一种民用边缘信息系统自动调整方法与流程

1.本发明属于云平台信息服务技术领域，具体涉及一种民用边缘信息系统自动调整方法。


背景技术：

2.在民用信息服务领域，边缘信息系统作为公有云的边缘延伸，为用户提供就近信息服务。自动化程度是衡量边缘信息系统对用户保障能力高低的重要因素，是对外界环境变化能够快速做出响应的重要支撑。
3.传统的边缘信息系统对于软件集成和访问主要基于功能构件/组件实现，存在技术手段多样、信息交互复杂、模块结构粒度过粗、难以复用、不够灵活等问题，近年来随着公有云领域内云技术、大数据等技术兴起，边缘信息系统逐步朝着资源化、信息化、服务化等方向发展。
4.国外相关研究领域内，研究学者提出在“全球信息栅格(gig)”的基础上，通过对现有信息系统进行整合，将各部门分散、独立使用的网络运行中心、数据中心等基础设施，统一到一个同步的、标准的、联合的信息环境中，各信息系统在统一技术体制和安全体系结构下，进行计算、存储、数据和服务资源的高效组织和协同运用，以支撑不同场景下信息系统的自动调整。
5.国内的边缘信息系统建设也在逐步贯彻“面向服务”的设计理念，确立了信息提供者、管理者、使用者三方协同的新型应用模式，促进信息资源共享和跨域业务协同，但目前边缘信息系统的架构设计仍未突破软件模块化/构件化的局限，软件结构多为单体应用，业务功能受限于各节点本地的特性，应用软件和数据耦合在一起，软件的调整需要全量式替换或补充，难以增量式调整，自动化程度和灵活性仍有待进一步提高。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明提出一种能够自动化适应用户需求变化，提高边缘信息系统动态调整效率的民用边缘信息系统自动调整方法。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：
8.一种民用边缘信息系统自动调整方法，包括以下步骤：
9.步骤1：获取用户需求变化信息；
10.步骤2：边缘信息系统调整统一规划形成调整方案；
11.步骤3：调整方案的在线分发、逐级解析；
12.步骤4：基于指令的边缘信息系统调整执行。
13.进一步地，所述步骤1具体包括：
14.通过和边缘信息系统中的用户需求管理模块建立联动交互机制，实时获取用户需求的变化，根据新的用户需求创建相应的边缘信息系统调整任务，按照约定数据格式，从用户需求清单中提取用户对于边缘系统的业务需求和网络通联需求。
15.进一步地，所述步骤2具体包括：
16.针对软件系统的调整，考虑的因素是边缘信息系统新增的业务特性和部署软件的功能之间是否匹配，在对软件系统进行调整的过程中，会逐渐累积建立起各种用户需求和相应软件的匹配关系，通过先验知识的积累形成可复用的模板，在对软件系统进行调整规划时一方面使用已有模板自动生成软件调整方案，另一方面通过人工手动规划，生成系统内待调整节点的软件调整方案；
17.根据用户需求进行相应数据的准备，从资源池中对调整时需要的用户数据、业务数据进行抽取，组装，生成数据产品包，上传到公有云的资源管理库进行统一管理，通过资源管理库的发布机制发布至各个边缘信息系统节点；
18.针对通信系统的调整，根据通信需求清单中的信息服务保障地域、通信距离、通信节点信息，进行待调整节点之间的通信方式和组网方式的规划，形成相应的通信系统调整方案，并通过仿真手段进行通信方案的推演验证，实现对信道资源、频谱资源、网络资源等通信资源的动态分配调度，在软件无线电技术基础上实现通信网络的动态调整。
19.进一步地，所述步骤3具体包括：
20.调整方案生成后，将通过调整前的通信网络进行在线分发，由系统中的总控制节点进行发起，各级监控节点作为调整的本地代理节点，对调整方案进行本级解析和向下级转发，本级解析用于对本级控制节点管理范围内的调整任务进行提取；
21.通过对调整方案的逐级分发，系统中的各个节点能够在线获取本节点的调整方案，按照调整方案，边缘信息系统各节点将自动从后台公有云或本地服务器上进行相应软件包、数据包的下载，存入本地相应路径，对于通信系统的调整，各节点从调整方案提取出本节点的通信规划文件，保存至本地的相应路径，待接收到相应的调整指令后再执行；
