Serverkonfiguration und Systemarchitektur

// Smartwatches/GPS-Ortungsgeräte/RFID/IoT-Geräte

Das elektronische Überwachungssystem Traxbean ist eine Sicherheits- und Gesundheitsüberwachungsplattform, die auf einer SaaS-Architektur basiert und umfassende Überwachungslösungen für Pflegeeinrichtungen bietet. Die Plattform basiert hauptsächlich auf Smartwatches, intelligenten GPS-Ortungsgeräten, Bluetooth-Beacons und IoT-Geräten, um Standortinformationen, Verhaltensmuster und Gesundheitsindikatoren von Menschen in Echtzeit zu überwachen. Zu unseren Lösungen gehören:

Community Corrections Electronic Monitoring: Überwachung von Insassen außerhalb des Gefängnisses.

Personalüberwachung auf Baustellen, Bergwerken und großen Veranstaltungsorten.

Überwachung für ältere Menschen und besondere Bevölkerungsgruppen.

Traxbean bietet flexible Serviceoptionen, die es Kunden ermöglichen, unsere Plattform direkt für die Betreuung ihrer Endkunden zu nutzen oder sich für eine private Bereitstellung zu entscheiden. Unabhängig davon, ob Sie den Cloud-Server von Traxbean oder eine private Bereitstellung nutzen, können wir hochgradig individuelle Dienste anbieten, einschließlich der Anpassung des Markenlogos, der Anmeldeschnittstelle, der Landessprache sowie spezifischer Funktionen und Schnittstellenstile des Kunden. Darüber hinaus bietet Traxbean nicht nur eine Web-Login-Schnittstelle, sondern entwickelt auch mobile Anwendungen und bietet Großbild-LED-Anzeigelösungen für Kunden mit privaten Einsätzen, die in Callcentern weit verbreitet sind.

Das Traxbean-System basiert auf einem fortschrittlichen verteilten Designkonzept, verfügt über große Flexibilität und Skalierbarkeit, unterstützt Millionen gleichzeitiger Verbindungen und kann Tausende von Unternehmen gleichzeitig bedienen, was es zur idealen Wahl für große elektronische Überwachungsplattformen macht. In einem privaten Bereitstellungsszenario können alle Komponenten und Datenbanken zentral auf einem einzigen Server installiert werden, wodurch Nutzungskosten und Wartungsaufwand reduziert werden.

Darüber hinaus kann Traxbean auch RESTful-APIs für Plattformen oder mobile Anwendungen von Drittanbietern bereitstellen, wodurch der Systemintegrationsprozess der Kunden vereinfacht und eine nahtlose Verbindung mit anderen Systemen ermöglicht wird.

Intelligente Personalpositionierungsplattform von Traxbean

Entsprechend den Trageanforderungen verschiedener Smartwatches und IoT-Geräte kann das elektronische Überwachungssystem Traxbean auf einem einzigen Server bereitgestellt werden, wenn die Anzahl der Geräte gering und die Anzahl der Benutzer nicht groß ist. Die Systemarchitektur besteht im Wesentlichen aus drei Kernmodulen:

1. Gateway: Verantwortlich für die Kommunikation mit Smartwatches und IoT-Geräten, um eine Echtzeitübertragung von Daten sicherzustellen.

2. API: Als Kernschicht der Datenbank und der Geschäftslogik werden alle Serviceinteraktionen über dieses Modul durchgeführt.

3. Anwendung: Bietet eine Verwaltungsschnittstelle und Geschäftsprozesse, um die Bedienung und Überwachung durch den Benutzer zu erleichtern.

