CN116599972A - 一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法，本地服务器组节点启动时，根据与网络中邻近服务器组节点的连接情况独自构建单节点边缘云、或加入多节点边缘云；对边缘云中的节点进行角色配置，并加载对应角色的边缘云管理控制模块组；本地服务器组节点工作时，根据实时获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，通过边缘云中各角色间边缘云管理控制模块组的协作配合，实现加入新的服务器组节点，或加入组合多节点边缘云，或服务器组节点退出。在边缘环境高机动条件下，可根据与网络中邻近服务器组的连接情况与实时变化，自组织创建调整边缘云服务器组节点组成，相应以单节点边缘云、多节点边缘云形式动态构建新的边缘云。

Description

一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法

技术领域

本发明涉及通信技术，具体是涉及一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法。

背景技术

伴随着物联网、车联网、船联网、飞联网等领域的迅猛发展，边缘计算技术不断取得突破，各类云业务延展至边缘，进而提高了信息系统规模及其复杂度，为边缘环境的服务组织运用带来了挑战。

综合军民用市场，边缘环境下有着大量的服务器类型设备用于搭建各型信息系统，但这些设备的软硬件资源参差不齐、性能不一有些甚至较差，其中终端设备尤为突出，受限的计算、存储、网络资源会约束各地能够集成部署运用的功能服务。为有望给各类端设备带来更多且质量有保证的服务，可通过集约运用边缘环境中的服务器资源构建边缘云，引接“云”的服务能力向网络边缘延伸，并就近向“端”提供“云”、“边”服务。进而，能够适地利用机动车辆、船舶、飞机等的服务器资源并适用支撑其业务系统，满足高机动场景运用需求，兼顾提高资源利用效率和系统可用性，可应用于边缘环境高机动条件下的边缘云聚云散技术，成为信息系统软件服务平台统筹规划中的必要考虑因素。

目前暂未有针对边缘环境高机动条件下边缘云的动态构建与调整方法，故为此统筹设计机动通信网络条件下边缘云的动态自组织，支撑物理分布边缘云数据、服务等资源的弱连接下高可用，以减少因服务器硬件故障、网络通信失联、软件系统问题、人为失误操作带来的信息系统应用风险，已成为当前信息系统建设所急需。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种自适应性构建的面向高机动环境的边缘云聚云散方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法，包括以下步骤：

（1）本地服务器组节点启动时，根据与网络中邻近服务器组节点的连接情况动态构建边缘云，包括：本地服务器组节点独自构建单节点边缘云、或加入多节点边缘云；

（2）对边缘云中的节点进行角色配置，并加载对应角色的边缘云管理控制模块组；边缘云中的节点角色包括管理节点、管理接替节点和工作节点；所述工作节点用于执行任务，所述管理节点用于执行任务及边缘云的总控调度，所述管理接替节点用于执行任务及在失去管理节点时变为管理节点；

（3）本地服务器组节点工作时，根据实时获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，通过边缘云中各角色间边缘云管理控制模块组的协作配合，实现边缘云的动态调整；动态调整包括：加入新的服务器组节点，或加入组合多节点边缘云，或退出服务器组节点重构为新的单节点边缘云或多节点边缘云。

进一步的，所述工作节点是边缘云中被分配任务执行的服务节点，工作节点加载的边缘云管理控制模块组包括节点状态报告监听模块，所述节点状态报告监听模块用于实时向边缘云内的管理节点上报本节点的工作状态并接收管理节点应答。

进一步的，所述管理节点包括工作节点的功能和边缘云的总控调度能力，管理节点加载的边缘云管理控制模块组包括边缘云节点组成管理模块、边缘云节点状态监视模块、边缘云扩展认证模块和邻近边缘云搜索模块；其中：