22.在执行调整过程中，各个边缘信息系统节点对本节点的调整状态进行记录，并实时向上级控制节点汇报，主状态分为以下几种：
23.s0：软件包下载成功；
24.s1：软件包下载失败；
25.s2：数据包下载成功；
26.s3：数据包下载失败；
27.s4：通信参数包下载成功；
28.s5：通信参数包下载失败；
29.通过逐级向上汇报的方式，总控制节点能够获取边缘信息系统各个节点的调整包下载情况，以此来判断是否要跳转到下一步调整流程。
30.进一步地，所述步骤4具体包括：
31.当总控制节点监测到各个待调整点已完成调整包的下载后，总控制节点下发调整指令，通过各级控制节点下发至各个待调整节点，边缘信息系统中各个待调整节点在接收到调整指令后开启本节点的调整执行工作；
32.首先各节点执行本地软件包的安装和数据包的加载，操作完成后将相应状态进行上报，软件系统调整完毕后，将进行本地通信参数的加注，通过对通信设备、组网设备的参数进行重新加载，完成通信网络的调整；
33.主要状态包括：
34.s6：软件调整成功；
35.s7：软件调整失败；
36.s8：数据调整成功；
37.s9：数据调整失败；
38.s10：通信调整成功；
39.s11：通信调整失败。
40.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
41.(1)通过本发明，提高了软件、数据、通信等资源的在线调整能力；
42.(2)通过本发明，提高了边缘信息系统的灵活适应性；
43.(3)通过本发明，提高了边缘信息系统自动化程度；
44.(4)通过本发明，能够有效提升分布式系统的综合运维能力。
附图说明
45.图1为本发明系统架构图。
46.图2为本发明节点结构设计图。
47.图3为民用边缘信息系统资源池动态构建示意图。
48.图4为本发明技术实现流程图
具体实施方式
49.结合图1-4具体说明本发明的民用边缘信息系统自动调整方法，资源池构建：本发明的实施需要系统的底层运行环境能够进行资源共享，在设计上需要先构建底层资源管理平台。本发明采用资源虚拟化机制，对系统节点进行资源建模，完成分布式系统内各节点的资源虚拟化。通过对各种资源的状态信息进行实时采集和逐级汇聚，将分散在各地的边缘信息系统资源汇总，由公有云中的资源池进行统一纳管。借助资源池，能够对分布式系统中的计算、存储、通信等资源进行实时共享和动态调度，为边缘信息系统软件、数据、通信的调整提供管理支撑，保障各个节点能够根据需要从资源池中获取相应资源。
50.边缘信息系统自动调整流程：本发明将民用边缘信息系统的自动调整分为两部分，主要包括软件系统的调整和通信网络的调整。民用边缘信息系统的边缘节点按地域设置不同的层级，离用户距离最近的边缘系统节点为边缘系统末端节点。用户通过无线通信系统访问边缘信息系统。
51.在实施上，由设置在公有云的总控制节点对调整进行统一规划，规划各个边缘信息节点的调整内容，形成调整方案并在线进行分发，边缘系统各级监控节点接收到调整方案后进行解析，执行本级节点的调整任务，根据任务要求从公有云资源池中进行相应调整包(数据包、软件包)的下载。
52.考虑到全系统调整步骤一致的因素，由系统中总控制节点统一下发调整指令。当总控制节点监控到各节点根据任务已完成调整包下载时，将开始下发调整指令。各级节点根据不同的调整指令后，进行本地数据的加载、软件的安装和通信参数的加注，完成软件系统和无线通信网络的调整。
53.下面具体针对各个流程进行说明：
54.(1)获取用户需求变化信息
55.通过和边缘信息系统中的用户需求管理模块建立联动交互机制，能够实时获取用户需求的变化，根据新的用户需求创建相应的边缘信息系统调整任务。按照约定数据格式，从用户需求清单中提取用户对于边缘系统的业务需求和网络通联需求。
56.(2)边缘信息系统调整统一规划
