[发明专利]一种新型架构的边缘计算系统

说明书

本发明公开了一种新型架构的边缘计算系统，涉及边缘计算领域，该系统至少包括部署在云端数据中心的云端层以及部署在边缘节点的边缘层；云端层包括云控模块，边缘层包括边缘模块，边缘模块内部至少包括Rocket组件、Meta Manager组件和边缘消息通道；边缘模块通过边缘消息通道与云控模块进行网络通信；该系统基于轻量级的容器化技术，提供一种稳定可靠的边缘软件部署编排系统，结合云边协同与边缘自治两种方案的优势，能够有效地减少边缘侧软件编排部署的人员干预，降低边缘侧的软件运维难度，解决边缘计算所面临的云边协同、网络、管理、扩展、异构等技术挑战。

技术领域

本发明涉及边缘计算领域，尤其是一种新型架构的边缘计算系统。

背景技术

边缘计算是一种分布式计算的架构，应用在诸多物联网场景(智能家居、工业自动化、智慧城市等)和非物联网场景(社群、CDN等)下，边缘计算将应用程序、数据与服务的运算由云端数据中心移往网络逻辑上的边缘节点来处理，边缘节点是指地理分布上更加靠近硬件设备而相对远离云端数据中心的计算资源节点，因此可以加快数据的处理与传送速度，减少延迟。在实际应用时，要求边缘计算具有稳定可靠的软件编排部署方案，在不同的网络场景下边缘端既有云边协同需求又需要满足边缘自治，传统的边缘侧软件部署均强依赖运维人员人工处理，而各种边缘节点的环境差异大，依靠大量人力的方式来维护海量边缘节点的软件难度高，耗时耗力，也难以避免运维人员误操作造成边缘服务大面积宕机，运维人员的能力要求高，传统的方案不稳定、不可靠。

现代的边缘部署方案集中在两个方向上，其一为云边协同(代表方案kubeedge)，其二为边缘自治(代表方案k3s)，但这两种架构都各有缺点：

kubeedge架构上包含运算侧和边缘侧两部分，运算侧负责应用和配置的下发，边缘侧则负责运行边缘应用和管理接入设备，kubeedge架构从云计算的部署方案扩展而来，强调云端能力，在这种方案中，边缘计算无法单独存在，必定要和远程数据中心打通，对于边缘侧的网络资源需求较高，边缘侧与云端侧失去链接后将失去管控能力，在网络环境差甚至无的场景下(例如：盾构机掘进场景等)缺陷较多。

k3s架构从云计算的部署方案精简而来，强调边缘能力，在这种方案中，边缘侧具备完整的自治能力，但与云端侧的协同能力较差，运维管理不便、可扩展性较差。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种新型架构的边缘计算系统，本发明的技术方案如下：

一种新型架构的边缘计算系统，该边缘计算系统至少包括部署在云端数据中心的云端层以及部署在边缘节点的边缘层；云端层包括云控模块，边缘层包括边缘模块，边缘模块内部至少包括Rocket组件、Meta Manager组件和边缘消息通道；边缘模块通过边缘消息通道与云控模块进行网络通信；

云控模块对边缘模块进行控制实现边缘节点的资源管理以及生命周期管理，且云控模块获取边缘模块同步到云端数据中心的数据，实现边缘计算系统的云边协同功能；

边缘模块利用Rocket组件进行边缘节点的资源管理以及生命周期管理，并将源数据持久化至Meta Manager组件中，边缘模块利用Meta Manager组件进行源数据本地持久化，实现边缘计算系统的边缘自治功能。

其进一步的技术方案为，Rocket组件包括资源管理模块、状态管理模块、垃圾回收模块、事件总线模块、源数据存储模块和若干个不同量级的容器运行时模块。

其进一步的技术方案为，边缘模块还包括Bus总线以及数字双胞胎映射组件，在边缘模块内部，Rocket组件和Meta Manager组件连接通信，Meta Manager组件、Bus总线以及数字双胞胎映射组件均与边缘消息通道连接通信。