支持多协议的微服务化物联网平台研究与实现
这是一篇关于物联网平台,微服务架构,多协议,负载均衡调度,容器动态调度的论文, 主要内容为作为物联网产业结构的关键组成要素,物联网平台既要面对海量异构设备的接入需求,也要在设备、用户和云端之间搭建高效稳定的交互通道。因此,物联网平台既需要满足可扩展性,以支持新的异构协议设备的接入,也需要满足可用性,为大量设备和用户的交互提供良好的服务质量。结合微服务架构和Docker容器技术对物联网平台进行构建和部署,是实现平台可扩展性和可用性的可行方案。本文以笔者所在研究课题组的EMCloud物联网平台为背景,对实现平台可扩展性和可用性过程中存在的问题进行研究,具体的工作和创新如下:(1)对EMCloud物联网平台的可扩展性和可用性需求进行分析,提出了物联网平台在构建、部署和运行过程中存在的具体问题,研究了与问题相关的技术,并提出本文的设计思路。(2)构建和部署支持多协议的微服务化物联网平台。对基于单体架构的物联网平台进行微服务划分,在平台接入层以微服务的形式提供多协议支持,并制定符合平台微服务特性的服务通信机制,使平台满足可扩展性。针对物联网平台中不同微服务所需实例资源数量不同的问题,提出基于分层模糊综合评价方法的微服务冗余度模型,评估微服务的冗余度,并根据冗余度进行服务的初始化部署,构建微服务集群,保证平台的可用性。(3)设计并实现一种基于会话标识的负载均衡调度策略。针对物联网平台的微服务集群需要满足负载分配的均衡性、局部性和会话粘性的需求,本文提出Maglev-Round负载均衡调度算法,并基于设备会话标识实现设备网络地址变动时的会话粘性。(4)设计并实现一种基于服务负载和性能预测的容器动态调度策略。针对因服务的访问负载动态变化而导致部署的容器实例数不能满足服务需求的问题,本文结合服务负载预测模型和服务性能预测模型进行服务性能状态的预测,并根据预测值进行容器调度决策,实现服务的水平伸缩。最后,本文使用微服务初始化部署策略部署物联网平台,并对平台的基础功能、多协议支持特性、负载均衡调度策略以及容器动态调度策略进行测试,验证了 EMCloud平台的可扩展性和可用性。
基于ARM的多协议无线适配器软件系统设计与实现
这是一篇关于多协议,嵌入式系统,无线通信,仪器程控的论文, 主要内容为随着网络化与智能化的推进,测试系统呈现异构性、模块化、多节点的发展趋势。面对测试场景的复杂化、测量参数的多样化,传统的集中式、一体化综合自动测试系统已难以满足当前的测试需求。在此背景下,能够兼容多种无线传输技术、搭配不同有线桥接方式、并适应多型测试设备及终端节点的分布式自动测试系统将成为自动测试及智能测试领域新的发展方向。作为测试系统与测量终端之间实现无线互联和信息转译的媒介,多协议无线适配器扮演着重要角色。本课题将基于自主设计研发的某型多协议无线适配器硬件平台,以ARM嵌入式系统为主控核心,结合层次化、模块化程序设计理念,完成兼具Wi-Fi、Wi-Fi Halow、LTE-M、蓝牙、Zig Bee、Lo Ra六种无线通信功能,并实现以GPIB、LXI、USB等多总线方式适配测试终端的多协议无线适配器软件设计与开发。本文主要研究内容如下:1、基于ARM的嵌入式系统环境搭建与应用程序设计:根据系统功能需求,完成交叉编译环境搭建、Boot Loader移植、内核裁剪、文件系统建立以及通信模组驱动移植,并设计一套能够实现无线通信、仪器程控、无线触发、波形回传等多任务并发处理的应用程序,同时引入卡尔曼滤波算法,以实现无线定时触发功能。2、无线通信功能设计与实现:研究不同无线通信技术及传输协议,并设计符合协议要求的无线通信驱动程序及私有传输协议,以提高数据的可靠性,同时研究并引入NAT转换技术以实现测量设备的无线扩展功能。