基于微服务架构的物联网应用基础框架设计

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1、万方数据第30卷第7期2015年7月宿州学院学报JournalofSuzhouUniversityV01．30，No．7Jul．2015doi：10．3969／j．issn．1673—2006．2015．07．025基于微服务架构的物联网应用基础框架设计吴昌雨，李云松，刘青，王善勤滁州职业技术学院信息工程系，安徽滁州，239000摘要：为构建具有分布式、开放式特性的物联网生态系统，提出了基于微服务架构(MSA，MicrD-serviceArchitecture)的物联网应用基础框架。以农作物生长环境采集系统为栽体．阐述了其运行与交互方式，并展示了原型系统

2、实现方法。该框架采用去中心化设计，具有易于访问、易于实现、易于扩展等特性，从应用层面提出了一种解决物联网异构问题的解决方案。关键词：微服务；物联网；应用基础框架中图分类号：TP311．5文献标识码：A文章编号：1673—2006(2015)07一0088一05物联网(InternetofThings，loT)是指通过部署具有一定感知、计算、执行和通信等能力的各种设备，获得物理世界的信息，通过网络实现信息的传输、协同和处理，从而实现人与物通信、物与物通信的互联的网络[1]。国际标准化组织协会等组织在物联网产业化及标准化上开展了大量工作，产生了许多较为成熟的

3、低功耗的物理层和传输层网络协议，如Zigbee、Bluetooth、IEEE802．15．4等，各种物联网设备在这些协议的支持下可以实现物联网设备之间的互联互通。然而，这些技术标准虽然从网络层角度实现了物联网设备的互联互通，但从应用层的角度看，这些异构的物联网设备间仍然是一个个信息孤岛，还需要开发者将其整合才能成为一个具有应用价值的物联网应用系统。以物联网农作物生长环境采集系统为例。该系统包含大量传感器、物联网设备，通过无线传感器网络框架(WirelessSensorNetwork，WSN)可以解决设备与设备之间的大规模部署及互联互通问题，然而物联网系统

4、用户、应用及设备之间的交互及信息共享等需求则需要由应用层来解决。本文提出的基于微服务架构的物联网应用基础框架设计方案适用于对开放性、可扩展性有较高要求的物联网应用系统，从应用层面解决物联网异构问题。1相关工作通过研究当前物联网产业现状可以发现，虽然目前物联网产业化应用取得了一些成果并积累了不少成功的案例，但从应用系统架构设计角度看仍然存在一些共性的问题：一是架构设计封闭，采用私有接口、协议实现通信，即使是同行业间的应用也没有互操作能力；二是缺乏异构终端支持，由于不同类型终端信息处理方式及通信协议的差异，现有系统很难实现跨终端应用支持；三是采用整体架构模式

5、(MonolithicArchitecture)设计，所有功能封装在一个应用系统中，系统水平扩展性差且缺乏跨应用的支持；四是系统耦合性高，聚合度低，程序难以复用与维护，与低耦合高内聚的软件开发原则相悖。为解决这些问题，业界针对物联网应用基础框架设计制定了许多可借鉴的标准和方案，如DeviceProfilesforWebser、，ices(DPWS)标准将SOA应用于物联网[2]。该标准基于WebServices设计，可以通过服务总线及中间件实现智能设备及应用软件的交互，但SOA标准更适用于整合连接静态的企业级大型应用。另一种值得关注的方案是近年来才提出的

6、一种开放式物联网方案WebofThings(WoT)。该方案主张将所有的物联网设备抽象为资源，通过RESTWebServiceAPI的方式将其公开，在这一方案基础上Pautasso等人提出了基于REST的业务流程管理方案(BusinessProcessManagement，BPM)，允许将复杂的业务流程抽象为RESTfulWebService。BPM方案对于Web2．0及企业应用整合有重要参考价值。收稿日期：2015—03-15基金项目：安徽省高等学校省级自然科学研究重点项目“基于物联网的农作物生长环境信息采集系统研究——以滁州贡菊生长环境为例”(KJ2

7、014A189)；滁州职业技术学院校科重点项目“基于CC2530的ZigBee温室智能无线传感器网络设计”(YjZ一2013—06)。作者简介：吴昌雨(1977一)，安徽滁州人，硕士，讲师，主要研究方向：软件技术。88万方数据上述标准和方案大都基于整体架构模式设计，即采用集中式业务平台处理业务逻辑及存储数据。在物联网的复杂环境中，这种方式必然带来一些系统扩展性及伸缩性方面的局限，比如整体架构模式采用统一的技术手段实现，应对异构环境缺乏针对性；系统水平功能模块扩展需重新构建和部署整个系统；除重写整个应用程序外，很难变更新的基础框架，其结果是整体架构无法支持

8、复杂的、变化的、长期的应用。2基于微服务架构的物联网应用基础框架设计物联网应用基