CN110933134A - 一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***，本方法步骤包括：1)在工业互联网中设置若干代理节点，各代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；2)每一边缘计算服务器节点使用任播技术向一代理节点进行注册；代理节点获取向自己注册的边缘计算服务器节点的信息；3)当代理节点收到终端节点发送的服务请求时，根据负载情况在边缘计算服务器集群中选择一边缘计算服务器节点并将其全球可路由单播IP地址返回给该终节点，并记录两者之间的绑定；以及在该终端节点向与之绑定的边缘计算服务器节点传输数据前，设置一超时计时器，当该计时器超时或数据传输完成时，删除对应的绑定。

Description

一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***

技术领域

本发明属于工业互联网技术领域，具体涉及到一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***。

背景技术

工业互联网是互联网和新一代信息技术在工业全领域、全产业链、全价值链的融合集成应用，是实现工业智能化的综合信息基础设施。

边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种新型计算模型，边缘计算操作的对象包括来自于云服务的下行数据和来自于万物互联服务的上行数据，而边缘计算的边缘是指从数据源到云计算中心路径之间的任意计算和网络资源。

边缘计算是集先进网络技术、大数据、人工智能于一身，横跨通信、计算机、自动控制等多领域的综合性技术。不同领域内的边缘计算技术的侧重点有所不同，工业互联网对***的确定性、实时性和安全性有着很高的要求，边缘计算联盟给出了工业互联网领域边缘计算的定义：边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

在面向工业互联网的边缘计算环境中，边缘设备产生大量的数据，同时边缘计算服务器提供了大量的服务，因此，根据边缘计算服务器以及网络状况，如何动态的对这些数据进行调度至合适的计算服务提供者，将是边缘计算中的核心问题。但是边缘计算环境存在计算资源分布式、零散化，以及网络动态性和存在测量噪声等特征，并且一般为兼有离散事件和连续变量等运行机制的混杂***。同时，边缘计算任务常存在高并发的特点。这些特征导致边缘计算任务时序复杂难以同步，计算结果确定性难以保证。如何针对计算资源的零散性、异构性和动态性、***的混杂性特点，满足应用的时延要求前提下，尽可能降低***总体能耗，保持各边缘计算服务器节点负载均衡，及时响应紧急计算任务，构建支持分布式混杂***和高并发任务的边缘计算模型，是工业互联网智能制造中边缘计算面临的挑战之一。

为了应对以上挑战，有效实现面向工业互联网的边缘计算服务器的负载均衡，本发明将综合利用IPv6任播技术和移动IPv6技术的思想解决上述问题。

任播是在IPv6中提出的一种新的寻址技术，即发送方把数据发送给一组目的主机，这些目的主机共享一个任播地址，数据被这组主机中的任意一个且只有一个主机接收到。

移动IPv6技术的基本实现原理为：1)远程通信实体通过标准IP路由机制，向移动节点发出一个IP数据包；2)移动节点的归属代理截获该数据包，将该包的目标地址与自己移动绑定表中移动节点的归属地址比较，若与其中任一地址相同，继续下一步，否则丢弃；3)归属代理用封装机制将该数据包封装，采用隧道操作发给移动节点的转发地址；4)移动节点的拜访地代理收到该包后，去其包封装，采用空中信道发给移动节点；5)移动节点收到数据后，用标准IP路由机制与远程通信实体建立连接。

传统的IP地址不仅是一个节点身份的标识，还表明其位置所在，所以移动节点使用这样的IP地址无法进行通信，因为位置移动会导致网络拓扑结构改变，自身的IP地址也改变了，如果发送给它的数据包的目的地址还是原来的目的地址，这样它就无法接收到。为此，移动IPv6技术使用了代理作为中介，提出两种代理，归属代理和拜访地代理。开始时，移动节点在归属代理上注册，当移动节点位置移动到归属代理管理的范围外，移动节点会向拜访地代理进行注册，获得一个移动IP地址，拜访地代理会通告其归属代理，移动节点移动到“这里”。当远程通信实体第一次与移动节点通信时，会把数据包发送到归属代理上，归属代理知道移动节点不在了，把数据包转发到对应的拜访地代理，拜访地代理再把数据包转发给移动节点，这样移动节点就接收到数据包。之后，移动节点就可以使用拜访地代理分发给它的移动IP地址与远程通信实体进行直接通信。这样移动IPv6技术就解决了数据包发送给移动节点的目的地址过时的问题。

