[发明专利]一种面向跨域协同服务的双层云架构系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种面向跨域协同服务的双层云架构系统及实现方法，双层云架构系统包括云端中心节点组成的第一层云以及边缘节点组成的第二层云；第一层云可接受数据管理人员向其注册系统包含的数据以及接受开发人员向其注册具有不同功能的原子计算服务。所述原子计算服务分布在不同的边缘节点之上；第一层云与客户端建立链接，客户端向第一层云提出服务请求，接受请求后，第一层云将请求转化为原子计算服务组合。之后，第一层云通过调度第二层云得到原子计算服务执行结果，将结果进行汇总并返回给客户端。所述第二层云除接受第一层云调度之外，还与感知层建立链接，可以对连接在其上的物联网设备提供数据的整合、存储及预处理服务。

技术领域

本发明涉及边缘计算技术领域，特别涉及一种面向跨域协同服务的云端与边缘节点构成的双层云架构系统及实现方法。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，越来越多的物联网设备被广泛应用到社会生活的各个领域，例如智能穿戴设备、智能车辆环境感知设备以及视频监控设备。对这些设备进行管理和数据存储及运算能力的支持是保障设备发挥最大功效的重要因素。在现阶段的产业事件中，云服务器依旧是对物联网设备提供数据存储及运算能力支持的重要手段，当面临大规模的物联网数据传输任务时，设备端与云端的通信将占用大量的带宽。此外，如果设备端需要从云端请求数据，数据在互联网中的传输会产生没必要的服务延时。

边缘计算是云计算的重要补充，其技术的核心思想是通过在互联网的边缘部署服务器，使得物联网设备可以从边缘计算服务器得到数据存储和计算能力的支持，从而没必要通过互联网与云端进行通讯。这样一来，数据传输将不再占用互联网的网络带宽，边缘计算服务器端也能更加及时地对物联网设备的请求进行响应，同时数据的安全性也得到了提升。

然而，学界及工业界对边缘计算的研究仍处于起步阶段，现有对边缘计算的研究都集中在边缘计算的装置研究以及边缘节点与物联网的通讯设计上。目前尚无在此基础上的服务提供模型的研究。此外，目前的结构要么是“云端-物联网设备”，要么是“边缘节点-物联网设备”，对于“云端-边缘节点”组成的双层云架构，以及更进一步的对于云端与边缘节点的协同机制，目前尚无研究。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有技术对“云端-边缘节点”组成的双层云架构下，对于云端与边缘节点的协同机制的研究的空缺，提供一种面向跨域协同服务的双层云架构系统及实现方法，利用双层云结构实现跨域的分布式的计算及服务支持架构，使得云计算服务与边缘计算服务得以优势互补，满足客户端的多样化服务需求。

本发明的技术解决方案：一种面向跨域协同服务的双层云架构系统，包括：位于云端服务器的中心节点组成的第一层云、多个边缘节点组成的第二层云；中心节点对客户端发送的请求进行解析；多个边缘节点与位于感知层的各类物联网设备连接；

所述第一层云，服务功能包括数据集注册，原子计算服务注册、客户端请求解析、边缘节点任务调度及服务结果返回；所述数据集注册将数据集所有者将分布在第二层云的数据集的信息注册到第一层云；所述原子计算服务注册将原子计算服务的开发者将分布在第二层云的原子计算服务的基本信息注册到第一层云上；所述客户端请求解析将第一层云接受客户端提出的服务请求，并通过解析所述服务请求，将其转化为原子计算服务组合；所述边缘节点任务调度将分解出来的原子计算服务分配给第二层云的多个边缘计算节点；所述服务结果返回模块将第二层云的原子计算服务计算出的结果进行汇总，并返回给客户端；

所述第二层云，将多个边缘节点分布在不同位置区域；每个边缘节点的功能包括，从感知层获取数据，并转化为数据集进行存储；提供原子计算服务执行所需的计算环境，并提前对原子计算服务的程序代码进行部署。在收到第一层云发出的执行原子服务的指令后，按照指令的要求执行相应的原子服务。第二层云与第一层云的关系为：第二层云在第一层云的调度下执行所部署的原子计算服务；第二层云与感知层的关系为：各类物联网感知设备向第二层云上的边缘节点发送采集的数据，并从边缘节点获取计算资源。