CN112532540A - 接口管理方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种接口管理方法、装置和系统。网关设备接收接口扩展设备发送的接口信息，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连，该接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型。网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。网关设备将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，使目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问第一OT接口。网关设备向接口扩展设备发送接口分配完成通知。网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，实现了对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，降低了接口扩展设备的应用局限性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种接口管理方法、装置和系统。
背景技术
随着网络技术的快速发展，信息的交换与通信已由人与人之间，逐渐扩展到了物与物之间，由此产生了“物联网”这一概念。目前，物联网的体系架构可划分为感知层、网络层和应用层。感知层主要用于识别物体以及采集信息。网络层用于传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，用于实现物联网的智能应用。在物联网的体系架构中，感知层和网络层之间需要通过网关设备连接。
当前，网关设备通常提供互联网技术(internet technology，IT)与操作技术(operational technology，OT)融合，即提供IT计算资源以及OT接口。常见的OT接口的接口类型包括RS232接口、RS485接口、控制器局域网络(controller area network,CAN)接口、数字输入接口(digital input，DI)接口以及数字输出(digital output，DO)接口等。网关设备受限于自身硬件规格，无法提供所有OT接口，因此目前提供了通过外接接口扩展设备(该接口扩展设备也可称为IoBox)扩展网关设备上OT接口的方法。IoBox上具有一个或多个OT接口，网关设备中的开放系统针对IoBox开发对应的应用程序(application，APP)，并采用传输控制协议/互联网协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP)通信方式访问IoBox上的OT接口。其中，开放系统指与外界环境存在物质、能量或信息交换的系统。
但是，由于IoBox对于网关设备而言是一个远程应用服务，因此网关设备无法将IoBox上的OT接口作为开放资源进行管理，导致IoBox的应用局限性较高。
发明内容
本申请提供了一种接口管理方法、装置和系统，可以解决目前IoBox的应用局限性较高的问题。
第一方面，提供了一种接口管理方法。该方法包括：
网关设备接收接口扩展设备发送的接口信息，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连，该接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型。网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。网关设备将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，使目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问第一OT接口。网关设备向接口扩展设备发送接口分配完成通知。
本申请中，通过在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
可选地，当网关设备运行Linux操作系统，网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，包括：网关设备根据接口信息创建第一OT接口对应的Linux设备节点。目标虚拟开放系统为目标容器，网关设备将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，包括：网关设备将Linux设备节点映射到目标容器中。
可选地，当网关设备运行Windows操作系统，网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，包括：网关设备根据接口信息创建第一OT接口对应的虚拟设备。目标虚拟开放系统为目标虚拟机，网关设备将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，包括：网关设备将虚拟设备分配给目标虚拟机。
可选地，网关设备与接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，以太帧中包括目标指示字段，目标指示字段用于指示以太帧的报文类型，报文类型包括管理报文或业务报文。
可选地，接口扩展设备上还具有第二OT接口，网关设备创建有与第二OT接口对应的第二虚拟接口，目标指示字段还用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
或者，网关设备仅创建有一个虚拟接口，目标指示字段也可以用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口，本申请对此不做限定。
可选地，目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，第一指示字段用于指示以太帧的报文类型，第二指示字段用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段为标签协议标识字段。
可选地，接口分配完成通知中包括分配给第一OT接口的目标指示字段的值。
可选地，以太帧中还包括标签控制信息TCI字段，TCI字段用于指示以太帧的报文长度。
