文献综述(或调研报告):
通过调研学术界和工业界边缘计算和SDN框架,以及虚拟化技术使用情况,以下罗列对本项目具有一定价值的工具介绍。其中EdgeX Foundry和Tungsten Fabric都采用了(适配了)容器技术,具有良好的可迁移性与可扩展性。相较于虚拟机,容器技术具有轻量化,易于部署,易于管理的特点[1]。
- EdgeX Foundry
EdgeX Foundry是用于物联网边缘计算的标准化互操作性框架,其优势是诸如网关,集线器和路由器之类的边缘节点。它可以通过不同的协议与各种传感器和设备连接,对其进行管理并从中收集数据,并将数据导出到边缘或云中的本地应用程序以进行进一步处理。 EdgeX被设计为与硬件,CPU,操作系统和应用程序环境无关。它可以在本地运行或在Docker容器中运行。
“南侧”,包括所有IoT对象,以及与那些设备,传感器,执行器和其他IoT对象直接通信以从中收集数据的网络边缘。“北侧”,包括收集数据,存储,聚集,分析和转换为信息的云(或企业系统),以及与云进行通信的网络部分。EdgeX Foundry将这两方面联系在一起,无论硬件,软件和网络如何不同。
EdgeX试图将物联网对象从南侧到通用API的操作方法统一起来,以便北侧的应用程序可以用相同的方式来操作这些对象。EdgeX使用设备配置文件(Device Profile)描述南侧对象。定义对象的类型,对象提供的数据格式,要存储在EdgeX中的数据格式以及用于操作此对象的命令。每个设备配置文件都涉及设备服务,该服务是一种转换数据格式的服务 ,并将命令转换为IoT对象知道如何执行的指令。EdgeX为开发人员提供了SDK来创建设备服务,因此它可以通过编程支持设备接口和协议的任何组合。
如图1所示[2],EdgeX包含一组微服务,使服务可以根据设备的能力进行扩展和缩减。这些微服务可以分为四个服务层和两个基础的增强系统服务。四个服务层分别包括Device Services层,Core Services层,Supporting Services层和Export Services层。底层的两个增强系统服务分别是“系统管理”和“安全性”。六层中的每一层均由几个组件组成,所有组件均使用通用的Restful API进行配置。
1)Device Services层:此层由设备服务组成。 根据设备配置文件,Device Services层转换数据格式,将其发送到Core Services层,并转换来自Core Services层的命令请求。
2)Core Services层:该层由四个组件组成:Core Data,Command,Metadata以及Registry amp; Configuration。核心数据既是持久性存储库,又是管理服务。它存储和管理从南侧对象收集的数据。 Command是一项服务,用于为从北端到Device Services的命令请求提供API。Metadata是有关IoT对象的存储库和管理服务表单数据。例如,设备配置文件已上传并存储在元数据中。Registry amp; Configuration为其他微服务提供集中的配置和操作参数管理。
3)Supporting Services层:该层旨在提供边缘分析和智能[3]。现在,Rules Engine,Alerts amp; Notification,Scheduling和Logging微服务已实现。可以设置目标数据范围以触发特定设备作为规则,而Rules Engine通过监视传入的数据来帮助实现规则。警报和通知可以在紧急情况下通过电子邮件,REST回调或其他方法向另一个系统或人员发送通知或警报。 发生驱动或维修故障。调度模块可以设置一个计时器来定期清理陈旧的数据。Logging用于记录EdgeX的运行信息。
4)Exporting Services层:此层将EdgeX与“北侧”连接,并由客户端注册和导出分发组成。客户端注册使特定云或本地应用程序之类的客户端可以注册为Core Data的数据接收者。导出分发将数据分发给在客户端注册中注册的客户端。
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