[发明专利]一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法

说明书

本发明公开了一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法，包括步骤：1)构建路灯设备自定义消息类；2)构建消息的解码器完成缓冲区数据流到设备消息类的转换；3)构建数据流的编码器完成设备消息类到缓冲区数据流的转换；4)通过添加校验处理器完成设备消息的校验；5)通过添加心跳包处理器完成路灯设备在线状态的维护与心跳包的回复；6)通过业务处理器完成设备消息的功能识别与业务分发。本发明采用Netty高性能网络框架，结合路灯设备私有协议构建相关的消息编解码器与各种消息处理器，完成管理平台与路灯硬件平台之间的多连接高并发通信。

技术领域

本发明涉及物联网、网络编程的技术领域，尤其是指一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法。

背景技术

近年来，随着共享单车、共享汽车的兴起，物联网产业呈现出爆发式的增长，万物互联的时代离我们越来越近。与此同时，随着硬件设备的不断增加，对数以万计的硬件设备进行有效、统一的管理成为必须解决的一个问题。而在这个问题中，在面对大量硬件设备单位时间内集中式的通信请求下，如何构建一个支持多连接高并发的网络通信模块是其中的核心问题。

路灯设备作为智慧城市的一个重要节点，也是物联网体系中的重要组成部分。所以如何构建高性能的网络通信模块同样也是路灯管理系统中的关键技术点。目前，对于管理平台与路灯硬件平台间的通信主要有以下两种形式:1)基于Java BIO(阻塞式)的通信模式：数据接收方面，服务端阻塞监听是否有路灯设备连接，如果有则为其分配一个线程，每个路灯设备的连接对应一个线程来进行数据的接收。数据发送方面，采用数据发送线程结合全局消息发送队列的方法完成。2)基于Java NIO(非阻塞式)的通信模式：每个路灯设备的连接被封装成一个通道，底层采用epoll通信模型，使得仅一个线程就可以完成与成千上万个路灯设备间的通信。

总体而言，对于基于BIO的网络通信实现简单，但是由于一个设备对应一个线程，而服务器支持的线程数是有限的，因此无法支持过多路灯设备的连接。另外BIO通信模型是阻塞式的，如果路灯设备没有数据发送到管理平台，则对应的线程会阻塞在数据读取方法上，这造成了大量的线程被阻塞，系统资源浪费严重。对于NIO通信模式，虽然很好的解决了BIO通信模式上的不足，支持多连接高并发。但是其开发过程复杂，开发门槛高，稍有不慎，就会造成难以排查的错误。同时Java NIO类库中还存在许多需要开发人员额外自行处理的错误，比如众所周知的epoll空轮询，如果不对其进行处理，会造成程序进入无限的死循环中，进而系统的资源被耗尽。此外，不管是BIO还是NIO都需要开发人员自行处理TCP的半包、粘包问题，这无形中增大了开发的难度。

本发明提供一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法，采用Netty高性能网络框架，结合路灯设备私有协议构建相关的消息编解码器与各种消息处理器，完成管理平台与路灯硬件平台之间的多连接高并发通信。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法，突破传统管理平台与路灯硬件平台间的通信的问题，让开发者能够快速根据设备的私有协议构建高效可用的高性能网络通信模块，从而完成管理平台与路灯设备间稳定的数据交互，通过添加自定义的处理器还能进一步完成如心跳包管理、数据包校验、业务信息分发等后续功能，为上层业务模块的开发提供坚实可靠的基础。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于路灯硬件平台实现物联网设备高并发通信的方法，包括以下步骤：

1)构建路灯设备消息类；

2)构建消息的解码器完成缓冲区数据流到设备消息类的转换；

3)构建数据流的编码器完成设备消息类到缓冲区数据流的转换；

4)通过添加校验处理器完成设备消息的校验；

5)通过添加心跳包处理器完成路灯设备在线状态的维护与心跳包的回复；