所述边缘云节点组成管理模块用于管理边缘云节点组成列表，边缘云节点组成列表包括所有节点的IP地址、角色信息；

所述边缘云节点状态监视模块，用于实时监视边缘云内所有工作节点的工作状态；

所述边缘云扩展认证模块，用于监听认证边缘云新节点入网和其它边缘云并网；

所述邻近边缘云搜索模块，用于实时搜索网络中邻近的其它边缘云。

进一步的，所述管理接替节点包括工作节点的功能，以及在管理节点失能失联后直接变为调整后边缘云的管理节点；管理接替节点加载的边缘云管理控制模块组包括节点状态报告监听模块以及边缘云组成备份交接模块；所述边缘云组成备份交接模块用于接收记录边缘云内管理节点下发的边缘云组成所有节点信息，以及用于边缘云管理节点过渡交接。

进一步的，所述步骤（1）中获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，具体为在网络邻近环境检测时间范围内，本地服务器组节点在时序/>上定时向邻近广播发送节点入网申请；若超时，即/>仍未接收到入网许可，表明网络邻近环境中此时没有可加入的边缘云，以本地服务器组节点独自构建单节点边缘云；若接收到入网许可，表明本地服务器组节点已通过认证并可加入邻近边缘云。

进一步的，所述步骤（2）中对本地服务器组节点独自构建的单节点边缘云，本地服务器组节点设置为管理节点；对于本地服务器组节点加入多节点边缘云：接收到入网许可时表明本地服务器组节点已通过认证并作为工作节点角色加入邻近边缘云，此时设置本地服务器组节点为工作节点；若本地服务器组节点加入的边缘云之前是单节点边缘云，则本地服务器组节点设置为管理接替节点，边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块更改边缘云节点组成列表中入网节点的角色为管理接替节点。

进一步的，边缘云内管理节点的边缘云扩展认证模块监听认证发现网络中邻近存在未入网的服务器组节点时，边缘云进行加入新的服务器组节点的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.11）边缘云扩展认证模块通过网络监听外部的服务器组节点入网申请，监听到入网申请时验证其申请附带的系统验证码；

（3.12）系统验证码认证通过后，将入网申请的服务器组节点作为工作节点角色新增到边缘云节点组成列表并记录服务器组节点的IP地址和角色信息，同时回复入网许可给入网申请的服务器组节点，服务器组节点接收到入网许可时设置自身为工作节点角色；

（3.13）若本地服务器组节点加入的边缘云之前是单节点边缘云，则本地服务器组节点设置为管理接替节点，并加载管理接替节点的边缘云管理控制模块组；

（3.14）新构建的边缘云的管理节点将边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息。

进一步的，边缘云内管理节点的邻近边缘云搜索模块搜索发现网络中邻近其它边缘云时，边缘云进行加入组合多节点边缘云的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.21）邻近边缘云搜索模块定时询问网络中邻近是否有其它边缘云，收到其它边缘云应答时，提交给边缘云扩展认证模块其应答附带的系统验证码；边缘云扩展认证模块对系统验证码进行验证；

（3.22）系统验证码认证通过后，计算边缘云之间的合并关系，计算公式为：

，

其中，表示边缘云A组成的节点数量；/>表示边缘云B组成的节点数量；/>表示边缘云A管理节点的IP地址表征数值；/>表示边缘云B管理节点的IP地址表征数值；表示边缘云A是合并方；/>表示边缘云A是被合并方；

（3.23）根据得到的边缘云合并关系，进行边缘云合并，被合并方边缘云的管理节点从边缘云节点组成管理模块获取边缘云节点组成列表，并将边缘云节点组成列表信息发送给合并方边缘的云管理节点的邻近边缘云搜索模块；

（3.24）合并方边缘云的管理节点收到被合并方边缘云的边缘云节点组成列表时，将被合并方所有节点均作为工作节点角色交由边缘云节点组成管理模块进行边缘云节点组成列表合并，如果合并前合并方和被合并方的边缘云都为单节点边缘云，被合并方的管理节点的角色更改为管理接替节点；

（3.25）新构建的边缘云的管理节点将边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息。

进一步的，边缘云内管理节点的边缘云节点状态监视模块监视发现工作节点的工作状态异常或工作状态超时接收不到时，边缘云进行退出服务器组节点重构的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.31）边缘云内所有工作节点定时向管理节点的边缘云节点状态监视模块上报本节点工作状态，并相应接收管理节点的应答；

