CN111901173A - 一种云边协同的系统构建方法、装置、设备及可读介质 - Google Patents

一种云边协同的系统构建方法、装置、设备及可读介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云边协同的系统构建方法,包括:构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;构建云边平台服务协同,将中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到边缘云,并与边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及构建云边运维管理协同,将中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到边缘云,并与边缘云的运维管理平台协同处理和存储。本发明还公开了对应的装置、计算机设备和可读存储介质。本发明利用多云管理平台和云边协同通信组件,实现边缘云和中心云从IAAS、PAAS、SAAS三个层面的协同工作,保证云边多个云平台之间的互联互通、相互协作,高效完成各任务应用。

Description

一种云边协同的系统构建方法、装置、设备及可读介质
技术领域
本发明涉及云计算技术领域,尤其涉及一种云边协同的系统构建方法、装置、设备及可读介质。
背景技术
随着云计算、5G、人工智能、物联网等技术发展,目前全世界有多达500亿的智能设备接入互联网,而40%以上数据需要在边缘端进行分析、处理和存储,边缘计算的应用场景越来越多,将云计算拓宽到更靠近端的边缘计算上,打造云、边一体化的协同计算体系。
边缘计算产业联盟和云计算开源产业联盟总结了内容分发网络(CDN)、工业互联网、能源、智能家庭、智慧交通、安防监控、农业生产、医疗保健、云游戏等云边协同应用场景。其中,有的是因为业务低时延需求,在业务系统云端部署的同时将部分时延敏感实时处理任务下沉到边缘;有的则综合时延、成本、性能、可靠性等,以实现系统架构的优化并充分发挥云与边的不同优势,如视频安防监控中涉及到视频人工智能AI的应用处理,它通过在边缘的视频预分析和AI推理执行,实现视频监控场景实时异常事件的感知及快速处理,在云端则发挥云端算力、开发工具的优势,完成AI模型的训练以及AI分析应用的开发并按需下发给边缘部署。本发明着眼于实现云边协同的系统,让云边充分融合,利用各自优势形成互补,通过云计算技术实现大系统构建,形成云边有机结合的整体计算体系。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的在于提出一种云边协同的系统构建方法、装置、设备及可读介质,利用多云管理平台和云边协同通信组件,实现边缘云和中心云从IAAS、PAAS、SAAS三个层面的协同工作,形成云边协同系统架构,保证云边多个云平台之间的互联互通、相互协作,高效完成各任务应用。
基于上述目的,本发明实施例的一方面提供了一种云边协同的系统构建方法,包括以下步骤:构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;构建云边平台服务协同,将中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到边缘云,并与边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及构建云边运维管理协同,将中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到边缘云,并与边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
在一些实施方式中,还包括通过以下步骤在中心云和边缘云各个节点之间建立分布式通信:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;主服务接收发布节点发布的主题信息;响应于订阅节点发起订阅请求,主服务查询订阅请求对应的主题信息并发送给订阅节点。
在一些实施方式中,还包括通过以下步骤在中心云和边缘云各个节点之间建立分布式通信:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且订阅请求与主题信息对应,主服务为订阅节点和发布节点建立一次直接通信通道。
在一些实施方式中,还包括:创建多云管理平台,通过API接口连接到中心云和边缘云,以对中心云和边缘云进行资源管理和监控运维。
本发明实施例的另一方面,还提供了一种云边协同的系统构建装置,包括:第一构建模块,配置用于构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;第二构建模块,配置用于构建云边平台服务协同,将中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到边缘云,并与边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及第三构建模块,配置用于构建云边运维管理协同,将中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到边缘云,并与边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
在一些实施方式中,还包括第一通信模块,配置用于:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;主服务接收发布节点发布的主题信息;响应于订阅节点发起订阅请求,主服务查询订阅请求对应的主题信息并发送给订阅节点。
在一些实施方式中,还包括第二通信模块,配置用于:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且订阅请求与主题信息对应,主服务为订阅节点和发布节点建立一次直接通信通道。
