JP2019135578A - Cloud system, cloud server, edge server and user device - Google Patents

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俊晴 渡辺
Toshiharu Watanabe
俊晴 渡辺
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恭夫 坂井
Yasuo Sakai
恭夫 坂井
一斗 安達
Kazuto Adachi
一斗 安達
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Abstract

To solve the problem in which a service provided by collaboration between a cloud and an edge is vulnerable to environmental changes in a service operation.SOLUTION: A cloud system according to the embodiment comprises a cloud server, an edge server and a user device capable of communicating with each other via a network. The cloud server, the edge server and the user device comprise their middlewares operating on their own machines and functioning at a lower layer of a service. This middleware comprises a monitoring function, a switching function and a redistribution function. The monitoring function monitors the network state and each operating state of the cloud server, the edge server and the user device. The switching function switches a system configuration including a network topology based on the monitoring result. The redistribution function redistributes an operating location of the service according to switching the system configuration.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施形態は、クラウドサーバとエッジサーバとを連携させてサービスを提供する技術に関する。   Embodiments described herein relate generally to a technology for providing a service by linking a cloud server and an edge server.

クラウドコンピューティングが注目されている。クラウドコンピューティングとは、ストレージやアプリケーション等のサービスをサーバ群(クラウド)を用いて提供する技術の総称である。サービスのユーザ(端末装置など)は、インターネットに代表される通信ネットワークを経由して、サービスの提供を受ける。大別してSaaS(Software as a Service)、PaaS(Platform as a Service)、IaaS(Infrastructure as a Service)といった形態のシステムが知られている。SaaSは、アプリケーション(ソフトウェア)をサービスとして提供する形態のシステムである。PaaSは、アプリケーションを稼動させるための基盤(プラットフォーム)をサービスとして提供する形態のシステムである。IaaSは、サーバ装置、中央演算処理装置およびストレージなどのリソースをサービス(パブリッククラウド)として提供する形態のシステムである。   Cloud computing is drawing attention. Cloud computing is a general term for technologies that provide services such as storage and applications using a server group (cloud). A service user (such as a terminal device) receives a service via a communication network represented by the Internet. Broadly classified systems such as SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service), and IaaS (Infrastructure as a Service) are known. SaaS is a system that provides an application (software) as a service. PaaS is a system that provides a platform (platform) for running an application as a service. IaaS is a system in a form that provides resources such as a server device, a central processing unit, and storage as a service (public cloud).

また、IoT(Internet of Things)技術が広まるにつれてエッジコンピューティングが注目されている。エッジコンピューティングとは、クラウドと比べて小規模のサーバ(エッジ)を分散配置し、近隣で発生するデータをエッジごとに分散処理したうえで、クラウドコンピューティングと連携するシステムの総称である。ユーザは加入者網などのネットワーク経由で近隣のエッジサーバにアクセスし、クラウドと比べて速いレスポンスでサービスを利用することができる。   As IoT (Internet of Things) technology spreads, edge computing has attracted attention. Edge computing is a collective term for systems that cooperate with cloud computing after distributing and distributing small-scale servers (edges) compared to the cloud and distributing data generated in the vicinity for each edge. A user can access a nearby edge server via a network such as a subscriber network, and can use the service with a faster response than the cloud.

特開2016−82465号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-82465 特開2015−56831号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-56831 特開2014−3535号公報JP 2014-3535 A 特開2006−323767号公報JP 2006-323767 A 特開2006−50086号公報JP 2006-50086 A 特表2015−505404号公報Special table 2015-505404 gazette

クラウドコンピューティング、およびエッジコンピューティングのいずれも、頑健な情報通信基盤を前提として運用される。このため、帯域が狭かったり、不安定な通信環境においては、ユーザの求めるサービスを十分に提供することが難しい。例えば、システム内のサーバが一つ故障しても、ユーザは期待するサービスを受けられなくなったりする。さらに、この種のシステムにより提供されるサービスは、設置場所やネットワーク環境等によらず固定的であった。このことも環境の変化に対する脆弱性をもたらす要因となっていた。   Both cloud computing and edge computing are operated on the premise of a robust information communication infrastructure. For this reason, it is difficult to sufficiently provide a service requested by a user in a narrow communication band or an unstable communication environment. For example, even if one server in the system fails, the user may not receive the expected service. Furthermore, the service provided by this type of system is fixed regardless of the installation location or network environment. This was also a factor that brought vulnerability to environmental changes.

