本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)及霧計算領域，具體涉及一種在SDN中基于霧計算的架構(gòu)及其處理方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應用，越來越多的應用把數(shù)據(jù)處理以及存儲放到了云計算中心，解決了物聯(lián)網(wǎng)設備和智能終端存儲、計算能力不足的問題，同時也減少了此類設備的能耗。

盡管云計算應用越來越廣泛，但是智能設備并不能完全受益于云計算服務，比如智能設備缺少網(wǎng)絡資源以及在云計算中心進行計算處理的能力。由于傳輸時延過大，對于時延敏感的應用程序來說，云計算的服務形式就不適合了。

到2020年連接到互聯(lián)網(wǎng)的智能設備數(shù)量將超過240億，由于連接設備數(shù)量的增加、智能設備以及云計算中心之間的長距離，并且用戶重復請求云計算服務，因此將對網(wǎng)絡性能造成嚴重的負擔并且降低云計算服務的Qos。此外，在云計算中心以及智能設備之間的高網(wǎng)絡延遲并不適用于時延敏感的應用程序和服務。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進，即本發(fā)明公開了一種在SDN(軟件定義網(wǎng)絡)中基于霧計算的架構(gòu)及其處理方法，其不僅可以減少物聯(lián)網(wǎng)服務的處理時間，而且可以充分利用軟件定義網(wǎng)絡集中控制的特點，避免網(wǎng)絡擁塞。

技術(shù)方案：一種在SDN中基于霧計算的架構(gòu)，包括：

物聯(lián)網(wǎng)設備層，包括智能傳感器和受控終端，

霧計算層，包括網(wǎng)絡設備以及多個邊緣服務器，上述網(wǎng)絡設備包括多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個路由交換設備，多個路由交換設備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡，多個邊緣服務器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進行數(shù)據(jù)交互，霧計算層用于處理實時性的物聯(lián)網(wǎng)服務請求，包括網(wǎng)絡設備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務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；

控制節(jié)點，分別與有線網(wǎng)絡、多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務管理器，其中：

SDN控制器用于管理網(wǎng)絡設備并分別獲取多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個邊緣服務器的通信時延；

物聯(lián)網(wǎng)服務管理器用于維護邊緣服務器占用表和服務映射表，邊緣服務器占用表周期更新邊緣服務器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務的處理位置，

控制節(jié)點同時根據(jù)邊緣服務器的CPU使用率、邊緣服務器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務請求的大小、對時延的敏感程度和控制節(jié)點到各個邊緣服務器的通信時延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務的處理位置，并更新服務映射表；

云計算中心，與有線網(wǎng)絡相連，用于處理非實時性的物聯(lián)網(wǎng)服務請求，存儲霧計算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點。

一種在SDN中基于霧計算的架構(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)點請求數(shù)據(jù)處理服務，同時告知控制節(jié)點服務大小以及是否為時延敏感服務；

(2)、控制節(jié)點收到數(shù)據(jù)處理服務請求后，獲取服務類型，若為非時延敏感業(yè)務時，進入步驟(3)；若為時延敏感業(yè)務時，進入步驟(4)；

(3)、控制節(jié)點通過智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送至云計算中心，并將該服務的處理位置保存至服務映射表，然后由云計算中心進行數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果返回至控制節(jié)點，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；

(4)、比較數(shù)據(jù)處理服務請求與閾值的大小，若數(shù)據(jù)處理服務請求的大小小于閾值，進入步驟(5)，若數(shù)據(jù)處理服務請求的大小大于閾值，進入步驟(6)，

(5)、控制節(jié)點查詢智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到各個邊緣服務器的時延，按照時延大小對邊緣服務器進行升序排序，然后根據(jù)排序后的順序依次查找服務器占用表，當邊緣服務器CPU使用率以及內(nèi)存使用率低于閾值時，選定該邊緣服務器作為服務處理位置，并將該服務處理位置保存至服務映射表，接著控制節(jié)點將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時讓邊緣服務器做好數(shù)據(jù)處理服務準備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至選定的邊緣服務器，最后由選定的邊緣服務器進行數(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，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；

(6)查詢服務器占用表，控制節(jié)點選擇出CPU使用率以及內(nèi)存使用率大于閾值的邊緣服務器，數(shù)據(jù)處理服務器將由篩選出的多個邊緣服務器共同協(xié)作處理，控制節(jié)點將該服務處理位置保存至服務映射表，控制節(jié)點將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時讓將參與數(shù)據(jù)處理服務的邊緣服務器做好準備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)分割，分別傳輸至上述多個邊緣服務器，最后由選定的多個邊緣服務器進行數(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，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端。

有益效果：本發(fā)明公開的一種在SDN中基于霧計算的架構(gòu)及其處理方法具有以下有益效果：

1、霧計算層的邊緣服務器位于網(wǎng)絡的邊緣，更靠近物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及受控終端，物聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠在本地進行實時的得到處理，減少了傳輸?shù)臅r延；