（3.32）管理节点接收到任意工作节点或管理接替节点的工作状态异常或超时收不到工作状态时，表明对应的工作节点或管理接替节点退出边缘云；管理接替节点超时收不到管理节点的应答时，表明管理节点退出边缘云；

（3.33）边缘云中的工作节点退出时，删除已退出的工作节点以重构为新的边缘云；边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的工作节点，并将修改后的边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息；

（3.34）边缘云中的管理接替节点退出时，删除已退出的管理接替节点并更换管理接替节点以重构为新的边缘云；

（3.35）边缘云中管理节点退出时，管理接替节点替换为管理节点以重构为新的边缘云。

进一步的，所述步骤（3.34）中重构为新的边缘云的具体步骤为：

（3.341）边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的管理接替节点；

（3.342）选择新的管理接替节点，选择计算公式为：

，

其中，表示边缘云中的工作节点数量；/>表示从边缘云节点组成列表的所有工作节点随机选取一个；/>表示选择的管理接替节点在所有工作节点中的位置编号，/>表示边缘云无管理接替节点；

（3.343）边缘云新的管理接替节点确定后：管理节点更改边缘云节点组成列表中对应节点的角色为管理接替节点，同时将边缘云节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收并更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；管理节点将边缘云节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息；

所述步骤（3.35）中重构为新的边缘云的具体步骤为：

（3.351）边缘云的管理接替节点更改自身角色，设置自身角色为管理节点，通过边缘云节点组成备份交接模块向原边缘云的所有工作节点发送管理节点接替通知；

（3.352）所有工作节点收到管理节点接替通知后，经确认是节点状态报告监听模块记录的原管理接替节点时，向现管理节点的边缘云节点组成备份交接模块回复收讫确认；

（3.353）现管理节点依次收到所有工作节点的收讫确认后，将相应节点作为工作节点角色新增到边缘云节点组成列表并记录节点的IP地址和角色信息；

（3.354）根据步骤（3.342）和步骤（3.343）重新设置管理接替节点。

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是在边缘环境高机动条件下，可根据与网络中邻近服务器组的连接情况与实时变化，自组织创建调整边缘云服务器组节点组成，相应以单节点边缘云、多节点边缘云形式动态构建新的边缘云。本发明方法不但支持边缘云的动态高可用构建，而且实现了边缘云构建面向高机动环境的场景运用，使得能够更实用于机动车辆、船舶、飞机等业务信息系统，同时支撑应用本方法的边缘云计算平台环境的组织运用于为各类端设备提供更多且质量有保证的数据、服务，有助于提高系统边缘服务的稳定性以及效能。

附图说明

图1是本发明边缘云聚云散方法的应用场景示意图。

图2是本发明中边缘云启动构建的示意图。

图3是本发明中边缘云初始创建的过程示意图。

图4是本发明中边缘云初始聚合的过程示意图。

图5是本发明中边缘云运行调整的示意图。

图6是本发明中边缘云节点扩充的过程示意图。

图7是本发明中边缘云邻近合并的过程示意图。

图8是本发明中边缘云节点退出的过程示意图。

实施方式

如图1所示，本实施例中一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法，包括如下步骤：

第一步、边缘云启动构建：如图2所示，本地服务器组节点启动时，根据与网络中邻近服务器组节点的连接情况动态构建边缘云，或独自构建单节点边缘云、或加入多节点边缘云。

（1.1）获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，具体为：

在网络邻近环境检测时间范围内，本地服务器组节点（指的是本地所有计算机服务器作为对外通联及服务的整体节点）在时序/>上定时（其间隔设为/>，检测计次为）以网络广播方式向邻近发送节点入网申请，即用以检测网络邻近环境中有无可加入的边缘云；申请附带信息包括本地IP地址、系统验证码；

若超时，即仍未接收到入网许可时，表明网络邻近环境中此时没有可加入的边缘云，即本地为网络中启动的首个本地服务器组节点，此时确认以本地服务器组节点独自构建单节点边缘云；实现边缘云的初始构建，如图3所示。

