CN115174595A - 一种基于端边云系统边云资源协同优化方案 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于端边云系统边云资源协同的优化方案，对系统内参加轮询同步的资源进行归一化处理，把系统内所有的资源按照先进先出的方式存储到资源队列中；根据设计好的资源分流算法方案，将资源队列中的所有资源对象传递到资源分流函数中，获取边缘端Devicetwin单元模块的资源对象；针对获取的资源对象进行解析；解析资源对象的属性信息，触发相应的更新或者删除事件；将资源对象属性信息进行封装；将封装好的消息包发送到系统内相应的处理模块中。本发明针对来自Devicetwin单元模块的资源上传云端的过程中减少相应的处理过程，并且不必在队列中依次等待参加轮询，降低了协同产生的时延；同时采用DDS协议订阅、发布数据提高了数据传输的可靠性、实时性。

Description

一种基于端边云系统边云资源协同优化方案
技术领域
本发明涉及一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，属于端边云协同技术领域。
背景技术
端边云协同作为一种端设备-边缘-云协同的架构，可以从两方面来解读协同的含义，一是纵向的协同，二是横向的协同。纵向的协同是指端边云三层之间的协同，通过不同层次的资源满足不同的任务需求；横向的协同是指同一层次下多节点之间的协同，通常指边缘层节点之间的协同，具体又分为单场景下多节点之间的协同(比如车联网的多个边缘计算节点之间的协同)和跨场景边缘节点之间的协同(比如车联网和交通管制节点之间的协同)，跨场景下节点之间彼此协作可以满足更加复杂的应用需求。端边云的协同架构可以将云和边有机融合，同时兼具二者的优点。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，针对来自边缘端Devicetwin单元模块的资源可以有效降低边云之间的资源协同所消耗的时间、提高系统资源利用率、提高了数据传输的高可靠性、实时性。
一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，所述资源协同优化方案包括以下步骤：
资源由端设备同步到云端的协同过程如下所述：
步骤一、采集端设备产生的大量原始数据信息资源，并进行初步的处理，将收集到的数据进行加工、整理、形成适合数据分析的样式；
步骤二、将处理过的信息资源通过DDS协议发送到边缘端；
步骤三、边缘端接收到资源后，存储到本地的数据库中，并向云端继续发送资源；
步骤四、云端收到资源后，根据资源对象的属性信息发送至云端的相应控制器；
步骤五、云端控制器收到指定的资源后，对其进行处理，同步更新到云端的数据库中。
以上步骤是由端设备同步到云端的资源协同过程，云端发往边缘端的资源协同过程如下所述：
步骤六、对系统内参加轮询同步的资源进行归一化处理，把系统内所有的资源按照先进先出的方式存储到资源队列中，获取总的资源队列为后续步骤使用；
步骤七、根据设计好的资源分流算法方案，将资源队列中的所有资源对象作为参数传递到资源分流函数中，获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象为后续步骤使用；
步骤八、针对获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象进行解析；
步骤九、针对解析后的边缘端Devicetwin单元模块的资源对象的属性信息，触发相应的更新或者删除事件；
步骤十、将来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象属性信息进行封装，封装为指定的消息传输格式；
步骤十一、将封装好的消息包发送到系统内相应的处理模块中。
本发明的主要优点是：本发明在资源由边缘端向云端协同的过程中省去一些相应的逻辑判断。并且在系统开启轮询前，首先获取所有需要同步的资源对象，遍历协同队列并进行标签匹配，对来自边缘端Devicetwin单元模块的资源进行分流，分流成功后对来自Devicetwin单元模块的资源对象直接进行解析，触发同步事件并封装消息分发到Cloudhub模块模块中，系统将资源同步到边缘端。系统中的所有资源以队列的方式持久化存储在云端的etcd数据库中。在总的资源队列中，系统内所有的资源按照队列的“先进先出”原则每5秒依次参加轮询。然而，如果轮询在5秒内就已经结束，仍然要等到5秒时间到，才开始进行下一次的轮询，此时的系统处于闲置状态，会造成资源浪费。因此，本发明针对来自Devicetwin单元模块的资源上传云端的过程中减少相应的处理过程，并且不必在队列中依次等待参加轮询，降低了协同产生的时延问题；同时采用DDS协议订阅、发布数据提高了数据传输的可靠性、实时性。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案的流程图；
图2为协同资源分发关键技术流程图；
图3为协同资源分流关键技术伪代码处理逻辑图；
图4为协同资源分发关键技术伪代码处理逻辑图。
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
如图1-图4所示，本实施方式所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案的一实施例，包括以下步骤：
步骤一、采集端设备产生的大量原始数据信息资源，并进行初步的处理，将收集到的数据进行加工、整理、形成适合数据分析的样式；
数据处理大多选择直接在网络边缘的边缘端进行,将收集到的数据进行加工、整理、形成适合数据分析的样式。它主要包括数据清洗、数据转化、数据抽取、数据合并、数据计算等处理方法。通常数据都需要进行一定的处理才能用于后续的数据分析工作。然后将云端应用所需相关数据进行上传，并接收云端共享的数据。
步骤二、将处理过的信息资源通过DDS协议发送到边缘端；
端设备产生的数据资源按照DDS协议指定的数据发送格式向broker发送消息，DDS协议是新一代分布式实时通信中间件协议，采用发布、订阅体系架构，以数据为中心，提供丰富的QoS服务质量策略，以保障数据进行实时、高效、灵活地分发，可满足各种分布式实时通信应用需求。
