一种构建核电生产的边缘节点管理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于计算机技术领域，具体涉及一种构建核电生产的边缘节点管理系统方法。包括构建管理组件模块和部署边缘模块。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术提出了基于Kubernetes和kubeedge技术进行边缘节点管理的系统及方法，解决了大规模和异构设备的接入问题。在设备侧提供了数据汇总能力，支持在云端对边缘节点设备对管理，以及在云端对部署在边缘的应用进行管理，编排，部署和配置。为核电生产的数据提供了可靠性保障。能有力保证核电生产业务的正常运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种构建核电生产的边缘节点管理系统及方法


[0001]本专利技术属于计算机
，具体涉及一种构建核电生产的边缘节点管理系统方法。

技术介绍

[0002]安全是核电的生命线，为了保证安全高效发展核电，核电行业信息化成为推动产业技术进步，升级优化，跨越发展的重要抓手。在客观上推动了更多的物联网设备接入网络，纳入管理。
[0003]随着云计算的发展以及虚拟化普及，以PaaS(Platform as a Service平台即服务)为核心的相关技术越来越成为云计算和数字业务的持续转型的趋势，而PaaS主要实现技术是以Kubernetes为核心的。
[0004]综合上述两方面，需要一个能在kubernetes云平台管理这些越来越多的物联网设备的技术，这项技术需要解决大规模易构设备的接入和大量数据可能需要在边缘测汇聚处理后提供给云端中心使用等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种构建核电生产的边缘节点管理系统及方法，能够解决大规模易构设备的接入和大量数据可能需要在边缘测汇聚处理后提供给云端中心使用等问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种构建核电生产的边缘节点管理系统，包括构建管理组件模块和部署边缘模块。
[0007]所述的构建管理组件模块将部署设备资源定义设备模型CRD文件到集群中，包括云核心管理组件。
[0008]所述的设备模型CRD定义了通用的设备信息模版，用于云中心管理设备。
[0009]所述的云核心管理组件为一个kubernetes中的deployment，配置这种资源，将其创建在kubernetes的master管理节点中，包含云中心组件，边缘控制组件和设备组件。
[0010]所述的云中心组件是kubernetes控制器和边缘核心管理组件的中介，和kubernetes控制器的通信是通常的云端pod通信方式，和边缘核心管理组件的通信，既支持基于https的websocket，也支持基于udp的quic通信协议，云中心组件的功能是：
[0011]1.获取上下文消息，并将事件请求存储到内存中；
[0012]2.创建，维持基于WebSocket的http连接服务，先用TLS证书启动http服务，在收到连接信息后，将这个通信升级为websocket协议；
[0013]3.从边缘侧读取边缘侧信息特定结构信息，存储在内存中，转换为kubernetes可识别的信息，然后发送给kubernetes控制器；
[0014]4.从kubernetes控制器读取消息，存储在内存中，转换为边缘侧信息特定结构，发送到边缘侧；
[0015]5.向kubernetes控制器发送节点创建，更新，断开等信息。
[0016]所述的边缘控制组件包含3个组件：向下控制器，向上控制器和控制管理组件，向下管理器主要负责同步云中心对边缘节点pod等资源的增删改查到对应的边缘节点；向上管理器主要监视对应资源的事件和状态并同步到云中心。控制管理组件是一个抽象层，是基于方便向上管理器和向下管理器的扩展和开发设立的，主要方便了代码复用而不太具有逻辑上的特殊功能。
[0017]所述的设备组件用于设备管理，通过使用Kubernetes自定义资源定义CRD来描述设备元数据/状态，然后设备组件实时在云端和边缘侧同步这些自定义资源定义，在边缘节点测，部署边缘核心管理组件，包含容器管理组件，事件抽象层组件，边缘中心组件设备管理组件和服务管理组件，边缘核心管理组件组件将使用上一步提到的密码来首次连接云端核心管理组件，连接后，两者使用更安全的https等方式进行通信；基于边缘节点的使用场景，筛选kubernetes原生支持的繁杂的存储卷，在边缘侧，只实现了有限的几种存储卷；基于CRI边缘侧在默认docker容器运行时的基础上，修改容器运行时为更轻量的containerd，或者更注重安全的kata，或者纯粹为kubernetes使用的运行时cri
‑
o甚至是Virtlet，把虚拟机视为pod。
[0018]所述的部署边缘模块构建能在边缘节点运行的容器，在云端侧，将部署一个或多个云核心管理组件，用于和原生kubernetes通信，并转发云中心和边缘节点的通信请求，基于边缘节点和云中心的网络可能复杂这一情况，将采用websocket https等非原生kubernetes的通信方式实现可靠双边通信。