57.针对软件系统的调整，主要考虑的因素是边缘信息系统新增的业务特性和部署软件的功能之间是否匹配。在对软件系统进行调整的过程中，会逐渐累积建立起各种用户需求和相应软件的匹配关系，通过先验知识的积累形成可复用的模板。在对软件系统进行调整规划时一方面可以使用已有模板自动生成软件调整方案，另一方面可以通过人工手动规划，生成系统内待调整节点的软件调整方案。
58.考虑到新的用户需求会产生增量的数据需求，本发明将根据用户需求进行相应数据的准备，从资源池中对调整时需要的用户数据、业务数据等进行抽取，组装，生成数据产品包，上传到公有云的资源管理库进行统一管理，通过资源管理库的发布机制发布至各个边缘信息系统节点。
59.针对通信系统的调整，根据通信需求清单中的信息服务保障地域、通信距离、通信节点等信息，进行待调整节点之间的通信方式和组网方式的规划，形成相应的通信系统调整方案，并通过仿真手段进行通信方案的推演验证，实现对信道资源、频谱资源、网络资源等通信资源的动态分配调度，在软件无线电技术基础上实现通信网络的动态调整。
60.(3)调整方案的在线分发、逐级解析
61.调整方案生成后，将通过调整前的通信网络进行在线分发，由系统中的总控制节点进行发起。各级监控节点作为调整的本地代理节点，负责对调整方案进行本级解析和向下级转发。本级解析主要用于对本级控制节点管理范围内的调整任务进行提取。
62.通过对调整方案的逐级分发，系统中的各个节点能够在线获取本节点的调整方案。按照调整方案，边缘信息系统各节点将自动从后台公有云或本地服务器上进行相应软件包、数据包的下载，存入本地相应路径。对于通信系统的调整，各节点从调整方案提取出本节点的通信规划文件，保存至本地的相应路径，待接收到相应的调整指令后再执行。
63.在执行调整过程中，各个边缘信息系统节点对本节点的调整状态进行记录，并实时向上级控制节点汇报，主要的状态可分为以下几种：
64.s0：软件包下载成功；
65.s1：软件包下载失败；
66.s2：数据包下载成功；
67.s3：数据包下载失败；
68.s4：通信参数包下载成功；
69.s5：通信参数包下载失败。
70.通过逐级向上汇报的方式，总控制节点能够获取边缘信息系统各个节点的调整包下载情况，以此来判断是否要跳转到下一步调整流程。
71.(4)基于指令的边缘信息系统调整执行
72.当总控制节点监测到各个待调整点已完成相关调整包的下载后，总控制节点将下发调整指令，通过各级控制节点下发至各个待调整节点。边缘信息系统中各个待调整节点
在接收到调整指令后开启本节点的调整执行工作。
73.首先各节点执行本地软件包的安装和数据包的加载，操作完成后将相应状态进行上报，软件系统调整完毕后，将进行本地通信参数的加注，通过对通信设备、组网设备的参数进行重新加载，完成通信网络的调整。
74.主要状态包括：
75.s6：软件调整成功；
76.s7：软件调整失败；
77.s8：数据调整成功；
78.s9：数据调整失败；
79.s10：通信调整成功；
80.s11：通信调整失败。
81.本发明以自动化流程设计为关键，面向用户需求，借助网络化途径和基础信息支撑，建立边缘信息系统和用户业务需求间的联动交互机制，根据用户需求的变化按需进行资源的动态整合、组织，实现局部相关节点的动态调整，完成面向用户的边缘信息系统软件、数据的自适应补充和通信网络的调整。针对目前民用边缘信息系统缺少自动调整机制，系统调整多依赖人工线下操作，调整效率较低的问题，提出一种民用边缘信息系统自动调整技术。该方法依托边缘信息系统建立的信息资源管理平台，能够从信息资源池中获取计算、存储、通信、软件等资源。基于“云-端”技术架构，充分利用网络在线环境和公有云处理分析能力，建立和用户需求系统的联动。通过分布式代理的相互协作，快速完成边缘信息系统内各级节点的系统调整工作，在线实现边缘信息系统软件和通信的自动调整，灵活适应用户业务需求变化。
82.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。