WO2021203623A1 - 一种物联网资源接入系统及资源接入方法 - Google Patents

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things
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程渤
章洋
赵帅
陈俊亮
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北京邮电大学
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Definitions

  • An Internet of Things resource access system including:
  • the protocol stack generation module is used to generate the protocol stack by using a preset configuration mode for the loaded protocol
  • the resource management module is used to instantiate the Internet of Things resource
  • connection management module is used to establish and manage a data path between the service node and the Internet of Things resource
  • determining the improved load balancing algorithm specifically includes:
  • An Internet of Things resource access method including:
  • construction of the data conversion subsystem further includes:
  • the establishment of the data interpretation process flow specifically includes:
  • the construction of the load balancing subsystem further includes:
  • the process of establishing an improved load balancing algorithm based on the performance of several servers specifically includes:
  • the load balancing server detects the service node that the operation control terminal was connected to last time, and judges whether the service node is alive;
  • the operation control terminal successfully establishes a connection with the service node.
  • the present invention discloses the following technical effects:
  • the Internet of Things resource access system and resource access method realize the simultaneous application of end, edge, and cloud in the aspects of Internet of Things resource access, resource management, and protocol analysis through the proposed Internet of Things resource access system. , It also supports self-adaptation, ensures a sufficient degree of flexibility, and supports a variety of system deployment methods.
  • FIG. 1 is an architecture diagram of an Internet of Things resource access system provided by an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of a protocol management subsystem provided by an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of a data conversion subsystem provided by an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram of a load balancing subsystem provided by an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for accessing Internet of Things resources provided by an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a data interpretation process flow diagram provided by an embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a flowchart of an improved load balancing algorithm provided by an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is an architecture diagram of an Internet of Things resource access system provided by an embodiment of the present invention.
  • the Internet of Things resource access system provided by the present invention includes a protocol management subsystem, a data conversion subsystem, and load balancing. Subsystem.
  • the protocol management subsystem is used to obtain protocol frames from the shared storage queue of protocol data packets, use the protocol stack to parse the protocol frames into original data loads, and provide the original data loads to the data conversion subsystem.
  • the protocol management subsystem is the basis of the original data to the observation data conversion subsystem, enabling the system to flexibly configure the protocol and protocol stack, and support the secondary development of the protocol.
  • the data conversion subsystem is used for protocol management, resource binding and data conversion of the Internet of Things resources, loading the Internet of Things resources and converting the original data load into observation data through a multi-threaded concurrent manner.
  • the embodiments of the present invention realize the simultaneous application of end, edge, and cloud through the proposed Internet of Things resource access system in terms of Internet of Things resource access, resource management, protocol analysis, etc., and also supports self-adaptation and ensures a sufficient degree of flexibility. Support multiple system deployment methods.
  • the protocol management subsystem includes a protocol and protocol stack dynamic loading module, a protocol stack generation module, and a protocol analysis module.
  • the protocol and protocol stack dynamic loading module is used to dynamically load the protocol.
  • the protocol stack generating module is used to generate the protocol stack by using a preset configuration mode with the loaded protocol.
  • the protocol analysis module is used to analyze the protocol frame layer by layer by using the protocol stack.
  • the preset configuration mode includes manual configuration and automatic configuration.
  • the protocol and protocol stack dynamically load the module, and it supports the dynamic loading of the protocol and protocol stack through manual configuration and automatic configuration.
  • the user manually configures the protocol metadata table and the protocol stack description information table.
  • the data table will notify the protocol and protocol stack dynamic loading module to change the dynamic loading of the protocol and protocol stack.
  • This is a manual configuration method.
  • the automatic configuration method scans the storage location of the protocol package by using a timing task. When a new protocol package is found, the reflection mechanism is used to load the protocol to complete the dynamic loading of the protocol.
  • the protocol stack generation module is used to generate the protocol stack, and supports manual configuration and automatic protocol stack adaptation.
  • the protocol stack generation module will obtain the corresponding protocol stack description information according to the station name of the operation control terminal connected to the Internet of Things resource, and generate the protocol stack based on the reflection mechanism.
  • the automatic adaptation of the protocol stack is usually used in situations where the manual configuration method fails.
  • the protocol stack generation module will instantiate the loaded protocol in the memory based on the reflection mechanism, traverse the protocol, and verify whether it can parse the received protocol for each protocol.
  • the protocol For the protocol frame, if the analysis is successful, the protocol is added to the protocol stack, and the process of traversing the protocol and verifying the analysis is repeated until the protocol frame cannot be parsed by any protocol, the protocol stack is generated, and the protocol stack self-adaptation is completed. After the protocol stack is generated, it will be passed to the protocol analysis module for use.
