基于集群化架构的云服务平台的设计

发布时间：2020-02-13 20:35

【摘要】：随着智能家居产品的逐渐普及,如何处理不断增长的数据流量成为智能家居云服务平台面临的主要难题之一。在大数据时代,云服务平台能否提供稳定、及时和高效的数据服务,成为人们对智能家居产品的主要担忧之一。本文从智能家居的实际需求出发,为避免因单机负载性能瓶颈而导致的系统崩溃,提出了基于集群化架构的云服务平台的设计方案。整个云服务平台由多个小型集群构成,包含监控管理中心,负载均衡节点集群、网关端业务节点集群、客户端业务节点集群、数据中心和产品控制中心六大模块。各个子系统之间职责明确,协同工作,为智能家居提供稳定服务。为了提高整个云服务平台的可用性和稳定性,防止人工干预引起的误操作,本文设计了私有通信协议和服务治理框架。在知识库中制定了决策约束和自治方案,根据实际场景自动执行相应计划。该方案使平台具有根据业务压力自动伸缩规模、屏蔽修复宕机节点,同步节点状态的特点,保障了节点的高可用性和稳定性。由于终端与云平台采用长时间的有状态连接,具有短时间并发数据量大的特点。由此,本文提出了动态平滑负载调度算法。根据节点资源利用率和负载状态的实时反馈,动态调整一致性哈希算法建立的调度模型。根据请求信息,通过哈希落环的方式得到相应的可用服务器列表,经过调度后平台各个节点的负载保持均衡,平滑增长。在该场景下,相比于其他调度算法,该算法在调度可靠性和各个节点资源利用率上有较大的提高。对于业务节点,采用基于事件驱动的设计理念,设计了高并发、低时延的多层次数据处理框架。根据业务逻辑进行层次模块化划分,各个层次之间通过队列进行松耦合连接,提高了请求处理效率,并且保证用户与智能网关之间通信的实时性。本文还根据网关异常信息收集的现实需求,结合elk框架模型,设计了网关信息分布式收集方案,为异常分析和产品的改进提供了良好的基础。最后对整个云服务平台进行了测试,包括功能完整性测试、性能测试和服务稳定性测试,各项测试结果都表明整个平台达到了预期要求,符合实际的使用需求。
【图文】：

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图 1.2 “智能家居”搜索指数(图片来源:百度指数)去智能家居系统通常以智能网关为数据中心，以一个家庭为单点，采用局域网据交互，无法远程控制；现有的智能家居系统通常采用局域网与互联网结合，为一个数据中心，进行数据收发、中转、存储、分析等。随着产品的大范围普致数据量剧增，由于智能家居的场景特性，对产品的可靠性和实时性有极高的信产生的海量的、分布式的复杂状态数据，照搬其他领域的数据存储与分析的遇到性能瓶颈。如何构建高可靠性、高吞吐能力、高存储计算能力的云服务平究难点[9]。计算技术的发展现状信息爆炸的今天，无时无刻不在产生互联网数据。数据产生于生活的各个领域据量的飞速增长，服务器后端的计算压力和数据中心的存储压力不断增重，利来缓解资源压力成为了一种主流的发展趋势。果以国内云计算市场发展作为依据划分，2007-2010 为市场引入阶段，这一阶段户对云计算认知度低，云计算的发展方向和商业盈利模式还处于摸索期，缺乏

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杭州电子科技大学硕士学位论文第二章系统的整体设计集群需求分析智能家居通常由移动终端，云服务器平台、智能网关、家居设备和私有网络 5 大模]。整体模型如图 2.1 所示，云服务平台与智能网关、客户端的对应关系是一对多，家居产品的成熟与稳定。用户量的爆炸式增长，将会导致云服务平台两端（客户端的负载和并发压力急剧增大。但是云服务平台是移动设备与智能网关之间连接的桥交互的中枢，云平台服务质量的下降将影响整个智能家居系统。如何保证高并发的客户端和网关的请求能够准确、实时和稳定的得到响应处理，是云服务平台无法规问题。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.09

【参考文献】