一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)及其處理方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)，其包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層、霧計(jì)算層、控制節(jié)點(diǎn)和云計(jì)算中心。在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)的處理方法，包括(1)智能傳感器將經(jīng)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求；(2)若為非時(shí)延敏感業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)步驟(3)；否則轉(zhuǎn)步驟(4)；(3)控制節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳至云計(jì)算中心，云計(jì)算中心將結(jié)果反饋至受控終端；(4)若數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求小于閾值轉(zhuǎn)步驟(5)，反之轉(zhuǎn)步驟(6)；(5)查找服務(wù)器占用表并由選定的邊緣服務(wù)器進(jìn)行處理并將結(jié)果反饋至受控終端；(6)查詢服務(wù)器占用表，控制節(jié)點(diǎn)選擇出CPU使用率以及內(nèi)存使用率大于閾值的邊緣服務(wù)器，由選定的多個(gè)邊緣服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將理結(jié)果返回至受控終端。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)及其處理方法
本專利技術(shù)涉及物聯(lián)網(wǎng)及霧計(jì)算領(lǐng)域，具體涉及一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)及其處理方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的應(yīng)用把數(shù)據(jù)處理以及存儲(chǔ)放到了云計(jì)算中心，解決了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和智能終端存儲(chǔ)、計(jì)算能力不足的問(wèn)題，同時(shí)也減少了此類設(shè)備的能耗。盡管云計(jì)算應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是智能設(shè)備并不能完全受益于云計(jì)算服務(wù)，比如智能設(shè)備缺少網(wǎng)絡(luò)資源以及在云計(jì)算中心進(jìn)行計(jì)算處理的能力。由于傳輸時(shí)延過(guò)大，對(duì)于時(shí)延敏感的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，云計(jì)算的服務(wù)形式就不適合了。到2020年連接到互聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備數(shù)量將超過(guò)240億，由于連接設(shè)備數(shù)量的增加、智能設(shè)備以及云計(jì)算中心之間的長(zhǎng)距離，并且用戶重復(fù)請(qǐng)求云計(jì)算服務(wù)，因此將對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)并且降低云計(jì)算服務(wù)的Qos。此外，在云計(jì)算中心以及智能設(shè)備之間的高網(wǎng)絡(luò)延遲并不適用于時(shí)延敏感的應(yīng)用程序和服務(wù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題做出改進(jìn)，即本專利技術(shù)公開了一種在SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))中基于霧計(jì)算的架構(gòu)及其處理方法，其不僅可以減少物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理時(shí)間，而且可以充分利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)集中控制的特點(diǎn)，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。技術(shù)方案：一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)，包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層，包括智能傳感器和受控終端，霧計(jì)算層，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及多個(gè)邊緣服務(wù)器，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個(gè)路由交換設(shè)備，多個(gè)路由交換設(shè)備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)邊緣服務(wù)器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡(luò)相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，霧計(jì)算層用于處理實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務(wù)器處理分析智能傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將處理分析的結(jié)果反饋至控制節(jié)點(diǎn)；控制節(jié)點(diǎn)，分別與有線網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器，其中：SDN控制器用于管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并分別獲取多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延；物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器用于維護(hù)邊緣服務(wù)器占用表和服務(wù)映射表，邊緣服務(wù)器占用表周期更新邊緣服務(wù)器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務(wù)映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，控制節(jié)點(diǎn)同時(shí)根據(jù)邊緣服務(wù)器的CPU使用率、邊緣服務(wù)器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求的大小、對(duì)時(shí)延的敏感程度和控制節(jié)點(diǎn)到各個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，并更新服務(wù)映射表；云計(jì)算中心，與有線網(wǎng)絡(luò)相連，用于處理非實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，存儲(chǔ)霧計(jì)算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點(diǎn)。