  • the protocol analysis module is used to analyze the protocol frame layer by layer using the generated protocol stack.
  • the protocol parsing module will first perform a CRC check on the protocol frame, and after the check is passed, it will parse the frame header and frame end according to the protocol provisions, and then obtain the protocol data unit of the protocol at this layer.
  • the protocol analysis module obtains the original data payload, completes the protocol analysis, and passes the original data payload to the original data to the observation data conversion subsystem.
  • the data conversion subsystem includes a resource management module, a resource binding module, and a data conversion module.
  • the resource management module is used to instantiate the Internet of Things resource.
  • the resource binding module is used to bind the Internet of Things resources with semantic information.
  • the data conversion module is used to interpret and use the data of the original data load to obtain observation data.
  • Figure 3 is a schematic diagram of a data conversion subsystem, including a resource management module, a resource binding module, and a data conversion module.
  • the resource management module reads persistent IoT resource description information, instantiates the resource, realizes the mapping between the physical level of the resource and the application level, and establishes a mapping relationship between the IoT resource entity and the IoT resource identifier.
  • the resource binding module reads persistent IoT resource description information, binds the IoT resource with semantic information, and provides the original data and observation data conversion module for querying, so as to realize the additional semantic information of the observation data value of the IoT resource.
  • the data conversion module is used to interpret and use the original data of the Internet of Things resources. First obtain the identifier of the Internet of Things resource, convert the identifier of the Internet of Things resource into the corresponding Internet of Things resource entity according to the mapping relationship, and then query the Internet of Things resource information description table to obtain the data conversion type and conversion method of the Internet of Things resource, and convert according to different data Types use different calculation methods to obtain observed data values and complete data interpretation.
  • the original data and observation data conversion module After obtaining the IoT resource observation data value, the original data and observation data conversion module queries the semantic information bound to the IoT resource, attaches semantic information to the IoT resource observation data value, generates a data message, and queries according to the IoT resource observation data type Remote signal and telemetering meter, make over-limit judgment on observation data, and generate event message according to the judgment result.
  • the original data and observation data conversion module sends data messages and event messages to the unified message space according to the subject to complete the data usage process.
  • Other IoT application systems obtain messages from the unified messaging space based on the subject.
  • the load balancing subsystem includes a connection management module, a thread monitoring and switching trigger function module, a load balancing function module, and a service node state transition mechanism module.
  • the connection management module is used to establish and manage a data path between the service node and the Internet of Things resource. Specifically, a data path is established and managed between the service node and the operation control terminal connected to the resources of the Internet of Things.
  • the thread monitoring and switching trigger function module is used to monitor the running state of the front thread of the system based on the memory forensics technology, and construct a thread health state event when the front thread state is abnormal to trigger the service node switching. By regularly scanning the physical memory of the service node and performing semantic reconstruction and memory analysis, monitoring the running status of system threads, constructing thread health status events when the thread status is abnormal, sending thread health status event messages, switching trigger functions by analyzing thread health status The event message is used to process the abnormal thread and trigger the service node switch.
  • the load balancing function module is used to forward the connection request of the Internet of Things resource to an available service node based on an improved load balancing algorithm.
  • the service node state transition mechanism module is used to read the checkpoint of the communication process when the data path is abnormal to complete the service node state transition.
  • the improved load balancing algorithm is obtained through dual-channel judgment provided by a load balancing server, connection request merging, and based on the performance of several servers.
  • the load balancing service module is started when the operation control terminal sends a connection request to the virtual IP through dual channels, after the dual channel judgment provided by the load balancing server, connection request merging, and improved load balancing algorithm based on the performance of multiple servers, the connection request Will be forwarded to an available service node.
  • the service node state migration mechanism module works in the case of abnormal connection between the operation control terminal and the service node. After the operation control terminal is reconnected to another service node, it loads the Internet of Things resource data by querying the Internet of Things resource distributed storage metadata table, Read the protocol communication process checkpoint in the intermediate state description table of the Internet of Things protocol, and realize the migration of the service node state based on a set of service node state migration methods applicable to this system.
  • Fig. 5 is a flow chart of a method for Internet of Things resource access provided by an embodiment of the present invention, as shown in Fig. 5, including:
  • the embodiments of the present invention realize the simultaneous application of end, edge, and cloud in the aspects of Internet of Things resource access, resource management, protocol analysis, etc. through the proposed Internet of Things resource access system, and also support self-adaptation, ensure a sufficient degree of flexibility, and support Multiple system deployment methods.
  • the first address of the Internet of Things resource is acquired.
  • a single IoT resource entity is determined, and the data type and data conversion information of the IoT resource entity are queried.
  • the original data of the Internet of Things resource monitoring is intercepted from the original data payload.