若接收到入网许可，表明本地服务器组节点已通过认证并可加入邻近边缘云。即网络中非首个本地服务器组节点的其它任意一个本地服务器组节点启动时，均加入到已创建的边缘云，实现邻近网路中所有服务器组节点初始聚合构成同一个边缘云，其过程如图4所示。邻近边缘云管理节点的边缘云扩展认证模块通过网络监听到边缘云外部的服务器组节点入网申请时，验证申请附带提交的验证码与系统的统一识别码一致否，两者一致则表明入网申请通过，此时将申请方节点作为工作节点角色添加到边缘云节点组成管理模块的边缘云节点组成列表并记录该节点的IP地址、角色信息，之后按照目的地IP地址把节点入网许可回复给申请方。

第二步、自适应配置边缘云中角色为管理节点、管理接替节点、工作节点并按照角色加载相应的边缘云管理控制模块组。

（2.1）本地服务器组节点独自构建的单节点边缘云：设置本地服务器组节点为管理节点角色，加载配置管理节点所需的边缘云管理控制模块组，包括边缘云节点组成管理模块（用于主要管理边缘云节点组成列表包括所有节点的IP地址、角色信息）、边缘云节点状态监视模块（用于实时收集边缘云中各节点工作状态）、边缘云扩展认证模块（用于监听认证边缘云新节点入网和其它边缘云并网）、邻近边缘云搜索模块（用于实时搜索网络中邻近其它边缘云），之后将此管理节点作为组成列表的首节点添加到边缘云节点组成管理模块的边缘云节点组成列表并记录该节点的IP地址、角色信息。

（2.2）本地服务器组节点加入多节点边缘云：进行节点入网申请的本地服务器组节点接收到入网许可时确认自身已被作为工作节点加入相应的边缘云，此时设置本地服务器组节点为工作节点角色，加载配置该角色所需的边缘云管理控制模块组，包括节点状态报告监听模块（用于实时向边缘云管理节点上报本节点工作状态并接收管理节点应答等）。

（2.21）管理接替节点的确认：管理节点通过检查边缘云节点组成列表中次首位置的节点，发现其不是管理接替节点时，表明边缘云暂未确认好管理接替节点，此时根据预设策略计算得知边缘云的管理接替节点，管理接替节点选择计算公式具体为：

，

其中，表示边缘云中的工作节点数量；/>表示从工作节点列表中随机选取一个；/>表示选择的管理接替节点在工作节点列表中的位置，/>表示本边缘云（为单节点边缘云）无管理接替节点。

（2.22）管理接替节点的调整：将边缘云节点组成列表中对应位置节点的角色更改为管理接替节点，并将该节点（若不在次首位置）调整至列表的次首位置，之后将边缘云的管理接替关系即边缘云节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息按照目的地IP地址下发所有工作节点（含管理接替节点）；

（2.23）管理接替关系备用：所有工作节点的节点状态报告监听模块接收到管理节点的管理接替关系时，更新本节点记录的边缘云管理接替关系即管理节点和管理接替节点的IP地址信息以备用；

（2.24）管理接替节点配置：发现本地服务器组节点IP地址与管理接替关系的管理接替节点一致的，表明本地服务器组节点自身已被确认为边缘云的管理接替节点，此时设置本地本地为管理接替节点角色，即加载作为工作节点所需的节点状态报告监听模块以外，还要加载配置管理接替节点所需的边缘云管理控制模块组，包括边缘云节点组成备份交接模块（用于接收记录边缘云管理节点下发的边缘云组成所有节点信息和边缘云管理节点过渡交接）；

（2.25）边缘云节点组成备份：管理节点将边缘云节点组成列表按照目的地IP地址下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储该列表信息。

第三步、边缘云运行调整：如图5所示，本地服务器组节点开始工作后，根据实时获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，通过边缘云中各角色间管理控制模块组的协作配合实现边缘云的动态调整，或加入新的（或重新加入）服务器组节点，或加入组合多节点边缘云，或退出服务器组节点重构为新的单节点边缘云或多节点边缘云。包括：