Das gesamte System wird auf Basis von Node.js entwickelt und nutzt TypeScript als Entwicklungssprache. Die Geschäftsdatenbank verwendet MySQL und Redis wird für die Warteschlangen- und Cache-Verwaltung eingeführt, um die Leistung zu optimieren. Darüber hinaus werden in MongoDB gerätebezogene Daten gespeichert, darunter Standortdaten, Statusdaten, Gesundheitsdaten, Alarmdaten usw. MongoDB ist die Datenbank mit der höchsten Datenzugriffsfrequenz und dem größten Abfragevolumen. Das Systemdesign berücksichtigt die Anforderungen einer effizienten Abfrage sowie einer flexiblen und sicheren Speicherung von Langzeitdaten.

Bereitstellungsmethode für Plattformsoftware auf einem einzelnen Server

Das elektronische Überwachungssystem Traxbean ist eine plattformunabhängige Software, die auf Linux- und Windows-Servern ausgeführt werden kann. Am Beispiel von 5.000 Smartwatches (80 % gleichzeitige Online-Rate) lautet die empfohlene Serverkonfiguration wie folgt:

Windows-Server:

– CPU: 8 Kerne ≥ 2,5 GHz, Speicher: ≥ 32 GB, SSD-Festplatte ≥ 500 GB, IOPS ≥ 5000, Betriebssystem: Windows Server 2016 oder höher.

– Software: Node.js, PM2, Nginx, MySQL, MongoDB, Redis.

Linux-Server:

– CPU: 8 Kerne ≥ 2,5 GHz, Speicher: ≥ 32 GB, SSD-Festplatte ≥ 500 GB, IOPS ≥ 5000, Betriebssystem: Ubuntu 20.04 oder höher oder CentOS 8.0 oder höher.

– Software: Node.js, PM2, Nginx, MySQL, MongoDB, Redis.

Diese Konfiguration stellt sicher, dass das System effizient arbeitet und die Anforderung erfüllt, historische Daten sechs Monate lang aufzubewahren.

Anforderungen an den Plattformserver

Wir betreuen hauptsächlich professionelle Kunden, die eine große Anzahl von Online-Geräten verwalten müssen, beispielsweise Smartwatches und andere IoT-Geräte. Zu diesem Zweck stellen Kunden in der Regel drei oder mehr Server zum Betrieb der Traxbean-Plattform bereit, um eine höhere Anzahl gleichzeitiger Verbindungen zu gewährleisten und gleichzeitig Datensicherung, Notfallwiederherstellung und schnelle Fehlerbehebung zu berücksichtigen.

Obwohl diese Architektur zu komplex ist, um in einem Artikel ausführlich erläutert zu werden, können wir eine allgemeine Idee für die Bereitstellung liefern. Wir empfehlen die Bereitstellung der Datenbank, des Gateways und der Anwendung auf drei verschiedenen Servern. Die API-Komponente wird auf dem Server installiert, auf dem sich die Hauptdatenbank befindet, um die Effizienz des Datenzugriffs zu verbessern und die Wartung zu vereinfachen. Der Gateway-Server installiert sowohl MongoDB als auch Redis, da das Gateway Warteschlangendienste und eine große Menge an Geräte-Upstream-Daten verarbeiten muss, was die Verarbeitungseffizienz verbessern kann.

Diese Architekturkonfiguration mit drei Servern ähnelt der oben genannten Serverkonfiguration und kann die drei- bis fünffache Anzahl gleichzeitiger Verbindungen verarbeiten wie ein einzelner Server. Für weitere Einzelheiten wenden Sie sich bitte an unsere Ingenieure.

Verteilte Bereitstellung mehrerer Serverarchitekturen

Wenn um ein Vielfaches mehr gleichzeitige Online-Geräte verwaltet werden müssen, ist eine Einzelserver- oder Drei-Server-Architektur möglicherweise nicht in der Lage, den enormen Datendurchsatz effektiv zu bewältigen. Die weitere Verwendung dieser Architektur kann zu Systemabstürzen, erhöhter Datenlatenz und erheblichen Verlangsamungen der Abfragegeschwindigkeit führen. Daher müssen wir auf der Gateway-Seite beginnen, um diese Probleme zu lösen.

