基于微服务的边缘计算网关设计与实现

• 作 者: 高凡石
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 物联网 边缘计算 网关 线程池 负载均衡算法

随着物联网技术的发展,网络智能设备产生的海量数据对原有云计算的服务模式提出了挑战,边缘计算应运而生。网关是物联网系统中的重要节点,由于部署位置更靠近网络边缘,其通信及数据处理能力亟待提高。本文基于微服务相关技术,设计和构建了面向边缘计算的网关系统,主要工作如下:首先,针对边缘计算网关与北向云平台和南向设备端的交互问题,设计了基于微服务的边缘计算网关,网关主要由基础服务组件、通信管理组件和设备管理组件构成。基础服务组件为网关提供底层支持,通信管理组件提供网关与云端、网关与设备以及网关内部组件间的通信服务,设备管理组件提供设备接入和管理服务。其次,针对边缘计算网关的业务特点,提出了基于滑动窗格的响应比轮询算法,并在设备管理微服务内对Java原生线程池进行了优化。前者通过引入响应比参数,解决了原有算法初始权重确定困难的问题,后者通过对Java原生线程池的工作队列以及工作流进行重构,提升了线程池在高并发场景下的处理能力。最后,基于系统整体架构设计方案对边缘计算网关进行构建,通过自动化部署平台,将网关服务以Docker镜像的方式进行部署和运行。进行了网关的功能以及关键组件的性能测试,验证了业务功能的可行性以及负载均衡算法改进、线程池优化和对象池引入等策略的有效性。