（3.1）边缘云节点扩充：边缘云监听认证发现网络中邻近（一般在有服务器开机、重启等情况下）存在本地服务器组节点未入网时，边缘云组成节点扩充加入该服务器组节点以重构边缘云。其过程如图6（同图4）所示，详细步骤如下：

（3.11）边缘云扩展认证模块通过网络监听外部的服务器组节点入网申请，监听到入网申请时验证其申请附带的系统验证码；

（3.12）系统验证码认证通过后，将入网申请的服务器组节点作为工作节点角色新增到边缘云节点组成列表并记录服务器组节点的IP地址和角色信息，同时回复入网许可给入网申请的服务器组节点，服务器组节点接收到入网许可时设置自身为工作节点角色；

（3.13）若本地服务器组节点加入的边缘云之前是单节点边缘云，则本地服务器组节点设置为管理接替节点，并加载管理接替节点的边缘云管理控制模块组；

（3.14）新构建的边缘云的管理节点将边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息。

（3.2）边缘云邻近合并：边缘云搜索认证发现网络中邻近（一般在一方边缘云的承载平台如车辆等机动靠近到另一方边缘云的网络通信范围内等情况下）存在其它边缘云时，根据预设策略其中一方选择加入合并到另一方组合重构边缘云。其过程如图7所示，详细步骤如下：

（3.21）邻近边缘云询问：一方边缘云通过管理节点的邻近边缘云搜索模块定时（其间隔设为）以网络广播方式向邻近（若有的边缘云）发送邻近边缘云询问，即用以询问网络中邻近是否有其它边缘云，询问附带信息包括本地（即边缘云管理节点）IP地址、系统验证码；

（3.22）邻近边缘云应答：另一方邻近边缘云的管理节点的边缘云扩展认证模块通过网络监听到边缘云外部的邻近边缘云有无询问时，验证询问附带提交的验证码与系统的统一识别码是否一致，两者一致则询问方边缘云认证通过，此时记录询问方边缘云的管理节点IP地址、角色信息到待合并边缘云，之后按照目的地IP地址把邻近边缘云应答回复给询问方的邻近边缘云搜索模块，应答附带信息包括应答方边缘云的边缘云节点组成列表；（以上步骤（3.21）和步骤（3.22）为两者边缘云的同时相互询问应答）。

（3.23）邻近边缘云列表合并：任意一方边缘云的邻近边缘云搜索模块接收到对方的邻近边缘云应答时，根据预设策略计算得知边缘云合并关系，边缘云合并关系计算公式具体为：

，

其中，表示边缘云A组成的节点数量；/>表示边缘云B组成的节点数量；/>表示边缘云A管理节点的IP地址表征数值；/>表示边缘云B管理节点的IP地址表征数值（即IP地址四个数字从前往后作为从高到低字节组合转换后的整数）；/>表示边缘云A是合并方；/>表示边缘云A是被合并方。此时，本边缘云为被合并方的等待被合并；本边缘云方为合并方的开始发起边缘云合并。

（3.24）根据得到的边缘云合并关系，进行边缘云合并，合并方将被合并方所有节点均作为工作节点角色交由边缘云节点组成管理模块完成边缘云节点列表的依序添加合并；如果合并前合并方和被合并方的边缘云都为单节点边缘云，被合并方的管理节点的角色更改为管理接替节点；

（3.25）合并后进行管理接替节点确认：管理节点通过检查边缘云节点组成列表中次首位置的节点，发现其不是管理接替节点时，表明边缘云暂未确认好管理接替节点，将列表中与被合并方原管理节点对应工作节点的角色更改为管理接替节点，并将该节点（若不在次首位置）调整至列表的次首位置，之后将边缘云的管理接替关系即边缘云节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息按照目的地IP地址下发所有工作节点（含管理接替节点）；

（3.26）管理接替关系备用：所有工作节点的节点状态报告监听模块接收到管理节点的管理接替关系时，更新本节点记录的边缘云管理接替关系即管理节点和管理接替节点的IP地址信息以备用；