そこで、目的は、運用上の環境変化に対して頑健なクラウドシステム、クラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置を提供することにある。   Therefore, an object is to provide a cloud system, a cloud server, an edge server, and a user device that are robust against environmental changes in operation.

実施形態に係わるクラウドシステムは、ネットワークを介して相互に通信可能なクラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置を具備する。このクラウドシステムにおいて、クラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置は、それぞれ自機で稼動するサービスの下層で機能するミドルウェアを具備する。このミドルウェアは、監視機能と、切替機能と、再分配機能とを具備する。監視機能は、ネットワークの状況と、クラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置のそれぞれの動作状況とを監視する。切替機能は、ネットワークのトポロジを含むシステム構成を、監視の結果に基づいて動的に切り替える。再分配機能は、システム構成の切り替えに伴って、サービスの稼動先を再分配する。   The cloud system according to the embodiment includes a cloud server, an edge server, and a user device that can communicate with each other via a network. In this cloud system, a cloud server, an edge server, and a user device each include middleware that functions in a lower layer of a service that operates on its own machine. This middleware has a monitoring function, a switching function, and a redistribution function. The monitoring function monitors the status of the network and the operating status of each of the cloud server, the edge server, and the user device. The switching function dynamically switches the system configuration including the network topology based on the monitoring result. The redistribution function redistributes the service destinations according to the switching of the system configuration.

図1は、実施形態に係わるクラウドシステムの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a cloud system according to the embodiment. 図2は、図1に示されるシステムにおけるサービス形態の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a service form in the system shown in FIG. 図3は、ミドルウェアMWに備わる機能の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of functions provided in the middleware MW. 図4は、実施形態に係わるシステム形態の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a system configuration according to the embodiment. 図5は、実施形態に係わるシステム形態の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the system configuration according to the embodiment. 図6は、実施形態に係わるシステム形態の他の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the system configuration according to the embodiment. 図7は、実施形態に係わるシステム形態の他の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the system configuration according to the embodiment. 図8は、ユーザ装置10の移動に伴ってサービス形態が遷移することの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a transition of the service form with the movement of the user device 10. 図9は、実施形態に係わるミドルウェアMWの処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the middleware MW according to the embodiment. 図10は、サービス毎の稼動機器の優先度管理の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of priority management of operating devices for each service. 図11は、各サービスの稼動先の再分配に係わる処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure related to redistribution of the operation destinations of each service. 図12は、エッジ201,202のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the edges 201 and 202.

図1は、実施形態に係わるクラウドシステムの一例を示す図である。図1において、ユーザの所持するユーザ装置10は、それぞれエッジ201、202のいずれかに通信ネットワーク20を介して接続される。この通信回線は、公共のインフラネットワーク、あるいはユーザが独自に構築したネットワークのいずれであっても良いし、無線回線、または有線回線のいずれであってもよい。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a cloud system according to the embodiment. In FIG. 1, a user device 10 possessed by a user is connected to one of edges 201 and 202 via a communication network 20. This communication line may be either a public infrastructure network or a network uniquely constructed by a user, or may be a wireless line or a wired line.

エッジ201、202は、例えば可搬型のサーバコンピュータであり、公共ネットワーク、または独自のネットワークである通信ネットワーク30を介してクラウド100に接続される。クラウド100の実体は、例えばクラウドサーバ、あるいは複数のサーバを接続したサーバ群として理解されることができる。   The edges 201 and 202 are, for example, portable server computers, and are connected to the cloud 100 via the communication network 30 which is a public network or a unique network. The entity of the cloud 100 can be understood as, for example, a cloud server or a server group in which a plurality of servers are connected.

図2は、図1に示されるシステムにおけるサービス形態の一例を示す図である。実施形態においてユーザ装置10は、予めミドルウェアMWを組み込まれる。ユーザ装置10から利用可能な各種のサービス(アプリケーション)aは、いずれも、ミドルウェアMW上で動作する。   FIG. 2 is a diagram showing an example of a service form in the system shown in FIG. In the embodiment, the middleware MW is incorporated in the user device 10 in advance. All of the various services (applications) a that can be used from the user apparatus 10 operate on the middleware MW.