  • the original data is converted into observation data using the data conversion information.
  • Fig. 7 is a schematic diagram of the data interpretation process flow.
  • the specific flow of the data interpretation process is as follows:
  • Step 701 Start to perform protocol analysis on the original data load of the Internet of Things resources.
  • Step 703 Determine whether there is remaining content in the original data payload.
  • Step 704 Obtain the address of the first Internet of Things resource.
  • Step 708 Complete the data interpretation of the Internet of Things resource, and return to step 703.
  • the construction of the load balancing subsystem also includes the establishment of an improved load balancing algorithm process based on the performance of several servers.
  • the process of establishing an improved load balancing algorithm based on the performance of several servers is specific include:
  • the operation control terminal initiates a connection request to the service cluster.
  • the IP of the service node that the operation control terminal is connected to last time is acquired.
  • Step 802 The load balancing server receives the connection request from the operation control terminal, and queries whether there is a connection record of the operation control terminal in the stick table.
  • Step 806 Remove the connection relationship between the operation control terminal and the service node from the stick table.
  • Step 810 The operation control terminal successfully establishes a connection with the service node.
  • the method for quantifying the request processing capability of the server node is as follows.

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Abstract

本发明实施例提供一种物联网资源接入系统及资源接入方法。系统包括协议管理子系统用于从协议数据包共享存储队列中获取协议帧，使用协议栈将协议帧解析为原始数据载荷，并提供给数据转换子系统；数据转换子系统用于协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将原始数据载荷转换为观测数据；负载均衡子系统用于将物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将协议帧发送至协议数据包共享存储队列。本发明实施例提出的物联网资源接入系统在物联网资源接入、资源管理、协议解析等方面既实现端、边、云同时适用，还支持自适应、保证足够程度的灵活性，支持多种系统部署方式。

Description

一种物联网资源接入系统及资源接入方法
本申请要求于2020年04月07日提交中国专利局、申请号为2020102717353、发明名称为“一种物联网资源接入系统及资源接入方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种物联网资源接入系统及资源接入方法。
背景技术