可选地，在网关设备向接口扩展设备发送接口分配完成通知之后，网关设备向接口扩展设备发送接口参数，接口参数包括第一OT接口的波特率、数据位、停止位和校验位中的一个或多个。
第二方面，提供了一种接口管理方法。该方法包括：
接口扩展设备向网关设备发送接口信息，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连，接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型，以使网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。接口扩展设备接收网关设备发送的接口分配完成通知，接口分配完成通知用于向接口扩展设备指示网关设备已完成接口信息中OT接口对应的虚拟接口的分配。
可选地，网关设备与接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，以太帧中包括目标指示字段，目标指示字段用于指示以太帧的报文类型，报文类型包括管理报文或业务报文。
可选地，接口扩展设备上还具有第二OT接口，网关设备创建有与第二OT接口对应的第二虚拟接口，目标指示字段还用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，第一指示字段用于指示以太帧的报文类型，第二指示字段用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段为标签协议标识字段。
可选地，接口分配完成通知中包括分配给第一OT接口的目标指示字段的值。
可选地，以太帧中还包括TCI字段，TCI字段用于指示以太帧的报文长度。
第三方面，提供了一种接口管理装置，用于网关设备。所述装置包括多个功能模块，所述多个功能模块相互作用，实现上述第一方面及其各实施方式中的方法。所述多个功能模块可以基于软件、硬件或软件和硬件的结合实现，且所述多个功能模块可以基于具体实现进行任意组合或分割。
第四方面，提供了一种接口管理装置，用于接口扩展设备。所述装置包括多个功能模块，所述多个功能模块相互作用，实现上述第二方面及其各实施方式中的方法。所述多个功能模块可以基于软件、硬件或软件和硬件的结合实现，且所述多个功能模块可以基于具体实现进行任意组合或分割。
第五方面，提供了一种网关设备，所述网关设备包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令；
所述处理器，用于调用所述计算机程序，实现如第一方面任一所述的接口管理方法。
第六方面，提供了一种接口扩展设备，所述接口扩展设备包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令；
所述处理器，用于调用所述计算机程序，实现如第二方面任一所述的接口管理方法。
第七方面，提供了一种接口管理系统，所述接口管理系统包括网关设备和接口扩展设备，所述网关设备的以太网接口与所述接口扩展设备的以太网接口相连；
所述网关设备包括如第三方面任一所述的接口管理装置，所述接口扩展设备包括如第四方面任一所述的接口管理装置。
第八方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被网关设备的处理器执行时，实现如第一方面任一所述的接口管理方法。
第九方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被接口扩展设备的处理器执行时，实现如第二方面任一所述的接口管理方法。
第十方面，提供了一种芯片，芯片包括可编程逻辑电路和/或程序指令，当芯片运行时，实现如第一方面及其任一实现方式中任一所述的接口管理方法。
第十一方面，提供了一种芯片，芯片包括可编程逻辑电路和/或程序指令，当芯片运行时，实现如第二方面及其任一实现方式中任一所述的接口管理方法。
本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种接口管理系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种接口管理系统涉及的应用场景示意图；
图3是本申请实施例提供的一种接口管理方法的流程图；
图4是本申请实施例提供的一种网关设备对接口扩展设备上的OT接口进行资源分配的场景示意图；
图5是本申请实施例提供的一种以太帧的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种接口管理装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的另一种接口管理装置的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种网关设备的框图；
图9是本申请实施例提供的一种接口扩展设备的框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1是本申请实施例提供的一种接口管理系统的结构示意图。如图1所示，该接口管理系统中包括网关设备101以及接口扩展设备102a-102b(统称为接口扩展设备102)。图1中接口扩展设备的数量仅用作示意，不作为对本申请实施例提供的接口管理系统的限制，例如，一个网关设备101也可以连接一个接口扩展设备102，或者，一个网关设备101还可以连接三个、四个或更多的接口扩展设备102。本申请实施例中的接口扩展设备也可称为IoBox。
网关设备101具有以太网接口，接口扩展设备102具有以太网接口以及OT接口。可选地，网关设备101上以太网接口的数量可以为一个或多个；接口扩展设备102上以太网接口的数量可以为一个或多个，接口扩展设备102上OT接口的数量也可以为一个或多个。示例地，参见图1，网关设备101上具有两个以太网接口，网关设备101上的一个以太网接口与接口扩展设备102a的以太网接口相连，网关设备101上的另一个以太网接口与接口扩展设备102b的以太网接口相连。当然，网关设备101上还可以具有一个或多个非以太网接口，包括网络接口和/或OT接口，本申请实施例对网关设备的接口数量以及接口类型不做限定。
可选地，OT接口的接口类型包括RS232接口、RS485接口、CAN接口、DI接口以及DO接口等。
