CN112714183A - 基于微服务的多设备物联网连接方法、设备、存储介质 - Google Patents

基于微服务的多设备物联网连接方法、设备、存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于微服务的多设备物联网连接方法、设备、存储介质,方法包括以下步骤:对物联网平台划分微服务层级;部署物联网平台的微服务集群,构建基于微服务集群的物联网平台;第一私域节点连接第一物联网平台、第二私域节点连接第二物联网平台,以获取第一物联网平台与第二物联网平台内的智能设备并对智能设备进行验证;所述智能设备连接私域与第一物联网平台或者第二物联网平台;获取所述智能设备连接第一物联网平台或第二物联网平台的授权信息,将已授权的设备信息通过所述物联网平台上传至所述微服务集群内,通过私域对控制所述智能设备执行指定操作。本发明解决物联网平台的微服务在运行过程中存在的负载能力不足和过剩的问题。

Description

基于微服务的多设备物联网连接方法、设备、存储介质
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其涉及基于微服务的多设备物联网连接方法、电子设备、存储介质。
背景技术
物联网技术迅猛应用,越来越多的服务提供者以成倍增长的方式参与到物联网服务提交环境中,使得物联网服务呈现海量化、移动化及个性化的特征。传统的单体架构实现的物联网设备控制平台仅适用于功能简单、设备类型单一的小型物联网应用。
随着物联网设备数量与种类的增加,单体应用架构会导致应用架构臃肿、系统过于复杂,增加部署的时间与难度,不适用于物联网应用分布式部署的需求。而微服务是一种软件开发技术,其中单个应用程序由许多松散耦合且可独立部署的较小组件或服务组成。在微服务体系结构中,服务是细粒度的,协议是轻量级的。由于服务较小且可独立部署,因此不再需要总服务器采取行动才能更改应用程序中的一行文字。将物联网应用于微服务中,根据功能模块划分独立运行,解决上述问题。但由于物联网内存在多种设备,且设备由于服务上的不同需要接入多个物联网平台,不同物联网平台之间无法直接进行数据交换,给用户的使用带来了不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于微服务的多设备物联网连接方法,架构基于微服务集群的物联网平台,并将连接不同物联网平台的智能设备跨平台联动,在提高物联网平台可扩展性的同时实现智能设备的跨物联网平台联动。
本发明的目的之二在于提供一种电子设备,执行基于微服务的多设备物联网连接方法。
本发明的目的之三在于提供一种存储介质,执行上述基于微服务的多设备物联网连接方法。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:
基于微服务的多设备物联网连接方法,物联网平台包括第一物联网平台与第二物联网平台,包括以下步骤:
步骤S1、对所述物联网平台划分微服务层级,分别为接入层、服务层、中间层和基础层;
步骤S2、部署所述物联网平台的微服务集群,构建基于微服务集群的物联网平台;
步骤S3、第一私域节点连接第一物联网平台、第二私域节点连接第二物联网平台,以获取第一物联网平台与第二物联网平台内的智能设备并对智能设备进行验证;所述智能设备连接私域,且所述智能设备连接第一物联网平台或者第二物联网平台;
步骤S4、获取所述智能设备连接第一物联网平台或第二物联网平台的授权信息,将已授权的设备信息通过所述物联网平台上传至所述微服务集群内,通过私域对控制所述智能设备执行指定操作。
进一步地,所述步骤S2中构建基于微服务集群的互联网平台包括以下步骤:
步骤S21、将所述微服务集群的注册信息注册至微服务管理中心;
步骤S22、微服务管理中心分发微服务集群至所述物联网平台;
步骤S23、通过平均模型分析时间序列,计算所述微服务集群的预测值,根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩。
进一步地,所述步骤S23中通过平均模型分析时间序列,计算所述微服务集群的预测值,包括以下步骤:
步骤S231、获取需要进行负载预测的微服务名称、分析时间段和预测时间段信息,根据微服务名称、分析时间段获取微服务管理中心内的访问请求数据,生成负载时间序列;
步骤S232、通过单位根检验判断负载时间序列是否平稳;若不平稳,对负载时间序列进行差分变换,转变为平稳序列;
步骤S233、求所述平稳序列的负载预测值,并对所述负载预测值进行差分还原,得到最终的负载预测值。
进一步地,所述步骤S23中根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩包括以下步骤:
