CN112291235A - 适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置，方法包括：定义编解码微服务模块的编解码接口；确定编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对指令编码结构和数据解码结构中的字段进行赋值，实现编解码接口；将编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用编解码微服务模块的唯一标识；设备接入系统通过唯一标识利用编解码接口从微服务注册中心动态调用编解码微服务模块；设备接入系统根据编解码微服务模块返回的赋值后的指令编码结构或数据解码结构进行解析处理。本发明实现了动态添加或更新编解码微服务模块，保持物联网设备接入系统持续正常运行，同时避免了业务变动和技术升级对编解码微服务模块造成影响。

Description

适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置
技术领域
本发明涉及物联网设备领域，更具体地，涉及一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置。
背景技术
物联网设备协议是物联网硬件设备与外部程序进行通信的信息交互规范，设备协议编解码是指通信信息在人类可理解的字符数据与对应的设备可识别的字节数据之间的转换。因此，对设备下发指令需要进行指令编码，从人类可理解的字符数据转换为字节数据，而设备上报的数据需要进行数据解码，从字节数据转换为人类可理解的字符数据。
由于物联网环境下设备接入管理的多样性，物联网设备协议的编解码经常面临定制开发或更新升级，而物联网设备接入系统需要维持已接入设备7*24小时持续正常运行。因此，为了能够实现设备协议编解码的动态添加或更新，设备协议编解码需要支持插拔式的模块化处理，已有方案包括华为OceanConnect平台采用的编写OSGI(Open ServiceGateway Initiative，开放服务网关协议)模块的方式、阿里云物联网平台采用的编写Javascript、Python和PHP脚本的方式等。目前已有编解码模块化方案存在以下缺点：
(1)需要搭建特定的开发部署环境,如OSGI模块的加载运行依赖于OSGI框架环境，脚本开发需要搭建脚本开发环境，模块开发和分布式部署的难度较大。
(2)编解码模块无法与数据库、缓存进行交互，不能满足业务上对信息更新和信息缓存的交互需求。
近年来，微服务架构正成为软件开发领域的一个重要发展趋势，它将系统功能分解到离散的各个微服务中，各个微服务之间松耦合，可以实现微服务的独立开发、动态注册和分布式部署。如何利用微服务架构的特性，灵活地进行设备协议编解码添加或更新，同时将物联网设备协议编解码的开发部署与具体的业务处理逻辑解耦，与数据库、缓存等具体技术方案解耦，是微服务架构下物联网设备接入系统迫切需要解决的问题。
因此，提出一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明基于微服务的编解码模块化方案，支持插拔式处理，可以在不影响已有设备正常运行的情况下快速升级编解码，又能避免因业务变动和技术升级对编解码造成影响，提供了一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，包括：
定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构；
确定所述编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对所述指令编码结构和所述数据解码结构中的字段进行赋值，实现所述编解码接口；
将所述编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用所述编解码微服务模块的所述唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
设备接入系统通过所述唯一标识利用所述编解码接口从所述微服务注册中心动态调用所述编解码微服务模块；
所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理。
优选地，所述编解码接口的编码接口按照以下方式定义：
JSONObject encode(String cmdType，jSONObject params)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，encode代表编码的接口名称，参数cmdType类型为字符串，代表所述下发指令的类型，参数params类型为JSON对象，包含所述下发指令的参数。
优选地，所述编解码接口的解码接口按照以下方式定义：
JSONObject decode(String hexStr，String cacheStr)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，decode代表解码的接口名称，参数hexStr类型为字符串，代表十六进制的所述上报数据，参数cacheStr类型为字符串，包含所述指令编码结构中的信息缓存内容。
优选地，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，包括：
对赋值后的所述指令编码结构中的编码结果字段进行指令下发至设备，对赋值后的所述数据解码结构中的解码结果字段进行数据存储和数据推送的操作。
优选地，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述指令编码结构中存在信息缓存字段，将缓存内容存储在缓存中并设定超时时间。
优选地，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述数据解码结构中存在信息回复字段，向所述设备下发应答回复信息，告知所述设备已收到上报数据，与所述设备完成一次完整的通讯过程。