示例地，图2是本申请实施例提供的一种接口管理系统涉及的应用场景示意图。如图2所示，网关设备101的一个以太网(ETH)接口与接口扩展设备102a的以太网接口连接，网关设备101的另一个以太网接口与接口扩展设备102b的以太网接口连接。接口扩展设备102a和接口扩展设备102b的接口数量和接口类型均相同，本申请实施例以接口扩展设备102a为例进行说明。接口扩展设备102a上的OT接口包括DI接口、DO接口以及RS485接口。感知层设备103a与接口扩展设备102a上的DI接口连接，感知层设备103b1-103b2与接口扩展设备102a上的RS485接口连接。参见图2，感知层设备103a可以是智能开关，感知层设备103b1-103b2可以是智能电表。感知层设备还可以是智能电梯等其它智能终端。网关设备通过OT接口对感知层设备进行控制和数据采集，从而实现工业控制以及设备监控等场景诉求。
本申请实施例提供的网关设备101具有边缘计算能力。当网关设备101运行Linux操作系统时，网关设备101支持部署容器；当网关设备101运行Windows操作系统时，网关设备101支持部署虚拟机。容器技术和虚拟机技术均为虚拟化技术，可以用于实现资源隔离。
网关设备包括操作系统和开放系统。在Linux操作系统中，所有设备都以文件的形式存放在/dev目录下。Linux设备节点是Linux内核对设备的抽象，一个设备节点就是一个文件，设备节点被创建在/dev下。Linux操作系统具有内核态和用户态，设备节点是连接内核态与用户态的枢纽。Linux操作系统对开放系统进行资源管理的维度是容器，同一容器里的不同应用程序无法由Linux操作系统分配资源。类似地，Windows操作系统对开放系统进行资源管理的维度是虚拟机，同一虚拟机里的不同应用程序无法由Windows操作系统分配资源。
由于目前网关设备上外接的IoBox对于网关设备而言是一个远程应用服务，因此网关设备无法将IoBox上的OT接口作为开放资源进行分配管理。对于部署有多个容器或多个虚拟机的网关设备而言，外接IoBox后网关设备中的每个容器或每个虚拟机中的应用程序均能够访问IoBox上的OT接口，以致网关设备无法实现资源隔离，因此目前IoBox的应用局限性较高。本申请实施例提供了一种接口管理方法，通过在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过管理虚拟接口，可以实现对接口扩展设备上的OT接口的管理，从而降低了接口扩展设备的应用局限性。本申请以下实施例对接口管理方法的实现过程进行详细说明。
图3是本申请实施例提供的一种接口管理方法的流程图。该方法可以应用于如图1所示的接口管理系统中。如图3所示，该方法包括：
步骤301、接口扩展设备向网关设备发送接口信息。
其中，接口扩展设备可以是如图1所示的接口管理系统中的任一接口扩展设备。该接口扩展设备具有以太网接口以及n个OT接口，n为正整数。该接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连。接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型。第一OT接口可以是接口扩展设备上的任一OT接口，或者，第一OT接口可以是接口扩展设备上连接有感知层设备的OT接口。可选地，接口信息还可以包括第一OT接口的接口标识。接口标识可以是第一OT接口的媒体访问控制(media access control，MAC)地址或其它可唯一标识该第一OT接口的硬件地址等。当接口扩展设备上具有与第一OT接口的接口类型相同的其它OT接口时，该接口标识可唯一标识该第一OT接口。
可选地，当接口扩展设备上的OT接口的数量n≥2时，在第一种可实现方式中，接口信息包括n个OT接口的接口类型。例如，接口扩展设备具有3个OT接口，分别为OT接口1-3，则接口信息包括：OT接口1的接口类型(DI)，OT接口2的接口类型(DO)，OT接口3的接口类型(RS485)。在第二种可实现方式中，接口信息包括连接有感知层设备的OT接口的接口类型。当接口扩展设备上未连接有感知层设备的OT接口后续与感知层设备连接时，接口扩展设备可以再向网关设备发送包含该OT接口的接口类型的接口信息。
在上述第二种可实现方式中，网关设备无需对接口扩展设备上未连接感知层设备的OT接口进行资源分配，可以节约网关设备的管理资源。
可选地，接口信息可以采用TLV(type-length-value)编码后承载于以太帧的载荷部分(payload)中发送。当然，接口信息也可以采用其它编码方式进行编码后承载于以太帧的载荷部分中发送，本申请实施例对采用的编码方式不做限定。
可选地，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连后，接口扩展设备与网关设备之间可以进行接入认证和密钥协商。可选地，接口扩展设备与网关设备之间可以基于安全传输层(Transport Layer Security，TLS)协议进行接入认证和密钥协商。在接口扩展设备与网关设备之间完成接入认证和密钥协商之后，接口扩展设备与网关设备之间采用加密方式传输数据。则步骤301的实现过程包括：接口扩展设备对接口信息进行加密处理，并向网关设备发送经过加密处理的接口信息。
步骤302、网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口。
该第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，该第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。示例地，若第一OT接口的接口类型为DI接口，则第一虚拟接口的接口类型也为DI接口；若第一OT接口的接口类型为DO接口，则第一虚拟接口的接口类型为DO接口；若第一OT接口的接口类型为RS485接口，则第一虚拟接口的接口类型也为RS485接口。
可选地，当网关设备运行Linux操作系统，则步骤302的实现方式包括：网关设备根据接口信息创建第一OT接口对应的Linux设备节点。
本申请实施例中，网关设备创建第一OT接口对应的Linux设备节点，也即是将第一OT接口虚拟化为网关设备上的OT接口，进而实现对第一OT接口的管理。
可选地，当网关设备运行Windows操作系统，则步骤302的实现方式包括：网关设备根据接口信息创建第一OT接口对应的虚拟设备。
本申请实施例中，网关设备创建第一OT接口对应的虚拟设备，也即是将第一OT接口虚拟化为网关设备上的OT接口，进而实现对第一OT接口的管理。
可选地，接口信息中还包括第二OT接口的接口类型，网关设备还创建与第二OT接口对应的第二虚拟接口，该第二虚拟接口的接口类型与第二OT接口的接口类型相同。
