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让PaaS平台成为整合智能交通系统的利器

北方工业大学云计算研究中心副主任赵卓峰介绍,漫步云端团队构建感知数据托管与应用服务平台的初衷,是希望解决物联网应用需求不断扩大,应用所需的共用基础设施却相对缺乏之间的矛盾,并希望实现对数据的深度集成利用。

作者:邱燕娜来源:51CTO/微软|2013-04-03 11:30


随着物联网和大数据应用的不断深入,通过各类设备获取的感知数据的价值变得越来越被人们所重视。对体现物理世界实时运行状况的感知数据的集成利用,可以充分挖掘数据的价值,在解决很多诸如交通拥堵、环境污染和路网布局等热点问题起到很大的帮助。

由北方工业大学云计算研究中心的李响、丁维龙、赵卓峰组成的团队“漫步云端”,充分利用微软Windows Server 2012在基础设施虚拟化方面的技术优势和成熟的一揽子解决方案,搭建了感知数据托管与应用服务平台,达到让租户快速、简便地开发和部署应用,实现交通感知数据的集成、计算、存储类的目的,降低了感知数据相关应用的建设成本,满足数据/应用托管和运维的需求。

破解智能交通的信息孤岛

北方工业大学云计算研究中心副主任赵卓峰介绍,漫步云端团队构建感知数据托管与应用服务平台的初衷,是希望解决物联网应用需求不断扩大,应用所需的共用基础设施却相对缺乏之间的矛盾,并希望实现对数据的深度集成利用。

这类矛盾在交通领域尤为明显。交通感知数据具有海量、高并发、连续、高速的特征。按照以往的做法,如果数据量增大或应用增加,交管部门就要对基础设施进行垂直扩展,购买服务器等设备。这样做不但成本很高,而且服务器增加到一定数量以后,垂直扩展的难度变得越来越大。而从实际情况来看,数据量增加的速度非常快。

以基于车牌识别的城市出行车辆管控系统的建设为例,在项目初期验证阶段可能仅接入数十个具有车牌识别功能的摄像头,在可行性验证结束后接入的摄像头数量可能扩大到1000个左右,最终在一个大型城市可能会接入近万个摄像头。这些摄像头拍摄的数据及附带车辆照片将汇聚到系统中进行分析,按千台个摄像头计,每天就可能累积3000万余条、近10TB的车辆识别数据。数据量这样大幅增加,存储和计算方面基础设施的能力就成为应用系统建设的瓶颈。而按照传统的系统架构方案,在有些时候有些基础设施可能利用率不高。这是因为当前分布在道路上的摄像头通常分别服务于不同系统、不同应用,其应用负载的高峰期也不一样。而且,这些不同的应用又可能形成更多的信息孤岛,不能实现如车牌识别这类基础交通数据的跨应用、跨部门共享。

如果能够将当前服务于不同应用的基础设施通过虚拟化实现资源的整合、共享,同时以多租户的形式,支持不同业务领域感知数据的集约化存储、共享管理和相关应用的统一部署与托管,不但可以很好地解决基础设施扩容、IT资源的优化配置和IT系统的降低运维成本的问题,而且还可以实现基础性的感知数据的共享,降低感知数据深度开发利用的代价,促进基于感知数据的业务创新,真正实现大数据时代数据价值向业务价值和社会效益的转化。

正是在这样的背景下,漫步云端基于微软Windows Server 2012打造了感知数据托管和应用服务平台。

虚拟化只是一个方面

记者在采访中了解到,漫步云端之所以选择微软Windows Server 2012,一方面是因为微软能够提供包括IaaS和PaaS层的全面虚拟化功能;另一方面是因为微软Windows 2012的在配置界面等用户体验非常好,特别是使得安装、部署非常便捷和容易。

在IaaS层,漫步云端选择了基于Hypervisor的操作系统Windows Server 2012、管理组件System Center。这主要是出于扩展性、兼容性和可用性三方面因素的考虑。

