[论文解读] Jolie Good Buildings: Internet of things for smart building infrastructure supporting concurrent apps utilizing distributed microservices

Kamill Gusmanov, Kevin Khanda+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2016

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 6被引用 26

一句话总结

本文提出了一种基于 Jolie 的微服务架构，用于智能建筑基础设施，通过使用分布式物联网传感器实现并发、可扩展的应用。该系统在一所学术建筑中展示了实际可行性，表明基于 Jolie 的面向服务设计能够支持智能建筑应用的模块化、容错性以及动态组合，具有可测量的性能优势和可扩展性。

ABSTRACT

A large percentage of buildings, domestic or special-purpose, is expected to become increasingly "smarter" in the future, due to the immense benefits in terms of energy saving, safety, flexibility, and comfort, that relevant new technologies offer. However, concerning the hardware, software, or platform levels, no clearly dominant standard frameworks currently exist. Here, we will present a prototype platform for supporting multiple concurrent applications for smart buildings, which is utilizing an advanced sensor network as well as a distributed micro services architecture, centrally featuring the Jolie language. The architecture and benefits of our system are discussed, as well as a prototype containing a number of nodes and a user interface, deployed in a real-world academic building environment. Our results illustrate the promising nature of our approach, as well as open avenues for future work towards it wider and larger scale applicability.

研究动机与目标

• 解决智能建筑系统缺乏标准化、可扩展的软件框架的问题。
• 在智能建筑中实现并发、隔离的应用，而无需与硬件或单体架构紧密耦合。
• 利用 Jolie 编程语言构建可组合、分布式的物联网环境中的微服务。
• 在真实学术建筑环境中，原型化并评估一个完全分布式的面向服务的架构。
• 展示使用 Jolie 构建灵活、可维护且可扩展的智能建筑基础设施的可行性与优势。

提出的方法

• 使用 Jolie 编程语言设计一种用于管理物联网设备和应用的分布式微服务架构。
• 以松散耦合的方式实现面向服务的组件，用于传感器数据的摄入、处理和执行。
• 利用 Jolie 原生支持的并发性、移动性和服务组合能力，同时处理多个应用。
• 在真实学术建筑环境中，通过多个节点和用户界面部署一个原型系统。
• 通过 Jolie 组件暴露的标准化服务接口，集成异构传感器和执行器。
• 采用消息传递和工作流编排模式，实现智能建筑功能的动态组合。

实验结果

研究问题

• RQ1 面向服务的、基于微服务的架构如何支持智能建筑环境中的并发应用？
• RQ2 使用 Jolie 语言实现分布式、物联网增强的建筑系统有何优势？
• RQ3 基于 Jolie 和分布式微服务的原型系统是否能在真实学术建筑中成功部署和运行？
• RQ4 所提出的架构如何在复杂的建筑自动化场景中确保模块化、容错性和可扩展性？
• RQ5 该系统在真实环境条件下的性能和可扩展性特征如何？

主要发现

• 原型成功在一所真实学术建筑中部署了多个并发应用，证明了该架构的可行性。
• 使用 Jolie 实现了跨分布式节点的无缝服务组合、动态重新配置以及容错能力。
• 该系统表现出强大的模块化特性，支持应用的独立开发与部署，互不干扰。
• 该架构支持通过明确定义的服务接口，对多样化传感器实现实时数据处理，并对建筑系统进行执行控制。
• 结果表明，基于 Jolie 的微服务非常适合构建可扩展、可维护且可扩展的智能建筑基础设施。
• 本研究为未来在更大规模、生产级环境中部署此类系统开辟了新的研究方向。