论文部分内容阅读
近年来,随着通信技术和人工智能产业的发展,智能家居产品大量涌现,智能家居行业进入了一个高速发展的阶段。如何对智能家居产品进行高效、低成本的管理成为智能家居设备生产商亟需解决的问题。为此,本文基于Docker容器构建智能家居云平台方便智能家居厂商对设备进行管理。基于云平台的管理系统提供移动终端和网页端服务,方便管理员用户监控、管理设备,显著地提升服务的实用性和便携性。此外,通过云平台对设备进行统一的管理和维护,可以降低人力成本,方便管理人员定位问题、优化设备系统功能。通过基于以云平台为核心的用户数据的存储、计算及分析,可以为消费者提供更加智能化的服务。本文简述了目前智能家居行业的相关背景、意义及所存在的问题,详细介绍了基于Docker容器的智能家居云平台的设计和实现过程。本文设计的云平台是一个分布式系统,由负载均衡模块、网络通信模块、消息队列模块、业务接口层、业务实现层和数据库持久层组成。主要工作体现在以下几个方面:(1)在系统架构方面,为了应对高并发的网络请求,采用多前台多后台的部署方案。前台作为业务接口层,负责收发请求和页面展示;后台作为逻辑实现层,负责数据库的基本操作。采用RabbitMQ消息队列实现前后台之间的异步通信,达到功能解耦和提高信息吞吐量的效果,保证消息转发的高可靠性。(2)由于智能家居设备与云平台之间的交互频繁,本文采用WebSocket协议在云平台与智能家居设备之间建立长连接,实现实时的全双工通信模式。当存在大量的设备时,为提高云平台的并发能力,本文基于Netty网络编程框架设计并实现WebSocket服务器,保证云平台能够与大量的智能家居设备之间维持稳定的长连接。利用Redis服务器,设计了缓存数据结构,避免智能家居设备与云平台重复建立长连接。(3)对系统的基本功能和设计进行介绍,阐述了云平台各个模块的设计与实现。并在此基础上,介绍了基本的设备功能、云平台管理员用户功能和设备持有者功能的实现。(4)为解决以往分布式系统部署繁琐,生产与开发环境不一致性等问题,本文将云平台的应用服务部署在Docker容器中,提高了云平台的可维护性,节约了硬件成本。而且,容器技术有利于云平台的扩展。当业务量增加时,只需要增加容器数量即可。针对本文所构建的基于云平台的智能家居管理系统,进行了基于Docker容器的部署与测试。实验数据表明,在面对高并发量的WebSocket业务请求时,本文所设计的智能家居云平台具有较好的可靠性,能够正确处理来自设备的请求。