同様に、エッジ201,202、およびクラウド100にも、予めミドルウェアMWを組み込まれる。エッジ201,202それぞれの機能を実現するサービスbは、ミドルウェアMW上で動作する。また、クラウド100の機能を実現するサービスcも、ミドルウェアMW上で動作する。つまり、クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10は、それぞれ自機で稼動するサービスの下層で機能するミドルウェアMWを具備する。   Similarly, the middleware MW is incorporated in the edges 201 and 202 and the cloud 100 in advance. The service b that realizes the functions of the edges 201 and 202 operates on the middleware MW. In addition, the service c that realizes the function of the cloud 100 also operates on the middleware MW. That is, the cloud 100, the edges 201 and 202, and the user device 10 each include middleware MW that functions in a lower layer of a service that operates on its own device.

ミドルウェアMWは、ユーザ装置10、エッジ201,202、及びクラウド100を相互に連携し、ネットワーク環境状況、および機器動作状況に基づいて、システム形態を動的に切り替える。   The middleware MW links the user apparatus 10, the edges 201 and 202, and the cloud 100 with each other, and dynamically switches the system form based on the network environment status and the device operation status.

図3は、ミドルウェアMWに備わる機能の一例を示すブロック図である。ミドルウェアMWは、監視機能f1、切替機能f2、再分配機能f3、および、管理機能f4を備える。監視機能f1、切替機能f2、再分配機能f3、および、管理機能f4は、コンピュータ、またはコンピュータシステムとしてのクラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10において、ハードウェアとしてのCPU(Central Processing Unit)およびメモリと、ソフトウェアとしてのプログラムとが協調して動作することにより実現される処理機能である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of functions provided in the middleware MW. The middleware MW includes a monitoring function f1, a switching function f2, a redistribution function f3, and a management function f4. The monitoring function f1, the switching function f2, the redistribution function f3, and the management function f4 are a CPU (Central Processing Unit) as hardware in the cloud 100, the edges 201 and 202, and the user device 10 as computers or computer systems. ) And a memory and a program as software operate in cooperation with each other.

つまり監視機能f1、切替機能f2、再分配機能f3、および、管理機能f4は、それぞれプログラムとして各デバイス(クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10)に実装されることが可能である。監視機能f1、切替機能f2、再分配機能f3、および、管理機能f4は、実装されたデバイスにおいて単独で動作しても良いし、クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10に実装されたミドルウェアMWが相互に通信し合って協調動作しても良い。   That is, the monitoring function f1, the switching function f2, the redistribution function f3, and the management function f4 can be implemented in each device (cloud 100, edges 201 and 202, and user apparatus 10) as programs. The monitoring function f1, the switching function f2, the redistribution function f3, and the management function f4 may operate independently in the mounted device, or are mounted in the cloud 100, the edges 201 and 202, and the user device 10. The middleware MW may perform a cooperative operation by communicating with each other.

監視機能f1は、通信ネットワーク20,30の状況と、クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10のそれぞれの動作状況とを監視する。
切替機能f2は、通信ネットワーク20,30のトポロジ等のシステム構成を、監視機能f1による監視の結果に基づいて動的に切り替える。
The monitoring function f1 monitors the status of the communication networks 20 and 30 and the operation statuses of the cloud 100, the edges 201 and 202, and the user device 10.
The switching function f2 dynamically switches the system configuration such as the topology of the communication networks 20 and 30 based on the result of monitoring by the monitoring function f1.

再分配機能f3は、切替機能f2によるシステム構成の切り替えに伴って、サービスの稼動先を再分配する。つまり再分配機能f3は、サービスa,b,cの稼動先となるデバイス(クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10)を、システム構成の切り替えに伴って更新する。   The redistribution function f3 redistributes the service destinations in accordance with the switching of the system configuration by the switching function f2. That is, the redistribution function f3 updates the devices (cloud 100, edges 201 and 202, and user apparatus 10) that are the operation destinations of the services a, b, and c as the system configuration is switched.

