分布式智能终端在线升级系统研究

1、    分布式智能终端在线升级系统研究    摘 要 随着人工智能的日臻成熟，越来越多的技术从实验室走向市场，逐步实现产品化、工业化。而计算设备小型化、移动化也是当下一大趋势，这些分布式的智能终端有着强大的边缘计算能力，然而，支撑这些设备运算的软件需要不定期地升级、更新，以便更好地提供服务。由于这些设备的地域分布、部署位置等原因，如果人为升级，将会非常费时费力，十分不便。本文提出一种基于hfs的分布式智能终端升级系统，采用c/s架构，使用mqtt协议提供通信支持，实现分布式智能终端的在线升级。关键词 mqtt;hfs;在线升级1背景及现状智能终端一般具有

2、比较强大的计算、通信能力，可对实时采集的不同信号源进行自主分析、并与服务器主机进行通信。支撑起这些功能的是一些基于移动端架构的软件，根据软件架构的不同，一般可分为安卓、ios架构，以及arm架构，x86架构由于无法满足一些工业场景需求，一般用作服务器端软件构架。随着神经网络的轻量化，许多支持安卓、ios架构的硬件平台可实现一些人工智能技术的落地，如人脸识别技术，而使用这一软件构架的终端设备，由于软件构架中存在系统固件升级的流程策略，程序包，使版本升级工作变得十分便捷，只需按照相关步骤进行，即可完成程序包的推送、更新，就像我们手机中的app更新一样，成熟稳定1。还有很多的智能终端，为了搭载计算能

3、力更加强大的设备，采用arm软件架构，虽然arm架构的设备与安卓、ios设备在性能上差距不是非常明显，但其稳定性、经济性上的优势，在很多分布式智能场景中还是终端软件构架的首选。然而，这些arm架构设备的软件升级由于没有系统自带的升级策略、程序包，给应用软件的升级带来极大的不便，这就需要用户自己通过现有网络通信，结合自身实际，自主开发一套分布式智能终端在线升级系统。2基于hfs的分布式智能终端在线升级系统在基于arm架构的实际项目中，终端上的应用软件是通过python语言编写的，以脚本方式运行。由于终端分布在不同的位置，每次应用软件升级如果人工执行的话，费时费力，并且不易维护软件版本，效率低下。

4、通过采用c/s架构模式的基于hfs的分布式智能终端升级系统，借助hfs成熟的文件传输体系，以及mqtt通信，实现了分布式终端的状态监测、程序文件传输、终端内部升级等一套完整的在线升级流程2。2.1 基本概念hfs： http file server，是基于http协议的文件服务器，比ftp简单，只需一句命令即可将指定文件夹设置为文件服务器，其他机器访问指定端口即可访问该文件夹，选择其下的不同文件可进行下载。mqtt：message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输，是iso 标准（iso/iec prf 20922）下基于发布/订阅范式、客户端-服务器的

5、消息发布/订阅传输的消息协议，它工作在tcp/ip协议族上，为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计，具有轻量、简单、开放和易于实现等特点。2.2 系统构架系统采用c/s（客户端/服务器）构架模式，其中，服务器主要进行hfs服务器的生成，以及升级包的维护，客户端主要通过mqtt协议发送状态信息，服务器通过htpp协议将升级包的相关信息（地址、校验值等）发送给客户端，客户端接收并下载、校验后，将下载状态反馈服务器，完成升级包的分发，客户端再通过程序升级策略进行升级包的部署。系统构架图如图1。系统接口信息表如表1。2.3 升级包的分发升级包的分发是升级工作的关键，只有升级包能够从服务

6、器下載到指定终端，才能进一步进行系统的升级。与普通的ip地址点到点传输不同，mqtt协议通过订阅/发布消息模式，无须具体知道客户端ip地址，只需根据订阅信息即可找到客户端，这样一来，极大方便了相关信息的传送与交互，只要发送、接收的是同一主题的订阅信息，即可形成消息传输。在公网通信中，获取单机公网ip地址有时不是那么容易，而采用mqtt协议进行通信，提高了效率和准确度。升级包的分发分为服务器端和服务器、智能终端交互两部分。服务器负责hfs服务器的搭建以及升级包的维护，智能终端主要负责实时上报自身状态，主动连接服务器，一旦接收到服务器下发的升级包信息，立即下载，并通过校验，反馈下载结果，形成与服务

