微服務架構在智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)的應用探究

尹春鵬

摘要：在社會經(jīng)濟和當代科技水平發(fā)展的同時，我國智能家居系統(tǒng)中的各個功能也得到了完善和優(yōu)化。當前的智能家居能夠為群眾提供更為舒適、便捷且安全性更高的居家生活環(huán)境。在這之中，智能家居網(wǎng)管作為管理智能家居系統(tǒng)中的重要核心，可以對智能家居設備中的一切數(shù)據(jù)和信息等進行統(tǒng)一的管理與控制。而微服務構架則是支撐網(wǎng)關管理系統(tǒng)建設的主要因素。本文將從微服務構架在智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中的作用等方面展開詳細分析與探討。

關鍵詞：微服務;智能家居網(wǎng)關;管理系統(tǒng)

中圖分類號： TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0027-02

由于互聯(lián)網(wǎng)以及智能科技的迅速發(fā)展，使得智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)能夠為維護人員與使用者在使用和維護的過程中提供了諸多便利，既確保了群眾家居生活的安全性，還讓維護人員能夠以更為便利的方式對家庭設備中的信息進行維護。但是由于用戶的快速增長，不同的家庭對網(wǎng)關管理系統(tǒng)的需求也各不相同，而傳統(tǒng)的單體架構系統(tǒng)也逐漸無法滿足家庭的需求與社會發(fā)展的進度。因此需要使用微服務架構來建設網(wǎng)關管理系統(tǒng)。

1 微服務

1.1 微服務的來源與概念

微服務作為一個新興的軟件架構，指的是系統(tǒng)架構在設計時的一種風格，通過將某個大型的應用程序和服務拆分成多個微服務，并以這樣的形式讓工作變得更加簡潔，也便于工作人員進行管理與維護[1]。微服務并不是將整個應用程序進行堆棧，而是直接擴展單個組件。

微服務構架具備了SOA的特點，但實際上還是具有一定的差異性。SOA更偏向于，微服務架構在運行過程中更加強調(diào)獨立性，通過減少開發(fā)的復雜性，全面實現(xiàn)服務的靈活性與便于實施、管理的能力[2]。

微服務架構所拆分成的小型服務均能夠獨立運行進行，各個服務之間可以通過輕量級的交互機制來實現(xiàn)不同服務之間的通信交流，例如RPC、HTTP等等。對于智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)來說，小型服務可以在獨立擴展、伸縮運行的同時又具備著清晰的邊界，能夠為智能家居的運行奠定良好基礎。

1.2 微服務架構的優(yōu)勢

微服務架構能夠從一個復雜的大業(yè)務中分離成為數(shù)個小業(yè)務，在此基礎上將小業(yè)務分解成多個小型服務。微服務架構就是以這種化繁為簡方式來突出微服務構架的便捷性，同時更加便于日常工作的管理與維護[3]。由于微服務是根據(jù)業(yè)務的類型來進行分解的，所以代碼編寫工作也是根據(jù)業(yè)務類型來進行，因此在很大程度上提高了程序擴展性與可讀性。

微服務構架中的各個小型服務都能夠獨立運轉，也就是每個服務單元都具有自身的獨立運行進程。這樣在運行過程中，一旦某一個服務單位中的代碼出現(xiàn)變化，可以不重新對整個應用程序的進程進行重新編寫。就算對服務單元中的代碼進行重新編寫也不會對其他服務單元的運行造成妨礙。使單個服務單元的測試與應用更加便利。

微服務構架作為分布式的系統(tǒng)，各個服務單元之間并沒有連接。后期在業(yè)務不斷增加的同時，會拆分出更多的微服務單元。這也顯示出了微服務架構強大的擴展能力。后期所拆分出的微服務可以正常展開集群部署，這在很大程度上解決了用戶數(shù)量劇增給平臺帶來的訪問量負荷的問題。

微服務構架中所拆分出的每個微服務團隊都可以進行獨立開發(fā)。團隊需要在符合API協(xié)議的基礎上使用適合的開發(fā)語言來進行自由開發(fā)。在以往的工作模式中，開發(fā)人員只能根據(jù)公司的規(guī)定在有限范圍內(nèi)選擇技術開發(fā)，現(xiàn)在則可以根據(jù)業(yè)務的類型，擴大技術的選擇范圍。