发明内容

本发明旨在解决工业互联网环境下的边缘计算服务器负载均衡问题。本发明的目的在于提出一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***。本发明拟针对工业互联网环境下的边缘计算网络中部署的多台边缘计算服务器组成的集群，通过IPv6任播地址，并借鉴移动IPv6技术的思想，使用代理节点来管理工厂前端的各种终端节点与边缘计算服务器集群之间的通信访问控制，为每个终端节点发送数据前选择一个负载状况最好的边缘计算服务器，达到负载均衡的目的。

本发明的基本思想：将边缘计算技术应用到工业互联网时，大量工业前端设备产生的数据和计算请求会发送到边缘计算服务器进行处理，各个边缘计算服务器会组成边缘计算服务器集群，如果没有适当的负载均衡策略将会导致边缘计算服务器整体效率低下，增大服务响应延迟。在移动IPv6技术中，使用家乡代理(home Agent)完成远程通信实体与移动节点之间的通信。因为在移动网中，远程通信实体是固定的，移动节点是移动的，但IP地址不仅标识身份，还标识位置，因此需要使用家乡代理来解决移动后数据的正常传输。而在工业互联网环境中，终端节点与边缘计算服务器节点也是两种类型不同的节点。终端节点需要发送大量的数据，而边缘计算服务器节点需要接收大量的数据，而在各个边缘计算服务器组成的边缘计算服务器集群中进行切换时，就会出现某种意义上与移动网络中很相似的问题，原来移动网络中的问题是目的IP地址不可达，现在的问题是如何设置边缘计算服务器的目的IP地址。为此，可以借鉴移动IPv6技术，使用代理作为一个中介，对边缘计算服务器集群进行访问控制。该代理与边缘计算服务器集群共享一个任播地址，但是，只有代理服务器参与路由***，其他边缘计算服务器并不参与路由***中，只有这些服务器的全球单播地址参与路由。同时，重复地址检测机制不能在任播地址中使用。这样目的地址为任播地址的数据包将会首先到达代理服务器，而不是其他边缘计算服务器。为了通过任播地址到达边缘计算服务器，我们使用IPv6路由头选项，这样边缘计算服务器的全球单播地址就可以作为中间地址通过服务器的任播地址访问到。具体的控制方式就是，边缘计算服务器把自己的信息登记在代理服务器上，当终端节点要发送数据时，代理服务器给它提供一个综合负载最小的边缘计算服务器的IP地址进行发送，这样就完成了负载的均衡，而且访问控制也清晰简单易于实现。基于这样的思想，提出了以下的技术方案。

本发明的技术方案为一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***。本发明把整个***环境中的实体分成三类：终端节点(CN)、代理节点(agent)和边缘计算服务器节点(Edge_server)。整体网络结构如图1。

现在说明本发明技术方案的整体设计。首先，配置工业互联网中边缘计算服务器使用的任播地址(注：任播地址也可以进行动态获取，但在一个或几个工业互联网***中使用人工规定可以提高效率，本发明使用人工规定的方式，预先设定一地址范围区间)，代理节点将该任播地址初始化配置为自身的任播地址。边缘计算服务器节点使用任播技术向其中一个代理节点进行注册。代理节点获得向自己注册的边缘计算服务器节点的信息(利用IPv6任播，每个启动的边缘计算服务器节点只会在一个代理节点上注册，每个代理节点只收集向自己注册的边缘计算服务器节点的信息)，主要包括IP地址、负载情况、开关状态等。经过这个过程，边缘计算服务器节点都完成了注册。当终端节点需要发送数据或服务请求时，使用任播地址向代理节点请求一个边缘计算服务器，接收这个请求的代理节点将在边缘计算服务器集群中选择一个负载最小的可用的边缘计算服务器节点并将它的全球可路由单播IP地址返回给终端节点，并记录两者之间的绑定。这样，终端节点知道了边缘计算服务器节点的地址信息，就可以向它传输数据和请求服务。在终端节点向边缘计算服务器节点传输数据前，设置一个超时计时器，当计时器超时或终端节点数据传输完成时，因为在之前代理节点返回边缘计算服务器节点IP地址时，终端节点就知道了该代理节点的IP地址，所以现在可以向为其分配边缘计算服务器节点的代理通告通信结束，删除对应的绑定。设置超时计时器的目的在于避免终端节点长时间占用边缘计算服务器节点。这是本发明的面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***的基本构建过程。另外，如果采用多个代理节点组成代理节点集群时，当有一个新的代理节点加入网络时，只要手动配置相同的任播地址，就可以加入了网络，扩展非常方便；当有一个新的边缘计算服务器节点加入网络时，因为知道本网络代理节点集群统一使用的任播地址，通过任播技术，也可以方便向网络中的代理节点集群中的某一个代理节点(不需要知道具体是哪个代理节点进行服务)进行注册，并不会破坏原有的***；当有一个新的终端节点加入网络时，因为事先规定了本网络使用的任播地址，通过把目的地址设置成任播地址，马上就可以向代理节点集群请求获得一个边缘计算服务器节点地址进行数据传输。因此，这个面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***有良好的可扩展性。

