微服务架构在智能家居网关管理系统的应用探究

尹春鹏

摘要：在社会经济和当代科技水平发展的同时，我国智能家居系统中的各个功能也得到了完善和优化。当前的智能家居能够为群众提供更为舒适、便捷且安全性更高的居家生活环境。在这之中，智能家居网管作为管理智能家居系统中的重要核心，可以对智能家居设备中的一切数据和信息等进行统一的管理与控制。而微服务构架则是支撑网关管理系统建设的主要因素。本文将从微服务构架在智能家居网关管理系统中的作用等方面展开详细分析与探讨。

关键词：微服务;智能家居网关;管理系统

中图分类号： TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）01-0027-02

由于互联网以及智能科技的迅速发展，使得智能家居网关管理系统能够为维护人员与使用者在使用和维护的过程中提供了诸多便利，既确保了群众家居生活的安全性，还让维护人员能够以更为便利的方式对家庭设备中的信息进行维护。但是由于用户的快速增长，不同的家庭对网关管理系统的需求也各不相同，而传统的单体架构系统也逐渐无法满足家庭的需求与社会发展的进度。因此需要使用微服务架构来建设网关管理系统。

1 微服务

1.1 微服务的来源与概念

微服务作为一个新兴的软件架构，指的是系统架构在设计时的一种风格，通过将某个大型的应用程序和服务拆分成多个微服务，并以这样的形式让工作变得更加简洁，也便于工作人员进行管理与维护[1]。微服务并不是将整个应用程序進行堆栈，而是直接扩展单个组件。

微服务构架具备了SOA的特点，但实际上还是具有一定的差异性。SOA更偏向于，微服务架构在运行过程中更加强调独立性，通过减少开发的复杂性，全面实现服务的灵活性与便于实施、管理的能力[2]。

微服务架构所拆分成的小型服务均能够独立运行进行，各个服务之间可以通过轻量级的交互机制来实现不同服务之间的通信交流，例如RPC、HTTP等等。对于智能家居网关管理系统来说，小型服务可以在独立扩展、伸缩运行的同时又具备着清晰的边界，能够为智能家居的运行奠定良好基础。

1.2 微服务架构的优势

微服务架构能够从一个复杂的大业务中分离成为数个小业务，在此基础上将小业务分解成多个小型服务。微服务架构就是以这种化繁为简方式来突出微服务构架的便捷性，同时更加便于日常工作的管理与维护[3]。由于微服务是根据业务的类型来进行分解的，所以代码编写工作也是根据业务类型来进行，因此在很大程度上提高了程序扩展性与可读性。

微服务构架中的各个小型服务都能够独立运转，也就是每个服务单元都具有自身的独立运行进程。这样在运行过程中，一旦某一个服务单位中的代码出现变化，可以不重新对整个应用程序的进程进行重新编写。就算对服务单元中的代码进行重新编写也不会对其他服务单元的运行造成妨碍。使单个服务单元的测试与应用更加便利。

微服务构架作为分布式的系统，各个服务单元之间并没有连接。后期在业务不断增加的同时，会拆分出更多的微服务单元。这也显示出了微服务架构强大的扩展能力。后期所拆分出的微服务可以正常展开集群部署，这在很大程度上解决了用户数量剧增给平台带来的访问量负荷的问题。

微服务构架中所拆分出的每个微服务团队都可以进行独立开发。团队需要在符合API协议的基础上使用适合的开发语言来进行自由开发。在以往的工作模式中，开发人员只能根据公司的规定在有限范围内选择技术开发，现在则可以根据业务的类型，扩大技术的选择范围。

2 微服务架构在智能家居网关管理系统的定位

在互联网科技的发展之下，群众的生活水平得到了明显的提升，且对生活品质的要求也越来越高。目前的智能家居环境已经从以往的安全防控逐渐发展成了以用户舒适度为中心，让用户能够更加便捷的生活。智能家居网关管理系统能够通过网络对家庭网关中的设备进行管理，并以此为基础为用户营造良好的生活环境。

2.1 集中式的定位

过去用户家庭中的设备数据与信息都是独立储存在家庭网关中，但这种方式并不便于管理人员对设备信息进行维护与管理，导致管理人员每次都需要亲自上门检查设备信息。为了提高工作效率，可以通过建立具有统一性的管理中心，将用户的家居设备信息进行统一管理。

2.2 个性化

由于用户群体日益庞大，用户的需求、在家时的家居设备使用状态等均不相同，而使用微服务架构能够制定出更多组合，根据用户的喜好为用户营造出更好的家庭生活环境。

3 微服务构架在智能家居网关管理系统中的应用

在应用智能家居网关管理平台的过程中，由于用户数量的增加以及用户需求的增多，因此出现了许多问题，而这些问题在使用单体架构所无法解决的。基于此开始引入微服务架构来提高平台的扩展能力，为用户提供更为优质的服务。智能家居网关管理平台是让服务人工获取用户的授权，来为用户管理家庭网关中所保存的各项设备数据，再通过服务器与家庭网关的通讯来确保数据的相同。下面将详细介绍微服务架构在智能家居网关管理系统中的应用。

