物联网远程实验平台LinkLab V3.0发布
Tue Nov 02 13:23:00 CST 2021

    LinkLab是阿里巴巴-浙江大学前沿技术联合研究中心(AZFT)物联网实验室推出的物联网远程实验平台。LinkLab提供远程开发、在线判题、场景仿真等功能,可以应用在物联网实验教学、科学研究、应用测试等多个场景。自LinkLab V1.0上线以来,平台已经开设31门课程,设置140个实验,与7所高校合作,累计为1200余人提供服务,总实验时间近15000小时。

    针对平台使用过程中发现的问题,结合用户反馈,我们在2.0版本基础上,进行了功能更新与优化,包括:

增加LinkLab多租户共享与隔离功能

    LinkLab 3.0版本为团体用户提供多租户共享与隔离服务。具体来说,LinkLab现有站点作为主站,团体用户可以开设单独的分站。


图1:LinkLab主站与分站关系

    分站的主页可依据不同团体用户需求自由定制(网址、样式、内容等)。且每个分站拥有自己的管理员、教师和学生的用户体系,课程体系和实验体系,与主站与其他分站相互隔离。如分站管理员可以添加、删除教师和学生账户,教师可以进行开课、添加学生等操作,均不会影响其他分站的账户和课程。
图2:LinkLab AI分站主页界面示例

图3:用户在注册时可以选择站点
    分站之间的设备也可以相互隔离。在LinkLab 3.0版本中,设备与分站的关系有以下三种:
1. 分站租用共享设备:分站可以在主站租用和其他分站共享的设备。如果共享设备正在被其他用户使用,那么本分站的编程请求可能会被排队。
2. 分站租用专属设备:分站可以在主站租用专属于该分站的设备。专属设备不会被其他分站的用户抢占,拥有更高的实时性。
3. 分站自建专属设备中心:如果分站所需设备更多,分站可以在本地部署专属的设备中心机柜,进一步降低设备烧写与控制延迟,提高用户体验。
图4:分站专属私有机柜

    租户之间资源隔离。LinkLab 3.0基于容器技术与Kubernetes框架,LinkLab也提供对不同租户可用服务资源(如在线编译、日志服务等服务所占用的服务器CPU、内存、网络带宽等)的隔离机制,防止因其他租户流量过大而影响某一租户服务质量。

增加虚拟传感器功能

    为了进一步方便LinkLab用户与设备的交互能力,提供场景式的物联网编程体验,LinkLab 3.0版本新增了“虚拟传感器”功能。

    何为虚拟传感器?由于现在LinkLab绝大多数设备都部署在设备中心机柜中,其感知到的数据也是机柜中的各项物理数据(如温度、湿度、光照等)。然而,在物联网应用开发过程中,开发者通常希望将他开发的应用放在一个特殊的环境中来测试应用的有效性,例如开发一个环境温度高于阈值(30℃)就开启风扇的智能家居应用,开发者自然希望有一个温度先小于30℃,而后逐渐增长到30℃以上的环境来测试代码的有效性。

    针对这个需求,LinkLab提出了“虚拟传感器”的概念并在3.0版本发布。现在,开发者在LinkLab平台上调用传感器开发上述智能家居应用时,除了直接调用实体硬件传感器之外,可以选择调用虚拟传感器来收集传感器数据(如光照、温湿度)或进行输入输出控制(如输入按键、输出屏幕显示)。真实传感器与虚拟传感器的调用接口完全相同,实现了开发环境、测试环境与部署环境代码统一。

图5:WebIDE中虚拟传感器——LCD屏幕可视化示例


    对于虚拟传感器中的传感器,用户还可以设置不同的感知模型。例如,光照传感器支持“线性增长”,“线性减少”以及“稳定不变”三种,可以用来模拟光照强度不同的变化模式。对于输入输出设备,LinkLab还在WebIDE中增加了界面的支持。如果用户代码中有“按下按键就亮灯”的逻辑,开发者可以在WebIDE中打开一个可交互的界面,在这个界面上按键按下之后,后台的代码就可以监测到按键事件并作出对应的响应。

    未来,LinkLab的虚拟传感器功能会支持更多类型的传感器,开发者只需轻点鼠标就可以模拟现实世界的各种变化。

增加可用设备

    为更好的满足学生并发实验的需求,LinkLab更新了主站设备中心,共计增加了160块ESP32、24个树莓派、10块HaaS100等设备。
图6:新增HaaS100设备图

优化界面友好性

    LinkLab 3.0对课程管理平台的前端页面进行了优化,提升了界面的美观性与功能的易用性。
图7:教师自定义实验界面

图8:教师个人题库管理界面

总结

    LinkLab V3.0通过功能更新与优化,更加贴近教师与学生需求,在用户体验与稳定性上更上一层。通过本次3.0版本发布,LinkLab物联网远程实验平台将更好服务在线物联网实验教学与科学研究,推动物联网在线教育生态共享共建,适应高校物联网教育事业的进一步发展。


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