步骤303、网关设备将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，使目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问第一OT接口。
网关设备中可以包括多个虚拟开放系统，网关设备可以将第一虚拟接口分配给一个或多个目标虚拟开放系统，使得目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问第一OT接口，且网关设备中除目标虚拟开放系统以外的其它虚拟开放系统中的应用程序无法访问第一OT接口，实现了网关设备对第一OT接口的资源分配。
可选地，当网关设备运行Linux操作系统，网关设备中的虚拟开放系统即为容器，目标虚拟开放系统为目标容器，则步骤303的实现方式包括：网关设备将第一OT接口对应的Linux设备节点映射到目标容器中。
可选地，当网关设备运行Windows操作系统，网关设备中的虚拟开放系统即为虚拟机，目标虚拟开放系统为目标虚拟机，则步骤303的实现方式包括：网关设备将第一OT接口对应的虚拟设备分配给目标虚拟机。
示例地，本申请实施例以网关设备运行Linux操作系统为例，对网关设备实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配过程进行说明。图4是本申请实施例提供的一种网关设备对接口扩展设备上的OT接口进行资源分配的场景示意图。如图4所示，接口扩展设备具有以太网接口、DI接口和RS485接口，以太网接口的驱动程序简称为ETH驱动，DI接口的驱动程序简称为DI驱动，RS485接口的驱动程序简称为RS485驱动，为了便于说明，图中未标出实际的接口，仅采用接口驱动进行示意性说明。接口扩展设备中还包括设备管理模块和设备间通信模块，设备管理模块用于对接口扩展设备进行管理，例如接入认证、密钥协商以及接口发现等；设备间通信模块用于解析和转发设备间传输的以太帧。网关设备具有以太网接口，网关设备中还包括设备管理模块和设备间通信模块，设备管理模块在Linux操作系统中表示为设备节点/dev/mgmt，设备管理模块用于根据接口扩展设备发送的接口信息，创建与接口扩展设备上的OT接口对应的设备节点，例如参见图4，设备管理模块创建得到与DI接口对应的设备节点/dev/di以及与RS485接口对应的设备节点/dev/RS。网关设备中的设备间通信模块用于解析和转发设备间传输的以太帧，其部署在内核态。
请继续参见图4，假设网关设备中具有容器A和容器B，容器A中包括APP1，容器B中包括APP2，网关设备的Linux操作系统将设备节点/dev/di映射到容器A中，将设备节点/dev/RS映射到容器B中，则容器A中的APP1能够通过设备节点/dev/di访问接口扩展设备上的DI接口，容器B中的APP2能够通过设备节点/dev/RS访问接口扩展设备上的RS485接口，且容器A中的APP1无法访问接口扩展设备上的RS485接口，容器B中的APP2无法访问接口扩展设备上的DI接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配。
步骤304、网关设备向接口扩展设备发送接口分配完成通知。
网关设备在完成对第一虚拟接口的分配后，向接口扩展设备发送接口分配完成通知。该接口分配完成通知用于向接口扩展设备指示网关设备已完成接口信息中OT接口对应的虚拟接口的分配。
步骤305、接口扩展设备确定网关设备已完成第一OT接口的分配。
当接口扩展设备接收到网关设备发送的接口分配完成通知时，接口扩展设备确定网关设备已完成OT接口的分配。
本申请实施例中，通过在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
步骤306、网关设备向接口扩展设备发送接口参数。
可选地，网关设备在向接口扩展设备发送接口分配完成通知后，还可以向接口扩展设备发送接口参数。该接口参数包括第一OT接口的波特率、数据位、停止位和校验位中的一个或多个。其中，波特率用于衡量符号传输速率，其数值表示OT接口每秒传输符号的个数。数据位用于衡量通信报文中的实际数据位。停止位用于表示报文的最后一位。校验位用于指示奇校验、偶校验或无校验。
可选地，网关设备可以采用需应答消息(confirmable message，CON)传输接口参数。
步骤307、接口扩展设备根据接口参数配置第一OT接口。
可选地，当网关设备采用CON消息传输接口参数时，接口扩展设备在接收到接口参数后，需要对该CON消息进行应答。若接口扩展设备根据该接口参数对第一OT接口配置成功，则接口扩展设备可以向网关设备回复确认(acknowledgement，ACK)消息；若接口扩展设备根据该接口参数对第一OT接口配置失败，则接口扩展设备可以向网关设备回复重连(reset，RST)消息。
本申请实施例中，网关设备通过采用CON消息传输接口参数，可以根据接口扩展设备的应答消息确定接口扩展设备是否对OT接口配置成功，若接口扩展设备对OT接口配置成功，则执行步骤308；若接口扩展设备对OT接口配置失败，则网关设备再向接口扩展设备发送接口参数，即再次执行步骤306-307，直至接口扩展设备对OT接口配置成功，从而保证了对接口扩展设备上的OT接口配置的可靠性。
步骤308、网关设备与接口扩展设备之间传输接口数据。
可选地，网关设备与接口扩展设备之间可以采用无需应答消息(non-confirmablemessage，NON)传输接口数据。该接口数据可以是需要接口扩展设备的OT接口转发的数据，例如可以包括接口扩展设备通过OT接口采集到的感知层设备产生的数据信息以及需要通过接口扩展设备的OT接口向感知层设备发送的控制信息等。
本申请实施例中，网关设备与接口扩展设备之间通过以太帧传输信息。该以太帧中包括目标指示字段，该目标指示字段用于指示以太帧的报文类型。报文类型包括管理报文或业务报文。可选地，管理报文指处理对象为接口扩展设备的报文，例如接口扩展设备向网关设备发送的接口信息以及网关设备向接口扩展设备发送的接口分配完成通知均为管理报文。业务报文指处理对象为OT接口的报文，例如网关设备向接口扩展设备发送的接口参数以及网关设备与接口扩展设备之间传输的接口数据均为业务报文。示例地，图4中网关设备中的设备节点/dev/mgmt与接口扩展设备的设备管理模块之间传输的报文为管理报文；网关设备中的设备节点/dev/di与接口扩展设备的DI接口之间传输的报文，以及网关设备中的设备节点/dev/RS与接口扩展设备的RS接口之间传输的报文均为业务报文。
