CN112559133B - 一种基于原生容器技术的云边协同系统及云边协同方法 - Google Patents

一种基于原生容器技术的云边协同系统及云边协同方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于原生容器技术的云边协同系统及云边协同方法，属于边缘计算领域，其中云边协同系统包括边缘侧和云端侧，所述云端侧包括云边协同系统业务单元，用于对用户下发的应用信息进行处理并将处理结果下发到边缘侧；容器集群管理接口，用于云端侧与边缘测之间的通信；所述边缘侧包括边缘侧核心模块，用于接收云端侧下发的安装指令，并运行相应的应用镜像；该云边协同系统同将边缘侧云端侧采用相同的云原生容器技术基础，将云端和边缘两个过去分割的独立系统采用统一的部署规范，向上呈现统一接口操作逻辑给业务段进行调用，提供可视化的web控制台进行管理，这样用户可以通过web界面直接定义和配置整个云边网络。

Description

一种基于原生容器技术的云边协同系统及云边协同方法
技术领域
本发明涉及边缘计算领域，特别涉及一种基于原生容器技术的云边协同系统及云边协同方法。
背景技术
现有的业务是通过常规云端部署的经验进行边缘端的部署，边缘的服务安装和升级，需要登陆到边缘端进行手动安装应用或者通过边缘的容器接口部署升级镜像应用。
边缘计算和主流的基于云原生容器平台技术的需要掌握两套不同的技术架构，增加了大规模的边缘计算应用的复杂度，在软件需要迭代，业务应用更新频繁的情况下缺少统一管控和批量操作的能力
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用户直接操作可视化web控制台完成边缘应用的安装和升级的云边系统系统以及云边协同方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种基于原生容器技术的云边协同系统，包括边缘侧和云端侧，所述云端侧包括容器集群管理接口，用于云端侧与边缘侧之间的通信；
云端数据库，用于存储用户下发的应用信息；
所述边缘侧包括边缘侧核心模块，用于接收云端侧下发的安装指令，并运行相应的应用镜像；
边缘节点纳管单元，用于对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；
边缘侧数据库，用来存储边缘端的元数据和设备绑定关系；
当用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元时，所述云边协同系统业务单元，将所述应用存储到云端数据库，同时将所述应用状态设置为安装中，并调用容器集群管理接口下发到边缘侧。
所述云边协同系统业务模块包括节点管理模块，用于对云端侧的节点进行管理；
设备管理模块，用于对云端侧的设备进行管理；
应用管理模块，用于对用户下发的应用信息进行处理。
作为一种可选的实施例，边缘侧核心单元包括边缘接入模块，作为通信组件与云端边缘接入进行通信，进行消息的上下行；
设备孪生模块，为设备和消息的依赖组件；
元数据管理和边缘运行环境支持应用的下发监控。
作为一种可选的实施例，所述边缘侧还包括边缘监控单元，用于监控边缘设备的CPU，内存基本运行状态。
作为一种可选的实施例，协议转换单元，用于对接标准协议的协议转换。
作为一种可选的实施例，MQTT接入单元，用于外部非标准MQTT的协议转换。
另一方面，本发明还提供一种基于原生容器技术的云边协同方法，包括：
用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元；
云边协同系统业务单元将所述应用存储到云端数据库，同时将所述应用状态设置为安装
中，调用容器集群管理接口进行下发；
所述容器集群管理接口将安装指令通过边缘接入模块下发到边缘侧核心模块；
所述边缘侧核心模块拉取对应应用镜像完成运行；
边缘节点纳管单元对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；
边缘侧数据库存储边缘端的元数据和设备绑定关系；
边缘监控单元监控运行的应用状态和资源使用将结果上报给所述云边协同系统业务单元；
所述云边协同系统业务单元将所述应用设置为运行中，同时支持web查看。
在上述云边协同方法中，作为一种可选的实施例，所述应用镜像存储在云端数据库中。
在上述云边协同方法中，可选的，对每个节点进行监控，生成日志分析报告，通过http协议将日志分析报告和运行状态上报到云端，并对节点运行状态进行集中的运维分析和告警处理。
本发明相对于现有技术的有益效果是：该云边协同系统同将边缘侧云端侧采用相同的云原生容器技术基础，将云端和边缘两个过去分割的独立系统采用统一的部署规范，向上呈现统一接口操作逻辑给业务段进行调用，提供可视化的web控制台进行管理，这样用户可以通过web界面直接定义和配置整个云边网络。
附图说明
图1是本发明中一种基于原生容器技术的云边协同方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
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申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，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示例可以具有不同的值。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。
本实施例提供一种基于原生容器技术的云边协同系统，包括边缘侧和云端侧，当用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元时，所述云边协同系统业务单元，将所述应用存储到云端数据库，同时将所述应用状态设置为安装中，并调用容器集群管理接口下发到边缘侧，用于对用户下发的应用信息进行处理并将处理结果下发到边缘侧；具体的，云边协同系统业务模块包括节点管理模块，用于对云端侧的节点进行管理；设备管理模块，用于对云端侧的设备进行管理；应用管理模块，用于对用户下发的应用信息进行处理。
云端侧包括容器集群管理接口，用于云端侧与边缘侧之间的通信；
云端侧还包括云端数据库，用于存储用户下发的应用信息；