优选地，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述数据解码结构中存在信息更新字段，对数据库进行更新，反映所述设备的当前状态。
一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的装置，其特征在于，包括：
编解码接口定义模块，用于定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构；
所述编解码接口，用于确定所述编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对所述指令编码结构和所述数据解码结构中的字段进行赋值，实现所述编解码接口；
所述服务注册模块，用于将所述编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用所述编解码微服务模块的所述唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
所述动态调用模块，用于设备接入系统通过所述唯一标识利用所述编解码接口从所述微服务注册中心动态调用所述编解码微服务模块；
所述解析处理模块，用于所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理。与现有技术相比，本发明提供的一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置，至少实现了如下的有益效果：
(1)本发明适配微服务架构，在微服务架构下每种设备协议的编解码微服务模块可以独立开发、动态注册和分布式部署，从而实现了动态添加或更新编解码微服务模块，保持物联网设备接入系统持续正常运行，避免对已接入设备编解码服务造成影响。利用微服务架构下各个微服务组件化的特点，将物联网设备协议的编解码作为微服务模块独立开发部署，以统一接口对外交互，方便实现快速添加或更新的动态扩展要求；
(2)编解码微服务模块与业务处理、数据库和缓存技术能够有效解耦。综合考虑设备协议编解码过程中对信息回复、信息更新和信息缓存的交互需求，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义统一格式的指令编码结构和数据解码结构进行解析处理，使得编解码微服务模块能够与具体业务处理、特定数据库和缓存技术解耦，避免业务变动和技术升级对编解码微服务模块的影响，实现了设备协议编解码微服务模块对外暴露能力与对内封装具体细节的统一。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法的流程图；
图2是编码接口根据设备接入系统下发指令的类型返回的预定义格式的指令编码结构的示意图；
图3是解码接口根据设备上报数据的类型返回预定义格式的数据解码结构的示意图；
图4是一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的装置的结构示意图；
图5是微服务架构下设备接入系统的模块图；
201-编解码接口定义模块，202-编解码接口实现模块，203-服务注册模块，204-动态调用模块，205-解析处理模块，206-微服务注册中心，207-指令接收模块，208-数据接收模块，209-业务处理模块，210-数据库，211-缓存，212-编解码微服务模块。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
以下结合图1、图2和图3说明本发明所述的一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法的一个具体的实施例，方法包括：
步骤1：定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构。
编解码接口的编码接口按照以下方式定义：
JSONObject encode(String cmdType，JSONObject params)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，encode代表编码的接口名称，参数cmdType类型为字符串，代表下发指令的类型，参数params类型为JSON对象，包含下发指令的参数。
编解码接口的解码接口按照以下方式定义：
JSONObject decode(String hexStr，String cacheStr)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，decode代表解码的接口名称，参数hexStr类型为字符串，代表十六进制的上报数据，参数cacheStr类型为字符串，包含指令编码结构中的信息缓存内容。
根据下发指令类型返回预定义格式的指令编码结构如图2所示，下发指令类型包括参数读取、参数设置、远程升级等。每种指令类型编码后都需要得到指令编码结果，其中参数读取、远程升级等指令类型根据具体设备协议的差异，还可能需要进行信息缓存。编码结果和信息缓存构成预定义格式的指令编码结构，具体字段以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000061
Figure BDA0002748055510000071
根据上报数据类型分别返回预定义格式的数据解码结构如图3所示，上报数据类型包括主动上报、设备登陆、参数读取响应、参数设置响应等。每种数据类型解码后都需要得到数据解码结果，其中主动上报、设备登陆等数据类型根据具体设备协议的差异，还可能需要进行信息回复，设备登陆、参数读取响应、参数设置响应等数据类型需要对数据库进行信息更新。解码结果、信息回复和信息更新构成预定义格式的数据解码结构，具体字段以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000072
步骤2：根据设备协议类型和版本确定编解码微服务模块的唯一标识以便通过微服务注册中心进行服务发现，根据设备协议制定的具体通信规约内容完成编解码微服务模块的指令编码和数据解码，对指令编码结构和数据解码结构中的字段进行赋值，实现编解码接口；