步骤三、边缘端接收到资源后，存储到本地的数据库中，并向云端继续发送资源；
Devicetwin单元模块先将数据存储到边缘端的本地数据库中，记录设备的基本信息资源、设备的属性信息资源和设备孪生信息资源，边缘数据库记录好后，向边云内部通信单元发送资源。
步骤四、云端收到资源后，根据资源对象的属性信息发送至云端的相应控制器；
待消息进入到云端后，首先判断资源是否是端设备产生的并且是由边缘端Devicetwin单元模块发送到云端的资源，进一步根据资源的来源将资源发送到云端的控制器；控制器调用消息分发函数，按照消息的资源类型将资源放到更新设备状态的通道上；另一个单元取出通道上的资源进行解析处理。
步骤五、云端控制器收到指定的资源后，对其进行处理，同步更新到云端的数据库中；
经过处理后将资源对象上传到云端k8s-apiserver单元模块与k8s-crd单元模块中，并存储在云端数据库etcd中。
以上步骤是由端设备同步到云端的资源协同过程，云端发往边缘端的资源协同详细过程如下所述：
步骤六、对系统内参加轮询同步的资源进行归一化处理，把系统内所有的资源按照先进先出的方式存储到资源队列中，获取总的资源队列为后续步骤使用；
通过系统中objectSyncListener中的List方法，将标签Label作为参数获取所有的同步资源对象allObjectSyncs，并存储到资源队列中。
步骤七、根据设计好的资源分流算法方案，将资源队列中的所有资源对象作为参数传到资源分流函数中，求出来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象为后续步骤使用；
遍历资源队列，根据标签判断来源是否来自边缘端Devicetwin单元模块。
步骤八、针对获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象进行解析；
解析来自边缘端Devicetwin单元模块中的资源对象，解析后可以获取到资源对象的gvr、命名空间namespace、资源对象名称objectName、边缘节点名称nodeName、资源版本resourceVersion等属性。
步骤九、针对解析后的边缘端Devicetwin单元模块资源对象的属性信息，触发相应的更新或者删除事件；
将获取的资源对象的属性：gvr、命名空间namespace、资源对象名称objectName、边缘节点名称nodeName、资源版本resourceVersion，作为参数传递，触发相应的更新或者删除事件。
步骤十、将来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象属性信息进行封装，封装为指定的消息传输格式；
将以上获取的属性以及触发的更新或者删除事件的动作进行封装，构建beehive通信框架格式的消息。
步骤十一、将封装好的消息包发送到系统内相应的处理模块中。
通过beehive通信框架的send方法发送封装好的消息到cloudhub单元模块向边缘端发送。
综上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，所述边云资源协同优化方案包括以下步骤：
步骤一、采集端设备产生的大量原始数据信息资源，并进行初步的处理，将收集到的数据进行加工、整理、形成适合数据分析的样式；
步骤二、将处理过的信息资源通过DDS协议发送到边缘端；
步骤三、边缘端接收到资源后，存储到本地的数据库中，并向云端继续发送资源；
步骤四、云端收到资源后，根据资源对象的属性信息发送至云端的相应控制器；
步骤五、云端控制器收到指定的资源后，对其进行处理，同步更新到云端的数据库中。
步骤六、对系统内参加轮询同步的资源进行归一化处理，把系统内所有的资源按照先进先出的方式存储到资源队列中，获取总的资源队列为后续步骤使用；
步骤七、根据设计好的资源分流算法方案，将资源队列中的所有资源对象作为参数传递到资源分流函数中，获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象为后续步骤使用；
步骤八、针对获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象进行解析；
步骤九、针对解析后的边缘端Devicetwin单元模块的资源对象的属性信息，触发相应的更新或者删除事件；
步骤十、将来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象属性信息进行封装，封装为指定的消息传输格式；
步骤十一、将封装好的消息包发送到系统内相应的处理模块中。
2.根据权利要求1所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，步骤二、将处理过的信息资源通过DDS协议发送到边缘端。
3.根据权利要求1所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，步骤六、对系统内参加轮询同步的资源进行归一化处理，把系统内所有的资源按照先进先出的方式存储到资源队列中，获取总的资源队列为后续步骤使用。
4.根据权利要求1所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，步骤七、根据设计好的资源分流算法方案，将资源队列中的所有资源对象作为参数传递到资源分流函数中，获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象。
5.根据权利要求1所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，步骤八、针对获取来自边缘端Devicetwin单元模块的资源对象进行解析。
6.根据权利要求1所述的一种基于端边云系统边云资源协同优化方案，其特征在于，步骤九、针对解析后的边缘端Devicetwin单元模块的资源对象的属性信息，触发相应的更新或者删除事件。
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