一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：(1)、智能傳感器將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)后，向控制節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)處理服務(wù)，同時(shí)告知控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)大小以及是否為時(shí)延敏感服務(wù)；(2)、控制節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求后，獲取服務(wù)類型，若為非時(shí)延敏感業(yè)務(wù)時(shí)，進(jìn)入步驟(3)；若為時(shí)延敏感業(yè)務(wù)時(shí)，進(jìn)入步驟(4)；(3)、控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送至云計(jì)算中心，并將該服務(wù)的處理位置保存至服務(wù)映射表，然后由云計(jì)算中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果返回至控制節(jié)點(diǎn)，控制節(jié)點(diǎn)更新服務(wù)映射表，將已經(jīng)處理完成的服務(wù)從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；(4)、比較數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求與閾值的大小，若數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求的大小小于閾值，進(jìn)入步驟(5)，若數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求的大小大于閾值，進(jìn)入步驟(6)，(5)、控制節(jié)點(diǎn)查詢智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到各個(gè)邊緣服務(wù)器的時(shí)延，按照時(shí)延大小對(duì)邊緣服務(wù)器進(jìn)行升序排序，然后根據(jù)排序后的順序依次查找服務(wù)器占用表，當(dāng)邊緣服務(wù)器CPU使用率以及內(nèi)存使用率低于閾值時(shí)，選定該邊緣服務(wù)器作為服務(wù)處理位置，并將該服務(wù)處理位置保存至服務(wù)映射表，接著控制節(jié)點(diǎn)將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時(shí)讓邊緣服務(wù)器做好數(shù)據(jù)處理服務(wù)準(zhǔn)備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測(cè)到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至選定的邊緣服務(wù)器，最后由選定的邊緣服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)束后將處理結(jié)果返回至控制節(jié)點(diǎn)，控制節(jié)點(diǎn)更新服務(wù)映射表，將已經(jīng)處理完成的服務(wù)從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；(6)查詢服務(wù)器占用表，控制節(jié)點(diǎn)選擇出CPU使用率以及內(nèi)存使用率大于閾值的邊緣服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器將由篩選出的多個(gè)邊緣服務(wù)器共同協(xié)作處理，控制節(jié)點(diǎn)將該服務(wù)處理位置保存至服務(wù)映射表，控制節(jié)點(diǎn)將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時(shí)讓將參與數(shù)據(jù)處理服務(wù)的邊緣服務(wù)器做好準(zhǔn)備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測(cè)到的環(huán)境數(shù)據(jù)分割，分別傳輸至上述多個(gè)邊緣服務(wù)器，最后由選定的多個(gè)邊緣服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)束后將處理結(jié)果返回至控制節(jié)點(diǎn)，控制節(jié)點(diǎn)更新服務(wù)映射表，將已經(jīng)處理完成的服務(wù)從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端。有益效果：本專利技術(shù)公開的一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)及其處理方法具有以下有益效果：1、霧計(jì)算層的邊緣服務(wù)器位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，更靠近物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及受控終端，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠在本地進(jìn)行實(shí)時(shí)的得到處理，減少了傳輸?shù)臅r(shí)延；2、SDN架構(gòu)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制，方便對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，利用SDN對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管理的特點(diǎn)，獲取網(wǎng)關(guān)到邊緣服務(wù)器的時(shí)延，使得進(jìn)行數(shù)據(jù)處理服務(wù)時(shí)充分考慮了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀況，有效避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況的出現(xiàn)；3、利用輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)容器技術(shù)，加快了服務(wù)處理的部署。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)公開的一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)的示意圖；圖2是步驟(3)的處理流程示意圖；圖3是步驟(5)的處理流程示意圖；圖4是步驟(6)的處理流程示意圖。具體實(shí)施方式：下面對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)，包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層，包括智能傳感器和受控終端，霧計(jì)算層，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及多個(gè)邊緣服務(wù)器，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個(gè)路由交換設(shè)備，多個(gè)路由交換設(shè)備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)邊緣服務(wù)器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡(luò)相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，霧計(jì)算層用于處理實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務(wù)器處理分析智能傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將處理分析的結(jié)果反饋至控制節(jié)點(diǎn)；控制節(jié)點(diǎn)，分別與有線網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器，其中：SDN控制器用于管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并分別獲取多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延；物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器用于維護(hù)邊緣服務(wù)器占用表和服務(wù)映射表，邊緣服務(wù)器占用表周期更新邊緣服務(wù)器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務(wù)映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，控制節(jié)點(diǎn)同時(shí)根據(jù)邊緣服務(wù)器的CPU使用率、邊緣服務(wù)器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求的大小、對(duì)時(shí)延的敏感程度和控制節(jié)點(diǎn)到各個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，并更新服務(wù)映射表；云計(jì)算中心，與有線網(wǎng)絡(luò)相連，用于處理非實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，存儲(chǔ)霧計(jì)算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點(diǎn)。