管理機能f4は、サービスa,b,cごとに、その稼動先のデバイスを、クラウド100、エッジ201,202、およびユーザ装置10のうちから優先度を付けて管理する。再分配機能f3は、管理機能f4により管理される優先度に従ってサービスa,b,cの稼動先を再分配する。   The management function f4 manages, for each of the services a, b, and c, a device at the operation destination with a priority from the cloud 100, the edges 201 and 202, and the user device 10. The redistribution function f3 redistributes the operation destinations of the services a, b, and c according to the priority managed by the management function f4.

図4は、実施形態に係わるシステム形態の一例を示す図である。図4は、図1に示されるシステムにおいて、クラウド100へのアクセス障害が発生した際に適用可能なシステム形態の一例を示す。例えば、クラウド100がダウンした場合、または、通信ネットワーク30の圏外に出たり、圏内であっても通信障害が発生したりした場合に、ミドルウェアMWは、エッジ201とその配下のユーザ装置10とを、通信ネットワーク20で接続した形態でシステムを再構築する。このサービス形態を、<エッジ単体形態>と称する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a system configuration according to the embodiment. FIG. 4 shows an example of a system configuration that can be applied when an access failure to the cloud 100 occurs in the system shown in FIG. For example, when the cloud 100 goes down, or when the communication goes out of range of the communication network 30 or a communication failure occurs even within the range, the middleware MW connects the edge 201 and the user devices 10 under its control. The system is reconstructed in a form connected by the communication network 20. This service form is referred to as <edge single form>.

図5は、図1に示されるシステムでの障害発生時のシステム形態の他の例を示す図である。エッジ202とその配下のユーザ装置10との間でも、図4と同様のサービス形態を構築することができる。そうするとミドルウェアMWは、エッジ201,202間を、公共ネットワーク、または独自のネットワークである通信ネットワーク40を介して接続した形態でシステムを再構築する。このサービス形態を、<エッジ間接続形態>と称する。   FIG. 5 is a diagram showing another example of the system configuration when a failure occurs in the system shown in FIG. A service form similar to that in FIG. 4 can be established between the edge 202 and the user devices 10 under the edge 202. Then, the middleware MW reconstructs the system in a form in which the edges 201 and 202 are connected via the public network or the communication network 40 which is a unique network. This service form is referred to as <inter-edge connection form>.

図6に示されるように、例えば、エッジ201がダウンした場合に、ミドルウェアMWは、エッジ201の配下にあったユーザ装置10の単体でサービスを継続すべくシステムを再構築する。このサービス形態を、<デバイス単体形態>と称する。   As shown in FIG. 6, for example, when the edge 201 is down, the middleware MW reconstructs the system so as to continue the service with the user device 10 under the edge 201 alone. This service form is referred to as <device unit form>.

図7に示されるように、通信ネットワーク20が健全であれば、ミドルウェアMWは、エッジ201の配下のユーザ装置10を、通信ネットワーク20で接続した形態でシステムを再構築する。このサービス形態を、<デバイス間接続形態>と称する。   As shown in FIG. 7, if the communication network 20 is healthy, the middleware MW reconstructs the system in a form in which the user devices 10 under the edge 201 are connected by the communication network 20. This service form is referred to as <inter-device connection form>.

図8は、ユーザ装置10の移動に伴ってサービス形態が遷移することの一例を示す図である。クラウド100、エッジ201、通信ネットワーク30,20がいずれも健全であれば、<基本形態>と称するサービス形態で、サービスが提供される。<基本形態>では、ユーザ装置10のミドルウェアMW上でサービスaが稼動し、エッジ201のミドルウェアMW上でサービスbが稼動し、クラウド100のミドルウェアMW上でサービスcが稼動する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a transition of the service form with the movement of the user device 10. If the cloud 100, the edge 201, and the communication networks 30 and 20 are all healthy, the service is provided in a service form called <basic form>. In the <basic form>, the service a operates on the middleware MW of the user apparatus 10, the service b operates on the middleware MW of the edge 201, and the service c operates on the middleware MW of the cloud 100.