（3.27）管理接替节点配置：发现本地IP地址与管理接替关系的管理接替节点一致的，表明本地自身已被确认为边缘云的管理接替节点，此时设置本地为管理接替节点角色，即加载作为工作节点所需的节点状态报告监听模块以外，还要加载配置管理接替节点所需的边缘云管理控制模块组包括边缘云节点组成备份交接模块（用于接收记录边缘云管理节点下发的边缘云组成所有节点信息和边缘云管理节点过渡交接）；

（3.28）边缘云节点组成备份：管理节点将边缘云节点组成列表按照目的地IP地址下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储该列表信息。

（3.3）边缘云节点退出：边缘云搜索状态监视（一般在边缘云内服务器关机或重启、故障掉线或中止、承载平台远离网络通信范围等情况下）发现边缘云中有节点退出时，重构边缘云。其过程如图8所示，详细步骤如下：

（3.31）边缘云节点状态上报：边缘云所有工作节点以及管理接替节点定时（其间隔设为）将本节点工作状态信息按照目的地IP地址上报给管理节点的边缘云节点状态监视模块，工作状态信息包括本地IP地址、本节点工作状态，其中工作状态分为正常、异常（如故障中止、关机重启等），之后等待接收管理节点的状态报告应答；

（3.32）边缘云节点异常断定：管理节点接收到任意工作节点或管理接替节点报告的工作状态为异常、或超时收不到节点的工作状态时，表明对应的工作节点或管理接替节点退出边缘云，否则按照目的地IP地址把状态报告应答回复给对应的工作节点或管理接替节点，其中管理接替节点超时收不到管理节点的应答时，表明管理节点退出边缘云；

（3.33）边缘云中的工作节点退出时，边缘云的重构具体为：

（3.331）退出节点删除：边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的非管理接替的工作节点；

（3.332）边缘云节点组成备份：管理节点将边缘云节点组成列表按照目的地IP地址下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储该列表信息。

（3.34）边缘云中的管理接替节点退出时，边缘云的重构具体为：

（3.341）退出节点删除：边缘云管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的管理接替节点；

（3.342）管理接替节点确认：根据预设策略选择新的管理接替节点，管理接替节点选择计算公式具体为：

，

其中，表示边缘云中的工作节点数量；/>表示从边缘云节点组成列表的所有工作节点随机选取一个；/>表示选择的管理接替节点在边缘云节点组成列表中的位置，/>表示本边缘云（为单节点边缘云）无管理接替节点。

（3.43）若有管理接替节点，将边缘云节点组成列表中对应位置节点的角色更改为管理接替节点，并将该节点（若不在次首位置）调整至列表的次首位置，之后将边缘云的管理接替关系即边缘云节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息按照目的地IP地址下发所有工作节点（含管理接替节点）；所有工作节点的节点状态报告监听模块接收到管理节点的管理接替关系时，更新本节点记录的边缘云管理接替关系即管理节点和管理接替节点的IP地址信息以备用；

（3.344）管理接替节点配置：匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；管理节点将边缘云节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息；

（3.35）边缘云中的管理节点退出时，边缘云的重构具体为：

（3.351）边缘云的管理接替节点更改自身角色，设置自身角色为管理节点，通过边缘云节点组成备份交接模块按照目的地IP地址向原边缘云的所有非管理接替的工作节点发送管理节点接替通知；

（3.352）管理接替交接：所有非管理接替的工作节点收到管理节点接替通知后，经确认是节点状态报告监听模块记录的原管理接替节点时，按照目的地IP地址向现接替管理节点（原管理接替节点）的边缘云节点组成备份交接模块回复管理接替收讫确认；

（3.353）管理节点列表更新：现接替管理节点依次收到所有工作节点的管理接替收讫确认后，将相应节点作为工作节点角色添加到边缘云节点组成列表并记录该节点的IP地址、角色信息；

（3.354）管理接替节点确认：根据步骤（3.342）至步骤（3.344）重新设置管理接替节点。

Claims (10)

1.一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）本地服务器组节点启动时，根据与网络中邻近服务器组节点的连接情况动态构建边缘云，包括：本地服务器组节点独自构建单节点边缘云、或加入多节点边缘云；