现在分别说明各个节点的具体功能及其实现。首先，本发明规定一个工业互联网网络中统一使用的任播地址，下面进行分别说明。

终端节点主要用于对工业互联网中的前端生产环境进行监测并获取监测数据。当终端节点需要发送数据时，使用任播向“最近”(注：最近的度量标准有多种，可以根据实际需要确定，在路由***中通常由路由器决定)的代理节点请求一个边缘计算服务器节点。获得一个边缘计算服务器节点的IP地址后，设置一个超时计时器，把数据包发送到该边缘计算服务器节点。计时器超时或数据发送完成后，向原代理节点通告绑定失效，终止与对应边缘计算服务器节点的绑定。具体实现的算法如下：

CN PROC_1：

1)启动完成自身的配置；

2)记录该工业互联网监测***使用的任播地址(事先规定的本网络使用的任播地址)；

3)当终端节点需要发送数据时，使用任播向代理节点发送“CN请求通信报文”；

4)接收“通道信息报文”，获得边缘计算服务器节点的IP地址；

5)设置超时计时器；

6)使用IPv6封装与边缘计算服务器节点建立隧道通信，开始传输数据；

7)探测会话结束(数据传输完成)或超时；

8)向代理节点告示通信结束，绑定无效，发送“删除绑定报文”。

边缘计算服务器节点主要用于收集和响应终端节点发送的监测数据和请求服务，并通过回程链路连接到互联网中。边缘计算服务器节点启动后，向代理节点进行注册，告知代理节点自身的IP地址和负载信息。边缘计算服务器节点关闭前，需要向代理节点进行注销，告知代理节点应该删除对应的信息。具体实现的算法如下：

Edge_server PROC_2：

1)启动完成自身配置；

2)记录该***使用的任播地址(事先规定的本网络使用的任播地址)；

3)使用任播地址向代理节点进行注册，发送“Edge_server注册报文”，发送自身的负载状况；

4)打开端口，准备接收数据；

5)当节点需要关闭前，向代理节点进行注销，发送“Edge_server注销报文”；

6)关闭节点。

代理节点主要用于进行流量的负载均衡，均衡各个边缘计算服务器节点的计算负载。代理节点主要的工作是接收各种报文并进行处理。当接收到“Edge_server注册报文”时，登记边缘计算服务器节点的IP地址、记录负载状况；当接收到“Edge_server注销报文”时，删除对应的边缘计算服务器节点信息；当接收到“CN删除绑定报文”时，删除对应的终端节点与边缘计算服务器节点之间的绑定；当接收到“CN请求通信报文”时，选择一个边缘计算服务器节点，进行对应的终端节点与边缘计算服务器节点之间绑定，向终端节点返回边缘计算服务器节点信息。代理节点存储两张表，一张是边缘计算服务器节点表，另一张是绑定记录表。边缘计算服务器节点表用于记录在本代理节点进行注册的边缘计算服务器节点信息，包括它的IP地址、负载状况、可用状态。绑定记录表用于记录当前进行通信的终端节点和边缘计算服务器节点的信息，包括终端节点IP地址、边缘计算服务器节点IP地址、通信状态。具体实现的算法如下：