Wir werden einen Load Balancer einführen, um den enormen Datendurchsatz zur Verarbeitung auf mehrere Server zu verteilen. Die Einführung von Load Balancern ermöglicht es uns, Server dynamisch zu skalieren, wenn die Anzahl der Online-Geräte zunimmt, ohne den normalen Betrieb des Systems zu beeinträchtigen. Diese dynamische Erweiterungsfähigkeit verbessert die Flexibilität und Skalierbarkeit des Systems.

Um die Effizienz der Datenverarbeitung weiter zu beschleunigen, wird MongoDB, das Gerätedaten speichert, auf demselben Server wie das Gateway bereitgestellt. MongoDB bildet über Replica Set einen Replikationssatz mit anderen MongoDB-Instanzen. Diese Konfiguration verbessert nicht nur die Redundanz und Verfügbarkeit von Daten, sondern verbessert auch die Effizienz der Datenabfrage auf der Anwendungsebene erheblich, sodass das System auch unter hoher Last weiterhin schnell reagieren kann. Dieses Architekturdesign kombiniert Lastausgleich und effiziente Datenspeicherlösungen, um den Anforderungen einer umfangreichen Geräteverwaltung gerecht zu werden.

Lastausgleich auf der Gateway-Ebene zur Unterstützung hoher gleichzeitiger Verarbeitungsfunktionen

Wenn die Traxbean-Plattform mit komplexeren Problemen konfrontiert ist, wie z. B. der Betreuung globaler Kunden, der Handhabung riesiger Online-Geräte und der Reaktion auf Kundenbedürfnisse aus verschiedenen Ländern und Regionen, können diese Anforderungen nicht erfüllt werden, indem man sich nur auf eine Reihe von Load Balancern verlässt. Dazu müssen wir auf jedem Kontinent Rechenzentren einrichten, um sicherzustellen, dass es in jeder Region Server gibt, um eine effiziente Datenverarbeitung zu erreichen.

Durch den Einsatz eines lokalen Rechenzentrums zum Empfangen von Daten können die Reaktionsgeschwindigkeit und die Effizienz der Datenübertragung erheblich verbessert werden. Durch den Aufbau einer Replikatsatzarchitektur über das Backbone-Netzwerk zwischen verschiedenen Rechenzentren können wir eine Echtzeitsynchronisierung von Daten erreichen. Diese Architektur gewährleistet die Aktualität globaler Daten und vermeidet Datenverluste aufgrund von Netzwerkverzögerungen. Wenn beispielsweise Benutzer in einer asiatischen Niederlassung in Europa befindliche Daten abfragen, kann die Replikatsatzarchitektur die Abfragelatenz effektiv reduzieren und die Gesamtsystemleistung verbessern.

Darüber hinaus verbessert die Einführung dieser verteilten Architektur auch die Fehlertoleranz und Skalierbarkeit des Systems und unterstützt das dynamische Hinzufügen von Servern, um der wachsenden Anzahl von Online-Geräten und Benutzeranforderungen gerecht zu werden. Die Kombination aus Verbindungen mit hoher Bandbreite zwischen Rechenzentren und der Konfiguration von Load Balancern ermöglicht es dem Gesamtsystem, flexibel auf die Bedürfnisse verschiedener Regionen zu reagieren und die Effizienz und Stabilität der Datenverarbeitung sicherzustellen. Das Gesamtarchitekturdesign ist in der Abbildung dargestellt.

Globales, kontinentalübergreifendes, verteiltes Architekturdesign mit mehreren Rechenzentren

In einem Szenario, in dem eine Gruppe eine große Anzahl von Online-Geräten verwaltet, können Benutzer in verschiedenen Regionen und Zeitzonen verteilt sein und häufig Daten abfragen. Daher muss unser Design nicht nur sicherstellen, dass das Gateway, das Gerätedaten empfängt, über effiziente Lastausgleichsfunktionen verfügt, sondern auch einen Lastausgleich auf der Anwendungsebene umfassen.