（2）对边缘云中的节点进行角色配置，并加载对应角色的边缘云管理控制模块组；边缘云中的节点角色包括管理节点、管理接替节点和工作节点；所述工作节点用于执行任务，所述管理节点用于执行任务及边缘云的总控调度，所述管理接替节点用于执行任务及在失去管理节点时变为管理节点；

（3）本地服务器组节点工作时，根据实时获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，通过边缘云中各角色间边缘云管理控制模块组的协作配合，实现边缘云的动态调整；动态调整包括：加入新的服务器组节点，或加入组合多节点边缘云，或退出服务器组节点重构为新的单节点边缘云或多节点边缘云。

2.根据权利要求1所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述工作节点是边缘云中被分配任务执行的服务节点，工作节点加载的边缘云管理控制模块组包括节点状态报告监听模块，所述节点状态报告监听模块用于实时向边缘云内的管理节点上报本节点的工作状态并接收管理节点应答。

3.根据权利要求2所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述管理节点包括工作节点的功能和边缘云的总控调度能力，管理节点加载的边缘云管理控制模块组包括边缘云节点组成管理模块、边缘云节点状态监视模块、边缘云扩展认证模块和邻近边缘云搜索模块；其中：

所述边缘云节点组成管理模块用于管理边缘云节点组成列表，边缘云节点组成列表包括所有节点的IP地址、角色信息；

所述边缘云节点状态监视模块，用于实时监视边缘云内所有工作节点的工作状态；

所述边缘云扩展认证模块，用于监听认证边缘云新节点入网和其它边缘云并网；

所述邻近边缘云搜索模块，用于实时搜索网络中邻近的其它边缘云。

4.根据权利要求3所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述管理接替节点包括工作节点的功能，以及在管理节点失能失联后直接变为调整后边缘云的管理节点；管理接替节点加载的边缘云管理控制模块组包括节点状态报告监听模块以及边缘云组成备份交接模块；所述边缘云组成备份交接模块用于接收记录边缘云内管理节点下发的边缘云组成所有节点信息，以及用于边缘云管理节点过渡交接。

5.根据权利要求4所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述步骤（1）中获取网络中邻近服务器组节点的连接情况，具体为在网络邻近环境检测时间范围内，本地服务器组节点在时序/>上定时向邻近广播发送节点入网申请；若超时，即仍未接收到入网许可，表明网络邻近环境中此时没有可加入的边缘云，以本地服务器组节点独自构建单节点边缘云；若接收到入网许可，表明本地服务器组节点已通过认证并可加入邻近边缘云。

6.根据权利要求5所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述步骤（2）中对本地服务器组节点独自构建的单节点边缘云，本地服务器组节点设置为管理节点；对于本地服务器组节点加入多节点边缘云：接收到入网许可时表明本地服务器组节点已通过认证并作为工作节点角色加入邻近边缘云，此时设置本地服务器组节点为工作节点；若本地服务器组节点加入的边缘云之前是单节点边缘云，则本地服务器组节点设置为管理接替节点，边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块更改边缘云节点组成列表中入网节点的角色为管理接替节点。

7.根据权利要求6所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，边缘云内管理节点的边缘云扩展认证模块监听认证发现网络中邻近存在未入网的服务器组节点时，边缘云进行加入新的服务器组节点的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.11）边缘云扩展认证模块通过网络监听外部的服务器组节点入网申请，监听到入网申请时验证其申请附带的系统验证码；

（3.12）系统验证码认证通过后，将入网申请的服务器组节点作为工作节点角色新增到边缘云节点组成列表并记录服务器组节点的IP地址和角色信息，同时回复入网许可给入网申请的服务器组节点，服务器组节点接收到入网许可时设置自身为工作节点角色；

（3.13）若本地服务器组节点加入的边缘云之前是单节点边缘云，则本地服务器组节点设置为管理接替节点，并加载管理接替节点的边缘云管理控制模块组；

（3.14）新构建的边缘云的管理节点将边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息。

8.根据权利要求6所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，边缘云内管理节点的邻近边缘云搜索模块搜索发现网络中邻近其它边缘云时，边缘云进行加入组合多节点边缘云的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.21）邻近边缘云搜索模块定时询问网络中邻近是否有其它边缘云，收到其它边缘云应答时，提交给边缘云扩展认证模块其应答附带的系统验证码；边缘云扩展认证模块对系统验证码进行验证；