3、仪器程控功能设计与实现:研究不同总线标准及接口的通信协议以适配多类型测试资源及终端设备,设计符合协议要求的仪器接口驱动程序,其中包括GPIB接口驱动、USB接口驱动、LAN接口驱动,以实现分布式系统中的仪器程控和波形实时回传等功能。通过上述研究内容,最终完成了多协议无线适配器的软件设计与开发。整机的测试结果表明,无线适配器能够支持GPIB/LXI/USB多总线接口,兼容Wi-Fi、WiFi Halow、LTE-M、蓝牙、Zig Bee、Lo Ra多协议无线通信体制,同时无线适配终端具备数据时效性传输、无线定时/随机触发与无线扩展等功能。综上,本论文设计的多协议无线适配器软件能够满足设计要求。
支持多协议的微服务化物联网平台研究与实现
这是一篇关于物联网平台,微服务架构,多协议,负载均衡调度,容器动态调度的论文, 主要内容为作为物联网产业结构的关键组成要素,物联网平台既要面对海量异构设备的接入需求,也要在设备、用户和云端之间搭建高效稳定的交互通道。因此,物联网平台既需要满足可扩展性,以支持新的异构协议设备的接入,也需要满足可用性,为大量设备和用户的交互提供良好的服务质量。结合微服务架构和Docker容器技术对物联网平台进行构建和部署,是实现平台可扩展性和可用性的可行方案。本文以笔者所在研究课题组的EMCloud物联网平台为背景,对实现平台可扩展性和可用性过程中存在的问题进行研究,具体的工作和创新如下:(1)对EMCloud物联网平台的可扩展性和可用性需求进行分析,提出了物联网平台在构建、部署和运行过程中存在的具体问题,研究了与问题相关的技术,并提出本文的设计思路。(2)构建和部署支持多协议的微服务化物联网平台。对基于单体架构的物联网平台进行微服务划分,在平台接入层以微服务的形式提供多协议支持,并制定符合平台微服务特性的服务通信机制,使平台满足可扩展性。针对物联网平台中不同微服务所需实例资源数量不同的问题,提出基于分层模糊综合评价方法的微服务冗余度模型,评估微服务的冗余度,并根据冗余度进行服务的初始化部署,构建微服务集群,保证平台的可用性。(3)设计并实现一种基于会话标识的负载均衡调度策略。针对物联网平台的微服务集群需要满足负载分配的均衡性、局部性和会话粘性的需求,本文提出Maglev-Round负载均衡调度算法,并基于设备会话标识实现设备网络地址变动时的会话粘性。(4)设计并实现一种基于服务负载和性能预测的容器动态调度策略。针对因服务的访问负载动态变化而导致部署的容器实例数不能满足服务需求的问题,本文结合服务负载预测模型和服务性能预测模型进行服务性能状态的预测,并根据预测值进行容器调度决策,实现服务的水平伸缩。最后,本文使用微服务初始化部署策略部署物联网平台,并对平台的基础功能、多协议支持特性、负载均衡调度策略以及容器动态调度策略进行测试,验证了 EMCloud平台的可扩展性和可用性。
支持多协议的微服务化物联网平台研究与实现
这是一篇关于物联网平台,微服务架构,多协议,负载均衡调度,容器动态调度的论文, 主要内容为作为物联网产业结构的关键组成要素,物联网平台既要面对海量异构设备的接入需求,也要在设备、用户和云端之间搭建高效稳定的交互通道。因此,物联网平台既需要满足可扩展性,以支持新的异构协议设备的接入,也需要满足可用性,为大量设备和用户的交互提供良好的服务质量。结合微服务架构和Docker容器技术对物联网平台进行构建和部署,是实现平台可扩展性和可用性的可行方案。本文以笔者所在研究课题组的EMCloud物联网平台为背景,对实现平台可扩展性和可用性过程中存在的问题进行研究,具体的工作和创新如下:(1)对EMCloud物联网平台的可扩展性和可用性需求进行分析,提出了物联网平台在构建、部署和运行过程中存在的具体问题,研究了与问题相关的技术,并提出本文的设计思路。