agent PROC_3：

1)启动完成自身配置；

2)把该***使用的任播地址配置为自身的任播地址(事先规定的本网络使用的任播地址)；

3)打开端口，接收报文；

4)接收数据包；

5)获取源IP地址，获取报文类型；

6)匹配报文类型：

①Edge_server注册报文，对该边缘计算服务器节点进行注册：查询自身存储的边缘计算服务器节点表，与源IP地址匹配，如果匹配成功，把表中对应的项的可用状态设置为可用，更新负载状况；如果匹配失败，向表中加入一个新的项，记录边缘计算服务器节点IP地址、负载状况、可用状态为可用。

②Edge_server注销报文，注销该边缘计算服务器节点信息：查询自身存储的边缘计算服务器节点表，与源IP地址匹配，把表中对应的项的可用状态设置为不可用。

③删除绑定报文，设置对应的绑定无效：查询自身存储的绑定记录表，匹配对应的表项，把对应的表项的通信状态设置成无效。

④CN请求通信报文，处理终端节点的通信申请：在自身存储的边缘计算服务器节点表中，根据负载状况，选择一个负载最低的边缘计算服务器节点；在绑定记录表中登记这个绑定信息；向原终端节点发送“通道信息报文”，告知终端节点进行通信的边缘计算服务器节点的IP地址。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明解决了工业互联网环境下的边缘计算服务器集群中负载难以有效分配的问题，能够更好地进行负载均衡。在移动IPv6技术中，使用归属代理和拜访地代理把数据包发送给移动的节点，解决了移动性使移动节点IP地址过时的问题，实现了对边缘计算服务器节点进行便捷的访问控制，而且还可以在代理节点上运行各种负载均衡算法，完成边缘计算服务器节点的流量负载均衡。同时，本发明的也具有良好的可扩展性。

附图说明

图1为本发明的整体网络结构示意图；

图2为终端节点算法流程图；

图3为边缘计算服务器节点算法图；

图4为代理节点算法图。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点以及技术方案更加清楚明白，以下通过具体实施，并结合附图，对本发明进一步详细说明。

图1从整体上描述了该方案实施的总体架构，具体实施包括下面四个部分的内容。

一、本发明网络传输中使用的报文结构

首先，在描述具体实现前，先说明本发明网络中传输使用的各种报文的结构，是针对本发明具体设计的。这是一个具体实现的例子，以下进行逐一的详细说明。

1)Edge_server注册报文

Edge_server注册报文是边缘计算服务器节点启动完成后，通过任播发送到代理节点的报文，目的是向代理节点进行注册。报文结构体中只有一个属性报文类型，并规定报文类型为0x01的报文为“Edge_server注册报文”。具体如下：

typedef struct{

uint8_t type；//报文类型0x01

}Edge_server_register_t；

2)Edge_server注销报文

Edge_server注销报文是边缘计算服务器节点要主动关闭前，通过单播发送到代理节点的报文，目的是向代理节点进行注销。报文结构体中只有一个属性报文类型，并规定报文类型为0x02的报文为“Edge_server注销报文”。具体如下

typedef struct{

uint8_t type；//报文类型0x02

}Edge_server_unregister_t；

3)删除绑定报文

删除绑定报文是终端节点在计时器超时或数据传输完成后，通过单播发送到代理节点的报文，目的是通告代理节点，告知终端节点与边缘计算服务器节点的通信已经失效，应该更新边缘计算服务器节点的负载状况。报文结构体中有三个属性，分别是报文类型、终端IP地址和边缘计算服务器节点IP地址，并规定报文类型为0x03的报文为“删除绑定报文”。另外两个属性是因为代理节点需要这两个属性来与自身的绑定记录表进行匹配，设置绑定失效。其实由于发送方是终端节点，可以省略终端节点IP地址这个属性，但依然要设置这个属性是因为便于以后扩展，以后可能边缘计算服务器节点也要发送删除绑定报文，并且这样在表示上显得结构更加清晰明了。具体如下：