可选地，可以通过在目标指示字段中携带不同的数字、字符或字母等标记，以区分以太帧的报文类型。例如，当目标指示字段中携带第一值时，表示该以太帧的报文类型为管理报文，当目标指示字段中携带第二值时，表示该以太帧的报文类型为业务报文。
示例地，图5是本申请实施例提供的一种以太帧的结构示意图。如图5所示，该以太帧包括以太帧头和载荷部分，该以太帧的结构可参考电气和电子工程师协会(Instituteof Electrical and Electronics Engineers，IEEE)802.1Q中定义的以太帧格式。其中，以太帧头中包括目的MAC字段、源MAC字段、标签协议标识(tag protocol identifier，TPID)字段、标签控制信息(tag control information，TCI)字段以及以太类型(eth type)字段。目的MAC字段的长度为6个字节，源MAC字段的长度为6个字节，TPID字段的长度为2个字节，TCI字段的长度为2个字节，以太类型字段的长度为2个字节。载荷部分为变长字段。上述目标指示字段可以为TPID字段。
本申请中，在网关设备与接口扩展设备之间传输的以太帧中，目的MAC和源MAC均可以是固定的控制类地址，例如目的MAC可以是0180 C200 0001，源MAC可以是0180C2000002。TCI字段用于指示以太帧的报文长度(即载荷部分的长度)。当以太帧的报文类型为管理报文时，以太类型字段可以用于指示以太帧的业务类型，例如用于指示以太帧为注册消息(包括接口消息、接口分配完成通知等)或认证消息(包括接口扩展设备与网关设备之间进行接入认证和密钥协商过程中的消息)等。当以太帧的报文类型为业务报文时，以太类型字段可以设置为固定值。本申请实施例中，网关设备与接口扩展之间传输的消息均可以采用TLV编码后承载于以太帧的载荷部分中传输。
可选地，上述接口扩展设备还可以具有第二OT接口，网关设备创建有与第二OT接口对应的第二虚拟接口，即网关设备需要对多个OT接口进行资源分配，在这种情况下，以太帧中的目标指示字段还用于指示接口扩展设备中用于传输该以太帧的OT接口。
在第一种可实现方式中，目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，该第一指示字段用于指示以太帧的报文类型，第二指示字段用于指示接口扩展设备中用于传输该以太帧的OT接口。例如，可以将TPID字段的第一个字节作为第一指示字段，将TPID字段的第二个字节作为第二指示字段。或者，可以将TPID字段作为第一指示字段，在以太帧中添加一个新的字段作为第二指示字段，本申请实施例对此不做限定。
在第二种可实现方式中，目标指示字段可以是一个字段，通过在目标指示字段中携带不同的内容同时指示以太帧的报文类型以及接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。例如图4中接口扩展设备具有DI接口和RS485接口，管理报文的TPID字段值可以设置为0x701，DI接口上的业务报文的TPID字段值可以设置为0x706，RS485接口上的业务报文的TPID字段值可以设置为0x705。
可选地，网关设备向接口扩展设备发送的接口分配完成通知中可以包括分配给第一OT接口的目标指示字段的值。若接口扩展设备上还具有第二OT接口，则该接口分配通知中还可以包括分配给第二OT接口的目标指示字段的值。当然，接口扩展设备上每个OT接口对应的目标指示字段的值也可以是在接口扩展设备中预先设置的，本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例提供的接口管理方法的步骤先后顺序可以进行适当调整。步骤也可以根据情况进行相应增减。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。
综上所述，本申请实施例提供的接口管理方法中，通过在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
图6是本申请实施例提供的一种接口管理装置的结构示意图。该装置可以应用于如图1所示的接口管理系统中的网关设备101。如图6所示，该装置60包括：
接收模块601，用于接收接口扩展设备发送的接口信息，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连，接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型。
创建模块602，用于根据接口信息创建第一虚拟接口，第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。
分配模块603，用于将第一虚拟接口分配给网关设备的目标虚拟开放系统，使目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问第一OT接口。
发送模块604，用于向接口扩展设备发送接口分配完成通知。
可选地，网关设备运行Linux操作系统，创建模块，用于：根据接口信息创建第一OT接口对应的Linux设备节点。目标虚拟开放系统为目标容器，则分配模块，用于：将Linux设备节点映射到目标容器中。
可选地，网关设备运行Windows操作系统，创建模块，用于：根据接口信息创建第一OT接口对应的虚拟设备。目标虚拟开放系统为目标虚拟机，则分配模块，用于：将虚拟设备分配给目标虚拟机。
可选地，网关设备与接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，以太帧中包括目标指示字段，目标指示字段用于指示以太帧的报文类型，报文类型包括管理报文或业务报文。
可选地，接口扩展设备上还具有第二OT接口，网关设备创建有与第二OT接口对应的第二虚拟接口，目标指示字段还用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，第一指示字段用于指示以太帧的报文类型，第二指示字段用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段为标签协议标识字段。
可选地，接口分配完成通知中包括分配给第一OT接口的目标指示字段的值。
可选地，以太帧中还包括TCI字段，TCI字段用于指示以太帧的报文长度。
可选地，发送模块604，还用于向接口扩展设备发送接口参数，接口参数包括第一OT接口的波特率、数据位、停止位和校验位中的一个或多个。
