【摘要】：隨著第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮的到來,物聯(lián)網(wǎng)躍然出現(xiàn)在我們生活中的方方面面,而隨著溫家寶總理提出的“感知中國”的概念,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)變成熱點(diǎn)話題,引起了全國人民的關(guān)注。不同于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)把各式各樣琳瑯滿目的物品接入到了網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)Gartner的統(tǒng)計(jì),2017年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)超過了全球人口的數(shù)量,這意味著,在這個(gè)從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的轉(zhuǎn)折中,萬物物聯(lián)正處在即將爆發(fā)的時(shí)刻。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成了行業(yè)內(nèi)通用的規(guī)范,而物聯(lián)網(wǎng)還沒有形成領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。如果向傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)那樣把海量的多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)交給后臺服務(wù)器去處理,對硬件配置的要求將會十分夸張,而且也不利于服務(wù)器業(yè)務(wù)的橫向縱向擴(kuò)展。為了解決這個(gè)問題,緩解后臺服務(wù)器的壓力,物聯(lián)網(wǎng)中間件的概念應(yīng)運(yùn)而生。本文以物聯(lián)網(wǎng)中間件為切入點(diǎn),探討了如何設(shè)計(jì)一個(gè)功能完善、適應(yīng)多種傳輸協(xié)議并且可以滿足生產(chǎn)環(huán)境的單臺服務(wù)器百萬級別并發(fā)設(shè)備連接的中間件,并以此為基礎(chǔ),根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需要設(shè)計(jì)了一套物聯(lián)網(wǎng)智能門鎖系統(tǒng)。首先,本文介紹了中間件這一概念,以及它在項(xiàng)目架構(gòu)中的位置,并引出物聯(lián)網(wǎng)中間件的主要功能,即處理多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。接著探討了行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)這一話題,比較并分析了項(xiàng)目中需要用到的MQTT協(xié)議和CoAP協(xié)議的特點(diǎn),設(shè)計(jì)對比仿真實(shí)驗(yàn)測試了它們的性能,并為在哪些領(lǐng)域使用這些協(xié)議提出了建議。其次,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)中間件設(shè)計(jì)的主要需求,通過單臺服務(wù)器百萬級別的并發(fā)連接實(shí)驗(yàn)測試了 Nodejs實(shí)現(xiàn)高性能物聯(lián)網(wǎng)中間件的可行性。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了以微服務(wù)為架構(gòu)的智能門鎖中間件系統(tǒng),提供包含微服架構(gòu)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)注冊、服務(wù)升級等基本功能,同時(shí)還包括MQTT、CoAP傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)日志等模塊,此外,為緩解海量數(shù)據(jù)對中間件的壓力,使用Kafka集群作為物聯(lián)網(wǎng)中間件與后端服務(wù)器信息交互的“橋梁”。最后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能門鎖系統(tǒng)的前端管理頁面、移動端app以及后端服務(wù)器,使用數(shù)據(jù)庫MongoDB的分片功能來持久化海量數(shù)據(jù),并且與實(shí)現(xiàn)了與單臺百萬級并發(fā)連接的智能門鎖中間件的對接。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU89;TP391.44;TN929.5
【圖文】：

８］逡逑0逡逑在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中，中間件所處的位置如圖２．１所示：逡逑應(yīng)用層１邐邐邋應(yīng)用層ｎ逡逑邐ｉＺ邐邐ＸＺ邐逡逑中間件層逡逑邐邐逡逑操作系統(tǒng)／硬件逡逑圖２．邋１應(yīng)用中間件的三層結(jié)構(gòu)逡逑總的來講，中間件作為一個(gè)獨(dú)立的軟件系統(tǒng)，可以使上層避免多源數(shù)據(jù)采集逡逑異構(gòu)的問題，為上層提供便利。另外，在對分布式應(yīng)用系統(tǒng)需求越來越高的今天，逡逑人們提出的中間件的理論，為分布式的廣泛發(fā)展提供了支持。逡逑

ＭＱＴＴ協(xié)議是應(yīng)用層協(xié)議，采用了邋“發(fā)布／訂閱”模式，就是指發(fā)布消息者逡逑和訂閱消息者并不是通過ＭＱＴＴ協(xié)議直接進(jìn)行信息交流。相反，數(shù)據(jù)交換由消逡逑息Ｂｒｏｋｅｒ邋（代理）通過ＭＱＴＴ協(xié)議執(zhí)行。如圖３．１所示：逡逑邐邋邐邋ｐａｙｌｏａｄ邐邐逡逑ｔｏｐｉｃ／ｐａｙｌｏａｄ邐邐邐邐—？—邋邐Ｎ逡逑發(fā)布者代理邐＾訂閱者逡逑邐邐Ｉ邐ｂ＝＝＝＝ｌ邐逡逑ｔｏｐｉｃ逡逑圖３．邋１邋ＭＱＴＴ協(xié)議結(jié)構(gòu)圖逡逑ＭＱＴＴ使用Ｃ／Ｓ邋（客戶端／服務(wù)器）模型，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)（嵌入式設(shè)備）是逡逑通過ＴＣＰ連接到代理服務(wù)器的獨(dú)立客戶端。ＭＱＴＴ是面向消息的，每個(gè)數(shù)據(jù)對逡逑代理都是離散的和不透明的［３５］。每個(gè)客戶端可以訂閱多個(gè)主題，代理服務(wù)器接逡逑收到消息后，會根據(jù)其主題的不同，會發(fā)送到所有訂閱該主題的客戶端上。同時(shí)，逡逑ＭＱＴＴ提供三種ＱｏＳ邋（Ｑｕａｌｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｓｅｒｖｉｃｅ，服務(wù)質(zhì)量）來應(yīng)對不同的開發(fā)需求。逡逑１０逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳旖;張美平;許力;;WSN應(yīng)用層協(xié)議MQTT-SN與CoAP的剖析與改進(jìn)[J];計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2015年02期

2 孔俊俊;郭耀;陳向群;邵維忠;;一種基于智能物體的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)方法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2013年06期

3 王汝傳;孫力娟;沙超;黃海平;肖甫;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)[J];南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

本文編號：2720981