4)CN请求通信报文

CN请求通信报文是终端节点在需要发送数据前，通过任播发送到代理节点的报文，目的是请求分配一个接收数据的边缘计算服务器节点，获取边缘计算服务器节点的IP地址。报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和历史连接的边缘计算服务器节点IP地址，并规定报文类型为0x11的报文为“CN请求通信报文”。使用一个历史连接的边缘计算服务器节点IP地址的属性，如果该边缘计算服务器节点依然可用且负载状况良好，则继续向其传输数据。这样做的目的是因为之前传输的数据和现在要传输的数据可能有一定的连续性，能用同一个边缘计算服务器接收这样便于进行处理。具体如下：

5)通道信息报文

通道信息报文是代理节点选择一个负载状况最好的边缘计算服务器节点后，通过单播发送到终端节点的报文，目的是对终端节点发来的“CN请求通信报文”进行应答，返回一个边缘计算服务器节点的信息。报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和边缘计算服务器节点IP地址，并规定报文类型为0x12的报文为“通道信息报文”。之所以要使用一个边缘计算服务器节点IP地址的属性，是因为要向终端节点返回一个边缘计算服务器节点的信息。具体如下：

6)通道数据报文

通道数据报文是终端节点通过单播发送到边缘计算服务器节点的报文，目的是进行数据的传输。报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和需要传输的数据，并规定报文类型为0x13的报文为“通道数据报文”。其实在实际应用中也可以不使用报文类型，甚至不使用一个专门的数据结构，直接发送数据，只要使用另一个端口进行数据接收，就不会与上述的报文发送冲突。这样设置可以使得结构更加清晰。具体如下：

二、终端节点实现

终端节点是部署在实际工业互联网环境下的监测***中的节点，主要用于数据的获取。下面结合附图2详细地说明终端节点具体实现的算法流程。

1)在终端节点中要运行的程序需要写在线程中，所以，第一步需要设置一个线程。然后，开启这个线程，具体如下：

PROCESS(sensor_node_process,”sensor node process”)；//声明一个线程

AUTOSTART_PROCESS(&sensor_node_process)；//把线程加入线程池

PROCESS_BEGIN()；//开启线程

2)等待一段时间，让终端节点完成其它设置，包括自身IP地址的设置。具体操作是设置一个计时器，然后等到它超时。

etimer_set(&et,CLOCK_CONF_SECOND*3)；

PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(ev＝＝PROCESS_EVENT_TIMER)；

3)设置本***通信使用的任播地址，因为之后和代理节点通信需要使用任播。

uip_ip6addr(ipaddr,0xfe80,0x0000,0x0000,0x0000,0x0001,0x0001,0x0001,0x0001)；

4)打开一个发送端口，用于发送报文和数据；绑定一个监听端口，用于接收报文。

node_conn＝udp_new(&ipaddr,UIP_HTONS(3000),NULL)；

udp_bind(node_conn,UIP_HTONS(3000))；

5)现在线程进行阻塞，一直到需要发送数据为止。

6)需要发送数据，通过任播向代理节点发送“CN请求通信报文”，向代理节点请求一个可用的负载最低的边缘计算服务器节点信息。

uip_udp_packet_send(node_conn,node_init_message,sizeof(sensor_node_init_t))；//发送报文

7)接收“通道信息报文”，获得边缘计算服务器节点的IP地址。

8)设置超时计时器，向边缘计算服务器节点进行数据传输。发送数据需要设置间隔，每当隔间时间超时，就监测是否还有数据要发送，如果已经发送完成，就把数据传输标识send_over设置成1表示数据已经传输完成。

9)当超时计时器超时或数据传输已经完成时，向代理节点发送“删除绑定报文”，这样就完成了一次完整的通信过程，然后再回到步骤5)等待下一次的数据传输。

if(etimer_expired(&tm)||send_over＝＝1){

send_delete_bind()；}

三、边缘计算服务器节点实现

部署在***中的边缘计算服务器节点主要用于收集由终端节点捕获的数据并进行处理，然后通过有线链路传输到互联网中。下面结合附图3详细地说明边缘计算服务器节点具体实现的算法流程。

1)在边缘计算服务器节点的程序中，同样需要先创建一个线程，并打开这个线程。等待一段时间，让节点完成自身的各项配置。设置通信使用的任播地址。打开一个发送端口，用于发送报文；打开一个监听端口，用于接收数据。