Auf der Anwendungsebene benötigen wir nicht nur Load Balancer, um Anfragen intelligent auf verschiedene Server zu verteilen, sondern müssen auch die Datenverarbeitung so weit wie möglich lokalisieren, um die Latenz zu reduzieren. Für häufig abgefragte Daten verwenden wir eine Lese-Schreib-Trennarchitektur. Die Master-Datenbank ist für die Verarbeitung von Schreibvorgängen verantwortlich, während sich die Slave-Datenbank auf Leseanforderungen konzentriert. Diese Methode stellt nicht nur die Datenkonsistenz sicher, sondern verbessert auch die Abfrageeffizienz durch Datenredundanz, sodass das System auch bei hoher Parallelität weiterhin schnell reagieren kann.

Angesichts der Notwendigkeit, eine große Anzahl von Bild- und Videodateien im System zu speichern, müssen wir außerdem die Dateiverwaltungsstrategie optimieren. Eine schnelle Synchronisierung von Dateien direkt mit einzelnen Anwendungsservern hinter einem Load Balancer ist nicht möglich, daher werden wir eine Objektspeicherlösung (wie AWS S3 oder ähnliche Dienste) einführen, bei der große Dateien gespeichert und verwaltet werden. Dies reduziert nicht nur die Belastung des Anwendungsservers, sondern verbessert auch die Geschwindigkeit des Dateizugriffs über das CDN (Content Delivery Network) und stellt sicher, dass Benutzer Medieninhalte in jeder Region schnell herunterladen und ansehen können.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich unser Design nicht nur auf effiziente Datenverarbeitung und Lastausgleich konzentriert, sondern auch umfassend die Optimierung der Dateiverwaltung und -speicherung berücksichtigt, um eine effiziente, flexible und global reagierende Systemarchitektur aufzubauen.

Integrierte Architektur für Lastausgleich auf Anwendungsebene und CDN

ThinkRace ist eine Fabrik zur Herstellung von Smartwatches. Obwohl wir kein traditionelles Softwareunternehmen sind, haben wir nach mehr als zehn Jahren harter Arbeit und Beharrlichkeit an Hunderten von Großprojekten teilgenommen, darunter wichtige Veranstaltungen wie die World Special Olympics Games. Unsere Partner befinden sich auf der ganzen Welt und arbeiten eng mit mehr als 20 Telekommunikationsbetreibern zusammen. Unsere Produkte und Software werden in mehr als 50 Ländern eingesetzt, darunter auch in den Gesundheits- und Justizministerien einiger Länder.

Dabei waren wir stets davon überzeugt, dass der Schutz der Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer unsere Mission und Verantwortung ist. Unsere Produkte und Software helfen bei der Verwaltung Hunderter Baustellen und stellen sicher, dass die Sicherheit jedes Arbeiters gewährleistet und geschützt ist. Das ist nicht nur unser Geschäft, sondern auch unser Engagement für die Gesellschaft. Bei Herausforderungen bleiben wir stets unserem ursprünglichen Anspruch treu und streben danach, die Qualität unserer Arbeit zu verbessern, denn wir wissen, dass es dabei um das Leben und die Gesundheit aller geht.

Obwohl wir vielleicht nicht das beste Softwareunternehmen der Branche sind und auch nicht perfekt in Dokumentation und Design, sind wir fest davon überzeugt, dass es diese Beharrlichkeit in unserer Mission und unser Engagement für soziale Verantwortung sind, die uns zu den Besten in diesem Bereich machen . Wir werden weiterhin hart arbeiten, Spitzenleistungen anstreben und unermüdlich daran arbeiten, eine sicherere und gesündere Zukunft zu schaffen.

Globales, kontinentalübergreifendes, verteiltes Architekturdesign mit mehreren Rechenzentren