一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)的處理方法，包括以下步驟：(1)、智能傳感器將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)，其特征在于，包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層，包括智能傳感器和受控終端，霧計(jì)算層，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及多個(gè)邊緣服務(wù)器，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個(gè)路由交換設(shè)備，多個(gè)路由交換設(shè)備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)邊緣服務(wù)器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡(luò)相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，霧計(jì)算層用于處理實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務(wù)器處理分析智能傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將處理分析的結(jié)果反饋至控制節(jié)點(diǎn)；控制節(jié)點(diǎn)，分別與有線網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器，其中：SDN控制器用于管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并分別獲取多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延；物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器用于維護(hù)邊緣服務(wù)器占用表和服務(wù)映射表，邊緣服務(wù)器占用表周期更新邊緣服務(wù)器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務(wù)映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，控制節(jié)點(diǎn)同時(shí)根據(jù)邊緣服務(wù)器的CPU使用率、邊緣服務(wù)器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求的大小、對(duì)時(shí)延的敏感程度和控制節(jié)點(diǎn)到各個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，并更新服務(wù)映射表；云計(jì)算中心，與有線網(wǎng)絡(luò)相連，用于處理非實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，存儲(chǔ)霧計(jì)算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點(diǎn)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)，其特征在于，包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層，包括智能傳感器和受控終端，霧計(jì)算層，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及多個(gè)邊緣服務(wù)器，上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個(gè)路由交換設(shè)備，多個(gè)路由交換設(shè)備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)邊緣服務(wù)器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡(luò)相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，霧計(jì)算層用于處理實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務(wù)器處理分析智能傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將處理分析的結(jié)果反饋至控制節(jié)點(diǎn)；控制節(jié)點(diǎn)，分別與有線網(wǎng)絡(luò)、多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器，其中：SDN控制器用于管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并分別獲取多個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延；物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)管理器用于維護(hù)邊緣服務(wù)器占用表和服務(wù)映射表，邊緣服務(wù)器占用表周期更新邊緣服務(wù)器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務(wù)映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，控制節(jié)點(diǎn)同時(shí)根據(jù)邊緣服務(wù)器的CPU使用率、邊緣服務(wù)器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求的大小、對(duì)時(shí)延的敏感程度和控制節(jié)點(diǎn)到各個(gè)邊緣服務(wù)器的通信時(shí)延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的處理位置，并更新服務(wù)映射表；云計(jì)算中心，與有線網(wǎng)絡(luò)相連，用于處理非實(shí)時(shí)性的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)請(qǐng)求，存儲(chǔ)霧計(jì)算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點(diǎn)。2.一種在SDN中基于霧計(jì)算的架構(gòu)的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)、智能傳感器將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)后，向控制節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)處理服務(wù)，同時(shí)告知控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)大小以及是否為時(shí)延敏感服務(wù)；(2)、控制節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)處理服務(wù)請(qǐng)求后，獲取服務(wù)類型，若為非時(shí)延敏感業(yè)務(wù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙力強(qiáng)，謝程亮，梁凱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西,61