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管理与物联网
Mayra Samaniego, Ralph Deterslowast;
University of Saskatchewan, Dep. Computer Science, Saskatoon, Canada
摘要
物联网（Web）应用的研究和发展，网络和移动，正在增加。应用程序，从不同领域获得的数据，如交通，智能家居，医疗保健，公共服务，工业和其他许多。以前的研究都集中在管理所获得的数据。然而, 管理获取数据的异构资源是一个需要更多关注的领域。这项工作涉及在物联网的资源管理。这是通过提出一个使访问和配置约束物理资源的虚拟资源的边缘层。 提出的架构侧重于使用虚拟资源的管理理念，并确定不同的方法在边缘计算设备的性能评价。 利用物联网协议CoAP，虚拟资源在网络边缘的暴露。一个Go CoAP虚拟资源进行了评估。
关键词：物联网；物联网管理；虚拟资源；CoAP
一、介绍
在物联网中，基于该技术进行了通信和资源管理，其中约束网络实现。每个供应商确定了开发自己的封装兼容和自主通信标准。应用程序已被那些自主标准的支持才能得到可靠的信息在一个高效和安全的方式从约束环境下的云。这就影响了用户在整个实现中采用一定的技术来方便管理的职责 (ITU-T M.3400)。已经有一些研究面向物联网的物理设备，但他们的主要目标一直是促进开发商的工作。如今，没有一个解决方案允许访问多样化的物联网网络资源，以获取他们的信息。这导致在实现物联网的愿景的限制。 这项工作扩展了这一愿景，不仅有相互关联的异质“东西”， 还可以实时获取那些在环境中工作的“东西”信息。 建筑提出的重点是抽象的虚拟资源的概念访问和异构受限的网络资源配置的复杂性，提供了一个简化的域管理选项。 这项工作提出了创建虚拟资源运行在边缘计算设备。另外，本研究采用约束应用协议（COAP）沟通的虚拟资源和Go编程语言构建。这种表示允许受约束的组件可以很容易地从第三方访问。引入虚拟资源层，打破了与物理资源的直接通信。
本文的其余部分结构如下，第2节介绍了我们的物联网资源的定义，第3节解释实验装置，第4节介绍了我们的原型的性能评价和本文的结论与总结在第5节。
二、物联网虚拟资源建筑设计
我们定义一个物联网虚拟资源作为一个抽象的其他资源，虚拟或不。物联网虚拟资源的建筑设计如图1所示。用COAP其余特征（RFC7252）、虚拟资源暴露出其自身的地位和方法相互作用的状态，可以解决其复合资源之间的相互作用。整个架构包括三个主要层次，即：视图抽象层（VAL）、硬件抽象层（HAL）和物理层。物理层代表在环境中工作的传感器。硬件抽象和抽象两层，是边缘的托管应用程序的中间件，它是针对封装访问与体育资源配置的复杂性。HAL表示物理资源和虚拟资源之间的最低级别关联，从而产生一对一关系，见图2。放在这一层的虚拟资源在面临物理资源时利用COAP动词接受命令执行操作。 VAL作为最终用户和传感器之间的桥梁。 它表示一个或多个HAL虚拟资源与一个或多个虚拟资源之间的关联，从而产生多对多关系，见图3。 在这个层中放置的虚拟资源的目的是向具有不同访问权限的不同类型的用户提供动态视图。此外，该层作为一个边缘处理中心，其中的行数据进行评估，而不去云。 在此基础上，将虚拟资源分为两类：状态较少和状态完整的虚拟资源。状态较少的虚拟资源，见图4， 每次收到请求时都利用COAP休息模式拔出状态。 状态完全虚拟资源，见图5，在数据库中维护其复合资源的状态利用COAP观察模式受到他们正在观察的资源更新。
这种架构的目的是跨越只有一个层次的通信，物理，与传感器工作时的障碍。
三、实验装置
这个实验是在运行一个VAL资源。原型涉及一个受约束的网络基础设施，虚拟资源和仿真客户端。 一旦VAL资源从协议的客户端收到CoAP的请求，它得到的复合资源的状态和在协议消息发送处理信息。要运行虚拟资源，Raspberry Pi语言和CoAP协议作为边缘计算层，请参见图6。我们构建了虚拟资源和客户端使用的通道和例程功能的GO，见图7。我们建立了建议的架构与以下规格的设备：Raspberry PI 2 有 ARMv7处理器的模型B，处理器：ARM Cortex-A7四核900兆赫， RAM: 1GB， 操作系统：操作系统Raspbian。 电脑处理器：英特尔酷睿i7 - 3.5 GHz的。内存：16 GB，64位操作系统。通过专用WiFi连接连接到虚拟资源的客户端。
四、评价
为了评估我们的虚拟资源的实用性，我们测量了它的吞吐量和响应时间。我们评估了我们的虚拟资源测试两个进程的行为， 核心链接格式（rfc6690）通过一个众所周知的界面和当前状态的检索发现服务。 这些评估从客户端的角度进行。此外，我们评估了数据库连接时间在VAL状态的充分资源。 我们暴露的虚拟资源被CoAP休息服务的服务托管。该方案包括一个运行在Raspberry Pi的Go COAP虚拟资源和一千个在iMac电脑运行的Go COAP虚拟客户。这个实验引入了客户端请求的延迟时间从0到100毫秒，间隔为50毫秒，模拟不同层次的并发性。
图1 物联网虚拟资源的建筑设计，一个结合虚拟资源的温室中的物联网生态系统实例
图2 虚拟资源一对一关系
在每个延迟的情况下，所有一千个请求的结果解释如下。 对服务的往返时间（RTT）发现平均为三延迟的情况下，0，50和100毫秒，2.24毫秒，2.40毫秒，2.33毫秒，见图8。 在这个测试中的虚拟资源的工作量和其响应时间保持稳定的三个延迟的情况下。平均RTT时间获得三的延迟情况下的虚拟资源的当前状态有12.01毫秒，14.47毫秒和12.98毫秒。 在此过程中，平均响应时间增加，这是一个状态完整的虚拟资源，必须到数据库，以获得其复合资源的当前状态，见图9。这些虚拟资源花去数据库搜索在三的延迟时间的具体化合物资源的状态7.53ms平均时间，8.29毫秒，8.07毫秒，见图10。在所有三个评价中， 有可以归因于网络流量和备份过程的顶峰，它代表了常见的异常。 数据库在分离的机器中运行。
图3 虚拟资源多对多关系
图4 状态较少虚拟资源的表示
图5 状态完全虚拟资源的表示
图6 实验设置
图7 Golang Code的例子
图8 一千的虚拟客户服务进程往返时间的虚拟资源发现
