क्लाउड स्मार्ट होम। भाग 2: बादल सेवा

मैं क्लाउड स्मार्ट होम के बारे में तीन लेखों की श्रृंखला जारी रखता हूं।

पिछले लेख में , एक स्मार्ट होम को सेंस करने के लिए उपकरणों पर विचार किया गया था, साथ ही कार्यकारी उपकरणों के लिए संवेदी डेटा को कंट्रोल कमांड में परिवर्तित करने के लिए एल्गोरिदम। स्मार्ट होम का मुख्य घटक एक नियंत्रक है, जो अधिकांश समय सेटअप चरण में निर्धारित तर्क के अनुसार स्वायत्तता से काम करता है। विभिन्न डिवाइस (आईपी कैमरा, सेंसर, एक्चुएटर) नियंत्रक से जुड़े होते हैं, जो इन उपकरणों से प्राप्त डेटा को क्लाउड में भेजता है।

अब चलो सेंसर और कैमरों से भंडारण और प्रसंस्करण की जानकारी के लिए एक क्लाउड सेवा की वास्तुकला के बारे में बात करते हैं।

क्लाउड सेवा लाभ

स्मार्ट होम क्लाउड सेवा स्मार्ट होम डिवाइसेस से प्राप्त डेटा को स्टोर और एक्सेस करने का एक सरल, लचीला और सस्ता तरीका प्रदान करती है। क्लाउड सेवा के उपयोगकर्ता को अपने डेटा की सुरक्षा के बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है। कई 10 - 12 टीबी ड्राइव के आरओ सरणी के साथ एक डिस्क बास्केट से लैस मल्टीप्रोसेसर मीडिया सर्वर की क्षमता, स्मार्ट होम कंट्रोलर के अंदर एसडी या फ्लैश कार्ड की क्षमता से अधिक है। इसके अलावा, मेमोरी कार्ड अविश्वसनीय हैं क्योंकि उनके पास सीमित संख्या में पुनर्लेखन चक्र हैं और अक्सर विफल होते हैं। क्लाउड में डेटा भंडारण की गहराई उपयोगकर्ता के टैरिफ द्वारा निर्धारित की जाती है और आसानी से अपने व्यक्तिगत खाते में कॉन्फ़िगर की जाती है।

इसके अलावा, डेटा तक पहुंचने के लिए उपयोगकर्ता के राउटर पर "पोर्ट फ़ॉरवर्डिंग" की कोई आवश्यकता नहीं है जब एनएटी प्रोटोकॉल द्वारा बाहरी नेटवर्क से स्मार्ट होम डिवाइस छिपाए जाते हैं। अपने निजी खाते में, मोबाइल उपकरणों से सुलभ, आप आसानी से स्मार्ट होम के कॉन्फ़िगरेशन और तर्क को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं।

यह न केवल क्लाउड में डेटा स्टोर करने के लिए सुविधाजनक है, बल्कि इसे संसाधित करने के लिए भी है, उपयोगकर्ता को विभिन्न समय अवधि के लिए आंकड़े प्रदान करता है। नीचे हम मल्टीसेंसर माप के आधार पर प्रति सप्ताह औसत कमरे के तापमान की गणना करने के एक उदाहरण पर विचार करेंगे।

क्लाउड सर्विस आर्किटेक्चर

पिछले लेख में, हमने एक स्मार्ट होम कंट्रोलर के बारे में बात की थी जो उपयोगकर्ता की तरफ स्थापित है और कई प्रोटोकॉल का उपयोग करके क्लाउड सेवा के साथ सहभागिता करता है:

• MQTT का उपयोग कंट्रोलर और बिजनेस लॉजिक सर्वर के बीच JSON संदेशों के आदान-प्रदान के लिए किया जाता है;
• मीडिया सर्वर के क्लस्टर के लोड बैलेंसर से सबसे कम लोड मीडिया सर्वर का आईपी पता प्राप्त करने के लिए HTTP;
• मीडिया सर्वर को H.264 + AAC स्ट्रीम को स्थानांतरित करने के लिए RTMP।

अब हम एक स्मार्ट होम की क्लाउड सेवा पर विचार करेंगे - जिनमें से मुख्य घटक इसमें शामिल हैं, और स्मार्ट होम नियंत्रक के साथ बातचीत कैसे होती है।


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क्लाउड सेवा के भीतर सूचना विनिमय की पूरी योजना में व्यापार तर्क सर्वर एक प्रमुख तत्व है। इसका मुख्य उद्देश्य RESTful API इंटरफेस के माध्यम से विभिन्न सर्वर सबसिस्टम का प्रबंधन करना है। यह उपयोगकर्ता मॉडल के आधार पर क्लाउड सेवा के तर्क को लागू करता है: चयनित टैरिफ के आधार पर वीडियो संग्रह और सेंसर माप रिकॉर्ड करना, उपयोगकर्ता और स्मार्ट होम नियंत्रक के बीच बातचीत आदि।

MQTT ब्रोकर क्लाइंट साइड पर स्थापित स्मार्ट होम कंट्रोलर और बिजनेस लॉजिक सर्वर के बीच JSON संदेशों के आदान-प्रदान के लिए आवश्यक है। ग्राहक दलाल के भीतर उन विषयों की सदस्यता लेते हैं जो संदेश चैनलों के रूप में काम करते हैं। MQTT ब्रोकर के रूप में, एक्लिप्स मॉस्किटो का उपयोग किया जाता है ।