可选地，装置60还包括使能去使能控制模块，用于控制装置60是否使能本申请实施例提供的接口管理方法。当使能时，装置60执行如图3所示的接口管理方法，即对接口扩展设备上的OT接口进行资源分配。当去使能时，装置60不执行如图3所示的接口管理方法，此时网关设备的以太网接口用作普通二三层通信。
此处未尽之细节可参考图3所示的接口管理方法中的详细描述。
综上所述，本申请实施例提供的接口管理装置，网关设备通过创建模块在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
图7是本申请实施例提供的另一种接口管理装置的结构示意图。该装置可以应用于如图1所示的接口管理系统中的接口扩展设备102。如图7所示，该装置70包括：
发送模块701，用于向网关设备发送接口信息，接口扩展设备的以太网接口与网关设备的以太网接口相连，接口信息包括接口扩展设备的第一OT接口的接口类型，以使网关设备根据接口信息创建第一虚拟接口，第一虚拟接口与接口扩展设备的第一OT接口对应，第一虚拟接口的接口类型与第一OT接口的接口类型相同。
接收模块702，用于接收网关设备发送的接口分配完成通知，该接口分配完成通知用于向接口扩展设备指示网关设备已完成接口信息中OT接口对应的虚拟接口的分配。
可选地，网关设备与接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，以太帧中包括目标指示字段，目标指示字段用于指示以太帧的报文类型，报文类型包括管理报文或业务报文。
可选地，接口扩展设备上还具有第二OT接口，网关设备创建有与第二OT接口对应的第二虚拟接口，目标指示字段还用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，第一指示字段用于指示以太帧的报文类型，第二指示字段用于指示接口扩展设备中用于传输以太帧的OT接口。
可选地，目标指示字段为标签协议标识字段。
可选地，接口分配完成通知中包括分配给第一OT接口的目标指示字段的值。
可选地，以太帧中还包括TCI字段，TCI字段用于指示以太帧的报文长度。
此处未尽之细节可参考图3所示的接口管理方法中的详细描述。
综上所述，本申请实施例提供的接口管理装置，接口扩展设备通过发送模块箱网关设备发送接口信息，网关设备根据该接口信息在网关设备中创建与接口扩展设备上的OT接口的接口类型相同的虚拟接口，网关设备通过对虚拟接口进行资源分配，使得分配有该虚拟接口的虚拟开放系统能够访问对应的OT接口，从而实现对接口扩展设备上的OT接口的资源分配，提高了网关设备中的虚拟开放系统访问OT接口的灵活性，进而降低了接口扩展设备的应用局限性。
图8是本申请实施例提供的一种网关设备的框图。如图8所示，该网关设备80包括：处理器801，存储器802，通信总线803和通信接口804。
处理器801、存储器802、通信接口804通过通信总线803相互连接；通信总线803可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，EISA)总线等。所述通信总线可以分为地址总线、数据总线和控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，处理器801可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，或者CPU与NP的组合。
处理器801还可以包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application specific integrated circuits，ASIC)，可编程逻辑器件(programmablelogic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complexprogrammable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。
可选地，存储器802可用于存储计算机程序，该计算机程序包括程序指令。处理器801，用于调用计算机程序，实现如图3所示的接口管理方法中网关设备执行的步骤。
存储器802可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；存储器802还可以包括上述种类的存储器的组合。
通信接口804可以为多个，通信接口804用于与其它设备进行通信，例如与接口扩展设备进行通信。通信接口804包括有线通信接口，有线通信接口包括以太网接口。以太网接口可以是光接口，电接口或其组合。通信接口804还可以包括无线通信接口，无线通信接口可以为无线局域网(wireless local area network，WLAN)接口，RF接口、ZigBee接口，蜂窝网络通信接口或其组合等。
图9是本申请实施例提供的一种接口扩展设备的框图。如图9所示，该接口扩展设备90包括：处理器901，存储器902，通信总线903和通信接口904。
处理器901、存储器902、通信接口904通过通信总线903相互连接；通信总线903可以是PCI总线或EISA总线等。所述通信总线可以分为地址总线、数据总线和控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，处理器1101可以是CPU，NP，或者CPU与NP的组合。
处理器901还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是ASIC，PLD或其组合。上述PLD可以是CPLD，FPGA，GAL或其任意组合。
可选地，存储器902可用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器901执行存储器902中存储的计算机程序，实现如图3所示的接口管理方法中接口扩展设备执行的步骤。
存储器902可以包括易失性存储器，例如RAM；存储器也可以包括非易失性存储器，例如快闪存储器，HDD或SSD；存储器902还可以包括上述种类的存储器的组合。
通信接口904可以为多个，通信接口904用于与其它设备进行通信，例如与网关设备进行通信。通信接口904包括有线通信接口，有线通信接口包括以太网接口。以太网接口可以是光接口，电接口或其组合。有线通信接口还包括一个或多个OT接口，OT接口可以是RS232接口、RS485接口、CAN接口、DI接口及DO接口等。通信接口904还可以包括无线通信接口，可以为WLAN接口，RF接口、ZigBee接口，蜂窝网络通信接口或其组合等。