图9 一千的虚拟客户虚拟资源获取状态过程往返时间
图10 一千的虚拟客户虚拟资源数据库连接往返时间
五、结论
这项工作抽象了复杂的物联网资源访问和通过CoAP协议配置的边缘计算层。 我们的虚拟资源以预期的方式执行，无论他们面临的并发级别，响应所有请求。虚拟资源层可以在每个复合组件之间进行交互，像消费其余充分服务一样容易，在这种情况下是Coap全服务协议.。作为评估的数据是在物联网的边缘网络，所提出的架构构成了一个经济的解决方案，只有有用的信息被转移到云。这是建设一个完整的边缘计算环境的第一步，在多样化的物联网网络的管理下，虚拟资源被引入作为一个推荐的选项。 这样，我们就可以实现物联网的愿景。
作为今后的工作，本研究将介绍一个测试与大量的传感器和执行器来衡量的整体应用。 此外，工作将包括分布式虚拟资源。
参考文献
1. Ashton, K. That internet of things thing. RFiD Journal 22, 7 (2009), 97–114.
2. Atzori, L., Iera, A., and Morabito, G. The Internet of Things: A survey. Computer Networks 54, 15 (2010), 2787–2805.
3. Bandyopadhyay, S., and Bhattacharyya, A. Lightweight Internet protocols for web enablement of sensors using constrained gateway devices.
2013 International Conference on Computing, Networking and Communications, ICNC 2013 (2013), 334–340.
4. Al-Fuqaha, A., Guizani, M.,Mohammadi, M., Aledhari, M., and Ayyash,M. Internet of Things: A Survey on Enabling Technologies, Protocols
and Applications. IEEE Communications Surveys amp; Tutorials PP, 99 (2015), 1–1.
5. Evdokimov, S., Fabian, B., Kunz, S., and Schoenemann, N. Comparison of discovery service architectures for the internet of things.
6. Castellani, A. P., Gheda, M., Bui, N., Rossi, M., and Zorzi, M. Web services for the internet of things through coap and exi. In 2011 IEEE
International Conference on Communications Workshops (ICC) (June 2011), pp. 1–6.
7. Nati, M., Gluhak, A., Abangar, H., and Headley, W. SmartCampus: A user-centric testbed for Internet of Things experimentSmartCampus:
A user-centric testbed for Internet of Things experimentationation. 2013 16th International Symposium on Wireless Personal Multimedia
Communications, WPMC 2013 - Co-located with Global Wireless Summit 2013 (2013).
8. Hakiri, A., Berthou, P., Gokhale, A., and Abdellatif, S. Publish/subscribe-enabled software defined networking for efficient and scalable iot
communications. Communications Magazine, IEEE 53, 9 (2015), 48–54.
9. Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., and Palaniswami, M. Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future
Generation Computer Systems 29, 7 (sep 2013), 1645–1660.
10. Kovatsch, M., Mayer, S., and Ostermaier, B. Moving application logic from the firmware to the cloud: Towards the thin server architecture
for the internet of things. In Innovative Mobile and Internet Services in Ubiquitous Computing (IMIS), 2012 Sixth International Conference on
(2012), IEEE, pp. 751–756.
11. Mainetti, L., Mighali, V., and Patrono, L. A software architecture enabling the web of things. Internet of Things Journal, IEEE 2, 6 (2015),
445–454.
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