CN116155681B - 一种物联网终端管控方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网终端管控方法，包括预先配置分布式集群架构，并在分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据属性信息，生成标签信息；将胖终端注册至分布式集群架构的集群节点，并根据标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将胖终端应用运行至胖终端，形成终端集群节点；根据控制边缘节点和终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据终端分布式集群架构对物联网终端进行管控。本发明为具有算力的胖终端提供了集中式的统一管控功能，纳管海量终端，不同架构的终端无差别纳管；实现了控制面统一调度终端应用的功能。

Description

一种物联网终端管控方法及系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体来说，涉及一种物联网终端管控方法及系统。
背景技术
目前，国内物联网终端相关产业和技术蓬勃发展，信息基础设施建设稳固，5G通信技术也在不断发展，通信基础好。物联网终端生态活跃，极具发展潜力。随着物联网终端的多样化、复杂化、智能化不断发展，目前部分终端已经具有算力能够满足某些场景下的计算需求，可应用于智能家居、智慧医疗、智慧城市等新型垂直行业。但是终端数量多、种类多、异构、分布分散等特点使得海量的终端缺乏统一的管控，接口协议繁多，集中管理比较困难，一部分终端通过本身的控制台进行管理，另一部分甚至缺乏管理功能，即终端上应用程序与硬件紧密耦合，不能灵活修改。因此，终端设备统一纳管难度比较大、耗时比较长的问题亟待解决。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种物联网终端管控方法及系统，以解决现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一方面，提供了一种物联网终端管控方法。
该物联网终端管控方法，包括：
预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控。
其中，所述终端控制面的数量为奇数。
其中，在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
此外，所述物联网终端管控方法还包括：预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；将封装完成后的通用计算节点，以所述固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点。
其中，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
根据本发明的另一方面，提供了一种物联网终端管控系统。
该物联网终端管控系统，包括：
边缘节点部署模块，用于预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
标签生成模块，用于对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
集群节点部署模块，用于将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
集群管控模块，用于根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控。
其中，所述终端控制面的数量为奇数。
其中，在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
此外，所述物联网终端管控系统还包括：通用节点部署模块，用于预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；将封装完成后的通用计算节点，以所述固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点。
其中，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
有益效果：
本发明为具有算力的胖终端提供了集中式的统一管控功能，纳管海量终端，不同架构的终端无差别纳管；实现了控制面统一调度终端应用的功能，同时也实现了胖终端底层设施和应用程序之间的解耦，使胖终端能运行标准化应用；此外，本发明结合了云端算力、边缘算力以及终端算力调度，能够丰富物联网行业的应用场景，满足各种需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种物联网终端管控方法流程示意图；
图2是根据本发明实施例的一种物联网终端管控系统的结构框图。
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种物联网终端管控方法及系统。
如图1所示，根据本发明实施例的一种物联网终端管控方法包括：
步骤S101，预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
步骤S103，对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
步骤S105，将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
步骤S107，根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控。
在一个实施例中，所述终端控制面的数量为奇数；优选为3台。其在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
在一个实施例中，集群还可纳管一些通用节点，以部署镜像仓库、监控、日志等基础服务，完善胖终端管理的周边功能，具体的，所述物联网终端管控方法还包括：预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；将封装完成后的通用计算节点，以所述固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点。
在一个实施例中，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
如图2所示，根据本发明实施例的一种物联网终端管控系统包括：
边缘节点部署模块201，用于预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
标签生成模块203，用于对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
集群节点部署模块205，用于将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
集群管控模块207，用于根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控。
在一个实施例中，所述终端控制面的数量为奇数；优选为3台。其在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
在一个实施例中，集群还可纳管一些通用节点，以部署镜像仓库、监控、日志等基础服务，完善胖终端管理的周边功能，具体的，所述物联网终端管控系统还包括：通用节点部署模块(图中未视出)，用于预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；将封装完成后的通用计算节点，以所述固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点。