7、器的交互3。服务器端操作主要步骤可分为：（1）hfs服务器端配置并启动服务，生成指定目录下的http server。（2）升级包维护，选择升级包并上传到hfs服务器，为下发做准备。（3）文件md5值计算，提供通信校验。服务器、智能终端的交互，是升级包下载的关键，通过mqtt的信息交互，完成下载工作的准备，再让智能终端通过升级包地址下载，并通过计算md5值与源升级包进行校验，完成下载过程。整体过程如图2，可概括如下。服务器：（1）通过mqtt协议实时接收智能终端发出的各种信息，包括连接信息、下载反馈信息等。（2）选择能够连接的智能终端，向其发送升级包地址、版本、md5等信息。智能终端：（1）实时

8、接收服务器下发的升级包信息，包括地址、版本等。（2）按照接收到的地址下载升级包，保存并计算md5值。（3）md5校验后，将下载结果发送服务器。（4）维护版本配置文件。为执行升级操作，创建一个版本配置文件，每次下载成功后，将“最新版本”字段维护为下载到的升级包版本。（5）根据升级包替代策略，重新启动程序。图2 服务器、智能终端交互流程图2.3 智能终端自主升级每次智能终端上电开机，系统都要自动读取版本配置文件，通过比较“当前版本”与“最新版本”，并查看是否存在最新版本升级包，来执行升级包的替换工作。主要流程可概括以下步骤：（1）每次开机读取配置文件，比较版本。（2）若当前版本比下载的升级包版本小

9、，则首先查看下载保存路径中是否有最新版升级包。（3）若存在最新升级包，则将升级包拷贝到主程序运行目录下，解压，并重命名文件，使之替换原有主程序。（4）启动主程序，若能够正常启动，则替换成功;若启动异常，则在主程序运行目录下删除升级包，再启动原有主程序4。3结束语智能终端越来越广泛的应用，给我们的工作、生活带来了极大便利，也让人工智能技术在不同领域中落地开花，承载这些技术的软件需要不断升级更新，而为了满足场景需要，这些智能终端通常都部署在不同的位置，这样的分布式部署给软件的升级带来极大不便，虽然基于安卓系统的软件构架能够满足ota远程升级的要求，但是同样广泛应用的嵌入式软件构架的终端没有现成的升

10、级策略及架构，这使得很多情况下，需要根据自身项目实际，自主开发一套适应项目的分布式升级系统。本文描述的分布式智能终端升级系统，是面向arm架构、嵌入式软件的一种分布式升级系统，它采用c/s的模式，通过mqtt通信协议传输状态信息，服务器端可根据状态信息选择向指定终端发布升级包的下载信息，再通过服务器生成hfs服务，智能终端可自动下载升级包，并进行md5校验，通过后完成升级包的下载。在每次终端上电启动时，通过读取配置文件信息，执行主程序升级包的替换策略，保证了主程序的及时更新，极大提高了升级效率，压缩了成本，有着极大的应用前景和价值。同时，还有几点不足，可在后续项目工作中不断提高，让该系统在实际

11、应用中更加灵活、有效。（1）主动式升级包分发机制。现有系统是服务器通过查看终端在线情况，人为选择向指定终端分发升级包，属于被动行为，后续系统可向终端主动上报程序版本，服务器端有升级包更新时，自动向终端分发升级包的方向改进，这样可减少遗漏，也把升级包分发的策略交给服务器端，减轻了终端的计算量，让有限的计算资源在主业务中起到最大作用。（2）断点续传机制。在实际应用中，很多情况下是都是基于公网通信的，通信质量有时受基站信号影响不是很好，断网现象时常发生，需要在网络断点续传、通信重联等机制上不断改进完善，为升级工作提供有力保障5。以上，是针对本系统的全面论述，在今后的工作中，还会根据应用中的不足不断改

12、善，以做到更好、更高效地实现人工智能技术的落地。参考文献1 张航.mqtt协议扩展与协议优化的研究与应用d.北京：北京邮电大学，2019.2 李娜.mqtt数据交换协议的分析与优化j.网络空间安全，2019 （9）：49-58.3 徐健.基于winhex的hfs+文件提取方法研究j.计算机时代，2019（8）：59-62.4 施庆国，尚海立，马婕，等.智能网联汽车的ota升级方案c.中国汽车工程学会.2018中国汽车工程学会年会论文集.北京：北京汽车股份有限公司汽车研究院，2018：49-55.5 鲁亚凯.基于linux系统智能电视ota差分升级模式的改进与实现d.重庆：重庆邮电大学，2018.作者简介王经纬（1987