浅谈基于OpenStack 的车联网云平台体系架构研究_优秀论文

1、 浅谈基于OpenStack 的车联网云平台体系架构研究 车联网来源于物联网, 是以车辆为基本信息单元, 以提高交通运输效率、改善道路交通状况、拓展信息交互方式为目的, 进而实现交通智能化管理。云计算(Cloud Computing), 是一种基于分布式计算、资源虚拟化等技术且具有易扩展性动态性的计算方式。它的计算任务在大量计算机构成的虚拟资源池上分布, 使需求者可以按需获取计算能力、存储空间等资源。 重点研究面向智能交通服务的车联网云计算平台, 提出车联网云计算平台的体系架构和系统模型, 建立车联网云计算平台, 为建立智能交通云奠定理论和技术基础。 1 概念 车联网(Internet of

2、Vehicles) 概念来自于物联网(Internetof Things), 根据行业背景不同, 对车联网概念的描述也不一样。车联网的一般定义是指利用传感器、无线网络、计算机控制、智能技术, 对道路交通情况进行感知, 使交通系统的数据能够进行传输与交互, 它可以对汽车进行交通全面控制, 对道路的交通情况进行监控, 从而提升交通效率和安全。从系统层次化架构来说, 车联网是智能交通系统(ITS) 的重要组成部分, 是未来综合交通运输体系不可缺少的通信与信息交互平台。而如何处理、分析大量的交通信息数据, 将会是以后信息化交通需要解决的关键问题, 车联网技术将成为解决这一问题的重要技术手段云计算(Cl

3、oud Computing) 是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡、热备份冗余等传统计算机和网络技术发展融合的产物。云计算通过使计算分布在大量的分布式计算机上, 而非本地计算机或远程服务器中, 企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上, 根据需求访问计算机和存储系统。车联网与云计算的融合成为了交通信息化成功的关键。 在云框架下, 综合信息采集处理、道路交通状况监测、车辆监管与疏导、信号控制、系统联动以及预测预报、信息发布与诱导等, 都必须做到与整体情报系统的融合、共享和统一决策。 2 网络架构设计 由于车联网通信系统时刻处在快速移动的通

4、信环境中, 为了增加车载单元的消息交互的实时性和可靠性, 减少网络时延等造成的信息延误, 因此本系统将设计成三层架构的模式。即在传统的客户端-服务器(C/S) 结构的通信系统基础上增加了一个路侧单元接入层。 车联网移动云系统在网络层次上分为3 层：中心云、路侧接入层和车载移动终端。 车载移动终端： 指的是具有车与路侧单元通信功能的通信终端, 它不仅可以收集车辆的信息, 感知车辆行进的状态与路况, 然后把采集数据上传到控制中心, 为交通的分析和决策提供支持; 另外它也接收云中的服务和资源。 路侧接入层： 指的是信息传输的网络通道, 解决车与车(V2V)、车与路(V2R)、车与云(V2C)、车与人

5、(V2H) 等的互联互通。路侧设施包括区域服务器和路侧单元RSU, 区域服务器用于进行基于车载单元OBU 的位置数据的存储和调度管理工作, 同时也可以通过虚拟化等技术统筹到云中, 用于分布式计算和服务。 中心云： 中心云可以看成由大量服务器集合而成的控制中心, 它是一个基于云计算技术的交通信息化平台。路侧接入层通过采集车辆行驶过程中获取的信息和道路实时交通信息, 然后上传到中心云, 中心云对采集来的数据进行分析和处理, 然后通过有线通信或广域无线通信为路测及车辆发布各种交通参考信息。车载终端、路侧云、中心云三级网络有以下优点： (1)能最大化利用整个网络中的资源, 从车载终端、路侧设施到大型计

6、算中心, 利用虚拟化技术统一融合到云中, 按需提供计算、存储和带宽资源, 大大提高了资源的利用率和高效性。(2) 减少网络延迟, 提高服务的快捷性。 3 OpenStack OpenStack 是由美国宇航局NASA 和Rackspace 合作推出的一个开源项目, 其目标是制定一套开源软件标准, 任意组织和个人都可以搭建自己的云计算环境(IaaS)。OpenStack是一个社区, 也是一个开源项目, 它为云计算平台的部署提供了一种方式, OpenStack 是一种基于云计算的基础设施, 即服务(IaaS) 解决方案。它的宗旨是, 为虚拟计算或存储服务的云, 为公有云、私有云, 提供易扩展的、灵

7、活的云计算架构。 OpenStack 有众多版本, 以Folsom 版本为例做说明。其架构包括以下几个主要组件： 计算模块(Nova) 、对象存储( Swift) 、块存储( Cinder) 、网络模块(Neutron) 、仪表板(Horizon) 、身份验证服务(Keystone) 、镜像服务( Glance)等。这些组件每一个都有自己独立的功能, 如提供虚拟化、云存储和镜像等服务, 同时也可以把它们联合起来协同工作, 提供完整的云计算基础设施服务。 (1) Nova (计算模块), 在OpenStack 环境中虚拟机的添加、调度和回收等管理工作均是Nova 负责。是OpenStack 开发

8、早、运行成熟的核心组件。 (2) Swift (对象存储), 主要负责大规模非结构数据对象管理。是OpenStack 两大存储模块之一。 (3) Cinder (块存储), 相对于Swift 提供对象存储, Cinder为实例运行提供块存储。它的驱动架构为可插拔, 这种架构对块存储设备的管理有利。 (4) Neutron (网络模块), 为OpenStack 其他模块提供网络服务, 是OpenStack 的网络中枢。 (5) Horizon (仪表板), 为用户和OpenStack 提供UI 服务。 (6) Keystone (身份验证服务), 为OpenStack 其他模块服务提供安全机制服

9、务。 (7) Glance (镜像服务), 是OpenStack 的镜像存储模块, 为用户提供镜像存储功能。 4 OpenStack 云系统部署方法 面向智能交通服务的车联网移动云系统, 其网络中心将采用分布式的中心云架构。其架构将由处于网络中心区域的控制节点, 以及基于位置分布的区域服务器节点构成。车联网移动云系统计划采用基于IaaS (基础设施服务) 的资源管理平台OpenStack 进行管理。 在网路中心区域部署OpenStack 的控制节点, 它可以是一台或者多台的服务器组成, 布置着数据库管理服务器、网络控制器、调度器、镜像管理器等功能单元。 在路侧单元部署基于位置的服务器单元, 运行着Open-Stack 平台的计算单元, 负责对虚拟机实例进行创建、终止、迁移等操作。 面向智能交通服务的车联网