[發明專利]一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法

有效

• 申請號: 201811035160.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109309599B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 董敏;池孫煌;畢盛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L1/00;H04L29/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法，包括步驟：1)構建路燈設備自定義消息類；2)構建消息的解碼器完成緩沖區數據流到設備消息類的轉換；3)構建數據流的編碼器完成設備消息類到緩沖區數據流的轉換；4)通過添加校驗處理器完成設備消息的校驗；5)通過添加心跳包處理器完成路燈設備在線狀態的維護與心跳包的回復；6)通過業務處理器完成設備消息的功能識別與業務分發。本發明采用Netty高性能網絡框架，結合路燈設備私有協議構建相關的消息編解碼器與各種消息處理器，完成管理平臺與路燈硬件平臺之間的多連接高并發通信。

技術領域

本發明涉及物聯網、網絡編程的技術領域，尤其是指一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法。

背景技術

近年來，隨著共享單車、共享汽車的興起，物聯網產業呈現出爆發式的增長，萬物互聯的時代離我們越來越近。與此同時，隨著硬件設備的不斷增加，對數以萬計的硬件設備進行有效、統一的管理成為必須解決的一個問題。而在這個問題中，在面對大量硬件設備單位時間內集中式的通信請求下，如何構建一個支持多連接高并發的網絡通信模塊是其中的核心問題。

路燈設備作為智慧城市的一個重要節點，也是物聯網體系中的重要組成部分。所以如何構建高性能的網絡通信模塊同樣也是路燈管理系統中的關鍵技術點。目前，對于管理平臺與路燈硬件平臺間的通信主要有以下兩種形式:1)基于Java BIO(阻塞式)的通信模式：數據接收方面，服務端阻塞監聽是否有路燈設備連接，如果有則為其分配一個線程，每個路燈設備的連接對應一個線程來進行數據的接收。數據發送方面，采用數據發送線程結合全局消息發送隊列的方法完成。2)基于Java NIO(非阻塞式)的通信模式：每個路燈設備的連接被封裝成一個通道，底層采用epoll通信模型，使得僅一個線程就可以完成與成千上萬個路燈設備間的通信。

總體而言，對于基于BIO的網絡通信實現簡單，但是由于一個設備對應一個線程，而服務器支持的線程數是有限的，因此無法支持過多路燈設備的連接。另外BIO通信模型是阻塞式的，如果路燈設備沒有數據發送到管理平臺，則對應的線程會阻塞在數據讀取方法上，這造成了大量的線程被阻塞，系統資源浪費嚴重。對于NIO通信模式，雖然很好的解決了BIO通信模式上的不足，支持多連接高并發。但是其開發過程復雜，開發門檻高，稍有不慎，就會造成難以排查的錯誤。同時Java NIO類庫中還存在許多需要開發人員額外自行處理的錯誤，比如眾所周知的epoll空輪詢，如果不對其進行處理，會造成程序進入無限的死循環中，進而系統的資源被耗盡。此外，不管是BIO還是NIO都需要開發人員自行處理TCP的半包、粘包問題，這無形中增大了開發的難度。

本發明提供一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法，采用Netty高性能網絡框架，結合路燈設備私有協議構建相關的消息編解碼器與各種消息處理器，完成管理平臺與路燈硬件平臺之間的多連接高并發通信。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出了一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法，突破傳統管理平臺與路燈硬件平臺間的通信的問題，讓開發者能夠快速根據設備的私有協議構建高效可用的高性能網絡通信模塊，從而完成管理平臺與路燈設備間穩定的數據交互，通過添加自定義的處理器還能進一步完成如心跳包管理、數據包校驗、業務信息分發等后續功能，為上層業務模塊的開發提供堅實可靠的基礎。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種基于路燈硬件平臺實現物聯網設備高并發通信的方法，包括以下步驟：

1)構建路燈設備消息類；

2)構建消息的解碼器完成緩沖區數據流到設備消息類的轉換；

3)構建數據流的編碼器完成設備消息類到緩沖區數據流的轉換；

4)通過添加校驗處理器完成設備消息的校驗；

5)通過添加心跳包處理器完成路燈設備在線狀態的維護與心跳包的回復；