एक मीडिया सर्वर क्लस्टर क्लाउड स्मार्ट होम के आईपी कैमरों के लिए भंडारण, प्रसंस्करण, खोज और वीडियो जानकारी चलाने के लिए एक वितरित प्रणाली है। एक विशेष लोड बैलेंसर क्लस्टर में प्रत्येक सर्वर के वर्तमान प्रदर्शन के बारे में जानकारी एकत्र करता है, कम से कम लोड की गणना करता है और अपने आईपी पते को स्मार्ट होम नियंत्रक को रिपोर्ट करता है, जो कैमरों से वीडियो को इसमें स्थानांतरित करता है।

क्लाउड सेवा के उपयोगकर्ता मॉडल, कॉन्फ़िगरेशन और इसके उपकरणों की वर्तमान स्थिति, साथ ही वीडियो संग्रह प्रविष्टियों के बारे में मेटा-जानकारी को संग्रहीत करने के लिए क्लाउड डेटाबेस की आवश्यकता होती है। क्लाउड डेटाबेस के कार्यान्वयन के रूप में, MySQL DBMS का उपयोग किया जाता है।

टच डेटाबेस एक गैर-संबंधपरक NoSQL डेटाबेस है। यह स्मार्ट होम सेंसर की घटनाओं और मापों को संग्रहीत करता है, जो समय के अनुसार क्रमबद्ध होता है। इस प्रकार के डेटा के साथ काम करने के लिए अनुकूलित InfluxDB DBMS का उपयोग, क्लाउड सेवा के प्रदर्शन में काफी सुधार करता है।

क्लाइंट एप्लिकेशन का बैकएंड एक सर्वर एप्लिकेशन है जिसका मुख्य कार्य उपयोगकर्ता के डिवाइस पर क्लाइंट एप्लिकेशन द्वारा बाद के प्रदर्शन के लिए सुविधाजनक प्रारूप में क्लाउड और टच डेटाबेस से प्राप्त डेटा प्रदान करना है। बैकएंड स्मार्ट होम कंट्रोलर के लिए JSON फॉर्मेट में कंट्रोल कमांड भी जेनरेट करता है। बैकएंड Laravel PHP फ्रेमवर्क पर आधारित है। क्लाउड स्मार्ट होम के साथ बातचीत करने के लिए क्लाइंट एप्लिकेशन पर अगले लेख में इस पर अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।

पुश नोटिफिकेशन प्रदाता स्मार्ट होम की घटनाओं के बारे में उपयोगकर्ता के मोबाइल डिवाइस पर संदेश भेजता है ताकि वह जल्दी से स्थिति में हस्तक्षेप कर सके (उदाहरण के लिए, जब पानी का रिसाव या धुआं दिखाई देता है, तो उचित प्रतिक्रिया सेवाओं को कॉल करें)। OneSignal सेवा को पुश-नोटिफिकेशन के प्रदाता के रूप में चुना गया था, जिसमें एक सुविधाजनक RESTful API इंटरफ़ेस और मोबाइल उपकरणों की पहचान करने का कार्य है, जो उपयोगकर्ता के व्यक्तिगत खाते के अंदर सूचनाओं के सही संचालन के लिए आवश्यक है।

व्यापार तर्क सर्वर

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, व्यापार तर्क सर्वर क्लाउड स्मार्ट होम का एक प्रमुख घटक है। उपयोगकर्ता मॉडल (सिस्टम उपयोगकर्ता का सूचनात्मक विवरण, जिसमें सिस्टम, व्यक्तिगत, वित्तीय और तार्किक विशेषताएं शामिल हैं) के आधार पर, वह क्लाउड के भीतर विभिन्न प्रकार की सेवाओं का प्रबंधन करता है, जिनके अलग-अलग कार्यान्वयन और कार्य होते हैं और एक दूसरे के साथ RESTful API इंटरफेस के माध्यम से संवाद करते हैं।



सर्वर के अंदर व्यापार तर्क मॉड्यूल निम्नलिखित कार्यों के लिए जिम्मेदार है:

1. एक स्पर्श डेटाबेस के अंदर एक स्मार्ट घर के आईपी कैमरों से सेंसर और मोशन डिटेक्टर की घटनाओं के माप के भंडारण का प्रबंधन;
2. मीडिया सर्वर के संग्रह में स्मार्ट होम कंट्रोलर (स्थिर / गति डिटेक्टर द्वारा) द्वारा प्रसारित आईपी कैमरा के मीडिया स्ट्रीम की रिकॉर्डिंग का प्रबंधन;
3. स्मार्ट होम कंट्रोलर के लिए क्लाइंट एप्लिकेशन से कमांड का अनुवाद;
4. स्मार्ट होम नियंत्रक (कनेक्टेड डिवाइस, उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित उत्पादन तर्क नियम) के कॉन्फ़िगरेशन को प्रसारित करें;
5. क्लाइंट एप्लिकेशन को स्मार्ट होम कंट्रोलर और कनेक्टेड डिवाइस की स्थिति के बारे में पुश सूचनाएं भेजना।

व्यापार तर्क सर्वर की एक विशेषता इंटरनेट पर कई सर्वरों पर चल रहे दूरस्थ अनुप्रयोगों के साथ संचार संचार है। अधिकांश समय, व्यावसायिक तर्क सर्वर एप्लिकेशन I / O ताले पर निष्क्रिय होता है, इसलिए इसे एक बहु-थ्रेडेड आर्किटेक्चर पर आधारित डिज़ाइन किया जाता है और इसमें परिमित उप-सेट का एक सेट होता है।