この状態から、エッジ201が例えば通信ネットワーク30の圏外にまで移動して、エッジ201とクラウド100との通信ができなくなったとする。そうするとミドルウェアMWは、システム構成を<エッジ単体形態>に切り替え、サービスcの稼動先を、クラウド100からエッジ201に再分配する。これにより、ユーザ装置10のサービスaを、エッジ201のリソースを利用して継続的に提供することが可能になる。   It is assumed that the edge 201 moves out of the communication network 30 from this state, and communication between the edge 201 and the cloud 100 becomes impossible. Then, the middleware MW switches the system configuration to <edge single form> and redistributes the operation destination of the service c from the cloud 100 to the edge 201. As a result, the service “a” of the user apparatus 10 can be continuously provided using the resources of the edge 201.

さらにこの状態から、エッジ201とクラウド100との通信が復旧すると、ミドルウェアMWは、システム構成を<基本形態>に切り替え、サービスcの稼動先を、エッジ201からクラウド100に再分配する。これにより、ユーザ装置10のサービスaを、クラウド100およびエッジ201のリソースを利用する形態で、提供し直すことが可能になる。   Furthermore, when communication between the edge 201 and the cloud 100 is restored from this state, the middleware MW switches the system configuration to <basic form> and redistributes the operation destination of the service c from the edge 201 to the cloud 100. As a result, the service a of the user apparatus 10 can be provided again in a form that uses the resources of the cloud 100 and the edge 201.

図9は、実施形態に係わるミドルウェアMWの処理手順の一例を示すフローチャートである。ミドルウェアMWは、通信ネットワーク20,30の接続状況を常時監視する(ステップS1)。例えばエッジ201において、上位ネットワーク(通信ネットワーク30)との接続が健全であるか否かが判断される(ステップS2)。ステップS2でNoであれば、ミドルウェアMWは、隣接ネットワーク(通信ネットワーク20)との接続が健全であるか否かを判断する(ステップS6)。ステップS6でNoであれば、ミドルウェアMWは、単独運用の構成にシステム構成を切り替える(ステップS10)。これにより<エッジ単体形態>、または<デバイス単体形態>でのサービスの提供が開始される。   FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the middleware MW according to the embodiment. The middleware MW constantly monitors the connection status of the communication networks 20 and 30 (step S1). For example, at the edge 201, it is determined whether or not the connection with the host network (communication network 30) is healthy (step S2). If No in step S2, the middleware MW determines whether or not the connection with the adjacent network (communication network 20) is healthy (step S6). If No in step S6, the middleware MW switches the system configuration to the single operation configuration (step S10). As a result, the provision of the service in the <edge single form> or the <device single form> is started.

ステップS2で、上位ネットワークとの接続が健全であれば(Yes)、ミドルウェアMWは機器の動作状況を監視し(ステップS3)、上位の機器(デバイス)が正常に動作しているか否かを判断する(ステップS4)。ステップS4でNoであれば、処理手順はステップS6に移行する。ステップS4でYesであれば、ミドルウェアMWは、上位デバイスと接続する構成にシステム構成を切り替える(ステップS5)。これにより<基本形態>、または<エッジ間接続形態>でのサービスの提供が開始される。   If the connection with the upper network is healthy in step S2 (Yes), the middleware MW monitors the operation status of the device (step S3) and determines whether the upper device (device) is operating normally. (Step S4). If No in step S4, the processing procedure proceeds to step S6. If Yes in step S4, the middleware MW switches the system configuration to a configuration for connecting to the upper device (step S5). As a result, provision of services in the <basic form> or the <edge connection form> is started.

一方、ステップS6でYesであれば、ミドルウェアMWは、機器の動作状況を監視し(ステップS7)、隣接する機器が正常に動作しているか否かを判断する(ステップS8)。ステップS8でNoであれば、処理手順はステップS10に移行する。ステップS8でYesであれば、ミドルウェアMWは、隣接デバイスと接続する構成にシステム構成を切り替える(ステップS9)。これにより<エッジ間接続形態>、または<デバイス間接続形態>でのサービスの提供が開始される。   On the other hand, if Yes in step S6, the middleware MW monitors the operation status of the device (step S7), and determines whether the adjacent device is operating normally (step S8). If No in step S8, the processing procedure proceeds to step S10. If Yes in step S8, the middleware MW switches the system configuration to a configuration for connecting to an adjacent device (step S9). As a result, the provision of services in the <inter-edge connection form> or <inter-device connection form> is started.