根据所述负载预测值与实例数生成性能预测值,在所述性能预测值超过预设的微服务性能阈值范围时,则重新调用实例数量,所述性能预测值进行微服务的水平伸缩,调整所述微服务的实例数量。
进一步地,所述智能设备包括第一智能设备与第二智能设备,所述私域包括第一私域与第二私域,第一私域通过第一智能设备连接第一物联网平台,第二私域通过所述第二智能设备连接第二物联网平台,用户通过第一私域操作连接第二物联网平台的第二智能设备或通过第二私域操作连接第一物联网平台的第一智能设备。
进一步地,安全验证包括数字认证与证书管理;所述数字认证为获取所述物联网平台的数字证书,对所述智能设备数据与用户数据进行加密、解密及对该物联网平台的合法性进行验证,所述证书管理为第一物联网平台与第二物联网平台内的数字证书进行关联、同步。
进一步地,所述步骤S2中使用容器集群管理工具Docker Swarm部署物联网平台的微服务集群,每个容器集群单独部署和运行一个微服务,并采用Docker Swarm工具中的调度器内置的Spread策略,选择Docker容器的部署节点。
进一步地,所述微服务管理中心用于存储当前容器集群的节点和容器状态,当节点中的容器加入或者退出集群时,节点上的服务注册工具向微服务管理中心上报相应事件,微服务管理中心将根据上报的事件更新该微服务集群状态。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:
一种电子设备,其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述基于微服务的多设备物联网连接方法。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现:
一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现如上任一所述基于微服务的多设备物联网连接方法。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明公开了基于微服务的多设备物联网连接方法、电子设备、存储介质,架构基于微服务集群的物联网平台,并将连接不同物联网平台的智能设备跨平台联动,提高物联网平台可扩展性,解决物联网平台的微服务在运行过程中存在的负载能力不足和过剩的问题,实现智能设备的跨物联网平台联动,提高了平台的可用性。
附图说明
图1为本发明所提供实施例的流程示意图;
图2为本发明所提供实施例的步骤S2的流程示意图;
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本申请提供了一种基于微服务的多设备物联网连接方法,架构基于微服务集群的物联网平台,并将连接不同物联网平台的智能设备跨平台联动,在提高物联网平台可扩展性的同时实现智能设备的跨平台联动。
具体的,如图1、2所示,所述基于微服务的多设备物联网连接方法包括以下步骤:
步骤S1、对所述物联网平台划分微服务层级,分别为接入层、服务层、中间层和基础层;物联网平台内包括了智能设备、网关、私域节点等,实现设备、用户与云端之间的交互。物联网平台在系统架构层面可分为4层,为接入层、服务层、中间层和基础层,需要继续对各个层级的服务组件进行分析和建模,将每个组件拆分成一个到多个功能单一、耦合度低的服务。
物联网平台中的服务需要符合单一功能原则、无状态原则、独立部署原则和轻量级通信原则,也就是满足微服务架构的四个服务设计原则。以业务类型为分层依据将物联网平台划分为四个层次,每个层都包含多个业务功能复杂的分组。物联网平台可以将服务分组中的所有功能封装在一个组件中运行,以简化服务协作和部署的难度,但如此实现并未遵循微服务设计的单一功能原则,同一组件的业务功能高度耦合,不利于服务升级、维护和扩展。如中控服务分组,为设备提供数据上报、远程控制、用户绑定等多种功能服务,如果集成到一个应用中进行开发、测试、部署和运行,将增加团队协作、服务升级和维护的难度。因此,需要继续对各个层级的服务组件进行分析和建模,将每个组件拆分成一个到多个功能单一、耦合度低的服务。基于微服务的理念,MQTT服务、API服务等多种组件被划分为多个自治的细粒度的服务,每个微服务都支持独立开发、测试、部署和缩放。
步骤S2、部署所述物联网平台的微服务集群,构建基于微服务集群的物联网平台;所述步骤S2中使用容器集群管理工具Docker Swarm部署物联网平台的微服务集群,每个容器集群单独部署和运行一个微服务,并采用Docker Swarm工具中的调度器内置的Spread策略,选择Docker容器的部署节点。
具体的,构建所述基于微服务集群的物联网平台包括以下步骤:
步骤S21、将所述微服务集群的注册信息注册至微服务管理中心;所述微服务管理中心用于存储当前容器集群的节点和容器状态,当节点中的容器加入或者退出集群时,节点上的服务注册工具向微服务管理中心上报相应事件,微服务管理中心将根据上报的事件更新该微服务集群状态。