सर्वर व्यापार तर्क की आंतरिक कार्यान्वयन की प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए सबसे सरल (होना चाहिए KISS सिद्धांत )। चूंकि उपयोगकर्ता मॉडल पूरी तरह से नियतात्मक है और इसमें विशेषताओं के बीच बदलते संबंध नहीं हैं, इसलिए एक लचीले इंट्रेंस तंत्र (जैसे स्मार्ट होम कंट्रोलर, जहां उपयोगकर्ता तर्क उपयोगकर्ता द्वारा कॉन्फ़िगर किया गया है) की कोई आवश्यकता नहीं है। इसलिए, सर्वर के अंदर व्यापार तर्क मॉड्यूल के संचालन को सशर्त संक्रमण के साथ एक पारंपरिक एल्गोरिथम ब्लॉक आरेख द्वारा वर्णित किया जा सकता है।


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शुरू करने के तुरंत बाद, बिजनेस लॉजिक सर्वर MQTT प्रोटोकॉल (स्मार्ट होम कंट्रोलर्स से) और HTTP (क्लाइंट एप्लिकेशन के बैकएंड से) संदेशों का उपयोग करने के लिए प्रतीक्षा की स्थिति में जाता है। यदि संदेश HTTP के माध्यम से आता है, तो इसका मतलब है कि उपयोगकर्ता क्लाइंट एप्लिकेशन के साथ सहभागिता करता है और स्मार्ट होम कंट्रोलर को कमांड भेजता है या इसके कॉन्फ़िगरेशन को अपडेट करता है। क्लाइंट से संदेश को स्मार्ट होम कंट्रोलर में आने के लिए, यह बिजनेस लॉजिक सर्वर द्वारा MQTT ब्रोकर के संबंधित विषय में प्रेषित किया जाता है, जिसके लिए कंट्रोलर सब्स्क्राइब होता है ( SendGatewayMessage sub- task )।

प्रारंभिक चरण में, स्मार्ट होम नियंत्रक उपयोगकर्ता को अपने व्यक्तिगत खाते में इसे पंजीकृत करने की प्रतीक्षा करता है। इसलिए, सबस्कैट्स चेकगेटवेस्टिस्टेंस किया जाता है , जो MySQL क्लाउड डेटाबेस में संबंधित स्थिति की जांच करता है। आपके व्यक्तिगत खाते में पंजीकरण करने के लिए, नियंत्रक अपना पूरा कॉन्फ़िगरेशन बिजनेस लॉजिक सर्वर को भेजता है, और वह बदले में, क्लाइंट एप्लिकेशन ( SendBackend उप- कार्य ) के लिए अपने बैकेंड को प्रसारित करता है, जो क्लाउड और टच डेटाबेस में कॉन्फ़िगरेशन रिकॉर्ड बनाता और अपडेट करता है।

जब स्मार्ट होम कंट्रोलर उपयोगकर्ता के व्यक्तिगत खाते में सफलतापूर्वक पंजीकृत हो जाता है, तो व्यापार तर्क सर्वर क्लाउड डेटाबेस से उपयोगकर्ता मॉडल को अपनी रैम में लोड करता है और निम्नलिखित व्यावसायिक तर्क एल्गोरिथ्म के अनुसार आईपी कैमरों और जेड-वेव सेंसर से संदेश प्रसंस्करण शुरू करता है।

सूचना क्षेत्रों के साथ जेड-वेव सेंसर से JSON संदेश:

{ "vendor": "*****", "version": "3.0.0", "timestampMs": "1571754749561", "clientType": "gateway", "deviceId": "c8e8de37-d301-45f4-ba01-************", "deviceType": "sensor", "protocol": "zwave", "messageType": "sensorData", "homeId": "0xefa0cfa7", "nodeId": "19", "sensorType": "SENSOR MULTILEVEL", "label": "Temperature", "sensorData": "26.1", "units": "C", "gatewayId": "6774f85a-0a5b-4059-9b68-************" } 

जब Z- वेव सेंसर से एक संदेश MQTT प्रोटोकॉल के माध्यम से आता है, तो निम्न उप-कार्य किए जाते हैं:

• StoreSensorDataMySQL अपडेट (UPDATE) MySQL क्लाउड डेटाबेस में एक मौजूदा रिकॉर्ड है, जहां सेंसर से वर्तमान स्थिति और माप के बारे में जानकारी संग्रहीत है। यह एक क्लाइंट एप्लिकेशन के लिए आवश्यक है जो उपयोगकर्ता के लिए स्मार्ट होम की वर्तमान स्थिति प्रदर्शित करता है;
• StoreSensorDataInfluxDB InfluxDB टच डेटाबेस में एक नया रिकॉर्ड जोड़ता है, जहां सेंसर से माप का इतिहास संग्रहीत किया जाता है। इस जानकारी का उपयोग सांख्यिकीय डेटा की गणना में विभिन्न अवधियों के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, प्रति दिन, महीने या साल में ऊर्जा की खपत) और ग्राफ़ और तालिकाओं के रूप में क्लाइंट एप्लिकेशन में प्रदर्शित किया जाता है;
• SendPushNotification एक JSON संदेश बनाता है जिसमें एक टाइम स्टैम्प, एक सेंसर नाम, घटना का एक पाठ विवरण, उपयोगकर्ता के स्मार्टफोन का पहचानकर्ता जिसके साथ वह अपने व्यक्तिगत खाते में गया था, OneSignal प्रदाता की प्रणाली में आवेदन का आंतरिक पहचानकर्ता। इसके अलावा, यह संदेश RESTful API https://onesignal.com/api/v1/notifications के माध्यम से पुश सूचना प्रदाता को भेजा जाता है, जो इसे उपयोगकर्ता के स्मार्टफ़ोन पर भेजता है।