図10は、サービス毎の稼動機器の優先度管理の一例を示す図である。図10に示されるように、サービスaの稼動先は、クラウド、エッジ、ユーザ装置の順に高い優先度で設定される。サービスbの稼動先は、エッジ、ユーザ装置の順に高い優先度で設定される。サービスcの稼動先は、ユーザ装置に設定される。このような優先度情報は、ミドルウェアMWを実装するコンピュータ(クラウド100、エッジ201,202、ユーザ装置10)のメモリに、予め記憶される。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of priority management of operating devices for each service. As illustrated in FIG. 10, the operation destination of the service a is set in the order of high priority in the order of cloud, edge, and user device. The operation destination of the service b is set with a higher priority in the order of edge and user device. The operation destination of the service c is set in the user device. Such priority information is stored in advance in a memory of a computer (cloud 100, edges 201 and 202, user device 10) on which middleware MW is mounted.

<基本形態>においては、サービスaはクラウドにおいて稼動し、サービスbはエッジにおいて稼動し、サービスcはユーザ装置において稼動するという状態が実現される。これは、各サービスa,b,cがいずれも優先度1(最も高い)の稼動先で稼動している状態である。   In the <basic form>, a state is realized in which the service a operates in the cloud, the service b operates in the edge, and the service c operates in the user apparatus. This is a state in which each service a, b, and c is operating at an operating destination with priority 1 (highest).

この状態から<エッジ単体形態>に切り替わると、サービスaの稼動先が、優先度2であるエッジに再分配される。これによりサービスaとサービスbが、同じエッジ(例えばエッジ201)で稼動する状態となる。   When switching from this state to <edge single form>, the operation destination of the service a is redistributed to the edge having the priority 2. As a result, the service a and the service b are operated at the same edge (for example, the edge 201).

さらに、<デバイス単体形態>に切り替わると、サービスaの稼動先は優先度3であるユーザ装置に再分配され、サービスbの稼動先も、ユーザ装置(優先度2)に再分配される。これにより、サービスa、サービスbおよびサービスcが、同じユーザ装置10で稼動する状態となる。   Further, when switching to <device single form>, the operating destination of service a is redistributed to user devices with priority 3, and the operating destination of service b is also redistributed to user devices (priority 2). As a result, the service a, the service b, and the service c are in a state of operating on the same user device 10.

図11は、各サービスの稼動先の再分配に係わる処理手順の一例を示すフローチャートである。図11において、システム構成が変化すると(ステップS21)、ミドルウェアは、その時点で稼動可能な機器(クラウド100、エッジ201,202、ユーザ装置10)のうち、各サービスを稼動させる優先度の最も高い機器を、図10に示されるような優先度情報に従って特定する(ステップS23)。以下に説明される処理は、サービスごとに順次、実施される(ステップS22)。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure related to redistribution of the operation destinations of each service. In FIG. 11, when the system configuration changes (step S21), the middleware has the highest priority for operating each service among the devices (cloud 100, edge 201, 202, user device 10) that can be operated at that time. The device is specified according to the priority information as shown in FIG. 10 (step S23). The processes described below are sequentially performed for each service (step S22).

サービスを稼動させる機器が自機であれば、つまり優先度の最も高い稼動先が自機であれば(ステップS24でYes)、ミドルウェアMWは、当該サービスが自機で稼動しているか否かを判定し(ステップS25)、Noであれば直ちに自機で当該サービスを稼動させる(ステップS26)。   If the device that operates the service is the own device, that is, if the operation destination with the highest priority is the own device (Yes in step S24), the middleware MW determines whether or not the service is operating on the own device. If it is determined to be No (step S25) and No, the service is immediately operated by the own machine (step S26).

一方、ステップS24でNoであれば、ミドルウェアMWは、当該サービスが自機で稼動しているか否かを判定し(ステップS28)、Yesであれば自機で稼動中の当該サービスを直ちに停止する(ステップS29)。そして、ステップS25でYes、またはステップS28でNoであれば、処理手順はステップS27に移り、全てのサービスについて処理が実行されるまで、ステップS23、ステップS24、ステップS25、ステップS26、ステップS28およびステップS29の処理が繰り返される。   On the other hand, if the answer is No in step S24, the middleware MW determines whether or not the service is operating on its own device (step S28). If the service is Yes, the middleware MW immediately stops the service that is operating on the own device. (Step S29). If Yes in step S25 or No in step S28, the processing procedure moves to step S27, and steps S23, S24, S25, S26, S28, and until all the services are processed. The process of step S29 is repeated.