在物联网应用中，物联网服务资源接入系统有着举足轻重的地位，它用于将物联网资源接入网络并对物联网资源进行访问和控制，作为物联网应用的基石，是物联网中不可或缺的。随着物联网技术的不断发展，更多的物联网应用需要接入大规模的异构传感器，同时要求物联网接入系统保持稳定运行。这对物联网资源接入系统提出了更高要求，主要表现在以下几点：1)提高高并发场景下的系统承载能力，能够支撑大规模物联网资源接入；2)灵活扩展系统，实现异构物联网资源的动态配置及动态加载；3)有效的高可用和状态转移机制，提升物联网资源接入系统的可靠性。
目前主流的物联网资源接入解决方案包括阿里云IoT、百度天工IoT、思科Jasper等。阿里云IoT、百度天工IoT主要基于云平台对物联网资源接入进行处理，对边和端的支持较弱。思科Jasper在一定程度上加强了对边的支持，提供在分布式网络基础设施内转换物联网传感器数据和执行控制功能的能力，对云和端的支持较弱。而随着新时代5G技术的推广，物联网资源接入解决方案在云、边、端进一步一体化已成为大势所趋。
发明内容
本发明实施例提供一种物联网资源接入系统及资源接入方法，用以解决现有技术中物联网接入存在资源分配不均衡，对于各节点无法做到同等程度的支持，部署不够灵活等缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种物联网资源接入系统，包括：
协议管理子系统，用于从协议数据包共享存储队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给数据转换子系统；
数据转换子系统，用于对物联网资源进行协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据；
负载均衡子系统，用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。
可选的，所述协议管理子系统包括协议与协议栈动态加载模块、协议栈生成模块和协议解析模块；
所述协议与协议栈动态加载模块用于动态加载协议；
所述协议栈生成模块用于将加载后的协议采用预设配置方式生成所述协议栈；
所述协议解析模块用于利用所述协议栈对所述协议帧进行逐层解析。
可选的，所述预设配置方式包括手动配置和自动配置。
可选的，所述数据转换子系统包括资源管理模块、资源绑定模块和数据转换模块；
所述资源管理模块用于将所述物联网资源进行实例化；
所述资源绑定模块用于将所述物联网资源与语义信息进行绑定；
所述数据转换模块用于对所述原始数据载荷的数据解释和使用，得到观测数据。
可选的，所述负载均衡子系统包括连接管理模块、线程监测与切换触发功能模块、负载均衡功能模块和服务节点状态迁移机制模块；
所述连接管理模块用于在服务节点与所述物联网资源之间建立并管理数据通路；
所述线程监测与切换触发功能模块用于基于内存取证技术，监控前置线程的运行状态，在所述前置线程状态异常时构造线程健康状态事件，触 发所述服务节点切换；
所述负载均衡功能模块用于基于改进负载均衡算法，将所述物联网资源的连接请求转发至可用服务节点；
所述服务节点状态迁移机制模块用于所述数据通路出现异常情况下，读取通信过程的检查点，完成所述服务节点状态迁移。
可选的，确定所述改进负载均衡算法具体包括：
根据负载均衡服务器提供的双通道判决、连接请求合并以及基于若干个服务器性能确定所述改进负载均衡算法。
一种物联网资源接入方法，包括：
构建协议管理子系统，所述协议管理子系统用于从协议数据包共享存储
队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给所述数据转换子系统；
构建数据转换子系统，所述数据转换子系统用于协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据；
构建负载均衡子系统，所述负载均衡子系统用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。
可选的，所述构建协议管理子系统，还包括：
建立协议动态加载功能流程，所述建立协议动态加载功能流程具体包括：
文件监听器执行定时扫描指定的协议程序包存储路径任务；
若所述文件监听器判断所述协议程序包的存储位置存在新增协议程序包，则基于反射机制将新增协议程序包进行加载。
可选的，所述构建数据转换子系统还包括：
建立数据解释过程流程，所述建立数据解释过程流程具体包括：
对物联网资源中的原始数据载荷进行协议解析；
获取所述原始数据载荷头部的物联网资源连接的监控单元地址；
若判断所述原始数据载荷存在剩余内容，则获取所述物联网资源的第一个地址；
根据监控单元地址、传感器地址和子站名称，确定单个物联网资源实体，查询所述物联网资源实体的数据类型和数据转换信息；
根据原始数据长度，从所述原始数据载荷中截取所述物联网资源监测的原始数据；
根据所述数据类型，使用所述数据转换信息将所述原始数据转换为观测数据；
完成所述第一个地址对应的数据解释，返回执行判断所述原始数据载荷存在剩余内容，则获取所述物联网资源的其余地址，直至完成所述原始数据载荷的全部数据解释。
可选的，所述构建负载均衡子系统还包括：
建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程，所述建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程具体包括：
在负载均衡服务器中添加stick table会话黏着表；
由运控终端向服务集群发起连接请求；
所述负载均衡服务器获取所述连接请求，查询所述stick table会话黏着表是否包含所述运控终端的连接记录；
若判断获知所述stick table会话黏着表内包含所述连接记录，则获取所述运控终端前次连接的服务节点IP；