(2)构建和部署支持多协议的微服务化物联网平台。对基于单体架构的物联网平台进行微服务划分,在平台接入层以微服务的形式提供多协议支持,并制定符合平台微服务特性的服务通信机制,使平台满足可扩展性。针对物联网平台中不同微服务所需实例资源数量不同的问题,提出基于分层模糊综合评价方法的微服务冗余度模型,评估微服务的冗余度,并根据冗余度进行服务的初始化部署,构建微服务集群,保证平台的可用性。(3)设计并实现一种基于会话标识的负载均衡调度策略。针对物联网平台的微服务集群需要满足负载分配的均衡性、局部性和会话粘性的需求,本文提出Maglev-Round负载均衡调度算法,并基于设备会话标识实现设备网络地址变动时的会话粘性。(4)设计并实现一种基于服务负载和性能预测的容器动态调度策略。针对因服务的访问负载动态变化而导致部署的容器实例数不能满足服务需求的问题,本文结合服务负载预测模型和服务性能预测模型进行服务性能状态的预测,并根据预测值进行容器调度决策,实现服务的水平伸缩。最后,本文使用微服务初始化部署策略部署物联网平台,并对平台的基础功能、多协议支持特性、负载均衡调度策略以及容器动态调度策略进行测试,验证了 EMCloud平台的可扩展性和可用性。
基于ARM的多协议无线适配器软件系统设计与实现
这是一篇关于多协议,嵌入式系统,无线通信,仪器程控的论文, 主要内容为随着网络化与智能化的推进,测试系统呈现异构性、模块化、多节点的发展趋势。面对测试场景的复杂化、测量参数的多样化,传统的集中式、一体化综合自动测试系统已难以满足当前的测试需求。在此背景下,能够兼容多种无线传输技术、搭配不同有线桥接方式、并适应多型测试设备及终端节点的分布式自动测试系统将成为自动测试及智能测试领域新的发展方向。作为测试系统与测量终端之间实现无线互联和信息转译的媒介,多协议无线适配器扮演着重要角色。本课题将基于自主设计研发的某型多协议无线适配器硬件平台,以ARM嵌入式系统为主控核心,结合层次化、模块化程序设计理念,完成兼具Wi-Fi、Wi-Fi Halow、LTE-M、蓝牙、Zig Bee、Lo Ra六种无线通信功能,并实现以GPIB、LXI、USB等多总线方式适配测试终端的多协议无线适配器软件设计与开发。本文主要研究内容如下:1、基于ARM的嵌入式系统环境搭建与应用程序设计:根据系统功能需求,完成交叉编译环境搭建、Boot Loader移植、内核裁剪、文件系统建立以及通信模组驱动移植,并设计一套能够实现无线通信、仪器程控、无线触发、波形回传等多任务并发处理的应用程序,同时引入卡尔曼滤波算法,以实现无线定时触发功能。2、无线通信功能设计与实现:研究不同无线通信技术及传输协议,并设计符合协议要求的无线通信驱动程序及私有传输协议,以提高数据的可靠性,同时研究并引入NAT转换技术以实现测量设备的无线扩展功能。3、仪器程控功能设计与实现:研究不同总线标准及接口的通信协议以适配多类型测试资源及终端设备,设计符合协议要求的仪器接口驱动程序,其中包括GPIB接口驱动、USB接口驱动、LAN接口驱动,以实现分布式系统中的仪器程控和波形实时回传等功能。通过上述研究内容,最终完成了多协议无线适配器的软件设计与开发。整机的测试结果表明,无线适配器能够支持GPIB/LXI/USB多总线接口,兼容Wi-Fi、WiFi Halow、LTE-M、蓝牙、Zig Bee、Lo Ra多协议无线通信体制,同时无线适配终端具备数据时效性传输、无线定时/随机触发与无线扩展等功能。综上,本论文设计的多协议无线适配器软件能够满足设计要求。
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