EdgeWeb:一种边缘计算的运行时环境

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随着物联网的不断发展以及无线网络的普及,越来越多的资源受限物端设备接入网络。这些设备所产生的数据已达到海量级别,传统的将物端数据上传至云服务中心集中处理再反馈控制的架构,已经无法满足数据爆炸式增长的需求。因此边缘计算的概念被提出,要求物端系统更加智能,从而在网络的边缘对数据进行处理,降低云服务中心的计算负载。为实现物端系统的智能,针对目前物端应用开发存在的问题,本文提出面向物端应用开发需要解决的三个关键问题:(1)降低物端应用开发的难度;(2)简化物端应用开发的流程;(3)提高物端应用程序的可移植性。  针对上述三个问题,本文的主要研究内容和贡献如下:  1.为资源受限的物端系统设计了一套通用的底层硬件无关的,可以使用脚本语言编程的,支持REST的应用平台——EdgeWeb。运用该平台,开发人员使用Lua脚本可快速的开发物端应用;  2.为物端访问资源设计实现了一套REST风格的通用接口。语义清晰简单,支持缓存,上层程序通过四个基本操作(创建、获取、更新和删除)的组装来实现对物端资源的操作和控制,增加了程序的可移植性。并抽象出“物端REST细腰模型”;  3.对EdgeWeb测试评价。从程序的执行效率、内存占用、能耗三个方面对EdgeWeb的性能进行了实验测试。从开发难度、开发流程、程序可移植性三个方面对EdgeWeb的开发模式进行了评价。实验表明,EdgeWeb应用程序相对原生C程序,执行效率降低了3.10%,ROM空间占用增加26.71%,RAM空间占用增加12.07%,能耗增加1.21%。虽然EdgeWeb性能相对原生C程序稍有降低,但通过将Web推向物端,支持脚本编程来解决了本文提出的物端应用开发的三个关键问题,优化了物端应用的开发模式。EdgeWeb占用RAM小于16KB,ROM小于200KB。通过和同类系统的比较表明,EdgeWeb是同时支持脚本和网络编程的RAM空间占用最小的物端系统。
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