一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统，属于边缘计算操作领域；所述的法包括针对物联网网关在微内核外设置物联网网关系统服务层；设置物联网网关硬件抽象层，为传感器软件堆栈提供抽象，进行不同硬件平台的移植；本发明专利技术方法采用了微内核的体系结构；它将内核中最基本的功能保留在内核，而将那些不需要在核心态执行的功能移到用户态执行，从而降低了内核的设计复杂性；而那些移出内核的操作系统代码根据分层的原则被划分成若干服务程序，它们的执行相互独立，交互则都借助于微内核进行通信；微内核结构有效地分离了内核与服务、服务与服务，使得它们之间的接口更加清晰，维护的代价降低，各部分可以独立地优化和演进。独立地优化和演进。独立地优化和演进。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统


[0001]本专利技术公开一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统，涉及边缘计算操作


技术介绍

[0002]随着边缘计算大规模的运用，边缘操作系统面临边缘环境越来越复杂的挑战。边缘是生成所有事件数据并执行自动操作的地方，因为它必须得到管理和保护。它还包括一系列传感器、执行器和设备，它们相互之间以及与云服务进行实时数据的交互和通信。另一个方面，随着物联网规模的不断扩大，数据分析和决策等一些功能将不得不本地化，这意味着这些功能正在从云转移到边缘。
[0003]目前的现状问题是，对于边缘计算场景下的操作系统内核，因为处于边缘侧，所处的计算环境要求限制比较多，条件相对苛刻，要求具备最主要的是操作系统的伸缩性和稳定性。同时，操作系统的内核应该足够节能，确保在一些能源受限的应用下，能够持续足够长的时间。比如，在设备没有任务处理的时候，能够持续处于休眠状态；在需要处理外部事件时，又能够快速的唤醒。由于边缘计算场景中的物联网网关是遍布广泛的且很多是无人值守的，同时物联网设备及场景的迅猛发展也对物联网网关的更新升级提出了更高的要求，如何使物联网网关既能够更稳定的运行，又能够方便的更新软件支持是目前遇到的一个重要问题。
[0004]故现专利技术一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的问题，提供一种基于微内核架构的物联网网关实现方法及系统，所采用的技术方案为：一种基于微内核架构的物联网网关实现方法，所述的方法包括针对物联网网关在微内核外设置物联网网关系统服务层；设置物联网网关硬件抽象层，为传感器软件堆栈提供抽象，进行不同硬件平台的移植。
[0006]所述方法基于驱动框架，设置应用程序二进制接口ABI。
[0007]所述方法还包括设置系统组件更新器，在不重启内核的前提下更新升级系统组件。
[0008]所述微内核作为物联网网关的核心基础，所述微内核包括底层的寻址空间管理、线程管理和进程间通信。
[0009]所述方法还包括设置内核IPC协议，允许不同客户端和服务进行互操作，实现与定义分离。
[0010]所述物联网网关硬件抽象层支持物联网软件的可重用性和可移植性。
[0011]一种基于微内核架构的物联网网关实现系统，所述的系统包括物联网网关系统服务层和物联网网关硬件抽象层；
[0012]针对物联网网关在微内核外设置物联网网关系统服务层；
[0013]设置物联网网关硬件抽象层，为传感器软件堆栈提供抽象，进行不同硬件平台的移植。
[0014]所述系统基于驱动框架，设置应用程序二进制接口ABI。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术的物联网网关边缘计算操作系统倾向于对数据、计算任务和计算资源的管理框架，分解边缘计算应用的复杂度，实现应用的敏捷开发与部署；
[0016]物联网网关是物联网设备的智能中央集线器，将物联网内的设备相互连接并连接到云，转化为设备之间的通信，从而将数据过滤为有用的相关信息；
[0017]物联网网关允许从集中位置对设备进行单独的远程控制，从而节省时间和精力，中央集线器提供了一个单一的位置，用户和设备可以提供数据，并且数据通过云在设备之间传输；
