集群设备管理云平台「Java、SPA、Spring Boot 2.0、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 Boot 2.0 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。

注意：「基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序」为单独的项目，点击此处跳转

运行方法

注意：主项目正在奋力优化中，还未成熟，暂时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：

cd clusterdeviceplatform-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：

cd build\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：

1. 使用 Linux 子系统部署 Node、Gradle 项目的构建工具

2. Windows 10 用于 Linux 子系统的一键构建、打包脚本「 Node、Gradle 项目」

项目图示

特别提示：如果无法查看后面的图片，可能需要科学上网。

1. 基于 Vue.js 的 Web 前端「SPA」单页应用程序

Web 登录页面

Web 单设备组详细信息显示

Web 服务器压力图示

2. JavaFX 集群设备模拟客户端

Web 模拟客户端主界面重新设计

Web 模拟客户端主界面

Web 模拟客户端的压力测试功能

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

服务器架构描述

1. 基于 Spring Boot 实现业务处理，基于 Netty 实现与设备的通信，提供 Rest API 完成系统运行监控、设备管理等。

2. 服务端与至少 1W 台设备进行通信，基于 Netty 实现 TCP 通信、路由转发、设备抽象。

3. 为提升系统的吞吐，借鉴 Kafka 的 IO 模型及 Netty 的 IO 模型，结合内存缓存、线程池、发布订阅模式，实现应用实例整体 TPS 高于 2W / s。

4. 服务端与设备集群的业务数量众多，所需通信帧的格式、执行策略、处理方式各异，结合责任链模式、策略模式、模板方法模式、命令模式等实现了可插拔的插件式业务接入方案，降低业务处理与底层架构的耦合，新增业务功能及配套的通信帧时成本低、可维护性高。

5. 单台设备性能弱、可靠性差，但设备数量极多，基于时间轮定时器设计了拥塞控制、超时重发、心跳监测方案，在服务端大规模下发数据帧时，保证系统的一致性和稳定性。

Netty 服务器设计方案

本节内容总结为以下文章，点击查看：

基于 Netty 的自定义帧高可靠性读取方案

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：

基于 Netty 的帧调度策略，自行实现流量控制及可靠性通信

「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：

JavaFX 8 下简化自定义控件的外部调用以及流式布局示例

Maven 集成 JavaFX 8 以及 fx:root 问题探讨

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：

基于 Vue.js 2.0 酷炫自适应背景视频登录页面的设计

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