2)通过任播向代理节点发送“Edge_server注册报文”，加入到工业互联网监测网中，并通告自身的IP地址和负载状况。首先声明一个Edge_server注册报文，然后把报文类型设置成0x01，最后使用报文。

Edge_server_register_t*register_message；

register_message->type＝0x01；//Edge_server注册报文

uip_udp_packet_send(client_conn,register_message,

sizeof(Edge_server_register_t))；//发送报文

3)边缘计算服务器节点已经完成加入到工业互联网监测网络的全部工作，现在开始阻塞线程，等待接收终端节点传输的数据。

4)接收数据，对数据进行处理并保存，以便发送到互联网中。

5)加入节点需要关闭，向代理节点发送“Edge_server注销报文”，再关闭节点；否则，回到步骤3)继续等待数据接收。

四、代理节点实现

本发明创造性地提出在工业互联网监测网中加入代理节点的概念，是本发明的面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法及***中重要的一部分。代理节点主要用于完成对边缘计算服务器节点的选择与访问控制。下面结合附图4详细地说明代理节点具体实现的算法流程。

1)在代理节点的程序中，同样需要先创建一个线程，并打开这个线程。等待一段时间，让节点完成自身的各项配置。在代理节点中不需要设置通信使用的任播地址，而是要把该任播地址设置为自身的任播地址。然后，打开一个发送端口，用于发送报文；打开一个监听端口，用于接收数据。

set_anycast_addresses(ipaddr)；//设置自身任播地址

2)到此，代理节点的初始化工作已经完成，可以阻塞线程，等待接收报文。

3)接收报文，匹配报文的类型。如果是Edge_server注册报文，就对该边缘计算服务器节点信息进行注册，如果边缘计算服务器节点表中已经有该节点信息，就把可用状态设置为可用，更新负载状况，否则，在边缘计算服务器节点表中加入该边缘计算服务器节点的IP地址、负载状况、可用状态等信息。如果是Edge_server注销报文，就在边缘计算服务器节点表中把对应的边缘计算服务器的节点可用状态设置为不可用，完成边缘计算服务器节点的注销。如果是删除绑定报文，就在绑定记录表中把对应的绑定项设置为无效，并重新计算该边缘计算服务器节点的负载状况。如果是CN请求通信报文，就在边缘计算服务器节点表中查看报文中的历史连接边缘计算服务器节点是否负载最低，如果最低就设置为选择的边缘计算服务器节点，否则就选择一个负载最低的边缘计算服务器节点；在绑定记录表中记录这对绑定，如果表中已经有对应的绑定，把状态设置为有效，否则向表中加入新的项，记录这对绑定；更新边缘计算服务器节点表中该边缘计算服务器节点的负载状况；向终端节点发送“通道信息报文”，告知边缘计算服务器节点的IP地址，通告可以进行数据传输。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (10)

1.一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡方法，其步骤包括：

1)在工业互联网中设置若干代理节点，各所述代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；

2)每一所述边缘计算服务器节点使用任播技术向一所述代理节点进行注册；所述代理节点获取向自己注册的边缘计算服务器节点的信息，包括IP地址、负载情况和开关状态；

3)当所述代理节点收到终端节点发送的服务请求时，根据负载情况在边缘计算服务器集群中选择一边缘计算服务器节点并将其全球可路由单播IP地址返回给该终端节点，并记录两者之间的绑定；以及在该终端节点向与之绑定的边缘计算服务器节点传输数据前，设置一个超时计时器，当该计时器超时或收到该终端节点数据传输完成信息时，删除对应的绑定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务请求为CN请求通信报文；终端节点需要发送数据前，通过任播技术将CN请求通信报文发送到代理节点，请求分配一个接收数据的边缘计算服务器节点；所述CN请求通信报文的报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和终端节点历史连接的边缘计算服务器节点IP地址。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代理节点通过通道信息报文将所选边缘计算服务器节点的IP地址单播发送到终端节点；所述通道信息报文的报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和用于返回给终端节点的边缘计算服务器节点IP地址。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端节点通过通道数据报文将数据单播发送到与之绑定的边缘计算服务器节点；所述通道数据报文的报文结构体中有两个属性，分别是报文类型和需要传输的数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘计算服务器节点使用任播技术向代理节点发送Edge_server注册报文进行注册；Edge_server注册报文的报文结构体中的属性为报文类型；代理节点收到Edge_server注册报文后根据源IP地址查询自身存储的边缘计算服务器节点表，如果已有对应的边缘计算服务器节点，则将边缘计算服务器节点表中对应项的可用状态设置为可用，更新负载状况；否则向边缘计算服务器节点表中加入一个新的项，记录边缘计算服务器节点IP地址、负载状况、可用状态为可用。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代理节点根据终端节点单播发送的删除绑定报文确定数据传输完成或超时，所述删除绑定报文的报文结构体中有三个属性，分别是报文类型、终端节点的IP地址和边缘计算服务器节点IP地址。