在一个实施例中，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体应用例对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体应用时，所述物联网终端管控方法的操作步骤如下：
1、在边缘侧准备至少5台主机(虚拟机、物理机都可)，每台至少4C8G配置，至少100G磁盘空间，并配置固定IP；
2、在上一步准备的主机中选取三台，使用脚本部署集群控制面，若是虚拟机，尽可能地分布到不同的物理机中，以防止物理机故障导致控制面不可用；
3、上一步控制面部署完成后，在控制面节点禁用控制面节点的工作负载调度，添加污点“k3s-controlplane＝true:NoExecute”；
4、根据步骤2中部署的控制面节点的主机IP，选取一个空闲的与控制面节点同网段的IP作为集群VIP(假设地址为192.168.0.30)，负责代理控制面节点，提供流量负载均衡功能，同时为agent节点以及终端节点提供唯一的、固定不变的注册地址；
5、选取2台主机作为agent节点添加到集群，同时增加label标签：cluster.harbor＝true；node-type＝common，用于部署Harbor镜像仓库；
6、如果还有剩余主机，则以agent节点加入集群，加入成功后为这些节点添加标签node-type＝common；
7、步骤4中VIP服务、步骤5-6中agent节点都启动成功后，使用helm部署私有镜像仓库，使用ingress域名方式进行访问，域名自定义，证书采用自签方式，并将域名证书、私钥、根证书复制到每台节点的/etc/cert/harbor目录。指定harbor的容器部署到含有步骤5中所述标签的节点；
8、镜像仓库部署完成后，登录创建用户fast和项目appstore，密码自定义；
9、为了在集群中能正常访问步骤7中自定义的域名，需要修改集群中coredns组件，将service暴露方式修改为NodePort，指定端口为30053，将harbor域名解析规则添加到coredns的host插件配置文件中。集群中dns地址为192.168.0.30:30053；
10、将集群所有节点的主机的dns服务配置为步骤9中所述地址；
11、在集群所有节点的containerd配置文件添加步骤7中部署的harbor镜像仓库的地址、证书目录，以及步骤8中配置的用户名、密码；
12、胖终端配置dns地址并添加与步骤11中相同的containerd配置；
13、胖终端运行agent程序，作为agent节点向控制面注册，注册地址为https://192.168.0.30:6443。加入成功后，在控制面为终端节点添加标签node-type＝iot-device；
14、终端节点加入集群后，根据终端的类型，为终端节点添加特定的标签，标签可自定义，如假设是摄像头，则可添加标签iot-device＝camera；如果还是4k摄像头，则可增加标签camera-resolution_ratio＝4k；
15、如果胖终端中应用未容器化，则对内置应用进行容器化改造；
16、上一步容器化改造完成后，将相关镜像推送到镜像仓库；再将应用封装为标准helm应用，并将应用包推送到镜像仓库；至此，集群的架构部署已完成；
17、定义名为“指令”(direct)的用户自定义资源(CRD)，内置的指令有start、restart、stop、update、delete、add_job、delete_job、clear等；
18、在控制面通过应用“指令”用户自定义资源的方式下发应用。
下面以具有计算能力的摄像头为例，说明控制端下发指令的过程。若“指令”定义为：
apiVersion:"stable.iota.manager/v1"
kind:Direct
metadata:
name:start_camera
namespace:direct
spec:
direct:start
job:monitor
targetNamespace:
-camera
params:
-image:harbor.com/test/camera:v1
labels:
-iot-device＝camera
表示启动所有标签含有iot-device＝camera的节点上的monitor任务，其余stop、restart、update等指令同理。若spec.labels为device＝camera；resolution_ratio＝4k则表示启动所有标签含有device＝camera；resolution_ratio＝4k的monitor任务，这限制了只启动分辨率为4k的摄像头上的monitor任务。若spec.direct为add_job，spec.labels为device＝camera；resolution_ratio＝4k，spec.job为mask_identification，则表示在所有的4k摄像头上增加一个检测人脸是否戴口罩任务。停止、重启任务等同理。采用这种标签选择器的方式，结合完善的指令机制，可实现胖终端任务的灵活调度。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明为具有算力的胖终端提供了集中式的统一管控功能，纳管海量终端，不同架构的终端无差别纳管；实现了控制面统一调度终端应用的功能，同时也实现了胖终端底层设施和应用程序之间的解耦，使胖终端能运行标准化应用。
此外，本发明结合了云端算力、边缘算力以及终端算力调度，能够丰富物联网行业的应用场景，满足各种需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种物联网终端管控方法，其特征在于，包括：
预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控；
预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；
将封装完成后的通用计算节点，以固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点；
所述终端控制面的数量为奇数；在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
2.根据权利要求1所述的物联网终端管控方法，其特征在于，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
3.一种物联网终端管控系统，其特征在于，包括：
边缘节点部署模块，用于预先配置分布式集群架构，并在所述分布式集群架构的边缘节点部署终端控制面，形成控制边缘节点；
标签生成模块，用于对物联网终端进行分析，确定胖终端的属性信息，并根据所述属性信息，生成标签信息；
集群节点部署模块，用于将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点，并根据所述标签信息，在数据库中提取封装完成的胖终端应用，将所述胖终端应用运行至所述胖终端，形成终端集群节点；
集群管控模块，用于根据所述控制边缘节点和所述终端集群节点，构成终端分布式集群架构，并根据所述终端分布式集群架构对所述物联网终端进行管控；
通用节点部署模块，用于预先配置通用计算节点，并基于harbor镜像仓库和helm应用对所述通用计算节点进行容器封装；将封装完成后的通用计算节点，以固定注册地址注册至所述分布式集群架构的集群节点；所述终端控制面的数量为奇数；在将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点时，以固定注册地址将所述胖终端注册至所述分布式集群架构的集群节点。
4.根据权利要求3所述的物联网终端管控系统，其特征在于，所述分布式集群架构为Kubernetes集群架构。
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