3.1 服务划分

根据目前智能家居网关系统的运行状况来看，通过微服务架构来对智能家居网关管理平台进行拆分管理，十分符合当前用户生活中的个性化服务需求[4]。个性化定制服务是为了在满足客户需求的基础上划分出更具有实用性的功能。各个微服务都有着独立的服务接口，与以往的单体架构相比更容易进行维护。目前新的智能家居网关管理平台都是由不同的微服务构成，且每个服务单位都只负责单独的业务功能。

3.2 总体框架

将微服务架构应用于智能家居网关管理系统中时，需要根据服务单元之间的连接性，构建一个具有开放性与拓展性的管理平台[5]。将微服务构架作为基础，对系统所提供的业务功能进行重新整合与编写，让其成为具有独立性且能够实现功能转移的服务单位。不同的服务单位之间采用通讯方式进行沟通、联系，再以相互协作的方式构建成为能一个能够供外界访问的应用管理平台。接下来将对智能家居网关管理系统中的框架进行介绍。

第一部分是外部访问，管理员在获得用户授权之后，采用web服务的方式来对服务接口进行调动，以此来达到维护家庭网关设备信息的目的。

二是服务网关。微服务从智能家居网关管理系统中分解出来后，每个微服务都有着不同的访问地址。管理员在进行维护管理的过程中，需要对数个微服务接口进行微调与访问才能够完成维护工作。如果直接通过客户端直接对微服务进行通信，可能会存在例如向客户端多次向不同的微服务发起请求，增加了客户端数据的复杂性等问题。并且由于存在着跨域请求的情况，导致每个微服务都必须进行独立认证。在管理系统更新之后，要对服务单元进行重新分解，如果之前存在着客户端与微服务之间有通信联系的情况，会导致后期代码重编难度增加。

上述所存在的问题，可以通过微服务架构中的API路由网关来进行解决与处理。微服务网关作为调用端与接口提供端之间的中间层。所有的外部请求都会经过微服务API路由网关。也正因如此，可以让调用端与API网关进行交互通讯，从而实现对所有微服务接口的通信，达到减少调用端与微服务接口之间的交互次数、便于各项权限的验证的目的。

三是服務层。服务层是由拆分出的独立、具有扩展性的微服务单元所组成。服务层中所涵盖的是与业务相关的微服务和一些基础服务。业务微服务主要包含了用户、设备、情景模式等微服务。基础微服务则包含了权限认证、日志管理等内容，具体的排序会根据服务的使用频率与重要程度来进行排序。图1就是微服务构架服务层的示例。

四是通讯层。智能家居网关管理系统的存在是为了对用户家庭网关数据以及相应的信息进行管理与维护，不但要确保数据的统一性，还需要让网关与平台之间能够达到实时通讯的效果，从而满足异构数据库数据信息同步增长的目的。

3.3 智能家居网关管理平台的主要功能

用户模板的功能是管理家庭用户与管理员的数据信息。其中涵盖了新用户注册、用户登录和用户授权这几项业务。设备以及用户信息由用户自行录入，而管理员则是通过系统以及登录页面输入相应的信息进入管理平台，完成登录操作。

设备模板则是对用户家庭网关中的设备信息进行管理与服务，这其中涵盖了设备信息录入、修改等业务。情境模板是建立在管理员获得用户授权后，根据实际天气状况以及用户的设备使用情况等，根据用户的需求控制家庭设备的运行情况。数据模块是指定期对数据库中的设备信息与情境模式信息等进行统一的备份，便于后期查找数据，也能够确保云端与用户家庭网关的数据保持一致。

由于微服务架构中每个服务单位所包含的功能都具有较强的独立性与单一性，因此开发人员可以根据业务的需求与自己的技术栈对服务单位进行合理的开发与维护。从而确保整个应用系统的开发效率与使用合理性，进一步加快系统更新、升级的步伐。微服务架构应用于智能家居网关管理系统中，在后期的发展过程中，可以根据不同用户的需求，加快系统平台的升级与修改，管理员也可以通过用户的授权，和用户一起远程管理家庭网关的设备数据以及使用状态。

4 结束语

综上所述，在了解了微服务架构的发展来源与概念之后，可以进一步了解到微服务架构与单体架构相比之下的优势与应用方式，根据目前的时代科技发展趋势，微服务架构是当前最符合智能家居网关管理系统建设与管理的方式。并以微服务架构为中心设计更加具有实用性与服务性的智能网关管理平台。但目前微服务架构仍然处于实践阶段，后续还存在着较大的发展空间，在智能家居网关管理平台的用途也在不断被开发。

参考文献：

[1] 张倩刘侃周宇.浅析基于微服务架构的测试云平台的移动应用兼容性测试实现[J].科技资讯，2018，16（28）：19-20.

[2] 耿贞伟，苏文伟.对微服务架构的电力云服务平台研究[J].微型电脑应用，2019，35（2）：80-82.

[3] 杨强，张钧鸣.基于微服务架构的大数据应用开发创新实践[J].电力大数据，2019，22（3）：71-76.

[4] 隋永鑫.微服务架构在电动汽车智能充电服务与运营平台系统中的应用[J].微型机与应用，2017，36（24）：102-104，108.

[5] 黄嘉诚，董晶.基于微服务的智能档案服务系统设计与实现[J].电子设计工程，2018，26（2）：26-30.

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