边缘侧包括边缘侧核心模块，用于接收云端侧下发的安装指令，并运行相应的应用镜像；具体的边缘侧核心单元包括边缘接入模块，作为通信组件与云端边缘接入进行通信，进行消息的上下行；设备孪生模块，为设备和消息的依赖组件；元数据管理和边缘运行环境支持应用的下发监控。
该边缘侧还包括边缘节点纳管单元，用于对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；
该边缘侧还包括边缘侧数据库，用来存储边缘端的元数据和设备绑定关系。
该边缘侧还包括边缘监控单元，用于监控边缘设备的CPU，内存基本运行状态。
外部组件包括协议转换单元，用于对接标准协议的协议转换，例如modebus协议。外部系统开发者开发或者具体项目中进行实现。
外部组件还包括MQTT接入单元，用于外部非标准MQTT的协议转换。外部系统开发者开发或者具体项目中进行实现。
该云边协同系统自动生成对应的边缘节点的部署脚本和个性化安装包，简化云边一体化系统的部署和运维难度。在实际的边缘节点设备上安装注册边缘节点下载的安装工具，并配置证书，这样边缘节点设备就能与智能边缘平台连接，纳入智能边缘平台管理。通过统一的docker镜像管理和边缘应用管理。用户直接操作可视化web控制台完成边缘应用的安装和升级。
参照图1，本实施例还提供一种基于原生容器技术的云边协同方法，包括以下步骤：
步骤1：用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元；
步骤2：云边协同系统业务单元将所述应用存储到云端数据库，同时将所述步骤3：应用
状态设置为安装中，调用容器集群管理接口进行下发；
步骤4：所述容器集群管理接口将安装指令通过云端边缘节点接入模块下发到边缘侧核心模块；
步骤5：所述边缘侧核心模块拉取对应应用镜像完成运行；
步骤6：边缘节点纳管单元对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；边缘侧数据库存储边缘端的元数据和设备绑定关系；边缘监控单元监控运行的应用状态和资源使用将结果上报给所述云边协同系统业务单元；
步骤7：所述云边协同系统业务单元将所述应用设置为运行中，同时支持web查看。
为了统一云边协同操作，边缘端采用基于云原生容器技术作为云边协同的技术基础，对边缘端的节点管理和应用部署做了集约化接口管理。云端采用相同的云原生容器技术基础，将云端和边缘两个过去分割的独立系统采用统一的部署规范，向上呈现统一接口操作逻辑给业务段进行调用，提供可视化的web控制台进行管理。并提边自研缘节点纳管，节点监控，日志分析，通过http协议将节点日志和运行状态上报到云端，利用云端较强的数据处理能对节点运行状态进行集中的运维分析和告警处理。云端实现镜像托管和版本管理，通过k8sapi进行部署指令下发到边缘节点，边缘端根据定好的配置文件拉去和启动边缘应用达到应用安装和升级的效果。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种云边协同方法的部分或全部步骤。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-OnlyMemory，简称：ROM)、随机存取器(英文：RandomAccessMemory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于原生容器技术的云边协同系统，包括边缘侧和云端侧，其特征在于：所述云端侧包括容器集群管理接口，用于云端侧与边缘侧之间的通信；
云端数据库，用于存储用户下发的应用信息；
所述边缘侧包括边缘侧核心模块，用于接收云端侧下发的安装指令，并运行相应的应用镜像；
边缘节点纳管单元，用于对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；
边缘侧数据库，用来存储边缘端的元数据和设备绑定关系；
当用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元时，所述云边协同系统业务单元，将所述应用存储到云端数据库，同时将所述应用状态设置为安装中，并调用容器集群管理接口下发到边缘侧；
所述云边协同系统业务单元包括节点管理模块，用于对云端侧的节点进行管理；
设备管理模块，用于对云端侧的设备进行管理；
应用管理模块，用于对用户下发的应用信息进行处理。
2.根据权利要求1所述的云边协同系统，其特征在于：边缘侧核心模块包括边缘接入模块，作为通信组件与云端边缘接入进行通信，进行消息的上下行；
设备孪生模块，为设备和消息的依赖组件；
元数据管理和边缘运行环境支持应用的下发监控。
3.根据权利要求1所述的云边协同系统，其特征在于：所述边缘侧还包括边缘监控单元，用于监控边缘设备的CPU，内存基本运行状态。
4.根据权利要求1所述的云边协同系统，其特征在于：协议转换单元，用于对接标准协议的协议转换。
5.根据权利要求4所述的云边协同系统，其特征在于：MQTT接入单元，用于外部非标准MQTT的协议转换。
6.一种基于原生容器技术的云边协同方法，其特征在于，包括：
用户通过web输入下发应用相关信息调用到云边协同系统业务单元；
云边协同系统业务单元将所述应用存储到云端数据库，同时将应用状态设置为安装中，调用容器集群管理接口进行下发；
所述容器集群管理接口将安装指令通过边缘接入模块下发到边缘侧核心模块；
所述边缘侧核心模块拉取对应应用镜像完成运行；
边缘节点纳管单元对边缘侧的节点以及设备进行管理和控制；
边缘侧数据库存储边缘端的元数据和设备绑定关系；
边缘监控单元监控运行的应用状态和资源使用将结果上报给所述云边协同系统业务单元；所述云边协同系统业务单元将所述应用设置为运行中，同时支持web查看。
7.根据权利要求6所述的云边协同方法，其特征在于：所述应用镜像存储在云端数据库中。
8.根据权利要求6所述的云边协同方法，其特征在于：对每个节点进行监控，生成日志分析报告，通过http协议将日志分析报告和运行状态上报到云端，并对节点运行状态进行集中的运维分析和告警处理。
9.一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如权利要求6至8任一项所述的一种云边协同方法的步骤。
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