因特网(Internet)进行通讯的方法主要有基于TCP/IP的TCP与UDP及在此基础上的HTTP/HTTPS及加密处理。实现分布式的集群操作的软件有nginx、lvs、haproxy，商业的硬件负载均衡设备F5、Netscale。以上的实现主要是针对于HTTP/HTTPS及服务器本身即可处理完请求并返回处理结果。但与物联网终端设备(如:数据采集设备、控制执行设备)，常有请求的命令需由终端设备来处理执行，并返回实时结果。同时终端设备的状态等发生变化(如：温/湿度，设备的运行状态等)，也需在登陆的APP等应用上及时表现给用户。如果采用现有的服务器网络，很可能会发生终端连至服务器集群中的某一台服务器，而App应用却登陆至另一个服务器,无法有效确保APP应用与终端之间进行通讯，现有的网络系统实现方式在物联网分布式的集群就显得无能为力了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种服务器集群分布的网络系统及其构建方法。

本发明采用的技术方案是：

一种服务器集群分布的网络系统，其包括服务器集群以及与服务器集群连接的终端设备和APP应用，服务器集群包括常规服务器群部分和帐号管理服务部份，

其中，常规服务器群部份提供终端设备和APP应用的接入，并作为终端设备和APP应用两者间通讯的桥梁，对两者间的命令和数据进行传递，同时对收到的数据和命令进行分析统计；

帐号管理服务部份提供服务器管理和帐号管理，服务器管理对每台加入系统的常规服务器建立带区域字段的服务器信息并形成服务器信息列表，常规服务器具有与区域字段相对应的服务器域名与端口；帐号管理对注册进系统的每个帐号建立带区域字段的账号信息并关联对应区域字段的服务器域名与端口形成账号信息列表；系统对外公开帐号管理服务部份服务器的域名与端口作为用于App各种应用访问登陆网络地址,每个帐号对应的终端设备基于该帐号配置的连入系统信息连接指定的常规服务器。

进一步地，连入系统信息包括当前注册账号、密码、区域信息、合性法与权限信息以及该注册账号分配的服务器域名和端口。

进一步地，服务器管理是指对集群分布式中每台服务器的管理，帐号管理是指帐号的注册、服务器分配与登陆管理。

进一步地，本发明还公开了一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，采用了所述的一种服务器集群分布的网络系统，方法包括部署服务器集群创立系统、账号的注册、服务器分配以及用户的登陆与管理，具体步骤如下：

步骤1、部署服务器集群创立系统：

步骤1.1、把系统所具有的常规服务器的信息录入到服务器管理的带区域字段的服务器信息列表；并为帐号管理创建空的带区域字段的账号信息列表，(列表的帐号(User)相关信息，因为还没有用户注册帐号，所以为空。)

步骤1.2、然后建立一个以区域字段关联账号信息列表和服务器信息列表的映射表,(以注册帐号时的区域(Area)信息为输入，通过映射表映射后，输出与服务器信息列表值相关的“区域(Area)”，用这个输出的“区域(Area)”值在服务器信息列表就可找到相对应的服务器。这样系统就部署与配置好了。)

步骤1.3、系统部署配置好后对外只公开帐号管理服务部份服务器的域名与端口作为用于App应用访问登陆网络地址；

步骤2、账号的注册：

步骤2.1、客户输入合法的账号，APP携带区域信息通过对外公开的域名与端口连接至帐号管理服务，并向帐号管理服务申请注册帐号；

步骤2.2、帐号管理服务进行注册帐号的合法性检验，并在通过帐号合法性检验后对帐号进行服务器分配；

步骤2.3、帐号管理服务向申请注册帐号的APP应用返回包含分配给该帐号的服务器域名与端口的注册成功信息；

步骤3、用户的登陆与管理：

步骤3.1、客户使用注册账号通过对外公开的域名与端口登陆至帐号管理服务，

步骤3.2、帐号管理服务验证登陆合法后，从账号信息列表获取分配的服务器域名与端口作为登陆请求返回信息，

步骤3.3、通过返回信息中服务器域名与端口登陆至指定的服务器完成登陆；

步骤3.4、用户登陆指定的服务器后对关联的终端设备进行管理，终端设备的管理包括待加入系统的终端设备的接入和管理已经连接的终端设备。

进一步地，还包括服务器扩容方法：当某个区域的设备接入数量已接接近或达到服务器所能支持的容量值或开辟新的国家或地区需设立服务器时，把拟增加的带区域字段的服务器信息录入在服务器信息列表里，每台服务器机器的上代码简单的从已有服务器机器代码复制过来可完成容限扩容。