在一些实施方式中,还包括多云管理模块,配置用于:创建多云管理平台,通过API接口连接到中心云和边缘云,以对中心云和边缘云进行资源管理和监控运维。
本发明实施例的再一方面,还提供了一种计算机设备,包括:至少一个处理器;以及存储器,存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令,指令由处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例的再一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果:利用多云管理平台和云边协同通信组件,实现边缘云和中心云从IAAS、PAAS、SAAS三个层面的协同工作,形成云边协同系统架构,保证云边多个云平台之间的互联互通、相互协作,高效完成各任务应用。
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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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实施例。
图1为本发明提供的云边协同的系统构建方法的实施例的示意图;
图2为本发明提供的云边协同的原理图;
图3为本发明提供的云边协同的通信原理图;
图4为本发明提供的云边协同的调度原理图;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是,本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量,可见“第一”“第二”仅为了表述的方便,不应理解为对本发明实施例的限定,后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的,本发明实施例的第一个方面,提出了云边协同的系统构建方法的实施例。图1示出的是本发明提供的云边协同的系统构建方法的实施例的示意图。如图1所示,本发明实施例包括如下步骤:
S1、构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;
S2、构建云边平台服务协同,将中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到边缘云,并与边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及
S3、构建云边运维管理协同,将中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到边缘云,并与边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
图2示出的是本发明提供的云边协同的原理图。如图2所示,在本实施例中,中心云可以是基于OpenStack、K8S的云平台,边缘云可以是基于Proxmox VE的云平台;中心云业务应用包括视频安防、工业物联网、云游戏、云VR、边缘AR等;中心云的云平台服务包括大数据、AI、微服务架构、高性能计算、云运维管理等;中心云的云边运维管理IAAS平台包括云主机、云存储、云网络等;中心云硬件包括服务器、终端、网络等;边缘云的边缘端应用包括边缘视频、边缘物联网、车载无线通信、边缘VR等;边缘云的边缘端PAAS包括边缘容器服务、边缘数据服务、边缘应用框架、边缘应用运维、边缘服务目录等;边缘云的边缘端IAAS包括边缘云主机、边缘云存储、边缘云网络等;边缘云硬件包括服务器、终端、网络等。
在本实施例中,业务应用协同主要指业务应用自身的云边协同,具体包括业务应用部分处理任务作为一个边缘应用下沉到边缘云;云端业务应用从边缘云IaaS和PaaS获取边缘应用状态及日志等信息并进行集中分析,对边缘应用实例、边缘云资源、边缘平台能力等进行策略调度。云边协同系统的最终是为了支持上层业务应用实现计算的最佳分布,云边业务应用协同的理想状况是云端业务应用根据用户请求分布、自身算力负载以及业务需求体验实现部分处理任务按需下沉到边缘云,对用户终端访问请求精准调度到边缘云,并触发边缘云和边缘网络资源的调度与保障,实现业务应用的计算效率、客户体验、网络成本的最佳分布组合。
云边PaaS协同主要是指边缘云与中心云上的各种云平台服务与边缘服务形成协同,包括为边缘应用提供云端能力的调用交互,以及将云端能力延伸下沉到边缘云,作为一个服务在本地为边缘应用提供服务。这种本地服务可以根据场景按需部署,在云边协同场景中需求较多的云边平台服务包括视频类、AI类、物联网大数据类。中心云的计算和存储等云计算基础服务与边缘云形成云边一体,即让计算和数据在云边自由流动,云端租户虚拟机可以调度迁移至边端,并基于业务需求、计算负载等实现云边算力的统一调度;而云端存储与边端存储可以基于策略统一调度,实现热点数据的边端存储、全量数据和结构化分析数据的云端上传、保存等。边缘云运营管理和中心云运营管理是一套体系,即云边平台服务协同真正形成一体,并为上层业务应用屏蔽底层云边网络与资源、能力的差异。
云边IaaS协同主要是指边缘云与中心云上的各种硬件资源与边缘云形成协同,包括为边缘云提供大型计算平台,将部分小容量计算平台下沉到边缘云,实现边缘云预处理后,中心云协同处理及存储,形成平台级的协同。
在一些实施方式中,还包括通过以下步骤在中心云和边缘云各个节点之间建立分布式通信:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;主服务接收发布节点发布的主题信息;响应于订阅节点发起订阅请求,主服务查询订阅请求对应的主题信息并发送给订阅节点。