步骤3：在设备接入系统正常运行过程中，当新设备需要接入或已有设备的编解码需要更新升级时，将新的编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用编解码微服务模块的唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
步骤4：设备接入系统可以通过唯一标识利用编解码接口从微服务注册中心动态调用编解码微服务模块，由具体设备协议的编解码微服务模块实现指令编码和数据解码处理；
步骤5：设备接入系统根据编解码微服务模块返回的赋值后的指令编码结构或数据解码结构进行解析处理，包括：
对赋值后的指令编码结构中的编码结果字段进行指令下发至设备，对赋值后的数据解码结构中的解码结果字段进行数据存储和数据推送的操作。
还包括：赋值后的指令编码结构中存在信息缓存字段，将缓存内容存储在缓存中并设定超时时间。
还包括：赋值后的数据解码结构中存在信息回复字段，向设备下发应答回复信息，告知设备已收到上报数据，与设备完成一次完整的通讯过程。
还包括：赋值后的数据解码结构中存在信息更新字段，对数据库进行更新，反映设备的当前状态。
实施例2
以下结合图4和图5说明本发明所述的一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的装置的一个具体的实施例，包括：
编解码接口定义模块201，用于定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构；使得编解码微服务模块能够与具体业务处理、特定数据库和缓存技术解耦，避免业务变动和技术升级对编解码微服务模块的影响，实现了设备协议编解码微服务模块对外暴露能力与对内封装具体细节的统一。
编解码接口实现模块202，用于确定编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对指令编码结构和数据解码结构中的字段进行赋值，实现编解码接口；
根据设备协议类型和版本确定编解码微服务模块的唯一标识，以便通过微服务注册中心206进行服务发现。
服务注册模块203，用于将编解码微服务模块注册到微服务注册中心206，添加或更新调用编解码微服务模块的唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
动态调用模块204，用于设备接入系统通过唯一标识利用编解码接口从微服务注册中心动态调用编解码微服务模块。
利用微服务架构下各个微服务组件化的特点，将物联网设备协议的编解码作为微服务模块独立开发部署，以统一接口对外交互，方便实现快速添加或更新的动态扩展要求。
解析处理模块205，用于设备接入系统根据编解码微服务模块返回的赋值后的指令编码结构或数据解码结构进行解析处理。
该适配微服务架构的物联网设备协议编解码的装置应用于微服务架构下物联网设备接入系统，在微服务架构下每种设备协议的编解码微服务模块可以独立开发、动态注册和分布式部署，从而实现了动态添加或更新编解码微服务模块，保持物联网设备接入系统持续正常运行，避免对已接入设备编解码服务造成影响。设备接入系统包括微服务注册中心206、指令接收模块207、数据接收模块208、业务处理模块209、数据库210、缓存211和编解码微服务模块212。微服务注册中心206负责业务处理模块209和编解码微服务模块212的注册管理，实现微服务架构下各模块间调用的负载均衡。编解码微服务模块212是对设备协议编解码接口的实现，由具体设备协议的编解码模块组成，编码部分负责将下发指令进行编码，解码部分负责将上报数据进行解码。业务处理模块209负责设备接入的业务逻辑实现和调度，从微服务注册中心206发现编解码微服务模块212进行动态调用，还可根据情况继续拆分为粒度更细的特定业务处理模块。指令接收模块207负责下发指令的接收，并交由业务处理模块209进行处理。数据接收模块208负责上报数据的接收，并交由业务处理模块209进行处理。数据库210和缓存211用于信息存储，缓存211可以降低数据库210读写次数，提升系统性能。
业务处理模块209与编解码微服务模块212解耦，编解码微服务模块212不负责具体业务处理。业务处理模块209对数据库210和缓存211进行统一调用，而编解码微服务模块212独立于数据库210和缓存211，与具体技术实现解耦。
实施例3
以下说明本发明的一种物联网设备接入微服务架构下物联网设备接入系统的一个具体的实施例，物联网设备为智能锁设备。
正常运行的物联网设备接入系统已经接入单灯设备和环境监测器设备等，若进一步将智能锁设备接入设备接入系统，需要为智能锁设备编写编解码微服务模块，智能锁设备使用的设备协议版本为1.0，则设定智能锁设备编解码微服务模块的唯一标识为smart_lock_1.0。注册智能锁设备的编解码微服务模块到微服务注册中心，添加唯一标识smart_lock_1.0到设备接入系统，保持设备接入系统持续正常运行，避免对已接入设备编解码服务造成影响。
以读取智能锁设备心跳周期参数作为一次通信过程为例，设备接入系统调用智能锁设备的编解码微服务模块smart_lock_1.0进行指令编码，对智能锁设备下发编码后的读取心跳周期参数的指令；智能锁设备接收指令后上报当前心跳周期参数值，由设备接入系统调用智能锁设备的编解码微服务模块smart_lock_1.0进行数据解码，解码后将心跳周期参数值更新到数据库中。
智能锁设备心跳读取指令对应的编码接口实现的入参以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000101
智能锁设备心跳读取指令对应的编码接口实现的出参以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000102
Figure BDA0002748055510000111
由编码接口的出参结构可知，设备接入系统需要对出参中代表心跳周期参数的heartbeat进行缓存，并设定缓存超时时间为300秒。
智能锁设备收到心跳读取指令后，向设备接入系统上报响应数据,需在设定的缓存超时时间300s内上报响应数据，否则上报的响应数据将被视为无效数据。