（3.22）系统验证码认证通过后，计算边缘云之间的合并关系，计算公式为：

，

其中，表示边缘云A组成的节点数量；/>表示边缘云B组成的节点数量；/>表示边缘云A管理节点的IP地址表征数值；/>表示边缘云B管理节点的IP地址表征数值；/>表示边缘云A是合并方；/>表示边缘云A是被合并方；

（3.23）根据得到的边缘云合并关系，进行边缘云合并，被合并方边缘云的管理节点从边缘云节点组成管理模块获取边缘云节点组成列表，并将边缘云节点组成列表信息发送给合并方边缘的云管理节点的邻近边缘云搜索模块；

（3.24）合并方边缘云的管理节点收到被合并方边缘云的边缘云节点组成列表时，将被合并方所有节点均作为工作节点角色交由边缘云节点组成管理模块进行边缘云节点组成列表合并，如果合并前合并方和被合并方的边缘云都为单节点边缘云，被合并方的管理节点的角色更改为管理接替节点；

（3.25）新构建的边缘云的管理节点将边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息。

9.根据权利要求6所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，边缘云内管理节点的边缘云节点状态监视模块监视发现工作节点的工作状态异常或工作状态超时接收不到时，边缘云进行退出服务器组节点重构的动态调整；具体包括以下步骤：

（3.31）边缘云内所有工作节点定时向管理节点的边缘云节点状态监视模块上报本节点工作状态，并相应接收管理节点的应答；

（3.32）管理节点接收到任意工作节点或管理接替节点的工作状态异常或超时收不到工作状态时，表明对应的工作节点或管理接替节点退出边缘云；管理接替节点超时收不到管理节点的应答时，表明管理节点退出边缘云；

（3.33）边缘云中的工作节点退出时，删除已退出的工作节点以重构为新的边缘云；边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的工作节点，并将修改后的边缘云节点组成列表下发给管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息；

（3.34）边缘云中的管理接替节点退出时，删除已退出的管理接替节点并更换管理接替节点以重构为新的边缘云；

（3.35）边缘云中管理节点退出时，管理接替节点替换为管理节点以重构为新的边缘云。

10.根据权利要求9所述的面向高机动环境的边缘云聚云散方法，其特征在于，所述步骤（3.34）中重构为新的边缘云的具体步骤为：

（3.341）边缘云的管理节点通过边缘云节点组成管理模块从边缘云节点组成列表中删除已退出的管理接替节点；

（3.342）选择新的管理接替节点，选择计算公式为：

，

其中，表示边缘云中的工作节点数量；/>表示从边缘云节点组成列表的所有工作节点随机选取一个；/>表示选择的管理接替节点在所有工作节点中的位置编号，表示边缘云无管理接替节点；

（3.343）边缘云新的管理接替节点确定后：管理节点更改边缘云节点组成列表中对应节点的角色为管理接替节点，同时将边缘云节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收并更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；管理节点将边缘云节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的边缘云节点组成备份交接模块接收备份存储边缘云节点组成列表的信息；

所述步骤（3.35）中重构为新的边缘云的具体步骤为：

（3.351）边缘云的管理接替节点更改自身角色，设置自身角色为管理节点，通过边缘云节点组成备份交接模块向原边缘云的所有工作节点发送管理节点接替通知；

（3.352）所有工作节点收到管理节点接替通知后，经确认是节点状态报告监听模块记录的原管理接替节点时，向现管理节点的边缘云节点组成备份交接模块回复收讫确认；

（3.353）现管理节点依次收到所有工作节点的收讫确认后，将相应节点作为工作节点角色新增到边缘云节点组成列表并记录节点的IP地址和角色信息；

（3.354）根据步骤（3.342）和步骤（3.343）重新设置管理接替节点。