CN117675574A - 一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法 - Google Patents

一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法，根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；根据平台服务器确定网络条件是否受限；若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值以及文件服务集群的文件服务节点个数确定批量命令下发频率；若是，则根据有限网卡资源和升级文件安装包大小计算网卡能承载的最大文件下载速率确定批量命令下发频率。优点：基于微服务的分布式任务调度架构，通过分布式任务调度器对将要批量升级的安装命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率；基于平台资源、网络资源及文件下载的QPS拟合出在有限资源下批量任务中配置参数的最优值。

Description

一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法
技术领域
本发明涉及一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法，属于工业物联网技术领域。
背景技术
工业物联网中的智能终端设备，是整个体系中的重要组成部分，具备数据的采集和处理的功能。其上会安装各种功能模块，以丰富设备的功能，增强其数据处理能力。随着业务更新，需要对设备上的模块进行及时的升级，以适配实际生产中新的需求。
但在有限资源环境下，智能终端设备上层的工业物联网平台的并发能力是一定的，当一次性对所有(百万级)设备进行批量升级时，拉取升级文件的操作所产生的并发洪峰效应会导致平台其他业务运行产生异常。因此，随着工业物联网规模的扩大和设备接入量的急剧增加，导致设备升级流程变得更加复杂，需要对一次批量下发的命令进行分批次拆解和任务调度。在设备批量升级场景下，需要综合考虑各种影响因素，以确定每个批次操作对象(设备)的具体数量。如果每批次操作的设备数过大，仍然可能影响平台的其它功能，并且导致本次任务成功率过低；反之，则会大大降低批量升级任务的效率，延长设备整体的升级周期。
综上，在工业物联网领域的生产环境中，如何实现分批次对大量设备进行升级操作，并且通过对命令下发参数的配置，提高批量任务的效率与成功率，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种设备远程批量升级方法、***及分布式任务调度方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种设备远程批量升级方法，包括：
根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；
根据平台服务器确定网络条件是否受限；
若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle以及文件服务集群的文件服务节点个数n，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，QPSsystem表示物管平台能承载的文件下载最大值，QPSsystem＝n*QPSsingle；
若是，则获取平台服务器提供的有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize，根据有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet；
如果r*QPSnet≥QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，r为网卡利用率；
如果r*QPSnet<QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝r*QPSnet。
进一步的，所述单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle的计算公式为：
其中，λ1、λ2和k1、k2均为常量。
进一步的，所述有限网卡资源NEToutput的计算公式为：
NEToutput＝F(Freqdownload,Filesize)
其中，函数F是一个二元二次多项式的展开式，表示为：
F(Freqdownload,Filesize)＝a*Freqdownload 2+b*Filesize2+c*Freqdownload*Filesize+d*Freqdownload+e*Filesize+f
式中，Freqdownload表示文件的实际下载频率，a、b、c、d、e、f为二元二次多项式的展开式的系数。
一种设备远程批量升级***，包括：
获取模块，用于根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；
判断处理模块，用于根据平台服务器确定网络条件是否受限；
若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle以及文件服务集群的文件服务节点个数n，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，QPSsystem表示物管平台能承载的文件下载最大值，QPSsystem＝n*QPSsingle；
若是，则获取平台服务器提供的有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize，根据有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet；
如果r*QPSnet≥QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，r为网卡利用率；
如果r*QPSnet<QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝r*QPSnet
一种分布式任务调度方法，包括：
获取预先构建的基于微服务的分布式任务调度架构；
将下发的所有任务发送至基于微服务的分布式任务调度架构，在基于微服务的分布式任务调度架构中利用设备远程批量升级方法计算得到批量命令下发频率Freqcommand，根据批量命令下发频率Freqcommand由基于微服务的分布式任务调度架构的各微服务节点的分布式任务调度器统一调度，再通过执行器下发给设备；其中，每个所述任务通过分布式任务调度器对命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率。
进一步的，所述基于微服务的分布式任务调度架构，包括；
平台网关、文件服务集群和分布式任务管理服务集群；
所述平台网关，用于获取设备的HTTPS文件下载数据，传输至文件服务集群进行存储，分布式任务管理服务集群通过文件服务集群获取所有任务，将所有任务统一放入任务缓存队列；