所述负载均衡服务器探测所述运控终端前次连接的服务节点，判断所述服务节点是否存活；
将所述连接请求转发至所述运控终端前次连接的服务节点；
将所述运控终端与所述服务节点的连接关系从所述stick table会话黏着表中移除；
计算所述服务集群内所有可选服务节点的请求处理能力，所述负载均衡器将所述连接请求转发至当前请求处理能力最强的服务器节点；
将所述运控终端与所述当前请求处理能力最强的服务器节点的连接关系存入所述tick table会话黏着表；
所述运控终端与所述服务节点成功建立连接。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明实施例提供的物联网资源接入系统及资源接入方法，通过提出的物联网资源接入系统在物联网资源接入、资源管理、协议解析等方面既实现端、边、云同时适用，还支持自适应、保证足够程度的灵活性，支持多种系统部署方式。
说明书附图
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的物联网资源接入系统架构图；
图2为本发明实施例提供的协议管理子系统示意图；
图3为本发明实施例提供的数据转换子系统示意图；
图4为本发明实施例提供的负载均衡子系统示意图；
图5为本发明实施例提供的物联网资源接入方法流程图；
图6为本发明实施例提供的协议动态加载功能流程图；
图7为本发明实施例提供的数据解释过程流程示意图；
图8为本发明实施例提供的改进负载均衡算法流程图。
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。
本发明实施例提供一种物联网资源接入系统及资源接入方法，用以解决现有技术中物联网接入存在资源分配不均衡，对于各节点无法做到同等 程度的支持，部署不够灵活等缺陷。
图1为本发明实施例提供的物联网资源接入系统架构图，如图1所示，本发明所提供的一种物联网资源接入系统包括协议管理子系统、数据转换子系统和负载均衡子系统。
所述协议管理子系统用于从协议数据包共享存储队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给所述数据转换子系统。协议管理子系统是原始数据到观测数据转换子系统的基础，使系统能够灵活配置协议、协议栈，支持协议的二次开发。
所述数据转换子系统用于对物联网资源协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据。
所述负载均衡子系统用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。所述负载均衡子系统提高了并发性与可用性，使物联网资源通过虚拟IP接入系统并经过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将物联网资源发来的协议帧发送至协议数据包共享存储队列。通过监控系统线程的运行状态，发现线程异常时迅速触发服务节点切换并进行状态迁移，保证了系统的高可用性。
本发明实施例通过提出的物联网资源接入系统在物联网资源接入、资源管理、协议解析等方面，实现了端、边、云同时适用，还支持自适应、保证足够程度的灵活性，支持多种系统部署方式。
基于上述实施例，如图2所示，所述协议管理子系统包括协议与协议栈动态加载模块、协议栈生成模块和协议解析模块。
所述协议与协议栈动态加载模块用于动态加载协议。
所述协议栈生成模块用于将加载后的协议采用预设配置方式生成所述协议栈。
所述协议解析模块用于利用所述协议栈对所述协议帧进行逐层解析。
其中，所述预设配置方式包括手动配置和自动配置。
协议和协议栈动态加载模块，支持通过手动配置和自动配置两种方式动态加载协议和协议栈。用户通过对协议元数据表、协议栈描述信息表进 行手动配置，数据表将改动通知协议和协议栈动态加载模块驱动协议和协议栈的动态加载，此为手动配置方式。自动配置方式通过使用定时任务扫描协议程序包存储位置，在发现新增协议程序包时，使用反射机制加载协议，完成协议的动态加载。
协议栈生成模块用于生成协议栈，支持手动配置和协议栈自动适配两种方式。针对手动配置的方式，协议栈生成模块将根据物联网资源连接的运控终端所属站名称获取对应的协议栈描述信息，基于反射机制生成协议栈。协议栈自动适配的方式通常在手动配置方式失败的情景下使用，协议栈生成模块将基于反射机制对内存中已加载协议进行实例化，遍历协议，对每个协议验证是否能够解析已接收的协议帧，对于解析成功的情况，将协议加入协议栈，重复遍历协议、验证解析的过程直至协议帧无法被任一协议解析，协议栈生成，协议栈自适配完成。协议栈生成后，将传递至协议解析模块使用。
协议解析模块用于使用生成的协议栈对协议帧进行逐层解析。在每层协议的解析过程中，协议解析模块将先对协议帧进行CRC校验，校验通过后根据协议规定解析帧头、帧尾，随后获取本层协议的协议数据单元。在经过顶层协议解析后，协议解析模块获得原始数据载荷，完成协议解析，将原始数据载荷传递给原始数据到观测数据转换子系统。
基于上述任一实施例，如图3所示，所述数据转换子系统包括资源管理模块、资源绑定模块和数据转换模块。
所述资源管理模块用于将所述物联网资源进行实例化。
所述资源绑定模块用于将所述物联网资源与语义信息进行绑定。
所述数据转换模块用于对所述原始数据载荷的数据解释和使用，得到观测数据。
具体地，图3为数据转换子系统示意图，包括资源管理模块、资源绑定模块和数据转换模块。