图3示出的是本发明提供的云边协同的通信原理图。如图3所示,在本实施例中,云边协同的其中之一关键组件为云边协同通信,采用新一代分布式实时通信中间件技术规范,基于发布/订阅体系架构,强调以数据为中心,提供丰富的QoS服务质量策略,能保障数据进行实时、高效、灵活地分发,可满足各种分布式实时通信应用需求。
数据分发服务系统为典型的分布式通讯,从业务角度满足网络节点多对多的通讯需要。通讯节点包括三类:一是发布订阅主服务节点,二是发布节点,三是订阅节点。主服务只有一个运行实例,而发布节点和订阅节点则是根据业务需要大量存在。发布节点向主服务发布指定主题的信息,主题为用一串限定长度的字符文本描述,且网内唯一,并可随时提交最新数据。订阅节点同样是向主服务发起请求,订阅某一主题的信息。发布和订阅行为,完全独立,与相关主题的订阅和发布完全无关。
在本发明的一些实施例中,还包括通过以下步骤在中心云和边缘云各个节点之间建立分布式通信:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且订阅请求与主题信息对应,主服务为订阅节点和发布节点建立一次直接通信通道。
在本实施例中,某一主题同时存在发布和订阅,则在主服务的协助下,在发布者和订阅者之间建立直接通讯,并不再依赖主服务的存在,完成信息传输。当一对发布者和订阅者中,有任一方断开通讯之后,则双方的信息传递中断,且必须依赖主服务重新建立通讯。此过程自动完成,不需要应用层的干预。服务层的通讯,限定在局域网范围内。应用层中,发布者及订阅者与发布服务及订阅服务的通讯,则基于命名管道进行,以便将应用接口耦合度将到最低。
在本发明的一些实施例中,还包括:创建多云管理平台,通过API接口连接到中心云和边缘云,以对中心云和边缘云进行资源管理和监控运维。
图4示出的是本发明提供的云边协同的调度原理图。如图4所示,在本实施例中,云边协同的另一关键组件是多云管理平台,主要包括云资源管理、云平台管理、应用编排、业务运营管理,均是对云边不同层面的集中管控。通过编排和管理实现云边协同管理交互,基于边缘特性进行定制和扩展,实现应用编排和分发,并对云平台和应用实现集中化的资源管理和监控运维。提供全局统一的资源管理、编排和调度,提供AI、AR、物联网等多种平台软件的云边协同调度。
需要特别指出的是,上述云边协同的系统构建方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减,因此,这些合理的排列组合变换之于云边协同的系统构建方法也应当属于本发明的保护范围,并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的,本发明实施例的第二个方面,提出了一种云边协同的系统构建装置,包括如下模块:第一构建模块,配置用于构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;第二构建模块,配置用于构建云边平台服务协同,将中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到边缘云,并与边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及第三构建模块,配置用于构建云边运维管理协同,将中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到边缘云,并与边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
在本发明的一些实施例中,还包括第一通信模块,配置用于:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;主服务接收发布节点发布的主题信息;响应于订阅节点发起订阅请求,主服务查询订阅请求对应的主题信息并发送给订阅节点。
在本发明的一些实施例中,还包括第二通信模块,配置用于:在中心云或边缘云中选定一个节点作为主服务;响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且订阅请求与主题信息对应,主服务为订阅节点和发布节点建立一次直接通信通道。
在本发明的一些实施例中,还包括多云管理模块,配置用于:创建多云管理平台,通过API接口连接到中心云和边缘云,以对中心云和边缘云进行资源管理和监控运维。
基于上述目的,本发明实施例的第三个方面,提出了一种计算机设备,包括如下装置:至少一个处理器;以及存储器,存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令,指令由处理器执行时实现以上方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成,云边协同的系统构建方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例,可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外,根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序,该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时,执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外,上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是,结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性,已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能,但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
