分布式智能終端在線升級系統(tǒng)研究

1、    分布式智能終端在線升級系統(tǒng)研究    摘 要 隨著人工智能的日臻成熟，越來越多的技術從實驗室走向市場，逐步實現(xiàn)產品化、工業(yè)化。而計算設備小型化、移動化也是當下一大趨勢，這些分布式的智能終端有著強大的邊緣計算能力，然而，支撐這些設備運算的軟件需要不定期地升級、更新，以便更好地提供服務。由于這些設備的地域分布、部署位置等原因，如果人為升級，將會非常費時費力，十分不便。本文提出一種基于hfs的分布式智能終端升級系統(tǒng)，采用c/s架構，使用mqtt協(xié)議提供通信支持，實現(xiàn)分布式智能終端的在線升級。關鍵詞 mqtt;hfs;在線升級1背景及現(xiàn)狀智能終端一般具有

2、比較強大的計算、通信能力，可對實時采集的不同信號源進行自主分析、并與服務器主機進行通信。支撐起這些功能的是一些基于移動端架構的軟件，根據軟件架構的不同，一般可分為安卓、ios架構，以及arm架構，x86架構由于無法滿足一些工業(yè)場景需求，一般用作服務器端軟件構架。隨著神經網絡的輕量化，許多支持安卓、ios架構的硬件平臺可實現(xiàn)一些人工智能技術的落地，如人臉識別技術，而使用這一軟件構架的終端設備，由于軟件構架中存在系統(tǒng)固件升級的流程策略，程序包，使版本升級工作變得十分便捷，只需按照相關步驟進行，即可完成程序包的推送、更新，就像我們手機中的app更新一樣，成熟穩(wěn)定1。還有很多的智能終端，為了搭載計算能

3、力更加強大的設備，采用arm軟件架構，雖然arm架構的設備與安卓、ios設備在性能上差距不是非常明顯，但其穩(wěn)定性、經濟性上的優(yōu)勢，在很多分布式智能場景中還是終端軟件構架的首選。然而，這些arm架構設備的軟件升級由于沒有系統(tǒng)自帶的升級策略、程序包，給應用軟件的升級帶來極大的不便，這就需要用戶自己通過現(xiàn)有網絡通信，結合自身實際，自主開發(fā)一套分布式智能終端在線升級系統(tǒng)。2基于hfs的分布式智能終端在線升級系統(tǒng)在基于arm架構的實際項目中，終端上的應用軟件是通過python語言編寫的，以腳本方式運行。由于終端分布在不同的位置，每次應用軟件升級如果人工執(zhí)行的話，費時費力，并且不易維護軟件版本，效率低下。

4、通過采用c/s架構模式的基于hfs的分布式智能終端升級系統(tǒng)，借助hfs成熟的文件傳輸體系，以及mqtt通信，實現(xiàn)了分布式終端的狀態(tài)監(jiān)測、程序文件傳輸、終端內部升級等一套完整的在線升級流程2。2.1 基本概念hfs： http file server，是基于http協(xié)議的文件服務器，比ftp簡單，只需一句命令即可將指定文件夾設置為文件服務器，其他機器訪問指定端口即可訪問該文件夾，選擇其下的不同文件可進行下載。mqtt：message queuing telemetry transport，消息隊列遙測傳輸，是iso 標準（iso/iec prf 20922）下基于發(fā)布/訂閱范式、客戶端-服務器的

5、消息發(fā)布/訂閱傳輸?shù)南f(xié)議，它工作在tcp/ip協(xié)議族上，為硬件性能低下的遠程設備以及網絡狀況糟糕的情況下而設計，具有輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)等特點。2.2 系統(tǒng)構架系統(tǒng)采用c/s（客戶端/服務器）構架模式，其中，服務器主要進行hfs服務器的生成，以及升級包的維護，客戶端主要通過mqtt協(xié)議發(fā)送狀態(tài)信息，服務器通過htpp協(xié)議將升級包的相關信息（地址、校驗值等）發(fā)送給客戶端，客戶端接收并下載、校驗后，將下載狀態(tài)反饋服務器，完成升級包的分發(fā)，客戶端再通過程序升級策略進行升級包的部署。系統(tǒng)構架圖如圖1。系統(tǒng)接口信息表如表1。2.3 升級包的分發(fā)升級包的分發(fā)是升級工作的關鍵，只有升級包能夠從服務

6、器下載到指定終端，才能進一步進行系統(tǒng)的升級。與普通的ip地址點到點傳輸不同，mqtt協(xié)議通過訂閱/發(fā)布消息模式，無須具體知道客戶端ip地址，只需根據訂閱信息即可找到客戶端，這樣一來，極大方便了相關信息的傳送與交互，只要發(fā)送、接收的是同一主題的訂閱信息，即可形成消息傳輸。在公網通信中，獲取單機公網ip地址有時不是那么容易，而采用mqtt協(xié)議進行通信，提高了效率和準確度。升級包的分發(fā)分為服務器端和服務器、智能終端交互兩部分。服務器負責hfs服務器的搭建以及升級包的維護，智能終端主要負責實時上報自身狀態(tài)，主動連接服務器，一旦接收到服務器下發(fā)的升級包信息，立即下載，并通過校驗，反饋下載結果，形成與服務