资源管理模块读取持久化的物联网资源描述信息，将资源实例化，实现资源物理层面与应用层面的映射，在物联网资源实体与物联网资源标识间建立映射关系。
资源绑定模块读取持久化的物联网资源描述信息，将物联网资源与语 义信息绑定，供原始数据与观测数据转换模块查询，以实现对物联网资源观测数据值附加语义信息。
数据转换模块用于对物联网资源原始数据进行数据解释和使用。首先获取物联网资源的标识，根据映射关系将物联网资源标识转换为对应的物联网资源实体，随后查询物联网资源信息描述表，获取物联网资源数据转换类型和转换方法，根据不同的数据转换类型使用不同的计算方式得到观测数据值，完成数据解释。获得物联网资源观测数据值后，原始数据与观测数据转换模块查询物联网资源绑定的语义信息，为物联网资源观测数据值附加语义信息，生成数据消息，同时根据物联网资源观测数据类型查询遥信、遥测表，对观测数据进行越限判断，根据判断结果生成事件消息。原始数据与观测数据转换模块将数据消息和事件消息按主题发送至统一消息空间，完成数据使用过程。其他物联网应用系统根据主题从统一消息空间获取消息。
基于上述任一实施例，如图4所示，所述负载均衡子系统包括连接管理模块、线程监测与切换触发功能模块、负载均衡功能模块和服务节点状态迁移机制模块。
所述连接管理模块用于在服务节点与所述物联网资源之间建立并管理数据通路。具体的，在服务节点与物联网资源连接的运控终端间建立并管理数据通路。
所述线程监测与切换触发功能模块用于基于内存取证技术，监控系统前置线程的运行状态，在所述前置线程状态异常时构造线程健康状态事件，触发所述服务节点切换。通过定时扫描服务节点的物理内存并进行语义重构和内存分析，监控系统线程的运行状态，在线程状态异常时构造线程健康状态事件，发送线程健康状态事件消息，切换触发功能通过解析线程健康状态事件消息，据此对异常线程进行处理，触发服务节点切换。
所述负载均衡功能模块用于基于改进负载均衡算法，将所述物联网资源的连接请求转发至可用服务节点。
所述服务节点状态迁移机制模块用于所述数据通路出现异常情况下，读取通信过程的检查点，完成所述服务节点状态迁移。
其中，所述改进负载均衡算法通过由负载均衡服务器提供的双通道判 决、连接请求合并以及基于若干个服务器性能得到。
具体的，负载均衡服务模块启动于运控终端通过双通道向虚拟IP发送连接请求时，经过负载均衡服务器提供的双通道判决、连接请求合并和基于多个服务器性能的改进负载均衡算法，连接请求将被转发至一可用服务节点。
服务节点状态迁移机制模块工作在运控终端与服务节点连接出现异常的情况下，运控终端重新连接至另一服务节点后，通过查询物联网资源分布式存储元数据表加载物联网资源数据，读取物联网协议中间状态描述表中的协议通信过程check point，基于一套适用于本系统的服务节点状态迁移方法实现对服务节点状态的迁移。
图5为本发明实施例提供的物联网资源接入方法流程图，如图5所示，包括：
S1，构建协议管理子系统，所述协议管理子系统用于从协议数据包共享存储队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给所述数据转换子系统。
S2，构建数据转换子系统，所述数据转换子系统用于协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据。
S3，构建负载均衡子系统，所述负载均衡子系统用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。
本发明实施例通过提出的物联网资源接入系统在物联网资源接入、资源管理、协议解析等方面既实现端、边、云同时适用，还支持自适应、保证足够程度的灵活性，支持多种系统部署方式。
基于上述实施例，如图6所示，所述构建数据转换子系统还包括建立数据解释过程流程，所述建立数据解释过程流程具体包括：
对物联网资源中的原始数据载荷进行协议解析。
获取所述原始数据载荷头部的物联网资源连接的监控单元地址。
若判断获知所述原始数据载荷存在剩余内容，获取所述物联网资源的第一个地址。
根据监控单元地址、传感器地址和子站名称，确定单个物联网资源实体，查询所述物联网资源实体的数据类型和数据转换信息。
根据原始数据长度，从所述原始数据载荷中截取所述物联网资源监测的原始数据。
根据所述数据类型，使用所述数据转换信息将所述原始数据转换为观测数据。
完成所述第一个地址对应的数据解释，返回执行判断所述原始数据载荷存在剩余内容，获取所述物联网资源的其余地址，直至完成所述原始数据载荷的全部数据解释。
具体地，图6为协议动态加载功能流程图，协议动态加载功能的流程具体为：
步骤601：文件监听器执行定时扫描指定的协议程序包存储路径的任务。
步骤602：文件监听器发现协议程序包存储位置有新增的协议程序包时，基于反射机制将协议加载。
基于上述任一实施例，如图7所示，所述构建数据转换子系统还包括建立数据解释过程流程，所述建立数据解释过程流程具体包括：
对物联网资源中的原始数据载荷进行协议解析。
获取所述原始数据载荷头部的物联网资源连接的监控单元地址。
若判断获知所述原始数据载荷存在剩余内容，获取所述物联网资源的第一个地址。
根据监控单元地址、传感器地址和子站名称，确定单个物联网资源实体，查询所述物联网资源实体的数据类型和数据转换信息。
根据原始数据长度，从所述原始数据载荷中截取所述物联网资源监测的原始数据。
根据所述数据类型，使用所述数据转换信息将所述原始数据转换为观测数据。
完成所述第一个地址对应的数据解释，返回执行判断所述原始数据载荷存在剩余内容，获取所述物联网资源的其余地址，直至完成所述原始数据载荷的全部数据解释。