7.一种面向工业互联网的边缘计算服务器负载均衡***，其特征在于，包括终端节点，代理节点和边缘计算服务器节点；各所述代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；每一所述边缘计算服务器节点使用任播技术向一所述代理节点进行注册；所述代理节点获取向自己注册的边缘计算服务器节点的信息，包括IP地址、负载情况和开关状态；其中

所述终端节点，用于对工业互联网中的前端生产环境进行监测并获取监测数据；当需要发送数据时，使用任播技术向代理节点请求一个边缘计算服务器节点；以及在获得边缘计算服务器节点的IP地址后，设置一个计时器，把数据包发送到对应的边缘计算服务器节点；当计时器超时或数据发送完成后，向代理节点发送绑定失效信息；

所述代理节点，用于进行流量的负载均衡，均衡各个边缘计算服务器节点的计算负载；

当接收到边缘计算服务器节点发送的Edge_server注册报文时，获取并登记边缘计算服务器节点的IP地址、记录负载状况；当接收到边缘计算服务器节点关闭前发送的Edge_server注销报文时，删除对应的边缘计算服务器节点信息；当接收到终端节点发送的CN删除绑定报文时，删除对应的终端节点与边缘计算服务器节点之间的绑定；当接收到终端节点发送的CN请求通信报文时，选择一个边缘计算服务器节点，并将该终端节点与所选边缘计算服务器节点进行绑定，向终端节点返回边缘计算服务器节点信息；

所述边缘计算服务器节点，用于收集和响应终端节点发送的监测数据和请求服务，并通过回程链路连接到互联网中。

8.一种边缘计算服务器节点，其特征在于，包括接收器，发送器和处理器；其中，所述接收器，用于接收终端节点发送的监测数据；

所述发送器，用于边缘计算服务器节点关闭前发送的Edge_server注销报文给代理节点；以及边缘计算服务器节点启动时使用任播技术向代理节点进行注册；其中，代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；

所述处理器，用于响应终端节点的服务请求。

9.一种代理节点，其特征在于，包括接收器，发送器和处理器；其中，代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；

所述接收器，用于接收边缘计算服务器节点发送的Edge_server注册报文、Edge_server注销报文；以及接收终端节点发送的CN删除绑定报文、CN请求通信报文；

所述处理器，用于当接收到边缘计算服务器节点发送的Edge_server注册报文时，获取并登记边缘计算服务器节点的IP地址、记录负载状况；当接收到边缘计算服务器节点关闭前发送的Edge_server注销报文时，删除对应的边缘计算服务器节点信息；当接收到终端节点发送的CN删除绑定报文时，删除对应的终端节点与边缘计算服务器节点之间的绑定；当接收到终端节点发送的CN请求通信报文时，选择一个边缘计算服务器节点，并将该终端节点与所选边缘计算服务器节点进行绑定；

所述发送器，用于将选择的边缘计算服务器节点的IP地址发送给终端节点。

10.一种终端节点，其特征在于，包括接收器，发送器和处理器；其中

所述处理器，用于对工业互联网中的前端生产环境进行监测并获取监测数据；以及当计时器超时或数据发送完成后生成绑定失效信息；

所述发送器，用于当需要发送数据时，使用任播技术向代理节点请求一个边缘计算服务器节点，把监测数据发送到对应的边缘计算服务器节点；以及向代理节点发送绑定失效信息；其中，代理节点将工业互联网所配置的任播地址初始化配置为自身的任播地址；

所述接收器，用于接收代理节点返回的边缘计算服务器节点的IP地址。

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