図12は、エッジ201,202のハードウェア構成の一例を示す図である。この実施形態では、エッジ201,202のミドルウェアMW、及びサービスを各種のハードウェアに適用可能とし、いわば野外環境型エッジとして、耐環境の筐体に内蔵バッテリ80、有線/無線ルータ70、ハブ(HUB)60、およびボード50を搭載する。ボード50は、各種コネクタ11、ストレージ12、チップセット13等を含む。チップセット13とストレージ12にミドルウェアMWをインストールし、エッジ201,202を一体型とすることで、コスト低減、輸送量低減、サイズ低減などのメリットを得られる。また、上記構成により電源、通信、およびサービスを一体化して、野外環境に適したエッジ装置を提供することが可能になる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the edges 201 and 202. In this embodiment, the middleware MW and services of the edges 201 and 202 can be applied to various hardware, so to speak, as an outdoor environment type edge, the built-in battery 80, the wired / wireless router 70, the hub ( HUB) 60 and board 50 are mounted. The board 50 includes various connectors 11, a storage 12, a chip set 13, and the like. By installing the middleware MW in the chipset 13 and the storage 12 and integrating the edges 201 and 202, merits such as cost reduction, transportation amount reduction, and size reduction can be obtained. In addition, with the above configuration, it is possible to provide an edge device suitable for the outdoor environment by integrating power, communication, and service.

以上説明したようにこの実施形態では、ユーザ装置10、エッジ201,202、クラウド100に専用のミドルウェアMWを組み込み、ユーザ装置10が利用するサービスを、このミドルウェアMW上で動作させる。ミドルウェアMWは、通信ネットワーク20,30、およびユーザ装置10、エッジ201,202、クラウド100の動作状況を常時監視する。   As described above, in this embodiment, the dedicated middleware MW is incorporated in the user device 10, the edges 201 and 202, and the cloud 100, and the service used by the user device 10 is operated on the middleware MW. The middleware MW constantly monitors the operation statuses of the communication networks 20 and 30, the user device 10, the edges 201 and 202, and the cloud 100.

ミドルウェアMWは、ネットワークの接続状況が変化したとき(例えば野外でネットワークがつながらない場所に移動したとき)、又は機器の動作状況が変化したとき(例えばクラウドやエッジの機器がダウンしたとき)に、システム構成を自動で切り替える。   The middleware MW is a system when the network connection status changes (for example, when the network moves to a place where the network is not connected outside) or when the operation status of the device changes (for example, when a cloud or edge device goes down). Switch configuration automatically.

また、ミドルウェアMWは、サービス毎に、稼動先とする機器(ユーザ装置10、エッジ201,202、クラウド100)の優先度を管理する。そして、ミドルウェアはこの優先度に基づき、通信ネットワーク、機器の動作状況に応じて、サービス毎に稼動させる機器を動的に再分配する。ミドルウェアMWは、機器毎に割り当てられたサービスを稼動し、ユーザからのサービス使用要求に応じて、稼動している機器に要求し、処理結果をユーザに提供する。   Further, the middleware MW manages the priority of the device (user device 10, edge 201, 202, cloud 100) as an operation destination for each service. Based on the priority, the middleware dynamically redistributes the devices to be operated for each service according to the operation status of the communication network and the devices. The middleware MW operates a service assigned to each device, requests the operating device in response to a service use request from the user, and provides a processing result to the user.

ユーザは、ミドルウェアMWを組み込んだユーザ装置10を使用することで、ネットワーク及び機器の構成を意識することなく、全てのサービスを利用することができる。   By using the user device 10 in which the middleware MW is incorporated, the user can use all services without being conscious of the network and device configuration.