进一步地，步骤2.1中区域信息由APP应用通过地理位置信息或基于所设时区获取。

进一步地，步骤2.2中服务器分配的具体方法为：以区域信息为输入，把注册帐号时的区域信息输入已建立的映射表,通过映射表映射后，输出与服务器信息列表相关的“区域”值，“区域”值在服务器信息列表查找到相对应且已接数还有余量的服务器，把此服务器分配给该注册帐号，并把该服务器的域名和端口更新到该注册帐号在帐号管理列表中的域名和端口里。

进一步地，步骤3.4中待加入系统的终端设备的接入的具体步骤为：

步骤3.4.1、用户登陆系统后，生成连入系统信息并下发至待加入系统的终端设备，

步骤3.4.2、待加入系统的终端设备通过连入系统信息连接至指定的服务器，

步骤3.4.3、指定的服务器将接入的终端设备与该注册账号关联绑定并进行汇总，同时更新服务器信息列表中对应服务器的已接数；

步骤3.4.4、帐号完成第二步登陆系统时，就可以得到该帐号下的设备，并进行后续的所有操作。

进一步地，步骤3.4.1的连入系统信息包括当前注册账号、密码、区域信息、合性法与权限信息以及该注册账号分配的服务器域名和端口。

本发明采用以上技术方案，终端设备通过帐号管理服务连至适合的一台服务器上，同时通过帐号管理服务确保APP应用通过登陆时也登陆至与终端设备连接的同一台服务器；本发明采用紧密结合物联网应用的特点，从设备端/APP端来看服务器仅作为“一朵云”存在，不管服务器由少至一台机器组成，还是大至由成千上万台机器组成，从设备端/APP端来看服务器就只有“一朵云”。组成服务器的机器可以随机的部署在全球各地(如，可以在中国、美国、英国等)，各地按需布署任意服务器机器。同时，服务器机器的台数可以灵活的扩展，解决服务器容限的问题，每台服务器机器上的代码通过简单的从已有服务器机器代码复制过来，即可完成容限扩容。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种服务器集群分布的网络系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

为解决以上现有网络方式在物联网应用所产生的各种问题与不便，结合物联网的特点：1)确保终端设备与App应用登入连接的是服务器分布式集群网络系统中同一台服务器；2)随着终端设备的增/减，服务器的数量方便地随之增/减；3)随着物联网在不同国家与地区的应用，有时需要针对特定国家与地区的部署服务器，也要随之方便地部署服务器，等等物联网的特点，如图1所示，本发明公开了一种服务器集群分布的网络系统，其包括服务器集群以及与服务器集群连接的终端设备和APP应用，服务器集群包括常规服务器群部分和帐号管理服务部份，

其中，常规服务器群部份，是提供终端设备、APP应用的接入，两者间通讯的桥梁，对两者间的命令、数据进行传递，对收到的数据、命令进行分析、统计、计算等处理，是提供主要服务部份。帐号管理服务部份，其有两个主要功能：i)对集群分布式中每台服务器的管理，称为服务器管理；ii)帐号的注册与登陆管理，称为帐号管理。通过帐号管理服务使终端设备连至适合的一台服务器上，同时确保APP应用通过登陆时，也登陆至与终端设备连接的同一台服务器。

帐号管理服务提供服务器管理和帐号管理，服务器管理对每台加入系统的常规服务器建立带区域字段的服务器信息并形成服务器信息列表，常规服务器具有与区域字段相对应的服务器域名与端口；帐号管理对注册进系统的每个帐号建立带区域字段的账号信息并关联对应区域字段的服务器域名与端口形成账号信息列表；系统对外公开帐号管理服务的域名与端口作为用于App各种应用访问登陆网络地址,每个帐号对应的终端设备基于该帐号配置的连入系统信息连接指定的常规服务器。

具体地，如表1所示，帐号管理服务中的服务器管理会对每台加入系统的服务器的信息建立如下主要关键信息的服务器信息列表进行管理：

表1：服务器信息列表

表1中服务器信息列表的主要关键信息说明如下:

服务器名(Server):便于记忆识别的本服务器名称标识

区域(Area):标识本服务器所分布部署所在的国家等位置区域

域名(Domain):访问本服务器的网址域名

端口(Port):本服务器的访问端口

容量(capacity):本服务器可接入终端设备的数量

已接(used):本服务器已接入终端设备的数量

如表2所示，帐号管理服务中的帐号管理对注册进系统的每个帐号建立如下主要关键信息的账号信息列表进行管理：

表2：账号信息列表

表2中账号信息列表主要关键信息说明如下:

帐号(User):App应用用于登陆系统的帐号

密码(Password):App应用用于登陆系统的密码

区域(Area):标识本帐号所在的国家等位置区域

域名(Domain):与帐号(User)、区域(Area)对应的分配到的服务器的网址域名

端口(Port):与帐号(User)、区域(Area)对应的分配到服务器的访问端口

帐号管理服务，通过“区域(Area)”关键字段，把服务器信息列表与帐号管理列表关联起来。APP应用通过使用的帐号(User)与帐号管理列表产生关联，帐号管理列表通过“区域(Area)”关键字段与服务器信息列表产生关联，从而从服务器信息列表得到与“区域(Area)”关键字段相对应的服务器域名(Domain)与端口(Port)。在系统提供对外部访问接入上，只对外公开帐号管理服务的域名与端口，作为用于App各种应用访问登陆网络地址。

本发明还公开了一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，采用了所述的一种服务器集群分布的网络系统，方法包括部署服务器集群创立系统、账号的注册、服务器分配以及用户的登陆与管理，具体步骤如下：

步骤1、部署服务器集群创立系统：

步骤1.1、把系统所具有的常规服务器的信息录入到服务器管理的带区域字段的服务器信息列表；

在初次部署创立一个全新系统时，把系统所具有的服务器的信息录入在服务器信息列表，产生如下关键信息的数据库记录：

表3：初次部署的服务器信息列表

并为帐号管理创建空的带区域字段的账号信息列表，帐号管理列表的帐号(User)相关信息，因为还没有用户注册帐号，所以为空。

步骤1.2、然后建立一个以区域字段关联账号信息列表和服务器信息列表的映射表,(以注册帐号时的区域(Area)信息为输入，通过映射表映射后，输出与服务器信息列表值相关的“区域(Area)”，用这个输出的“区域(Area)”值在服务器信息列表就可找到相对应的服务器。这样系统就部署与配置好了。)

步骤1.3、系统部署配置好后对外只公开帐号管理服务的域名与端口作为用于App应用访问登陆网络地址；

步骤2、账号的注册：

步骤2.1、客户输入合法的账号，APP携带区域信息通过对外公开的域名与端口连接至帐号管理服务，并向帐号管理服务申请注册帐号；区域信息由APP应用通过地理位置信息或基于所设时区获取。

具体地，用户使用系统前，要有相应的帐号，须进行新帐号注册。客户输入合法的账号如：邮箱，手机号等)，密码，APP同时携带所在区域(Area)信息(区域(Area)信息可通过获取地理位置信息，所设时区等方式获取)等信息，通过对外公开的域名与端口，连接至帐号管理服务，向帐号管理服务申请注册帐号。

步骤2.2、帐号管理服务进行注册帐号的合法性检验(如：不与其它已存在帐号重名等)，并在通过帐号合法性检验后对帐号进行服务器分配；服务器分配的具体方法为：服务器分配主要以区域(Area)信息为输入，把注册帐号时的区域(Area)信息输入已建立的映射表,通过映射表映射后，输出与服务器信息列表值相关的“区域(Area)”值，就用这个“区域(Area)”值在服务器信息列表查找到相对应，且已接(used)数还有余量的服务器，这时就可以把此服务器分配给该帐号，并把该服务器的域名(Domain)端口(Port)更新到该帐号在帐号管理列表下的域名(Domain)端口(Port)里。

步骤2.3、帐号管理服务向申请注册帐号的APP应用返回包含分配给该帐号的服务器域名与端口的注册成功信息；由此APP应用在注册帐号成功时也获得了与帐号对应的具本体服务器信息。