सूचना क्षेत्रों के साथ IP कैमरा से JSON संदेश का एक उदाहरण:

 { "vendor": "*****", "version": "3.0.0", "timestampMs": "1571753150317", "clientType": "gateway", "deviceId": "1616453d-30cd-44b7-9bf0-************", "deviceType": "camera", "protocol": "onvif", "messageType": "deviceState", "deviceState": "streamingOn", "mediaserverIp": "***.***.***.***", "applicationName": "rtp-live-iot", "gatewayId": "6774f85a-0a5b-4059-9b68-************" } 

जब MQTT प्रोटोकॉल का उपयोग करके आईपी कैमरा से एक संदेश आता है, तो व्यापार तर्क सर्वर संदेश टाइप फ़ील्ड से अपना प्रकार निकालता है। इस क्षेत्र के मूल्य के आधार पर, निम्नलिखित क्रियाएं की जाती हैं:

• "MessageType": "deviceState" - इस संदेश में आईपी कैमरा की स्थिति परिवर्तन के बारे में जानकारी है। क्लाउड डेटाबेस में जानकारी अपडेट करते हुए, अपडेटकैमरास्टेस्टेट को उपटैब किया जाता है। यदि डिवाइसस्टैट फ़ील्ड या तो स्ट्रीमिंगऑन या स्ट्रीमिंगऑफ़ है (आईपी कैमरा मीडिया सर्वर को डेटा स्ट्रीम भेजता / रोकती है), तो RecordMediaStream उप-कार्य निष्पादित किया जाता है , जो संग्रह रिकॉर्डिंग मोड को सक्षम / अक्षम करने के लिए एक कमांड उत्पन्न करता है और उपयोगकर्ता मॉडल को ध्यान में रखते हुए इसे मीडिया सर्वर पर भेजता है;
• "मैसेजटाइप": "सेंसरडेटा" - आईपी कैमरा पर मोशन डिटेक्टर के संचालन के बारे में जानकारी। यदि उपयोगकर्ता मॉडल में आर्काइव रिकॉर्डिंग मोड "मोशन डिटेक्टर" द्वारा सेट किया गया है, तो RecordMediaStream सबटास्क निष्पादित होता है । इसके बाद, सबटोर्स StoreSensorDataInfluxDB (टच डेटाबेस में डिटेक्टर के इतिहास को सहेजना) और SendPushNotification (प्रदाता के माध्यम से पुश सूचनाएं भेजना) निष्पादित किए जाते हैं;
• "संदेश टाइप": "पूर्वावलोकन" - संदेश में आईपी कैमरा से एक थंबनेल छवि का एक फ्रेम होता है, जिसे समय-समय पर क्लाउड पर भेजा जाता है। उप-संग्रह StorePreview इसे क्लाउड डेटाबेस में सहेजता है। फिर कैमरों की सूची प्रदर्शित करते समय क्लाइंट एप्लिकेशन में इसका उपयोग किया जाता है;
• "MessageType": "कमांड" - स्मार्ट होम कंट्रोलर द्वारा भेजा गया एक कमांड जब उपयोगकर्ता वेब इंटरफेस के माध्यम से अपनी सेटिंग्स बदलता है। उप-कार्य RecordMediaStream किया जाता है , जो उपयोगकर्ता मॉडल के आधार पर, मीडिया सर्वर पर रिकॉर्डिंग मोड को चालू / बंद करता है।

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व्यापार तर्क मॉड्यूल के काम के परिणामस्वरूप, एक कार्य कतार बनाई जाती है - कोड के न्यूनतम वर्गों का एक क्रम जो एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से निष्पादित होते हैं। कार्य कतार को थ्रेड पूल में स्थानांतरित किया जाता है, जो केंद्रीय प्रोसेसर के मुक्त कोर के बीच कार्यों को वितरित करता है। जब I / O लॉक निष्पादन के दौरान होता है, तो थ्रेड रुक जाता है और निष्क्रिय स्थिति में प्रवेश करता है और केंद्रीय प्रोसेसर के कोर को मुक्त करता है, जो थ्रेड पूल को कतार से अगले कार्य का तत्काल निष्पादन शुरू करने की अनुमति देता है। फिलहाल जब I / O लॉक जारी किया जाता है, तो अवरुद्ध थ्रेड अपने राज्य को काम करने के लिए बदल देता है और केंद्रीय प्रोसेसर के कोर में से एक के मुक्त होते ही निष्पादन को जारी रखता है।

इस प्रकार, व्यापार तर्क कार्य को कई अलग-अलग उप-कार्यों में एक साथ निष्पादित करने से, व्यापार तर्क सर्वर के प्रदर्शन में वृद्धि होती है। सिस्टम स्केलिंग केंद्रीय प्रोसेसर के कोर की संख्या में वृद्धि और सिस्टम में व्यापार तर्क सर्वर की संख्या में वृद्धि करके प्राप्त की जाती है।