具体地，图7为数据解释过程流程示意图，数据解释过程的流程具体为：
步骤701：开始对物联网资源原始数据载荷进行协议解析。
步骤702：获取原始数据载荷头部的物联网资源连接的监控单元地址。
步骤703：判断原始数据载荷是否存在剩余内容。
步骤704：获取第一个物联网资源的地址。
步骤705：根据监控单元地址、传感器地址和子站名称，唯一确定一个物联网资源实体。在确定物联网资源实体后，查询该物联网资源的数据类型和数据转换信息。
步骤706：根据原始数据长度，从原始数据载荷内截取该物联网资源监测的原始数据。
步骤707：根据数据类型，使用数据转换信息将物联网资源原始数据转换为观测数据。
步骤708：完成该物联网资源的数据解释，返回步骤703。
步骤709：完成该原始数据载荷内全部物联网资源原始数据的数据解释。
基于上述任一实施例，如图8所示，所述构建负载均衡子系统还包括建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程，所述建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程具体包括：
在负载均衡服务器中添加stick table会话黏着表。
由运控终端向服务集群发起连接请求。
所述负载均衡服务器获取所述连接请求，查询所述stick table会话黏着表是否包含所述运控终端的连接记录。
若判断获知所述stick table会话黏着表内包含所述连接记录，则获取所述运控终端前次连接的服务节点IP。
所述负载均衡服务器探测所述运控终端前次连接的服务节点，判断所述服务节点是否存活；
将所述连接请求转发至所述运控终端前次连接的服务节点。
将所述运控终端与所述服务节点的连接关系从所述stick table会话黏 着表中移除。
计算所述服务集群内所有可选服务节点的请求处理能力，所述负载均衡器将所述连接请求转发至当前请求处理能力最强的服务器节点。
将所述运控终端与所述当前请求处理能力最强的服务器节点的连接关系存入所述tick table会话黏着表。
所述运控终端与所述服务节点成功建立连接。
具体地，图8为基于多个服务器性能的改进负载均衡算法流程图，其中，在负载均衡服务器中添加stick table会话黏着表用以实现会话黏着。stick table以键值对的形式存储运控终端与服务器节点的对应关系，键值对的key为运控终端IP，value为后台服务节点的IP。
步骤801：运控终端向服务集群发起连接请求。
步骤802：负载均衡服务器收到来自运控终端的连接请求，查询stick table内是否有该运控终端的连接记录。
步骤803：如stick table内有运控终端的连接记录，获取该运控终端前次连接的服务节点IP。
步骤804：负载均衡服务器探测运控终端前次连接的服务节点，判断其是否存活。
步骤805：将运控终端的连接请求转发至stick table中记录的运控终端前次连接的服务节点。
步骤806：将运控终端与服务节点的连接关系从stick table中移除。
步骤807：计算服务集群内当前所有可选服务节点的请求处理能力。
步骤808：负载均衡器将运控终端的连接请求转发到当前请求处理能力最强的服务器节点。
步骤809：将运控终端与服务节点的连接关系存入stick table中。
步骤810：运控终端与服务节点成功建立连接。
其中，对服务器节点的请求处理能力量化方法如下。
假设在单位时间T内，第i个服务器节点的平均CPU使用率为CP(i)，平均内存使用率为MP(i)，平均带宽占用率为BP(i)。假设第i个服务器节点平均连接数为L(i)，那么该服务器节点的连接数占服务集群总连接数量的比例为：
LP(i)＝L(i)/∑L(i)。
不同的因素对服务器性能的影响不同，记k C为CPU对服务器性能的影响因子，k M为内存对服务器性能的影响因子，k B为带宽占用率对服务器性能的影响因子，k L为连接数目对服务器性能的影响因子，且满足：
k C+k M+k B+k L＝1
k C、k M、k B、k L的值均不小于0，根据实际情况设定。
记服务器节点的负载均衡能力为LB(i)，则LB(i)的计算公式为：
LB(i)＝k C×CP(i)+k M×MP(i)+k B×BP(i)+k L×LP(i)
CPU和内存使用率越低，表示机器的CPU和内存更为空闲，可以执行更多任务。网络带宽占用率低，表示机器可以并发地收发更多数据。总连接比例低，表示该机器在整个服务集群中承担任务较少，可以对其发起更多连接。因此，CPU使用率、内存使用率、网络带宽占用率、总连接比例与服务器节点的请求处理能力均为负相关的，即该四项指标数值越小，机器的请求处理能力越强。因此，服务节点的LB(i)值越小，表明该服务节点的请求处理能力越强。在计算完成所有可选服务节点的LB(i)值后，负载均衡服务器将运控终端的连接请求转发至LB(i)值最小的服务节点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

  1. 一种物联网资源接入系统，其特征在于，包括：
    协议管理子系统，用于从协议数据包共享存储队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给数据转换子系统；
    数据转换子系统，用于对物联网资源进行协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据；