通过分布式任务管理服务集群中的微服务节点的分布式任务调度器从任务缓存队列中统一调度任务，再通过执行器下发给设备。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
一种计算设备，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
本发明所达到的有益效果：
基于微服务的分布式任务调度架构，通过分布式任务调度器对将要批量升级的安装命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率；进而基于平台资源、网络资源及文件下载的QPS拟合出在有限资源下批量任务中配置参数的最优值，提高海量设备升级操作的效率与成功率。
附图说明
图1是设备批量升级分布式任务调度图；
图2是定量分析命令下发速率影响因子流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种面向工业物联网的设备远程批量升级方法，设计基于微服务的分布式任务调度架构，通过分布式任务调度器对将要批量升级的安装命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率；进而基于平台资源、网络资源及文件下载的QPS拟合出在有限资源下批量任务中配置参数的最优值，提高海量设备升级操作的效率与成功率。
为确定哪些因素会影响批量任务下发的参数配置，本文需要对服务器资源项：CPU、内存、网络I/O，以及升级文件的大小进行实验研究。通过实验和具体生产实践经验可知，随着每批次下发命令数的增加，或者文件大小的增长，CPU和内存的利用率几乎没有波动。
进一步，首先需要在不考虑网络环境的条件下，确定平台在升级文件大小不同时所对应的***QPS—QPSsystem(具体指平台文件服务对外提供的文件下载接口的QPS，QPS即Query per Second，指程序接口每秒所能处理请求的峰值)。其次，需要综合网络环境(网络带宽)和文件大小，确定不同网络带宽条件下拉取不同大小的文件时的QPS—QPSnet。最后比较两个QPS值，得出每批次下发命令的参数配置Freqcommand(即Freqcommand＝每个批次操作的设备数)。
接下来通过三个方面对本专利的发明内容进行介绍：
1、分布式任务调度架构：
如图1，工业物联网平台下发的任务可以由不同地点、不同上层***不定时触发，本文针对多场景的任务调度，设计了基于微服务的分布式任务调度架构。下发的任务统一进入任务缓存队列，由各微服务节点的分布式任务调度器统一调度，再通过执行器下发给设备。其中每个任务可能包含对数十万数百万设备的升级命令下发，通过分布式任务调度器对命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率。分布式任务调度的设计可以使有限资源下文件服务集群的下载能力达到最优，提升设备批量升级整体效率。
2、定量分析命令下发频率的影响因子：
本专利中确定影响(工业物联网平台)设备批量升级命令下发速率与其影响因子之间关系的方法，总体流程如图2所示。
批量任务命令下发速率的影响因子分析流程为：(假设平台部署的文件服务节点数为n，n≥1)。
(1)文件服务QPS和文件大小之间的关系：
①针对单个文件服务节点，对足够多的不同大小(比如从0.1M～100M)的文件进行实验，分别通过向文件下载接口发送大量请求，测试出不同文件大小Filesize对应的接口QPS；
②通过对①中所得实验结果数据形如(Filesize，QPS)进行分析，并采用指数拟合方法对数据进行拟合，得出QPS和Filesize之间的关系为：
其中QPS和Filesize发别为公式的因变量和自变量，λ1、λ2和k1、k2均为常量，且4个常量的测算值分别为：
在使用上述参数时，通过数学公式计算出拟合优度R2＝0.9811，大于95％，证明拟合结果符合预期。
③设单个文件服务节点的QPS为QPSsingle，在集群部署模式下，若存在n个文件服务节点，则认为工业物联网平台整体的文件下载QPS是QPSsystem＝n*QPSsingle。
(2)网络速率和文件大小、文件下载速率之间的关系：
(由于文件下载只与网络I/O中的O值即网络输出值有关，所以下面仅考虑网络输出值，且在网卡带宽足够大的情况下进行实验。)
①保持文件大小不变(比如固定为1M)，在10次/s～1000次/s区间内递增文件下载频率Freqdownload，同时监控文件服务的网络输出速率，从而获取第一组实验结果数据形如(NEToutput，Freqdownload，Filesize)；
②保持文件下载频率不变(比如固定为100次/s)，在1M～100M区间内递增文件的大小Filesize，同时监控文件服务的网络输出速率，从而获取第二组实验结果数据形如(NEToutput，Freqdownload，Filesize)；
③通过对实验结果分析，并采用多项式拟合方式对①、②中所得两组实验数据进行拟合，得出网络输出速率NEToutput与文件拉取频率Freqdownload和文件大小Filesize三者的共同关系表达式为：
NEToutput＝F(Freqdownload,Filesize)(公式-2)
其中函数F是一个二元二次多项式的展开式，形如：
F(x,y)＝a*x2+b*y2+c*xy+d*x+e*y+f
同时令x→Freqdownload,y→Filesize，得出上式中系数值分别为：
此时计算出的拟合优度为R2＝0.984，大于95％，符合预期。
3、本发明的应用：
针对工业物联网设备升级任务，已知升级文件安装包的大小，在网络条件不受限的前提下，可以根据(公式-1)计算得出单个文件服务的QPSsingle。若文件服务集群的实例个数为n，则物管平台能承载的文件下载最大QPSsystem＝n*QPSsingle，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem。
若平台服务器提供有限网卡资源NEToutput，则将NEToutput和FileSize代入(公式-2)计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet。如果r*QPSnet>QPSsystem(其中r为网卡利用率，取值范围为(0,1)，不同网络环境r值不同)，表示平台能承载的文件下载频率并未超过网卡上限，Freqcommand仍然等于QPSsystem。如果QPSnet<QPSsystem，则取Freqcommand＝r*QPSnet，保证网络带宽能承载平台下发的批量任务，进而可以同时提高批量升级任务的执行效率和成功率。
相应的本发明还提供一种设备远程批量升级***，包括：
获取模块，用于根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；
判断处理模块，用于根据平台服务器确定网络条件是否受限；
若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle以及文件服务集群的文件服务节点个数n，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，QPSsystem表示物管平台能承载的文件下载最大值，QPSsystem＝n*QPSsingle；