व्यापार तर्क सर्वर अनुप्रयोग C ++ में विकसित किया गया है और लिनक्स डेबियन सर्ज ऑपरेटिंग सिस्टम के सिस्टमड सर्विस के रूप में चलता है। अतिरिक्त प्रदर्शन निगरानी के लिए, मोनिट संसाधन निगरानी प्रणाली का उपयोग किया जाता है, जो प्रदर्शन समस्याओं के मामले में सेवा को पुनरारंभ करता है।

वर्तमान में, क्लाउड सेवा Yandex पर चलने वाला एक व्यावसायिक तर्क सर्वर चलाता है। क्लाउड वर्चुअल मशीन। वर्चुअल मशीन पैरामीटर - 4 vCPU कोर 20%, 2 जीबी रैम, 100 जीबी एचडीडी की गारंटी शेयर के साथ। गणनाओं के अनुसार, यह प्रदर्शन 3 आईपी कैमरों और ~ जेड-वेव सेंसरों के साथ ~ 1000 स्मार्ट होम कंट्रोलर से संदेशों को संसाधित करने के लिए पर्याप्त है (सिस्टम के संचालन के दौरान गणना स्पष्ट की जाएगी)।

मीडिया सर्वर

एक मीडिया सर्वर एक समर्पित सर्वर है जिस पर विशेष सॉफ्टवेयर स्थापित किया गया है:

• विशेष नेटवर्क प्रोटोकॉल का उपयोग कर एनकोडर उपकरणों से वीडियो और ऑडियो डेटा प्राप्त करना;
• अपने फाइल सिस्टम में संग्रह फ़ाइलों के रूप में डेटा संग्रहीत करना;
• क्लाइंट डिवाइस पर प्लेबैक के लिए एक मानक स्ट्रीमिंग प्रारूप में संग्रह फ़ाइलों से प्रसारण जानकारी।

Wowza स्ट्रीमिंग इंजन 4.7.2 जावा भाषा में विकसित अतिरिक्त मॉड्यूल के साथ क्लाउड स्मार्ट होम सिस्टम में मीडिया सर्वर के रूप में एक फ़ाइल संग्रह के लिए स्ट्रीमिंग डेटा रिकॉर्डिंग और क्लाउड डेटाबेस के साथ काम करने के लिए उपयोग किया जाता है।


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RTMP प्रारूप में स्मार्ट होम कंट्रोलर से मीडिया स्ट्रीम मीडिया सर्वर में प्रवेश करती है और इसे जिटर बफर में टाइम स्टैम्प के साथ संरेखित किया जाता है। इंटरनेट पर डेटा प्रवाह संचारित करते समय नेटवर्क पैकेट देरी के प्रभाव की भरपाई करना आवश्यक है।

MP4 फ़ाइल के रूप में मीडिया सर्वर फ़ाइल सिस्टम में वीडियो स्ट्रीम रिकॉर्ड करने के लिए, व्यापार तर्क सर्वर RESTful HTTP API के माध्यम से मीडिया सर्वर को निम्न आदेश भेजता है:

 http://<mediaserverIp>:<port>/v2/servers/_defaultServer_/vhosts/_defaultVHost_/applications/rtp-live-iot/instances/_definst_/streamrecorders/1616453d-30cd-44b7-9bf0-************ { "instanceName": "_definst_", "fileVersionDelegateName": "CustomFileVersionDelegate", "serverName": "", "recorderName": "1616453d-30cd-44b7-9bf0-************", "segmentSchedule": "", "outputPath": "", "currentFile": "", "applicationName": "rtp-live-iot", "fileTemplate": "", "segmentationType": "SegmentByDuration", "fileFormat": "MP4", "recorderState": "", "option": "", "currentSize": "0", "segmentSize": "0", "segmentDuration": "1800000", "backBufferTime": "0", "currentDuration": "0", "startOnKeyFrame": "true", "recordData": "false", "moveFirstVideoFrameToZero": "true", "defaultRecorder": "false", "splitOnTcDiscontinuity": "false" } 

रिकॉर्डरनैम फ़ील्ड में, वीडियो स्ट्रीम (स्मार्ट होम कंट्रोलर पर आईपी कैमरा पहचानकर्ता) का नाम इंगित किया गया है , फ़ाइलविज़नडेलगेटनामे फ़ील्ड में, फ़ोल्डर पथ और फ़ाइल नाम का निर्धारण करने के लिए विरासत में मिला वर्ग का नाम। निम्नलिखित सूची में जावा वर्ग कोड दिखाया गया है:

 import java.io.File; import java.util.Calendar; import java.util.TimeZone; import com.wowza.wms.livestreamrecord.manager.IStreamRecorder; import com.wowza.wms.livestreamrecord.manager.IStreamRecorderFileVersionDelegate; import com.wowza.wms.logging.WMSLoggerFactory; public class CustomFileVersionDelegate implements IStreamRecorderFileVersionDelegate { @Override public String getFilename(IStreamRecorder recorder) { String sDisk = GetDisk(); if(sDisk == null) { WMSLoggerFactory.getLogger(null).error("CustomFileVersionDelegate::getFilename(): No drive chosen"); return null; } String sStreamName = recorder.getStreamName(); int nCameraId = Integer.parseUnsignedInt(ServiceQueries.GetCameraId(sStreamName)); TimeZone tz = TimeZone.getTimeZone("Europe/Moscow"); Calendar now = Calendar.getInstance(tz); String sDirPath = ServerParams.m_sServerContentPath + "/" + sDisk + "/" + Integer.toString(nCameraId / 200) + "/" + sStreamName + "/" + String.format("%1$tY/%1$tm/%1$td", now); String sFullFilePath = sDirPath + "/" + sStreamName + "_" + String.format("%1$tH_%1$tM_%1$tS", now) + ".mp4"; File dirs = new File(sDirPath); dirs.setExecutable(true); dirs.setWritable(true); dirs.mkdirs(); WMSLoggerFactory.getLogger(null).info( "CustomFileVersionDelegate::getFilename(): Filename created: " + sFullFilePath); return sFullFilePath; } } 