步骤3、用户的登陆与管理：

步骤3.1、客户使用已注册的账号、密码，通过对外公开的域名与端口登陆至帐号管理服务，

步骤3.2、帐号管理服务验证登陆合法后，从之前注册更新的数据列表中取出分配给该帐号的具体服务器的域名(Domain)端口(Port)，作为登陆请求的成功返回。

步骤3.3、通过返回信息中服务器域名与端口登陆至指定的服务器完成登陆，以便进行后续的所有操作。

步骤3.4、用户登陆指定的服务器后对关联的终端设备进行管理，终端设备的管理包括待加入系统的终端设备的接入和管理已经连接的终端设备。步骤3.4中待加入系统的终端设备的接入的具体步骤为：

步骤3.4.1、用户登陆后配置连入系统信息并下发至待加入系统的终端设备，连入系统信息包括当前注册账号、密码、区域信息、合性法与权限信息以及该注册账号分配的服务器域名和端口。

步骤3.4.2、待加入系统的终端设备通过连入系统信息连接至指定的服务器，

步骤3.4.3、指定的服务器将接入的终端设备与该注册账号关联绑定并进行汇总，同时更新服务器信息列表中对应服务器的已接数；

步骤3.4.4、帐号完成第二步登陆系统时，就可以得到该帐号下的设备，并进行后续的所有操作。

具体地，设备加入系统，由登陆系统的帐号，对待加入系统的设备进行配置。对设备的配置，即把连入系统的信息，如以一步步走向导的方式，传给待加入系统的设备。连入系统的信息主要有，但不限于，具体的服务器域名(Domain)端口(Port)、帐号(User)密码(Password)、区域(Area)、合性法与权限等相关信息。在配置时设置给待加入系统的设备的信息主要是具体的服务器域名(Domain)端口(Port)，这就保证了设备一旦经过配置后，设备就会连至分配给该帐号的服务器上。服务器通过设备的配置信息，把设备与帐号进行关联绑定、汇总等处理，同时也更新服务器信息列表的已接(used)数(同理，当删除设备时，也同时更新相应服务器信息列表的已接(used)数)。帐号完成第二步登陆系统时，就可以得到该帐号下的设备，并进行后续的所有操作。

进一步地，还包括服务器扩容方法：当某个区域的设备接入数量已接接近或达到服务器所能支持的容量值或开辟新的国家或地区需设立服务器时，把拟增加的带区域字段的服务器信息录入在服务器信息列表里，

随着务业的发展，某个区域的设备接入数量已接(used)，接近或达到服务器所能支持的容量(capacity)值时，或开辟了某个国家或地区，需为其设立服务器时，等其它类似情况时，这时就可增加服务器数量进行扩容。增加服务器数量的操作与初次部署创立系统类似，把拟增加的服务器信息录入在服务器信息列表里，如表4所示产生的新增加Server4的关键信息的数据库记录。每台服务器机器的上代码简单的从已有服务器机器代码复制过来可完成容限扩容。

表4：扩容后的服务器信息列表

然后对映射表进行匹配修改,进行区域(Area)输入输出的映射。至此完成服务器的扩容。

本发明采用以上技术方案，终端设备通过帐号管理服务连至适合的一台服务器上，同时通过帐号管理服务确保APP应用通过登陆时也登陆至与终端设备连接的同一台服务器。本发明采用紧密结合物联网应用的特点，从设备端/APP端来看服务器仅作为“一朵云”存在，不管服务器由少至一台机器组成，还是大至由成千上万台机器组成，从设备端/APP端来看服务器就只有“一朵云”。组成服务器的机器可以随机的部署在全球各地(如，可以在中国、美国、英国等)，各地按需布署任意服务器机器。同时，服务器机器的台数可以灵活的扩展，解决服务器容限的问题，每台服务器机器上的代码通过简单的从已有服务器机器代码复制过来，即可完成容限扩容。

Claims (9)

1.一种服务器集群分布的网络系统，其特征在于：其包括服务器集群以及与服务器集群连接的终端设备和APP应用，服务器集群包括常规服务器群部分和帐号管理服务部份，

其中，常规服务器群部份提供终端设备和APP应用的接入，并作为终端设备和APP应用两者间通讯的桥梁，对两者间的命令和数据进行传递，同时对收到的数据和命令进行分析统计；