若是，则获取平台服务器提供的有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize，根据有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet；
如果r*QPSnet≥QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，r为网卡利用率；
如果r*QPSnet<QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝r*QPSnet
相应的本发明还提供一种分布式任务调度方法，包括：
获取预先构建的基于微服务的分布式任务调度架构；
将下发的所有任务发送至基于微服务的分布式任务调度架构，在基于微服务的分布式任务调度架构中利用设备远程批量升级方法计算得到批量命令下发频率Freqcommand，根据批量命令下发频率Freqcommand由基于微服务的分布式任务调度架构的各微服务节点的分布式任务调度器统一调度，再通过执行器下发给设备；其中，每个所述任务通过分布式任务调度器对命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率。
所述基于微服务的分布式任务调度架构，包括；
平台网关、文件服务集群和分布式任务管理服务集群；
所述平台网关，用于获取设备的HTTPS文件下载数据，传输至文件服务集群进行存储，分布式任务管理服务集群通过文件服务集群获取所有任务，将所有任务统一放入任务缓存队列；
通过分布式任务管理服务集群中的微服务节点的分布式任务调度器从任务缓存队列中统一调度任务，再通过执行器下发给设备。
相应的本发明还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
相应的本发明还提供一种计算设备，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种设备远程批量升级方法，其特征在于，包括：
根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；
根据平台服务器确定网络条件是否受限；
若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle以及文件服务集群的文件服务节点个数n，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，QPSsystem表示物管平台能承载的文件下载最大值，QPSsystem＝n*QPSsingle；
若是，则获取平台服务器提供的有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize，根据有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet；
如果r*QPSnet≥QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，r为网卡利用率；
如果r*QPSnet<QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝r*QPSnet。
2.根据权利要求1所述的设备远程批量升级方法，其特征在于，所述单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle的计算公式为：
其中，λ1、λ2和k1、k2均为常量。
3.根据权利要求1所述的设备远程批量升级方法，其特征在于，所述有限网卡资源NEToutput的计算公式为：
NEToutput＝F(Freqdownload,Filesize)
其中，函数F是一个二元二次多项式的展开式，表示为：
F(Freqdownload,Filesize)＝a*Freqdownload 2+b*Filesize2+c*Freqdownload*Filesize+d*Freqdownload+e*Filesize+f
式中，Freqdownload表示文件的实际下载频率，a、b、c、d、e、f为二元二次多项式的展开式的系数。
4.一种设备远程批量升级***，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据工业物联网设备升级任务获取升级文件安装包大小；
判断处理模块，用于根据平台服务器确定网络条件是否受限；
若否，获取预先确定的单个文件服务节点每秒所能处理请求的峰值QPSsingle以及文件服务集群的文件服务节点个数n，批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，QPSsystem表示物管平台能承载的文件下载最大值，QPSsystem＝n*QPSsingle；
若是，则获取平台服务器提供的有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize，根据有限网卡资源NEToutput和升级文件安装包大小Filesize计算得出网卡能承载的最大文件下载速率QPSnet；
如果r*QPSnet≥QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝QPSsystem，r为网卡利用率；
如果r*QPSnet<QPSsystem，则批量命令下发频率Freqcommand＝r*QPSnet。
5.一种分布式任务调度方法，其特征在于，包括：
获取预先构建的基于微服务的分布式任务调度架构；
将下发的所有任务发送至基于微服务的分布式任务调度架构，在基于微服务的分布式任务调度架构中利用如权利要求1所述的设备远程批量升级方法计算得到批量命令下发频率Freqcommand，根据批量命令下发频率Freqcommand由基于微服务的分布式任务调度架构的各微服务节点的分布式任务调度器统一调度，再通过执行器下发给设备；其中，每个所述任务通过分布式任务调度器对命令按任务、批次拆分调度，进而通过执行器控制每个任务每个批次的下发速率。
6.根据权利要求5所述的分布式任务调度方法，其特征在于，所述基于微服务的分布式任务调度架构，包括；
平台网关、文件服务集群和分布式任务管理服务集群；
所述平台网关，用于获取设备的HTTPS文件下载数据，传输至文件服务集群进行存储，分布式任务管理服务集群通过文件服务集群获取所有任务，将所有任务统一放入任务缓存队列；
通过分布式任务管理服务集群中的微服务节点的分布式任务调度器从任务缓存队列中统一调度任务，再通过执行器下发给设备。
7.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至3所述的方法中的任一方法。
8.一种计算设备，其特征在于，包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至3所述的方法中的任一方法的指令。
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