[0019]一种构建核电生产的边缘节点管理方法，包括如下步骤：
[0020]步骤1：将成功发送的最新消息存储在kubernetes的自定义资源定义中；
[0021]步骤2：当云核心管理组件重启时，检查这个消息来判断接下来该发送哪些消息；
[0022]步骤3：向边缘组件发送消息时，逐条发送，在收到这条消息后发送下一条消息。
[0023]步骤4：如果指定时间内没有收到信息，重复执行步骤3，如果收到消息，则执行步骤5；
[0024]步骤5：边缘组件收到消息首先将消息存储在本地磁盘存储中，然后向云端组件返回对应消息，保证边缘核心管理组件重启，消息仍然可以从本地存储中拿到。
[0025]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出了基于Kubernetes和kubeedge技术进行边缘节点管理的系统及方法，解决了大规模和异构设备的接入问题。在设备侧提供了数据汇总能力，支持在云端对边缘节点设备对管理，以及在云端对部署在边缘的应用进行管理，编排，部署和配置。为核电生产的数据提供了可靠性保障。能有力保证核电生产业务的正常运行。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0027]一种构建核电生产的边缘节点管理系统构建一个边缘节点管理系统，该系统主要是基于Kubernetes和kubeedge，用于管理在kubernetes中的边缘节点。
[0028]一种构建核电生产的边缘节点管理系统，包括构建管理组件模块和部署边缘模块。
[0029]所述的构建管理组件模块将部署设备资源定义设备模型CRD文件到集群中，包括云核心管理组件，
[0030]所述的设备模型CRD定义了通用的设备信息模版，用于云中心管理设备。当需要管理一个设备，可以根据这个模版创建一个特定的设备CR，是设备模型CRD的实例化。从而实现对设备的增删改查操作。
[0031]一个典型的例子是温度传感器。可以定义2个属性，当前温度和测量开关。当前温度从设备读取当前温度传感器收集到的温度，可以设置为只读变量，表示只能从云中心读取这个值，只能在设备端写入。而测量开关是一个布尔值。云中心和设备端都可以修改这个值。表示当前是否开启测量。设备CR中，包含2部分，spec为静态部分，status部分为动态，包含设备上报的状态信息。
[0032]云核心管理组件，基于kubernetes的容器编排，云核心管理组件实际是一个kubernetes中的deployment。配置这种资源，将其创建在kubern本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：包括构建管理组件模块和部署边缘模块。2.如权利要求1所述的一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：所述的构建管理组件模块将部署设备资源定义设备模型CRD文件到集群中，包括云核心管理组件。3.如权利要求2所述的一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：所述的设备模型CRD定义了通用的设备信息模版，用于云中心管理设备。4.如权利要求1所述的一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：所述的云核心管理组件为一个kubernetes中的deployment，配置这种资源，将其创建在kubernetes的master管理节点中，包含云中心组件，边缘控制组件和设备组件。5.如权利要求4所述的一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：所述的云中心组件是kubernetes控制器和边缘核心管理组件的中介，和kubernetes控制器的通信是通常的云端pod通信方式，和边缘核心管理组件的通信，既支持基于https的websocket，也支持基于udp的quic通信协议，云中心组件的功能是：1.获取上下文消息，并将事件请求存储到内存中；2.创建，维持基于WebSocket的http连接服务，先用TLS证书启动http服务，在收到连接信息后，将这个通信升级为websocket协议；3.从边缘侧读取边缘侧信息特定结构信息，存储在内存中，转换为kubernetes可识别的信息，然后发送给kubernetes控制器；4.从kubernetes控制器读取消息，存储在内存中，转换为边缘侧信息特定结构，发送到边缘侧；5.向kubernetes控制器发送节点创建，更新，断开等信息。6.如权利要求4所述的一种构建核电生产的边缘节点管理系统，其特征在于：所述的边缘控制组件包含3个组件：向下控制器，向上控制器和控制管理组件，向下管理器主要负责同步云中心对边缘节点pod等资源的增删改查到对应的边缘节点；向上管理器主要监视对应资源的事件和状态并同步到云中心。控制管理组件是一个抽象层，是基于方便向上管理器和向下管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，刘国仿，陈武，汪骥宇，
申请(专利权)人：核动力运行研究所，
类型：发明
国别省市：