本申请实施例还提供了一种接口管理系统，该接口管理系统包括网关设备和接口扩展设备，网关设备的以太网接口与接口扩展设备的以太网接口相连。
其中，网关设备包括如图6所示的接口管理装置，接口扩展设备包括如7所示的接口管理装置。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被网关设备的处理器执行时，实现如图3所示的接口管理方法中网关设备执行的步骤。
本申请实施例还提供了另一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被接口扩展设备的处理器执行时，实现如图3所示的接口管理方法中接口扩展设备执行的步骤。
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，所述的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。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“至少一个”是指一个或多个，术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (30)
1.一种接口管理方法，其特征在于，所述方法包括：
网关设备接收接口扩展设备发送的接口信息，所述接口扩展设备的以太网接口与所述网关设备的以太网接口相连，所述接口信息包括所述接口扩展设备的第一操作技术OT接口的接口类型；
所述网关设备根据所述接口信息创建第一虚拟接口，所述第一虚拟接口与所述接口扩展设备的第一OT接口对应，所述第一虚拟接口的接口类型与所述第一OT接口的接口类型相同；
所述网关设备将所述第一虚拟接口分配给所述网关设备的目标虚拟开放系统，使所述目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问所述第一OT接口；
所述网关设备向所述接口扩展设备发送接口分配完成通知。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关设备运行Linux操作系统，所述网关设备根据所述接口信息创建第一虚拟接口，包括：
所述网关设备根据所述接口信息创建所述第一OT接口对应的Linux设备节点；
所述目标虚拟开放系统为目标容器，所述网关设备将所述第一虚拟接口分配给所述网关设备的目标虚拟开放系统，包括：
所述网关设备将所述Linux设备节点映射到所述目标容器中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关设备运行Windows操作系统，所述网关设备根据所述接口信息创建第一虚拟接口，包括：
所述网关设备根据所述接口信息创建所述第一OT接口对应的虚拟设备；
所述目标虚拟开放系统为目标虚拟机，所述网关设备将所述第一虚拟接口分配给所述网关设备的目标虚拟开放系统，包括：
所述网关设备将所述虚拟设备分配给所述目标虚拟机。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述网关设备与所述接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，所述以太帧中包括目标指示字段，所述目标指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述报文类型包括管理报文或业务报文。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接口扩展设备上还具有第二OT接口，所述网关设备创建有与所述第二OT接口对应的第二虚拟接口，所述目标指示字段还用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，所述第一指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述第二指示字段用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
7.根据权利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述目标指示字段为标签协议标识字段。
8.根据权利要求4至7任一所述的方法，其特征在于，所述接口分配完成通知中包括分配给所述第一OT接口的目标指示字段的值。
9.根据权利要求4至8任一所述的方法，其特征在于，所述以太帧中还包括标签控制信息TCI字段，所述TCI字段用于指示所述以太帧的报文长度。
10.根据权利要求1至9任一所述的方法，其特征在于，在所述网关设备向所述接口扩展设备发送接口分配完成通知之后，所述方法还包括：
所述网关设备向所述接口扩展设备发送接口参数，所述接口参数包括所述第一OT接口的波特率、数据位、停止位和校验位中的一个或多个。
11.一种接口管理方法，其特征在于，所述方法包括：
接口扩展设备向网关设备发送接口信息，所述接口扩展设备的以太网接口与所述网关设备的以太网接口相连，所述接口信息包括所述接口扩展设备的第一操作技术OT接口的接口类型，以使所述网关设备根据所述接口信息创建第一虚拟接口，所述第一虚拟接口与所述接口扩展设备的第一OT接口对应，所述第一虚拟接口的接口类型与所述第一OT接口的接口类型相同；
所述接口扩展设备接收所述网关设备发送的接口分配完成通知，所述接口分配完成通知用于向所述接口扩展设备指示所述网关设备已完成所述接口信息中OT接口对应的虚拟接口的分配。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网关设备与所述接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，所述以太帧中包括目标指示字段，所述目标指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述报文类型包括管理报文或业务报文。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述接口扩展设备上还具有第二OT接口，所述网关设备创建有与所述第二OT接口对应的第二虚拟接口，所述目标指示字段还用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，所述第一指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述第二指示字段用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