帐号管理服务部份提供服务器管理和帐号管理，服务器管理对每台加入系统的常规服务器建立带区域字段的服务器信息并形成服务器信息列表，常规服务器具有与区域字段相对应的服务器域名与端口；帐号管理对注册进系统的每个帐号建立带区域字段的账号信息并关联对应区域字段的服务器域名与端口形成账号信息列表；系统对外公开帐号管理服务部份服务器的域名与端口作为用于App各种应用访问登陆网络地址,每个帐号对应的终端设备基于该帐号配置的连入系统信息连接指定的常规服务器。

2.根据权利要求1所述的一种服务器集群分布的网络系统，其特征在于：连入系统信息包括当前注册账号、密码、区域信息、合性法与权限信息以及该注册账号分配的服务器域名和端口。

3.根据权利要求1所述的一种服务器集群分布的网络系统，其特征在于：服务器管理是指对集群分布式中每台服务器的管理，帐号管理是指帐号的注册、服务器分配与登陆管理。

4.一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，采用了权利要求1至3任一所述的一种服务器集群分布的网络系统，其特征在于：方法包括部署服务器集群创立系统、账号的注册、服务器分配以及用户的登陆与管理，具体步骤如下：

步骤1、部署服务器集群创立系统：

把系统所具有的常规服务器的信息录入到服务器管理的带区域字段的服务器信息列表；并为帐号管理创建空的带区域字段的账号信息列表，

然后建立一个以区域字段关联账号信息列表和服务器信息列表的映射表,

系统部署配置好后对外只公开帐号管理服务部份服务器的域名与端口作为用于App应用访问登陆网络地址；

步骤2、账号的注册：

客户输入合法的账号，APP携带区域信息通过对外公开的域名与端口连接至帐号管理服务，并向帐号管理服务申请注册帐号；

帐号管理服务进行注册帐号的合法性检验，并在通过帐号合法性检验后对帐号进行服务器分配；

帐号管理服务向申请注册帐号的APP应用返回包含分配给该帐号的服务器域名与端口的注册成功信息；

步骤3、用户的登陆与管理：

客户使用注册账号通过对外公开的域名与端口登陆至帐号管理服务，

帐号管理服务验证登陆合法后，从账号信息列表获取分配的服务器域名与端口作为登陆请求返回信息，

通过返回信息中服务器域名与端口登陆至指定的服务器完成登陆；

用户登陆指定的服务器后对关联的终端设备进行管理，终端设备的管理包括待加入系统的终端设备的接入和管理已经连接的终端设备。

5.根据权利要求4所述的一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，其特征在于：还包括服务器扩容方法：当某个区域的设备接入数量已接接近或达到服务器所能支持的容量值或开辟新的国家或地区需设立服务器时，把拟增加的带区域字段的服务器信息录入在服务器信息列表里，每台服务器机器的上代码简单的从已有服务器机器代码复制过来可完成容限扩容。

6.根据权利要求4所述的一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，其特征在于：步骤2.1中区域信息由APP应用通过地理位置信息或基于所设时区获取。

7.根据权利要求4所述的一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，其特征在于：步骤2.2中服务器分配的具体方法为：以区域信息为输入，把注册帐号时的区域信息输入已建立的映射表,通过映射表映射后，输出与服务器信息列表相关的“区域”值，“区域”值在服务器信息列表查找到相对应且已接数还有余量的服务器，把此服务器分配给该注册帐号，并把该服务器的域名和端口更新到该注册帐号在帐号管理列表中的域名和端口里。

8.根据权利要求4所述的一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，其特征在于：步骤3.4中待加入系统的终端设备的接入的具体步骤为：

步骤3.4.1、用户登陆系统后，生成连入系统信息并下发至待加入系统的终端设备，

步骤3.4.2、待加入系统的终端设备通过连入系统信息连接至指定的服务器，

步骤3.4.3、指定的服务器将接入的终端设备与该注册账号关联绑定并进行汇总，同时更新服务器信息列表中对应服务器的已接数；

步骤3.4.4、帐号完成第二步登陆系统时，就可以得到该帐号下的设备，并进行后续的所有操作。

9.根据权利要求8所述的一种服务器集群分布的网络系统的构建方法，其特征在于：步骤3.4.1的连入系统信息包括当前注册账号、密码、区域信息、合性法与权限信息以及该注册账号分配的服务器域名和端口。

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