7、器的交互3。服務器端操作主要步驟可分為：（1）hfs服務器端配置并啟動服務，生成指定目錄下的http server。（2）升級包維護，選擇升級包并上傳到hfs服務器，為下發(fā)做準備。（3）文件md5值計算，提供通信校驗。服務器、智能終端的交互，是升級包下載的關鍵，通過mqtt的信息交互，完成下載工作的準備，再讓智能終端通過升級包地址下載，并通過計算md5值與源升級包進行校驗，完成下載過程。整體過程如圖2，可概括如下。服務器：（1）通過mqtt協(xié)議實時接收智能終端發(fā)出的各種信息，包括連接信息、下載反饋信息等。（2）選擇能夠連接的智能終端，向其發(fā)送升級包地址、版本、md5等信息。智能終端：（1）實時

8、接收服務器下發(fā)的升級包信息，包括地址、版本等。（2）按照接收到的地址下載升級包，保存并計算md5值。（3）md5校驗后，將下載結果發(fā)送服務器。（4）維護版本配置文件。為執(zhí)行升級操作，創(chuàng)建一個版本配置文件，每次下載成功后，將“最新版本”字段維護為下載到的升級包版本。（5）根據升級包替代策略，重新啟動程序。圖2 服務器、智能終端交互流程圖2.3 智能終端自主升級每次智能終端上電開機，系統(tǒng)都要自動讀取版本配置文件，通過比較“當前版本”與“最新版本”，并查看是否存在最新版本升級包，來執(zhí)行升級包的替換工作。主要流程可概括以下步驟：（1）每次開機讀取配置文件，比較版本。（2）若當前版本比下載的升級包版本小

9、，則首先查看下載保存路徑中是否有最新版升級包。（3）若存在最新升級包，則將升級包拷貝到主程序運行目錄下，解壓，并重命名文件，使之替換原有主程序。（4）啟動主程序，若能夠正常啟動，則替換成功;若啟動異常，則在主程序運行目錄下刪除升級包，再啟動原有主程序4。3結束語智能終端越來越廣泛的應用，給我們的工作、生活帶來了極大便利，也讓人工智能技術在不同領域中落地開花，承載這些技術的軟件需要不斷升級更新，而為了滿足場景需要，這些智能終端通常都部署在不同的位置，這樣的分布式部署給軟件的升級帶來極大不便，雖然基于安卓系統(tǒng)的軟件構架能夠滿足ota遠程升級的要求，但是同樣廣泛應用的嵌入式軟件構架的終端沒有現(xiàn)成的升

10、級策略及架構，這使得很多情況下，需要根據自身項目實際，自主開發(fā)一套適應項目的分布式升級系統(tǒng)。本文描述的分布式智能終端升級系統(tǒng)，是面向arm架構、嵌入式軟件的一種分布式升級系統(tǒng)，它采用c/s的模式，通過mqtt通信協(xié)議傳輸狀態(tài)信息，服務器端可根據狀態(tài)信息選擇向指定終端發(fā)布升級包的下載信息，再通過服務器生成hfs服務，智能終端可自動下載升級包，并進行md5校驗，通過后完成升級包的下載。在每次終端上電啟動時，通過讀取配置文件信息，執(zhí)行主程序升級包的替換策略，保證了主程序的及時更新，極大提高了升級效率，壓縮了成本，有著極大的應用前景和價值。同時，還有幾點不足，可在后續(xù)項目工作中不斷提高，讓該系統(tǒng)在實際

11、應用中更加靈活、有效。（1）主動式升級包分發(fā)機制?，F(xiàn)有系統(tǒng)是服務器通過查看終端在線情況，人為選擇向指定終端分發(fā)升級包，屬于被動行為，后續(xù)系統(tǒng)可向終端主動上報程序版本，服務器端有升級包更新時，自動向終端分發(fā)升級包的方向改進，這樣可減少遺漏，也把升級包分發(fā)的策略交給服務器端，減輕了終端的計算量，讓有限的計算資源在主業(yè)務中起到最大作用。（2）斷點續(xù)傳機制。在實際應用中，很多情況下是都是基于公網通信的，通信質量有時受基站信號影響不是很好，斷網現(xiàn)象時常發(fā)生，需要在網絡斷點續(xù)傳、通信重聯(lián)等機制上不斷改進完善，為升級工作提供有力保障5。以上，是針對本系統(tǒng)的全面論述，在今后的工作中，還會根據應用中的不足不斷改

12、善，以做到更好、更高效地實現(xiàn)人工智能技術的落地。參考文獻1 張航.mqtt協(xié)議擴展與協(xié)議優(yōu)化的研究與應用d.北京：北京郵電大學，2019.2 李娜.mqtt數(shù)據交換協(xié)議的分析與優(yōu)化j.網絡空間安全，2019 （9）：49-58.3 徐健.基于winhex的hfs+文件提取方法研究j.計算機時代，2019（8）：59-62.4 施慶國，尚海立，馬婕，等.智能網聯(lián)汽車的ota升級方案c.中國汽車工程學會.2018中國汽車工程學會年會論文集.北京：北京汽車股份有限公司汽車研究院，2018：49-55.5 魯亞凱.基于linux系統(tǒng)智能電視ota差分升級模式的改進與實現(xiàn)d.重慶：重慶郵電大學，2018.作者簡介王經緯（1987