[0018]物联网网关允许设备简化地进行通信，传输的数据被过滤成有用的信息；物联网网关是智能的，能够在边缘工作，这意味着在通过云分发过滤数据之前，每个网关可以检测和过滤可用数据，从而改善通信和响应时间；数据可以通过物联网网关进行处理和解释，从而无需第三方或人工干预来破译和处理信息；
[0019]随着物联网设备的扩展，各种安全风险也随之而来，物联网网关在互联网和设备之间提供了额外的层，可以防止安全漏洞和不必要的黑客攻击；网关为物联网设备提供了额外的安全性。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是物联网服务总体架构示意图；图2是本专利技术的微内核物联网网关架构设计图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0023]实施例一：
[0024]一种基于微内核架构的物联网网关实现方法，所述的方法包括针对物联网网关在微内核外设置物联网网关系统服务层；设置物联网网关硬件抽象层，为传感器软件堆栈提供抽象，进行不同硬件平台的移植；
[0025]本专利技术方法采用了微内核的体系结构；它将内核中最基本的功能(如进程管理等)保留在内核，而将那些不需要在核心态执行的功能移到用户态执行，从而降低了内核的设计复杂性；而那些移出内核的操作系统代码根据分层的原则被划分成若干服务程序，它们的执行相互独立，交互则都借助于微内核进行通信；微内核结构有效地分离了内核与服务、服务与服务，使得它们之间的接口更加清晰，维护的代价大大降低，各部分可以独立地优化和演进，从而保证了物联网网关的可靠性；足够精简的微内核系统也相对宏内核减少了可
能的安全漏洞，使内核可以安全稳定的运行；
[0026]进一步的，所述方法基于驱动框架，设置应用程序二进制接口ABI；
[0027]进一步的，所述方法还包括设置系统组件更新器，在不重启内核的前提下更新升级系统组件；
[0028]进一步的，所述微内核作为物联网网关的核心基础，所述微内核包括底层的寻址空间管理、线程管理和进程间通信；
[0029]进一步的，所述方法还包括设置内核IPC协议，允许不同客户端和服务进行互操作，实现与定义分离；
[0030]再进一步的，所述物联网网关硬件抽象层支持物联网软件的可重用性和可移植性；
[0031]如图2所示，微内核物联网网关架构从下至上主要由硬件、微内核层、系统服务层、硬件抽象层、传感器软件堆栈、设备管理与配置、安全、固件空中升级、协议、数据管理、云链接管理器、自定义应用构成，下面依次介绍各部分的设计方案；
[0032]物联网网关硬件包括处理器/微控制器、物联网传感器、保护电路、连接模块(如Zigbee、蓝牙、WiFi等)；硬件类型(处理器/微控制器)、处理速度和内存空间取决于物联网网关设备的操作系统；
[0033]物联网网关操作系统包括微内核层和系统服务层，微内核层作为边缘计算操作系统的最底层，主要由系统调用、句柄和权限、消息传递、进程管理、对象和事件、虚拟内存和地址空间管理组成；用户空间代码通过系统调用与内核对象交互，并且几乎完全通过句柄管理，对句柄或它所引用的对象采取的操作受与该句柄关联的权限管理，线程表示它们所在的进程拥有的地址空间内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微内核架构的物联网网关实现方法，其特征是所述的方法包括针对物联网网关在微内核外设置物联网网关系统服务层；设置物联网网关硬件抽象层，为传感器软件堆栈提供抽象，进行不同硬件平台的移植。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述方法基于驱动框架，设置应用程序二进制接口ABI。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述方法还包括设置系统组件更新器，在不重启内核的前提下更新升级系统组件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述微内核作为物联网网关的核心基础，所述微内核包括底层的寻址空间管理、线程管理和进程间通信。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志海，罗天，孙兴艳，
申请(专利权)人：浪潮云信息技术股份公司，
类型：发明
国别省市：