2 微服務架構在智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)的定位

在互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展之下，群眾的生活水平得到了明顯的提升，且對生活品質(zhì)的要求也越來越高。目前的智能家居環(huán)境已經(jīng)從以往的安全防控逐漸發(fā)展成了以用戶舒適度為中心，讓用戶能夠更加便捷的生活。智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡對家庭網(wǎng)關中的設備進行管理，并以此為基礎為用戶營造良好的生活環(huán)境。

2.1 集中式的定位

過去用戶家庭中的設備數(shù)據(jù)與信息都是獨立儲存在家庭網(wǎng)關中，但這種方式并不便于管理人員對設備信息進行維護與管理，導致管理人員每次都需要親自上門檢查設備信息。為了提高工作效率，可以通過建立具有統(tǒng)一性的管理中心，將用戶的家居設備信息進行統(tǒng)一管理。

2.2 個性化

由于用戶群體日益龐大，用戶的需求、在家時的家居設備使用狀態(tài)等均不相同，而使用微服務架構能夠制定出更多組合，根據(jù)用戶的喜好為用戶營造出更好的家庭生活環(huán)境。

3 微服務構架在智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中的應用

在應用智能家居網(wǎng)關管理平臺的過程中，由于用戶數(shù)量的增加以及用戶需求的增多，因此出現(xiàn)了許多問題，而這些問題在使用單體架構所無法解決的?；诖碎_始引入微服務架構來提高平臺的擴展能力，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務。智能家居網(wǎng)關管理平臺是讓服務人工獲取用戶的授權，來為用戶管理家庭網(wǎng)關中所保存的各項設備數(shù)據(jù)，再通過服務器與家庭網(wǎng)關的通訊來確保數(shù)據(jù)的相同。下面將詳細介紹微服務架構在智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中的應用。

3.1 服務劃分

根據(jù)目前智能家居網(wǎng)關系統(tǒng)的運行狀況來看，通過微服務架構來對智能家居網(wǎng)關管理平臺進行拆分管理，十分符合當前用戶生活中的個性化服務需求[4]。個性化定制服務是為了在滿足客戶需求的基礎上劃分出更具有實用性的功能。各個微服務都有著獨立的服務接口，與以往的單體架構相比更容易進行維護。目前新的智能家居網(wǎng)關管理平臺都是由不同的微服務構成，且每個服務單位都只負責單獨的業(yè)務功能。

3.2 總體框架

將微服務架構應用于智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中時，需要根據(jù)服務單元之間的連接性，構建一個具有開放性與拓展性的管理平臺[5]。將微服務構架作為基礎，對系統(tǒng)所提供的業(yè)務功能進行重新整合與編寫，讓其成為具有獨立性且能夠?qū)崿F(xiàn)功能轉移的服務單位。不同的服務單位之間采用通訊方式進行溝通、聯(lián)系，再以相互協(xié)作的方式構建成為能一個能夠供外界訪問的應用管理平臺。接下來將對智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中的框架進行介紹。

第一部分是外部訪問，管理員在獲得用戶授權之后，采用web服務的方式來對服務接口進行調(diào)動，以此來達到維護家庭網(wǎng)關設備信息的目的。

二是服務網(wǎng)關。微服務從智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中分解出來后，每個微服務都有著不同的訪問地址。管理員在進行維護管理的過程中，需要對數(shù)個微服務接口進行微調(diào)與訪問才能夠完成維護工作。如果直接通過客戶端直接對微服務進行通信，可能會存在例如向客戶端多次向不同的微服務發(fā)起請求，增加了客戶端數(shù)據(jù)的復雜性等問題。并且由于存在著跨域請求的情況，導致每個微服務都必須進行獨立認證。在管理系統(tǒng)更新之后，要對服務單元進行重新分解，如果之前存在著客戶端與微服務之間有通信聯(lián)系的情況，會導致后期代碼重編難度增加。

