集群设备管理云平台「Java、SPA、Spring、Netty、Vue.js 2.0、Element 2.0」

项目描述

Java & Vue.js 全栈项目,大规模集群设备管理云平台,由以下几部分组成:Java 后端服务器、基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序、JavaFX 集群设备模拟客户端、辅助工具组件「Python 脚本、基于 C# & WPF 的可视化配置工具」,简要介绍如下:

Java 后端服务器:使用 Spring 作为基础框架,使用 Netty 搭建 TCP 服务器与上万台设备组成的集群通信,采用自定义帧格式。

基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序:绚丽的现代化 SPA 应用程序,可视化展现服务器内部的各项数据,包括服务器消息队列、通信压力、实时通信信息等。

JavaFX 集群设备模拟客户端:使用基于 JavaFX 的图形界面应用程序模拟上万台设备的行为,并可对服务器进行压力测试。

辅助工具组件:Python 编写的数据库初始化及测试脚本、C# 编写的基于 WPF 的可视化服务器配置工具。

运行方法

注意:主项目未完成,可使用子项目进行演示,运行方法如下:

下载并进入子工程「clusterdeviceplatform-demo」的根目录:

cdclusterdeviceplatform-demo

而后在命令行执行如下命令:

gradle assemble

或者执行:

gradle build

稍后即可生成 jar 文件,找到并执行该 jar 文件即可:

cdbuild\libs

java -jar -Dfile.encoding=UTF-8 clusterdeviceplatform-demo-1.0.0.jar

而后进入配套的 Web 前端项目,根据该项目的说明,即可成功构建并运行 Web 页面。

当然,以上运行说明并不完善,详细的构建方法及方便的一键构建脚本,可参考如下两篇文章:

项目图示

1. 基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序

Web 登录页面

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_Web

Web 单设备组详细信息显示

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_服务器_02

Web 服务器压力图示

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_Java项目服务器集群配置_03

2. JavaFX 集群设备模拟客户端

Web 模拟客户端主界面重新设计

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_Java项目服务器集群配置_04

Web 模拟客户端主界面

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_Java项目服务器集群配置_05

Web 模拟客户端的压力测试功能

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_Web_06

Java 服务器

Java 服务器运行环境

JRE:Java SE 8u121 及以上环境测试通过

操作系统:在 Windows 7 及以上,CentOS、Ubuntu 等系统下测试通过

数据库:MongoDB 3.4.0 下测试通过

IDE:IntelliJ IDEA 2017

构建工具:Gradle

注:在运行 Java 服务器前,需预先正确部署并启动 MongoDB 数据库

系统架构图示

java 聊天群框架 java 集群 通信 框架_java 聊天群框架_07

服务器架构描述

以 Spring 为基础框架,集成 Netty、Spring Data、Spring MVC 等框架搭建服务器。

采用 Netty 开发 TCP 服务器,与至少 1W 台设备「智能充电柜」进行通信,处理能力 2000 帧/秒以上,已有效解决粘包、半包问题。遵循 CAN 协议自定义帧格式,实现丰富的业务功能。

采用 MongoDB,对设备集群的状态信息进行持久化。

采用 Spring MVC,为 .NET 及 Web 客户端提供 RESTFul API 风格的 HTTP 服务。

在服务器程序内部采用多种数据结构对数据进行缓存处理,并大量采用线程池等,极大提升数据库的使用效率,将服务器对帧的处理效率提升 2 个数量级以上。

Netty 服务器设计方案

本节内容总结为以下文章,点击查看:

帧调度算法概述

本节介绍 Java 服务器中,Netty 模块使用的帧调度算法,由于众多硬件设备的数据帧处理能力较差,可靠性较差,服务器大规模下发数据帧时,需进行有效的拥塞控制、超时重发,可有效提升集群设备的可靠性,降低集群设备的研发难度。

内容较多,这部分内容被放在了独立博文中,请使用如下链接查看:

「注」本部分为源码「Netty服务器」部分的解释说明,需结合源码进行阅读。

JavaFX 设备模拟客户端

基于 JavaFX 开发 GUI 客户端,模拟集群设备的行为,并可对服务器进行压力测试。

本程序开发时,相关技巧和填坑总结为以下文章:

基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序

绚丽的现代化 SPA 应用程序,可视化展现服务器内部的各项数据,包括服务器消息队列、通信压力、实时通信信息等。

该应用开发时,设计经验总结可见以下文章:

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