    负载均衡子系统，用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。
  2. 根据权利要求1所述的物联网资源接入系统，其特征在于，所述协议管理子系统包括协议与协议栈动态加载模块、协议栈生成模块和协议解析模块；
    所述协议与协议栈动态加载模块用于动态加载协议；
    所述协议栈生成模块用于将加载后的协议采用预设配置方式生成所述协议栈；
    所述协议解析模块用于利用所述协议栈对所述协议帧进行逐层解析。
  3. 根据权利要求2所述的物联网资源接入系统，其特征在于，所述预设配置方式包括手动配置和自动配置。
  4. 根据权利要求1所述的物联网资源接入系统，其特征在于，所述数据转换子系统包括资源管理模块、资源绑定模块和数据转换模块；
    所述资源管理模块用于将所述物联网资源进行实例化；
    所述资源绑定模块用于将所述物联网资源与语义信息进行绑定；
    所述数据转换模块用于对所述原始数据载荷的数据解释和使用，得到观测数据。
  5. 根据权利要求1所述的物联网资源接入系统，其特征在于，所述负载均衡子系统包括连接管理模块、线程监测与切换触发功能模块、负载均衡功能模块和服务节点状态迁移机制模块；
    所述连接管理模块用于在服务节点与所述物联网资源之间建立并管理数据通路；
    所述线程监测与切换触发功能模块用于基于内存取证技术，监控前置线程的运行状态，在所述前置线程状态异常时构造线程健康状态事件，触发所述服务节点切换；
    所述负载均衡功能模块用于基于改进负载均衡算法，将所述物联网资源的连接请求转发至可用服务节点；
    所述服务节点状态迁移机制模块用于所述数据通路出现异常情况下，读取通信过程的检查点，完成所述服务节点状态迁移。
  6. 根据权利要求5所述的物联网资源接入系统，其特征在于，确定所述改进负载均衡算法具体包括：
    根据负载均衡服务器提供的双通道判决、连接请求合并以及基于若干个服务器性能确定所述改进负载均衡算法。
  7. 一种物联网资源接入方法，其特征在于，包括：
    构建协议管理子系统，所述协议管理子系统用于从协议数据包共享存储
    队列中获取协议帧，使用协议栈将所述协议帧解析为原始数据载荷，并将所述原始数据载荷提供给所述数据转换子系统；
    构建数据转换子系统，所述数据转换子系统用于协议管理、资源绑定和数据转换，加载物联网资源并通过多线程并发方式将所述原始数据载荷转换为观测数据；
    构建负载均衡子系统，所述负载均衡子系统用于将所述物联网资源通过虚拟IP接入系统并通过负载均衡服务器连接至后台服务节点，将所述物联网资源中的协议帧发送至所述协议数据包共享存储队列。
  8. 根据权利要求7所述的物联网资源接入方法，其特征在于，所述构建协议管理子系统，还包括：
    建立协议动态加载功能流程，所述建立协议动态加载功能流程具体包括：
    文件监听器执行定时扫描指定的协议程序包存储路径任务；
    若所述文件监听器判断所述协议程序包的存储位置存在新增协议程序包，则基于反射机制将新增协议程序包进行加载。
  9. 根据权利要求7所述的物联网资源接入方法，其特征在于，所述构建数据转换子系统还包括：
    建立数据解释过程流程，所述建立数据解释过程流程具体包括：
    对物联网资源中的原始数据载荷进行协议解析；
    获取所述原始数据载荷头部的物联网资源连接的监控单元地址；
    若判断所述原始数据载荷存在剩余内容，则获取所述物联网资源的第一个地址；
    根据监控单元地址、传感器地址和子站名称，确定单个物联网资源实体，查询所述物联网资源实体的数据类型和数据转换信息；
    根据原始数据长度，从所述原始数据载荷中截取所述物联网资源监测的原始数据；
    根据所述数据类型，使用所述数据转换信息将所述原始数据转换为观测数据；
    完成所述第一个地址对应的数据解释，返回执行判断所述原始数据载荷存在剩余内容，则获取所述物联网资源的其余地址，直至完成所述原始数据载荷的全部数据解释。
  10. 根据权利要求7所述的物联网资源接入方法，其特征在于，所述构建负载均衡子系统还包括：
    建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程，所述建立基于若干个服务器性能的改进负载均衡算法流程具体包括：
    在负载均衡服务器中添加stick table会话黏着表；
    由运控终端向服务集群发起连接请求；
    所述负载均衡服务器获取所述连接请求，查询所述stick table会话黏着表是否包含所述运控终端的连接记录；
    若判断获知所述stick table会话黏着表内包含所述连接记录，则获 取所述运控终端前次连接的服务节点IP；
    所述负载均衡服务器探测所述运控终端前次连接的服务节点，判断所述服务节点是否存活；
    将所述连接请求转发至所述运控终端前次连接的服务节点；
    将所述运控终端与所述服务节点的连接关系从所述stick table会话黏着表中移除；
    计算所述服务集群内所有可选服务节点的请求处理能力，所述负载均衡器将所述连接请求转发至当前请求处理能力最强的服务器节点；
    将所述运控终端与所述当前请求处理能力最强的服务器节点的连接关系存入所述tick table会话黏着表；
    所述运控终端与所述服务节点成功建立连接。
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