2、SDN架構(gòu)能夠?qū)W(wǎng)絡進行集中控制，方便對網(wǎng)絡進行管理，利用SDN對網(wǎng)絡進行統(tǒng)一管理的特點，獲取網(wǎng)關(guān)到邊緣服務器的時延，使得進行數(shù)據(jù)處理服務時充分考慮了當前網(wǎng)絡的狀況，有效避免了網(wǎng)絡擁塞狀況的出現(xiàn)；

3、利用輕量級的虛擬化技術(shù)容器技術(shù)，加快了服務處理的部署。

附圖說明

圖1是本發(fā)明公開的一種在SDN中基于霧計算的架構(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。

具體實施方式：

下面對本發(fā)明的具體實施方式詳細說明。

如圖1所示，一種在SDN中基于霧計算的架構(gòu)，包括：

物聯(lián)網(wǎng)設備層，包括智能傳感器和受控終端，

霧計算層，包括網(wǎng)絡設備以及多個邊緣服務器，上述網(wǎng)絡設備包括多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和多個路由交換設備，多個路由交換設備相連構(gòu)成有線網(wǎng)絡，多個邊緣服務器、智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與有線網(wǎng)絡相連，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分別與智能傳感器、受控終端進行數(shù)據(jù)交互，霧計算層用于處理實時性的物聯(lián)網(wǎng)服務請求，包括網(wǎng)絡設備傳輸由智能傳感器采集的物聯(lián)網(wǎng)服務需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，邊緣服務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；

控制節(jié)點，分別與有線網(wǎng)絡、多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相連，包括SDN控制器以及物聯(lián)網(wǎng)服務管理器，其中：

SDN控制器用于管理網(wǎng)絡設備并分別獲取多個智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到每個邊緣服務器的通信時延；

物聯(lián)網(wǎng)服務管理器用于維護邊緣服務器占用表和服務映射表，邊緣服務器占用表周期更新邊緣服務器的CPU使用率以及內(nèi)存使用率，邊緣服務映射表保存物聯(lián)網(wǎng)服務的處理位置，

控制節(jié)點同時根據(jù)邊緣服務器的CPU使用率、邊緣服務器的內(nèi)存使用率、物聯(lián)網(wǎng)服務請求的大小、對時延的敏感程度和控制節(jié)點到各個邊緣服務器的通信時延，共同決策出物聯(lián)網(wǎng)服務的處理位置，并更新服務映射表；

云計算中心，與有線網(wǎng)絡相連，用于處理非實時性的物聯(lián)網(wǎng)服務請求，存儲霧計算層上傳的智能傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，并對環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果下發(fā)至控制節(jié)點。

一種在SDN中基于霧計算的架構(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)點請求數(shù)據(jù)處理服務，同時告知控制節(jié)點服務大小以及是否為時延敏感服務；

(2)、控制節(jié)點收到數(shù)據(jù)處理服務請求后，獲取服務類型，若為非時延敏感業(yè)務時，進入步驟(3)；若為時延敏感業(yè)務時，進入步驟(4)；

(3)、如圖2所示，控制節(jié)點通過智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送至云計算中心，并將該服務的處理位置保存至服務映射表，然后由云計算中心進行數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果返回至控制節(jié)點，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；

(4)、比較數(shù)據(jù)處理服務請求與閾值的大小，若數(shù)據(jù)處理服務請求的大小小于閾值，進入步驟(5)，若數(shù)據(jù)處理服務請求的大小大于閾值，進入步驟(6)，

(5)、如圖3所示，控制節(jié)點查詢智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到各個邊緣服務器的時延，按照時延大小對邊緣服務器進行升序排序，然后根據(jù)排序后的順序依次查找服務器占用表，當邊緣服務器CPU使用率以及內(nèi)存使用率低于閾值時，選定該邊緣服務器作為服務處理位置，并將該服務處理位置保存至服務映射表，接著控制節(jié)點將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時讓邊緣服務器做好數(shù)據(jù)處理服務準備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至選定的邊緣服務器，最后由選定的邊緣服務器進行數(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，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端；

(6)如圖4所示，查詢服務器占用表，控制節(jié)點選擇出CPU使用率以及內(nèi)存使用率大于閾值的邊緣服務器，數(shù)據(jù)處理服務器將由篩選出的多個邊緣服務器共同協(xié)作處理，控制節(jié)點將該服務處理位置保存至服務映射表，控制節(jié)點將決策結(jié)果發(fā)送給智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，同時讓將參與數(shù)據(jù)處理服務的邊緣服務器做好準備，智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將智能傳感器檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)分割，分別傳輸至上述多個邊緣服務器，最后由選定的多個邊緣服務器進行數(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，控制節(jié)點更新服務映射表，將已經(jīng)處理完成的服務從表中刪除，并將處理結(jié)果反饋至受控終端。

上面對本發(fā)明的實施方式做了詳細說明。但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在所屬技術(shù)領域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。