このように、システム構成及びサービスの稼動機器を動的に切り替えることで、狭帯域であったり、不安定なネットワーク環境でも全てのサービスを継続して利用することができる。つまり、システム構成及びサービスの稼動機器を動的に切り替えることで、場所や環境によらず全てのサービスを継続して利用できる。ネットワークがつながらない(故障、断線、圏外等)場合、あるいはクラウド100、エッジ201,202がダウンした場合でも、サービスを継続して利用できる。さらには、エッジ201,202のミドルウェアMW、およびサービスを各種ハードウェアに適用可能とすることで、野外環境に適した装置を実現することができる。   In this way, by dynamically switching the system configuration and service operating devices, all services can be used continuously even in a narrow band or unstable network environment. In other words, by dynamically switching the system configuration and service operating devices, all services can be used continuously regardless of location or environment. Even when the network is not connected (failure, disconnection, out of service area, etc.), or when the cloud 100 and the edges 201 and 202 are down, the service can be used continuously. Furthermore, by making the middleware MW and services of the edges 201 and 202 applicable to various hardware, a device suitable for the outdoor environment can be realized.

これらのことから、運用上の環境変化に対して頑健なクラウドシステム、クラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置を提供することが可能となる。   Therefore, it is possible to provide a cloud system, a cloud server, an edge server, and a user device that are robust against changes in the operational environment.

実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although an embodiment has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…ユーザ装置、11…コネクタ、12…ストレージ、13…チップセット、20,30,40…通信ネットワーク、50…ボード、60…ハブ(HUB)、70…有線/無線ルータ、80…内蔵バッテリ、100…クラウド、201,202…エッジ、f1…監視機能、f2…切替機能、f3…再分配機能、f4…管理機能。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... User apparatus, 11 ... Connector, 12 ... Storage, 13 ... Chipset, 20, 30, 40 ... Communication network, 50 ... Board, 60 ... Hub (HUB), 70 ... Wired / wireless router, 80 ... Built-in battery, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cloud, 201, 202 ... Edge, f1 ... Monitoring function, f2 ... Switching function, f3 ... Redistribution function, f4 ... Management function.

Claims (5)

ネットワークを介して相互に通信可能なクラウドサーバ、エッジサーバおよびユーザ装置を具備するクラウドシステムであって、
前記クラウドサーバ、前記エッジサーバおよび前記ユーザ装置は、それぞれ自機で稼動するサービスの下層で機能するミドルウェアを具備し、
前記ミドルウェアは、
前記ネットワークの状況と、前記クラウドサーバ、前記エッジサーバおよび前記ユーザ装置のそれぞれの動作状況とを監視する監視機能と、
前記ネットワークのトポロジを含むシステム構成を、前記監視の結果に基づいて動的に切り替える切替機能と、
前記システム構成の切り替えに伴って、前記サービスの稼動先を再分配する再分配機能とを具備する、クラウドシステム。
A cloud system including a cloud server, an edge server, and a user device that can communicate with each other via a network,
The cloud server, the edge server, and the user device each include middleware that functions in a lower layer of a service that operates on its own machine,
The middleware is
A monitoring function for monitoring the status of the network and the operating status of each of the cloud server, the edge server, and the user device;
A switching function that dynamically switches the system configuration including the topology of the network based on the monitoring result;
A cloud system comprising a redistribution function that redistributes the operation destination of the service in accordance with the switching of the system configuration.
前記ミドルウェアは、前記サービスごとの稼動先を、前記クラウドサーバ、前記エッジサーバおよび前記ユーザ装置のうちから優先度を付けて管理する管理機能をさらに備え、
前記再分配機能は、前記優先度に従って前記サービスの稼動先を再分配する、請求項1に記載のクラウドシステム。
The middleware further includes a management function for managing the operation destination for each service with priority from the cloud server, the edge server, and the user device,
The cloud system according to claim 1, wherein the redistribution function redistributes an operation destination of the service according to the priority.
請求項1または2のいずれかに記載のクラウドシステムで用いられる前記クラウドサーバであって、前記ミドルウェア上で機能するサービスを具備する、クラウドサーバ。   The cloud server used in the cloud system according to claim 1, comprising a service that functions on the middleware. 請求項1または2のいずれかに記載のクラウドシステムで用いられる前記エッジサーバであって、前記ミドルウェア上で機能するサービスを具備する、エッジサーバ。   The edge server used in the cloud system according to claim 1, wherein the edge server includes a service that functions on the middleware. 請求項1または2のいずれかに記載のクラウドシステムで用いられる前記ユーザ装置であって、前記ミドルウェア上で機能するサービスを具備する、ユーザ装置。   The user apparatus used in the cloud system according to claim 1, comprising a service that functions on the middleware.
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