步骤S22、微服务管理中心分发微服务集群至所述物联网平台;
步骤S23、通过平均模型分析时间序列,计算所述微服务集群的预测值,根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩。
步骤S231、获取需要进行负载预测的微服务名称、分析时间段和预测时间段信息,根据微服务名称、分析时间段获取微服务管理中心内的访问请求数据,生成负载时间序列;在微服务集群中,服务的性能主要受其访问负载的影响,由于微服务符合单一职责原则,其负载服务访问类型也具有单一性。因此,计算微服务集群的预测值可以先预测该微服务未来的访问负载,即预测时间段内的访问请求数据。负载时间序列是指时间段tz(time zone)内所有时间窗tw(time window)的访问负载值按时间顺序排列的集合,其可用X={x1,x2,…,xi}表示,其中xi表示第i个时间窗twi内访问服务的请求数量。
步骤S232、通过单位根检验判断负载时间序列是否平稳;若不平稳,对负载时间序列进行差分变换,转变为平稳序列。单位根检验是指检验负载时间序列中是都存在单位根,若存在单位根,则认为所述负载时间序列不平稳,需要进行转换。而差分变换则可以进行d阶差分,以获得一阶差分序列。判断所述一阶差分序列是都为平稳序列,若不是,则对新获得的一阶差分序列继续进行差分转换,得到二阶差分序列,再判断,直至获得平稳序列。
步骤S233、求所述平稳序列的负载预测值,并对所述负载预测值进行差分还原,得到最终的负载预测值;对所述平稳序列通过训练好的预测模型得到负载预测值,所述负载预测值为一组时间序列,将序列中每个元素与其前面的所有元素进行累加,指定d次,以得到最终的负载预测值。
所述步骤S23中根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩包括以下步骤:
根据所述负载预测值与实例数生成性能预测值,在所述性能预测值超过预设的微服务性能阈值范围时,则重新调用实例数量,所述性能预测值进行微服务的水平伸缩,调整所述微服务的实例数量。
步骤S3、第一私域节点连接第一物联网平台、第二私域节点连接第二物联网平台,以获取第一物联网平台与第二物联网平台内的智能设备并对智能设备进行验证;所述智能设备连接私域,且所述智能设备连接第一物联网平台或者第二物联网平台;
所述智能设备包括第一智能设备与第二智能设备,所述私域包括第一私域与第二私域,第一私域通过第一智能设备连接第一物联网平台,第二私域通过所述第二智能设备连接第二物联网平台,用户通过第一私域操作连接第二物联网平台的第二智能设备或通过第二私域操作连接第一物联网平台的第一智能设备。每个物联网平台只连接一个私域,而一个私域可绑定多个智能设备。第一区块链私域节点可通过第一物联网平台获取第一私域所绑定的所有智能设备的设备数据及用户数据,还可将私域内的设备数据与用户数据同步。
验证包括数字认证与证书管理;所述数字认证为获取所述物联网平台的数字证书,对所述智能设备数据与用户数据进行加密、解密及对该物联网平台的合法性进行验证,所述证书管理为第一物联网平台与第二物联网平台内的数字证书进行关联、同步。
步骤S4、获取所述智能设备连接第一物联网平台或第二物联网平台的授权信息,将已授权的设备信息通过所述物联网平台上传至所述微服务集群内,通过私域对控制所述智能设备执行指定操作。用户通过第一私域对第一物联网平台或者第二私域对第二物联网平台内需要跨平台联动控制的智能设备进行授权,在第一私域或第二私域内绑定有多个智能设备的情况下,可对其中的一个或者多个智能设备进行授权。所述授权信息包括用户授权信息与设备功能授权信息,可指定该智能设备的授权私域及在授权私域可操作的功能,在获得智能设备的授权信息后,在指定私域内显示该智能设备,用户可在该私域内指令智能设备完成指定操作,实现在基于微服务集群的多设备物联网平台对接。
基于相同的发明构思,另外,本发明还提供一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现前述基于微服务的多设备物联网连接方法的步骤。
其中,计算机程序包括计算机程序代码,计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括:能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,计算机可议介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如:个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