智能锁设备上报数据对应的解码接口实现的入参以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000112
智能锁设备上报数据对应的解码接口实现的出参以JSON格式表示如下：
Figure BDA0002748055510000113
由解码接口的入参可知，设备接入系统需要获取下发指令时缓存的心跳周期参数heartbeat作为入口参数；由解码接口的出参可知，设备接入系统需要将出参中的心跳周期参数值900秒更新至数据库中。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法及装置，至少实现了如下的有益效果：
(1)本发明适配微服务架构，在微服务架构下每种设备协议的编解码微服务模块可以独立开发、动态注册和分布式部署，从而实现了动态添加或更新编解码微服务模块，保持物联网设备接入系统持续正常运行，避免对已接入设备编解码服务造成影响。利用微服务架构下各个微服务组件化的特点，将物联网设备协议的编解码作为微服务模块独立开发部署，以统一接口对外交互，方便实现快速添加或更新的动态扩展要求；
(2)编解码微服务模块与业务处理、数据库和缓存技术能够有效解耦。综合考虑设备协议编解码过程中对信息回复、信息更新和信息缓存的交互需求，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义统一格式的指令编码结构和数据解码结构进行解析处理，使得编解码微服务模块能够与具体业务处理、特定数据库和缓存技术解耦，避免业务变动和技术升级对编解码微服务模块的影响，实现了设备协议编解码微服务模块对外暴露能力与对内封装具体细节的统一。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，包括：
定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构；
确定所述编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对所述指令编码结构和所述数据解码结构中的字段进行赋值，实现所述编解码接口；
将所述编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用所述编解码微服务模块的所述唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
设备接入系统通过所述唯一标识利用所述编解码接口从所述微服务注册中心动态调用所述编解码微服务模块；
所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理。
2.根据权利要求1所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述编解码接口的编码接口按照以下方式定义：
JSONObject encode(String cmdType，JSONObject params)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，encode代表编码的接口名称，参数cmdType类型为字符串，代表所述下发指令的类型，参数params类型为JSON对象，包含所述下发指令的参数。
3.根据权利要求1所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述编解码接口的解码接口按照以下方式定义：
JSONObject decode(String hexStr，String cacheStr)；
其中，JSONObject代表返回类型为JSON对象，decode代表解码的接口名称，参数hexStr类型为字符串，代表十六进制的所述上报数据，参数cacheStr类型为字符串，包含所述指令编码结构中的信息缓存内容。
4.根据权利要求1所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，包括：
对赋值后的所述指令编码结构中的编码结果字段进行指令下发至设备，对赋值后的所述数据解码结构中的解码结果字段进行数据存储和数据推送的操作。
5.根据权利要求4所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述指令编码结构中存在信息缓存字段，将缓存内容存储在缓存中并设定超时时间。
6.根据权利要求5所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述数据解码结构中存在信息回复字段，向所述设备下发应答回复信息，告知所述设备已收到上报数据，与所述设备完成一次完整的通讯过程。
7.根据权利要求6所述的适配微服务架构的物联网设备协议编解码的方法，其特征在于，所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理，还包括：
赋值后的所述数据解码结构中存在信息更新字段，对数据库进行更新，反映所述设备的当前状态。
8.一种适配微服务架构的物联网设备协议编解码的装置，其特征在于，包括：
编解码接口定义模块，用于定义编解码微服务模块的编解码接口接收统一格式的参数，根据下发指令类型和上报数据类型分别返回预定义格式的指令编码结构和数据解码结构；
所述编解码接口，用于确定所述编解码微服务模块的唯一标识，根据设备协议对所述指令编码结构和所述数据解码结构中的字段进行赋值，实现所述编解码接口；
所述服务注册模块，用于将所述编解码微服务模块注册到微服务注册中心，添加或更新调用所述编解码微服务模块的所述唯一标识，关停废弃的编解码微服务模块；
所述动态调用模块，用于设备接入系统通过所述唯一标识利用所述编解码接口从所述微服务注册中心动态调用所述编解码微服务模块；
所述解析处理模块，用于所述设备接入系统根据所述编解码微服务模块返回的赋值后的所述指令编码结构或所述数据解码结构进行解析处理。
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