CustomFileVersionDelegate वर्ग में, IStreamRecorderFileVersionDelegate आधार वर्ग का वर्चुअल getFilename फ़ंक्शन अतिभारित होता है , जिसे फ़ाइल में स्ट्रीम करने से पहले मीडिया सर्वर द्वारा कॉल किया जाता है। फ़ंक्शन sDirPath के साथ डिस्क पर एक फ़ोल्डर बनाता है और sFullFilePath फ़ाइल के लिए पूर्ण पथ देता है।

चूंकि मीडिया डेटा की मात्रा बहुत बड़ी है, फ़ाइल सिस्टम में बड़ी मात्रा में कई भौतिक डिस्क (8 - 12 टीबी) शामिल हैं जो उपनिर्देशिका के रूप में घुड़सवार हैं। रिकॉर्डिंग के दौरान खाली स्थान की सबसे बड़ी डिस्क को गंतव्य डिस्क के रूप में चुना जाता है। फ़ाइल का उपयोग करते समय फ़ाइल सिस्टम के इष्टतम संचालन के लिए, लक्ष्य फ़ोल्डर का पथ निम्नानुसार बनता है:

 /content/<diskId>/<cameraIdDivideBy200>/<streamUuid>/<year>/<month>/<day>/ 

जहां diskId डिस्क (माउंटेड फोल्डर) की पहचानकर्ता है,
CameraIdDivideBy200 - 200 से कैमरा पहचानकर्ता के पूर्णांक विभाजन का परिणाम,
स्ट्रीमयूइड - मीडिया स्ट्रीम आइडेंटिफ़ायर,
वर्ष, माह, दिन - वर्ष, माह और रिकॉर्डिंग का दिन, क्रमशः।

यह एक फ़ोल्डर में बड़ी संख्या में सबफ़ोल्डर्स से बचा जाता है और, तदनुसार, क्लाउड स्मार्ट घरों में आईपी कैमरों की संख्या में वृद्धि के साथ पूरे फाइल सिस्टम के प्रदर्शन में एक नाटकीय गिरावट आती है।

मीडिया सर्वर के आईपी पते के बारे में जानकारी, मीडिया डेटा के साथ फ़ाइल का पथ, फ़ाइल में लिखने का आरंभ और अंत समय क्लाउड डेटाबेस में संग्रहीत किया जाता है और फिर क्लाइंट एप्लिकेशन द्वारा संग्रह समयरेखा प्रदर्शित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिस पर वीडियो को चुना और खेला जा सकता है।

वीडियो स्ट्रीम प्राप्त करने के लिए, क्लाइंट एप्लिकेशन का फ्रंट-एंड HTTP प्रोटोकॉल के माध्यम से निम्नलिखित कमांड भेजते हुए, मीडिया सर्वर तक पहुंच बनाता है। "लाइव" वीडियो स्ट्रीम के लिए:

 https://<mediaserverIp>:<port>/rtp-live-iot/<streamUuid>/playlist.m3u8 

संग्रहीत वीडियो स्ट्रीम के लिए:

 https://<mediaserverIp>:<port>/vod/_definst_/mp4:<diskId>/<cameraIdDivideBy200>/<streamUuid>/<year>/<month>/<day>/<fileName>/playlist.m3u8?wowzaplaystart=<offsetMs>&wowzaplayduration=<durationMs> 

जहां फ़ाइलनाम डिस्क पर संग्रह फ़ाइल का नाम है,
ऑफसेट - प्लेबैक मिलीसेकंड में फ़ाइल की शुरुआत के सापेक्ष ऑफसेट,
periodMs - मिलीसेकंड में प्लेबैक की अवधि।

मीडिया सर्वर HLS प्रारूप में एक स्ट्रीम भेजता है, जो आपको iOS और Android ऑपरेटिंग सिस्टम वाले सभी आधुनिक ब्राउज़रों और मोबाइल उपकरणों में H.264 + AAC वीडियो प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। HLS पैकेट एक अलग चंक्स के रूप में स्ट्रीम को एनकोड करता है और इसे मोबाइल एप्लिकेशन से अनुरोध के जवाब के रूप में HTTP पर भेजता है।

संग्रहण लागत और संग्रह फ़ाइलों तक पहुंच का अनुकूलन करने के लिए, क्लाउड स्मार्ट होम मीडिया सर्वर को सुपरमाइक्रो CSE-825TQ हार्डवेयर प्लेटफॉर्म, मदरबोर्ड X8DT6, 2xCPU Intel Xeon E5645 2.4 GHz, 32 GB RAM, 44 TB HDD Adaptec AAC-RAID पर विकसित किया गया था। मीडिया सर्वर होस्टिंग साइट पर एक समर्पित सर्वर के रूप में स्थापित है और 400 एमबीपीएस की गारंटी चौड़ाई के साथ इंटरनेट चैनल से जुड़ता है। एक मीडिया सर्वर का प्रदर्शन H.264 कोडेक, 720p फ्रेम रिज़ॉल्यूशन और 1 एमबीपीएस बिटरेट के साथ ~ 400 आईपी कैमरों से मीडिया स्ट्रीम को संसाधित करने के लिए पर्याप्त है।