基于相同的发明构思,本申请还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器中的程序,所述程序被配置成由处理器执行,处理器执行所述程序时实现上述的基于微服务的多设备物联网连接方法的步骤。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,物联网平台包括第一物联网平台与第二物联网平台,包括以下步骤:
步骤S1、对所述物联网平台划分微服务层级,分别为接入层、服务层、中间层和基础层;
步骤S2、部署所述物联网平台的微服务集群,构建基于微服务集群的物联网平台;
步骤S3、第一私域节点连接第一物联网平台、第二私域节点连接第二物联网平台,以获取第一物联网平台与第二物联网平台内的智能设备并对智能设备进行验证;所述智能设备连接私域,且所述智能设备连接第一物联网平台或者第二物联网平台;
步骤S4、获取所述智能设备连接第一物联网平台或第二物联网平台的授权信息,将已授权的设备信息通过所述物联网平台上传至所述微服务集群内,通过私域对控制所述智能设备执行指定操作。
2.如权利要求1所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述步骤S2中构建基于微服务集群的互联网平台包括以下步骤:
步骤S21、将所述微服务集群的注册信息注册至微服务管理中心;
步骤S22、微服务管理中心分发微服务集群至所述物联网平台;
步骤S23、通过平均模型分析时间序列,计算所述微服务集群的预测值,根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩。
3.如权利要求2所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述步骤S23中通过平均模型分析时间序列,计算所述微服务集群的预测值,包括以下步骤:
步骤S231、获取需要进行负载预测的微服务名称、分析时间段和预测时间段信息,根据微服务名称、分析时间段获取微服务管理中心内的访问请求数据,生成负载时间序列;
步骤S232、通过单位根检验判断负载时间序列是否平稳;若不平稳,对负载时间序列进行差分变换,转变为平稳序列;
步骤S233、求所述平稳序列的负载预测值,并对所述负载预测值进行差分还原,得到最终的负载预测值。
4.如权利要求3所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述步骤S23中根据所述微服务集群的预测值进行所述微服务集群的水平伸缩包括以下步骤:
根据所述负载预测值与实例数生成性能预测值,在所述性能预测值超过预设的微服务性能阈值范围时,则重新调用实例数量,所述性能预测值进行微服务的水平伸缩,调整所述微服务的实例数量。
5.如权利要求4所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述智能设备包括第一智能设备与第二智能设备,所述私域包括第一私域与第二私域,第一私域通过第一智能设备连接第一物联网平台,第二私域通过所述第二智能设备连接第二物联网平台,用户通过第一私域操作连接第二物联网平台的第二智能设备或通过第二私域操作连接第一物联网平台的第一智能设备。
6.如权利要求4所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,安全验证包括数字认证与证书管理;所述数字认证为获取所述物联网平台的数字证书,对所述智能设备数据与用户数据进行加密、解密及对该物联网平台的合法性进行验证,所述证书管理为第一物联网平台与第二物联网平台内的数字证书进行关联、同步。
7.如权利要求2所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述步骤S2中使用容器集群管理工具Docker Swarm部署物联网平台的微服务集群,每个容器集群单独部署和运行一个微服务,并采用Docker Swarm工具中的调度器内置的Spread策略,选择Docker容器的部署节点。
8.如权利要求7所述的基于微服务的多设备物联网连接方法,其特征在于,所述微服务管理中心用于存储当前容器集群的节点和容器状态,当节点中的容器加入或者退出集群时,节点上的服务注册工具向微服务管理中心上报相应事件,微服务管理中心将根据上报的事件更新该微服务集群状态。
9.一种设备,其特征在于,其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~8任一所述基于微服务的多设备物联网连接方法。
10.一种存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时实现权利要求1~8任一所述基于微服务的多设备物联网连接方法。
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