上述所存在的問題，可以通過微服務架構中的API路由網(wǎng)關來進行解決與處理。微服務網(wǎng)關作為調(diào)用端與接口提供端之間的中間層。所有的外部請求都會經(jīng)過微服務API路由網(wǎng)關。也正因如此，可以讓調(diào)用端與API網(wǎng)關進行交互通訊，從而實現(xiàn)對所有微服務接口的通信，達到減少調(diào)用端與微服務接口之間的交互次數(shù)、便于各項權限的驗證的目的。

三是服務層。服務層是由拆分出的獨立、具有擴展性的微服務單元所組成。服務層中所涵蓋的是與業(yè)務相關的微服務和一些基礎服務。業(yè)務微服務主要包含了用戶、設備、情景模式等微服務。基礎微服務則包含了權限認證、日志管理等內(nèi)容，具體的排序會根據(jù)服務的使用頻率與重要程度來進行排序。圖1就是微服務構架服務層的示例。

四是通訊層。智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)的存在是為了對用戶家庭網(wǎng)關數(shù)據(jù)以及相應的信息進行管理與維護，不但要確保數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，還需要讓網(wǎng)關與平臺之間能夠達到實時通訊的效果，從而滿足異構數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息同步增長的目的。

3.3 智能家居網(wǎng)關管理平臺的主要功能

用戶模板的功能是管理家庭用戶與管理員的數(shù)據(jù)信息。其中涵蓋了新用戶注冊、用戶登錄和用戶授權這幾項業(yè)務。設備以及用戶信息由用戶自行錄入，而管理員則是通過系統(tǒng)以及登錄頁面輸入相應的信息進入管理平臺，完成登錄操作。

設備模板則是對用戶家庭網(wǎng)關中的設備信息進行管理與服務，這其中涵蓋了設備信息錄入、修改等業(yè)務。情境模板是建立在管理員獲得用戶授權后，根據(jù)實際天氣狀況以及用戶的設備使用情況等，根據(jù)用戶的需求控制家庭設備的運行情況。數(shù)據(jù)模塊是指定期對數(shù)據(jù)庫中的設備信息與情境模式信息等進行統(tǒng)一的備份，便于后期查找數(shù)據(jù)，也能夠確保云端與用戶家庭網(wǎng)關的數(shù)據(jù)保持一致。

由于微服務架構中每個服務單位所包含的功能都具有較強的獨立性與單一性，因此開發(fā)人員可以根據(jù)業(yè)務的需求與自己的技術棧對服務單位進行合理的開發(fā)與維護。從而確保整個應用系統(tǒng)的開發(fā)效率與使用合理性，進一步加快系統(tǒng)更新、升級的步伐。微服務架構應用于智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)中，在后期的發(fā)展過程中，可以根據(jù)不同用戶的需求，加快系統(tǒng)平臺的升級與修改，管理員也可以通過用戶的授權，和用戶一起遠程管理家庭網(wǎng)關的設備數(shù)據(jù)以及使用狀態(tài)。

4 結束語

綜上所述，在了解了微服務架構的發(fā)展來源與概念之后，可以進一步了解到微服務架構與單體架構相比之下的優(yōu)勢與應用方式，根據(jù)目前的時代科技發(fā)展趨勢，微服務架構是當前最符合智能家居網(wǎng)關管理系統(tǒng)建設與管理的方式。并以微服務架構為中心設計更加具有實用性與服務性的智能網(wǎng)關管理平臺。但目前微服務架構仍然處于實踐階段，后續(xù)還存在著較大的發(fā)展空間，在智能家居網(wǎng)關管理平臺的用途也在不斷被開發(fā)。

參考文獻：

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[3] 楊強，張鈞鳴.基于微服務架構的大數(shù)據(jù)應用開發(fā)創(chuàng)新實踐[J].電力大數(shù)據(jù)，2019，22（3）：71-76.

[4] 隋永鑫.微服務架構在電動汽車智能充電服務與運營平臺系統(tǒng)中的應用[J].微型機與應用，2017，36（24）：102-104，108.

[5] 黃嘉誠，董晶.基于微服務的智能檔案服務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子設計工程，2018，26（2）：26-30.

【通聯(lián)編輯：唐一東】