तदनुसार, 1000 आईपी कैमरों से धाराओं को संसाधित करने में सक्षम होने के लिए, 3 मीडिया सर्वर स्थापित करना और उनके बीच लोड को समान रूप से वितरित करना आवश्यक है। इसके लिए, एक लोड बैलेंसर का उपयोग किया जाता है, जो Wowza स्ट्रीमिंग इंजन मीडिया सर्वर से एक अलग डायनेमिक लोड बैलेंसिंग ऐड-ऑन प्लगइन के रूप में जुड़ा हुआ है। यह वास्तव में, लोड बैलेंसर (या मूल सर्वर ) को अलग करता है, जो समय-समय पर अंतिम मीडिया सर्वर (या एज सर्वर ) से प्रदर्शन मैट्रिक्स प्राप्त करता है और, इस जानकारी के आधार पर, क्लस्टर में कम से कम लोड किए गए सर्वर को ढूंढता है।

स्मार्ट होम कंट्रोलर HTTP के माध्यम से बैलेंसर को एक्सेस करता है और जवाब में इस सर्वर का आईपी एड्रेस प्राप्त करता है, जिससे कंट्रोलर आईपी कैमरा से मीडिया स्ट्रीम को RTMP के माध्यम से प्रसारित करता है। प्रदर्शन मीट्रिक में मीडिया धाराओं के स्रोत और उपभोक्ताओं के साथ स्थापित कनेक्शन की संख्या और सर्वर पर इंटरनेट चैनल की वर्तमान बैंडविड्थ शामिल है। बैलेंसर की सेटिंग में, आप किनारे-सर्वर की पसंद को भी निर्दिष्ट कर सकते हैं, इसकी भू-स्थानिक स्थिति को ध्यान में रखते हुए, जो आपको सीडीएन सामग्री वितरित करने के लिए वितरित नेटवर्क बनाने के लिए विभिन्न शहरों और देशों में सर्वर को होस्ट करने की अनुमति देता है।

डेटाबेस स्पर्श करें

जैसा कि पिछले लेख में पहले उल्लेख किया गया है, जेड-वेव सेंसर की रीडिंग, साथ ही आईपी कैमरों की वर्तमान स्थिति और घटनाओं को एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल का उपयोग करके स्मार्ट होम कंट्रोलर द्वारा क्लाउड पर जेएसएन प्रारूप में भेजा जाता है। व्यावसायिक लॉजिक सर्वर इन संदेशों को डिकोड करता है और StoreSensorDataInfluxDB उपटैब चलाता है, जो डेटा को HTTP के माध्यम से टच डेटाबेस तक पहुंचाता है।


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क्लाउड स्मार्ट होम का सेंसर डेटाबेस इन्फ्लूएंडबैंक 1.7.x के आधार पर विकसित किया गया है - समय अनुक्रमों के साथ काम करने के लिए एक खुला स्रोत डेटाबेस प्रबंधन प्रणाली, जो सेंसर और एनालिटिक्स से डेटा स्टोर करने के लिए इंटरनेट ऑफ थिंग्स की कई परियोजनाओं में उपयोग किया जाता है। टच डेटाबेस के लिए क्वेरीज़ पारंपरिक SQL के समान InfluxQL भाषा में उत्पन्न होते हैं।

क्लाउड स्मार्ट होम में डेटा भंडारण समय उपयोगकर्ता मॉडल के अनुसार चयनित टैरिफ द्वारा निर्धारित किया जाता है। वीडियो डेटा और सेंसर डेटा की मात्रा में महत्वपूर्ण अंतर के कारण, उनके भंडारण का समय अलग होगा। वीडियो संग्रह का आकार दिनों (7, 14, 30 दिनों में अलग-अलग दरों पर) में मापा जाता है, और सेंसर के संग्रह का आकार क्रमशः (3, 5, 7 वर्ष,) में मापा जाता है। इसलिए, प्रत्येक स्मार्ट होम कंट्रोलर के लिए, जब वह उपयोगकर्ता के व्यक्तिगत खाते में पंजीकृत होता है, तो अलग-अलग अवधारण नीतियों के साथ 2 अलग डेटाबेस स्पर्श डेटाबेस के अंदर बनाए जाते हैं:

 CREATE DATABASE "gateway_6774f85a_0a5b_4059_9b68_************_cameras" WITH DURATION 720h SHARD DURATION 1h; CREATE DATABASE "gateway_6774f85a_0a5b_4059_9b68_************_sensors" WITH DURATION 61320h SHARD DURATION 24h; 

क्लाइंट एप्लिकेशन का बैकएंड स्पर्श डेटाबेस के अंदर डेटाबेस बनाने, संपादित करने और हटाने के लिए जिम्मेदार है। उदाहरण के लिए, यदि क्लाउड स्मार्ट होम उपयोगकर्ता टैरिफ बदलता है, तो बैकएंड स्टोरेज पॉलिसी में बदलाव करने के लिए निम्न आदेश भेजता है:

 ALTER RETENTION POLICY "autogen" ON "gateway_6774f85a_0a5b_4059_9b68_************_cameras" DURATION 168h SHARD DURATION 1h; 

उपयोगकर्ता के व्यक्तिगत खाते से स्मार्ट होम कंट्रोलर को हटाते समय, बैकएंड संबंधित डेटाबेस को हटा देता है:

 DROP DATABASE "gateway_6774f85a_0a5b_4059_9b68_************_cameras"; DROP DATABASE "gateway_6774f85a_0a5b_4059_9b68_************_sensors"; 

स्मार्ट होम कंट्रोलर से सूचनात्मक संदेश प्राप्त होने पर, व्यापार तर्क सर्वर टच डेटाबेस में डेटा डालने का अनुरोध करता है:

 INSERT device_20873eb0_dd5e_4213_a175_************,class=METER,label=Energy,units=kWh value_float=0.05 1572194550125; 

एक स्मार्ट होम कंट्रोलर के लिए Z- वेव सेंसर के डेटा के साथ एक तालिका का एक उदाहरण:



क्लाउड हाउस की सबसे उपयोगी विशेषताओं में से एक आंकड़ों के आधार पर प्राप्त आंकड़ों की गणना है। उपयोगकर्ता को कमरे में औसत तापमान या प्रति माह कितनी बिजली खर्च करनी है, यह जानना होगा।

InfluxQL भाषा आपको विश्लेषणात्मक कार्यों का उपयोग करके प्रश्नों को करने की अनुमति देती है । उदाहरण के लिए, एक सप्ताह के लिए औसत तापमान की गणना करने के लिए, आपको निम्नलिखित क्वेरी चलाने की आवश्यकता है:

 SELECT MEAN("value_float") FROM device_63c660da_f0e8_4eca_8d5f_************ WHERE label = 'Temperature' AND time >= '2019-10-21T00:00:00.000Z' AND time <= '2019-10-27T23:59:59.999Z' GROUP BY time(1d) fill(null); 

इस क्वेरी के परिणाम तालिका में दिखाए गए हैं:



अगले लेख में, जो पूरी तरह से क्लाइंट एप्लिकेशन के लिए समर्पित है, हम विभिन्न मापदंडों के लिए आंकड़ों की गणना और उसके आधार पर टेबल और ग्राफ़ के निर्माण पर विस्तार से विचार करेंगे।

क्लाउड स्मार्ट होम सिस्टम में, इन्फ्लेक्सडीबी डीबीएमएस को एक यैंडेक्स पर तैनात किया गया है। निम्नलिखित मापदंडों के साथ क्लाउड वर्चुअल मशीन: 20%, 2 जीबी रैम, 100 जीबी एचडीडी की गारंटी शेयर के साथ 4 वीसीपीयू कोर। इस कॉन्फ़िगरेशन की गणना के अनुसार, यह 7 वर्षों के लिए 3,000 आईपी कैमरों और 5,000 जेड-वेव सेंसर से सेंसर डेटा को स्टोर करने के लिए पर्याप्त है।

निष्कर्ष

लेख में स्मार्ट होम के लिए क्लाउड सेवा की वास्तुकला, एक व्यापार तर्क सर्वर की एल्गोरिथ्म, रिकॉर्डिंग, भंडारण और आईपी कैमरों से मीडिया धाराओं के प्लेबैक के लिए एक मीडिया सर्वर की वास्तुकला, साथ ही स्मार्ट होम सेंसर से डेटा के भंडारण और विश्लेषण के लिए एक टच डेटाबेस की वास्तुकला की जांच की गई। क्लाउड सेवा प्रणाली विभिन्न होस्टिंग साइटों पर स्थित अधिक स्थिरता के लिए समर्पित और वर्चुअल सर्वर दोनों पर काम करती है। सिस्टम अभी ट्रायल ऑपरेशन में चल रहा है।

क्लाउड में संग्रहीत डेटा जितना पुराना होता है, उतना ही अक्सर उपयोगकर्ता इसे एक्सेस करता है। क्लाउड सेवा के अगले संस्करण में, एग्रिगेटिंग फ़ंक्शंस का उपयोग करके संग्रहीत डेटा की मात्रा को कम करने के लिए और फिर, स्पर्श डेटाबेस की क्षमता में वृद्धि करने के लिए इन्फ्लक्सडीबी कंटिन्यूअस क्वेरीज़ का उपयोग करके थिनिंग (या ओवरसम्पलिंग ) डेटा के तंत्र का उपयोग करने का प्रस्ताव है।



साथ ही, क्लाउड सेवा के अगले संस्करण में, इस आलेख में चर्चा की गई मीडिया सर्वरों के एक समूह के सिद्धांत के अनुसार व्यावसायिक तर्क सर्वरों का एक क्लस्टर लागू किया जाएगा। आंकड़ा ऐसे क्लस्टर की वास्तुकला को दर्शाता है, जहां कई एज सर्वर (जिनमें से प्रत्येक का एक अलग एमक्यूटीटी ब्रोकर और बिजनेस लॉजिक सर्वर सॉफ्टवेयर है) मूल सर्वर पर प्रदर्शन मीट्रिक भेजते हैं, जो कम से कम लोड किए गए सर्वर के आईपी पते की गणना करता है। यह आपको सिस्टम को अधिक से अधिक पैमाने पर ले जाने और 1000 स्मार्ट घरों की मौजूदा सीमा को पार करने की अनुमति देगा।