在一个或多个示例性设计中,功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现,则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的,该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备,或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外,任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如,如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件,则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的,磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘,其中磁盘通常磁性地再现数据,而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例,但是应当注意,在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下,可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外,尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求,但除非明确限制为单数,也可以理解为多个。
应当理解的是,在本文中使用的,除非上下文清楚地支持例外情况,单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是,在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明实施例的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云边协同的系统构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;
构建云边平台服务协同,将所述中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到所述边缘云,并与所述边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及
构建云边运维管理协同,将所述中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到所述边缘云,并与所述边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
2.根据权利要求1所述的云边协同的系统构建方法,其特征在于,还包括通过以下步骤在所述中心云和所述边缘云各个节点之间建立分布式通信:
在所述中心云或所述边缘云中选定一个节点作为主服务;
所述主服务接收发布节点发布的主题信息;
响应于订阅节点发起订阅请求,所述主服务查询所述订阅请求对应的主题信息并发送给所述订阅节点。
3.根据权利要求1所述的云边协同的系统构建方法,其特征在于,还包括通过以下步骤在所述中心云和所述边缘云各个节点之间建立分布式通信:
在所述中心云或所述边缘云中选定一个节点作为主服务;
响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且所述订阅请求与所述主题信息对应,所述主服务为所述订阅节点和所述发布节点建立一次直接通信通道。
4.根据权利要求1所述的云边协同的系统构建方法,其特征在于,还包括:
创建多云管理平台,通过API接口连接到所述中心云和所述边缘云,以对所述中心云和所述边缘云进行资源管理和监控运维。
5.一种云边协同的系统构建装置,其特征在于,包括:
第一构建模块,配置用于构建云边业务应用协同,将中心云的业务应用作为一个边缘应用下沉到边缘云,并与边缘云的平台服务和运维管理进行通信;
第二构建模块,配置用于构建云边平台服务协同,将所述中心云的平台服务作为一个本地服务下沉到所述边缘云,并与所述边缘云的业务应用和运维管理进行通信;以及
第三构建模块,配置用于构建云边运维管理协同,将所述中心云的运维管理平台作为一个小容量计算平台下沉到所述边缘云,并与所述边缘云的运维管理平台协同处理和存储。
6.根据权利要求5所述的云边协同的系统构建装置,其特征在于,还包括第一通信模块,配置用于:
在所述中心云或所述边缘云中选定一个节点作为主服务;
所述主服务接收发布节点发布的主题信息;
响应于订阅节点发起订阅请求,所述主服务查询所述订阅请求对应的主题信息并发送给所述订阅节点。
7.根据权利要求5所述的云边协同的系统构建装置,其特征在于,还包括第二通信模块,配置用于:
在所述中心云或所述边缘云中选定一个节点作为主服务;
响应于同时接收到订阅节点发起订阅请求和发布节点发布的主题信息,且所述订阅请求与所述主题信息对应,所述主服务为所述订阅节点和所述发布节点建立一次直接通信通道。
8.根据权利要求5所述的云边协同的系统构建装置,其特征在于,还包括多云管理模块,配置用于:
创建多云管理平台,通过API接口连接到所述中心云和所述边缘云,以对所述中心云和所述边缘云进行资源管理和监控运维。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
存储器,所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令,所述指令由所述处理器执行时实现1-4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
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