15.根据权利要求12至14任一所述的方法，其特征在于，所述目标指示字段为标签协议标识字段。
16.根据权利要求12至15任一所述的方法，其特征在于，所述接口分配完成通知中包括分配给所述第一OT接口的目标指示字段的值。
17.根据权利要求12至16任一所述的方法，其特征在于，所述以太帧中还包括标签控制信息TCI字段，所述TCI字段用于指示所述以太帧的报文长度。
18.一种接口管理装置，其特征在于，用于网关设备，所述装置包括：
接收模块，用于接收接口扩展设备发送的接口信息，所述接口扩展设备的以太网接口与所述网关设备的以太网接口相连，所述接口信息包括所述接口扩展设备的第一操作技术OT接口的接口类型；
创建模块，用于根据所述接口信息创建第一虚拟接口，所述第一虚拟接口与所述接口扩展设备的第一OT接口对应，所述第一虚拟接口的接口类型与所述第一OT接口的接口类型相同；
分配模块，用于将所述第一虚拟接口分配给所述网关设备的目标虚拟开放系统，使所述目标虚拟开放系统中的应用程序能够访问所述第一OT接口；
发送模块，用于向所述接口扩展设备发送接口分配完成通知。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述网关设备运行Linux操作系统，所述创建模块，用于：
根据所述接口信息创建所述第一OT接口对应的Linux设备节点；
所述目标虚拟开放系统为目标容器，所述分配模块，用于：
将所述Linux设备节点映射到所述目标容器中。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述网关设备运行Windows操作系统，所述创建模块，用于：
根据所述接口信息创建所述第一OT接口对应的虚拟设备；
所述目标虚拟开放系统为目标虚拟机，所述分配模块，用于：
将所述虚拟设备分配给所述目标虚拟机。
21.根据权利要求18至20任一所述的装置，其特征在于，所述网关设备与所述接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，所述以太帧中包括目标指示字段，所述目标指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述报文类型包括管理报文或业务报文。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述接口扩展设备上还具有第二OT接口，所述网关设备创建有与所述第二OT接口对应的第二虚拟接口，所述目标指示字段还用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，所述第一指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述第二指示字段用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
24.一种接口管理装置，其特征在于，用于接口扩展设备，所述装置包括：
发送模块，用于向网关设备发送接口信息，所述接口扩展设备的以太网接口与所述网关设备的以太网接口相连，所述接口信息包括所述接口扩展设备的第一操作技术OT接口的接口类型，以使所述网关设备根据所述接口信息创建第一虚拟接口，所述第一虚拟接口与所述接口扩展设备的第一OT接口对应，所述第一虚拟接口的接口类型与所述第一OT接口的接口类型相同；
接收模块，用于接收所述网关设备发送的接口分配完成通知，所述接口分配完成通知用于向所述接口扩展设备指示所述网关设备已完成所述接口信息中OT接口对应的虚拟接口的分配。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述网关设备与所述接口扩展设备之间通过以太帧传输信息，所述以太帧中包括目标指示字段，所述目标指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述报文类型包括管理报文或业务报文。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述接口扩展设备上还具有第二OT接口，所述网关设备创建有与所述第二OT接口对应的第二虚拟接口，所述目标指示字段还用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述目标指示字段包括第一指示字段和第二指示字段，所述第一指示字段用于指示所述以太帧的报文类型，所述第二指示字段用于指示所述接口扩展设备中用于传输所述以太帧的OT接口。
28.一种接口管理系统，其特征在于，所述接口管理系统包括网关设备和接口扩展设备，所述网关设备的以太网接口与所述接口扩展设备的以太网接口相连；
所述网关设备包括如权利要求18至23任一所述的接口管理装置，所述接口扩展设备包括如权利要求24至27任一所述的接口管理装置。
29.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被网关设备的处理器执行时，实现如权利要求1至10任一所述的接口管理方法。
30.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有指令，当所述指令被接口扩展设备的处理器执行时，实现如权利要求11至17任一所述的接口管理方法。
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| CN113340231A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-03 | 武汉中观自动化科技有限公司 | 一种扫描仪自动化控制系统及方法 |
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| CN116886463A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-10-13 | 深圳市升立德科技有限公司 | 级联通信方法、装置、设备以及介质 |
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