由于感知数据托管和应用服务平台关注资源的整合和优化配置,因此漫步云端在产品选择上追求对处理器、网络连接以及存储等资源进行池化的能力,按需为租户提供资源。而System Center 2012可跨越物理、虚拟和云环境,在所有位置采用统一的管理,为基础架构提供端到端的管理。Hyper-V能保证在不同宿主机间迁移虚拟机时不停机,可容错的高可用解决方案能够保证基于云的服务不中断。此外,Windows Server 2012能够提供更多构建高扩展性的弹性云解决方案,真正针对云进行优化。Windows Server 2012与Hyper-V最多支持包含64 个节点的群集,最多可运行4000个虚拟机,只需要相对较少的物理硬件即可支持并提供更大容量的IT服务。此外,漫步云端通过Power Shell 3.0的公开API,方便应用开发者在PaaS平台调用接口按需进行开发。

在PaaS层,漫步云端选择了应用服务器IIS、目录服务Active Directory、缓存服务BranchCache和开发环境Visual Studio。这些能够为平台提供高效的Web应用托管环境、分层次的分布式租户授权管理,并实现虚拟机的管理、计算任务的调度。

漫步云端团队成员李响告诉记者,整个解决方案构建中,模板(包括虚拟机模板和应用模板)是最为关键和复杂的部分。正是这些模板,能够帮助用户快速开发、部署新的应用。

虚拟机模版是指平台中管理员对镜像绑定CPU、内存等设备描述信息创建出的“镜像—配置—描述信息”的组合。应用模版是虚拟机模版的组合,由管理员将创建,供租户按需实例化相应的虚拟机用于部署应用。另外,在应用模板不能满足需求时,租户还可以通过虚拟机模版实例化或手动创建虚拟机的方式,为已有应用追加虚拟机。

例如,在漫步云端团队在研的交通项目中,一个典型的交通流数据的业务计算应用,部署和运行需要三类虚拟机:通信服务器、计算服务器和数据库服务器。通过平台,管理员可以实现设计提供一个包含这三类虚拟机模版的应用模版,供相关交通部门的业务租户用于实例化相关虚拟机,达到部署相应应用的目的。

漫步云端团队成员丁维龙,通过演示指出该平台的四个关键能力。第一,支持不同种类的感知数据流快速接入,提供高并发、高吞量的数据实时接收及路由分发能力;第二,基于虚拟化技术实现基础资源的管理与调度,解决复杂系统的运维保障问题;第三,提供基于大规模感知数据的透明化并行计算接口及集群计算环境;第四,实现多源海量感知数据和相关业务数据的融合管理,提供数据共享与集成的服务接口。

为基于感知数据的行业信息化集成奠基

感知数据托管与应用服务平台实现了应用驱动的IaaS层虚拟化资源管理与调度。一方面,构建了以应用为中心的资源虚拟化管理工具,从感知数据与应用托管及透明部署角度实现对IaaS层虚拟化资源的组织与管理;另一方面,实现了应用状态感知的资源虚拟化调度器,监测数据存储及应用运行状态,自动进行IaaS层虚拟化资源的调整。

赵卓峰指出,感知数据托管与应用服务平台的价值主要体现在以下三个方面:

首先,降低物联网、大数据背景下应用开发的代价和成本。即使是中小型软件公司,也能借助感知数据托管与应用服务平台这样一个PaaS平台开发基于海量感知数据的智能/智慧型应用。

其次,大幅降低上述智能/智慧型应用系统的部署成本和运维成本。感知数据托管与应用服务平台通过基础设施的透明管理和优化配置,不但通过虚拟化降低了相关应用的部署成本,还可以降低的系统部署的复杂度。此外,感知数据托管与应用服务平台通过系统监控和负载感知等自动化手段,大大降低了运维中涉及应用及数据扩容、迁移等操作的复杂度,并降低运维成本。

最后,在技术上为未来各行业感知数据(如交通感知数据)的集中管理和集成应用提供了潜在的支持。赵卓峰认为,感知数据托管与应用服务平台在技术上为未来基于感知数据的行业信息化集成提供了可能。在交通领域为例,在各类交通感知数据(逻辑或物理上)集中后,本来服务于单一应用的由不同采集设备所获取的交通感知数据可以被不同应用共享。例如,用于限行车的摄像头产生的数据也可以用来服务于查处超速车、实时路况计算等业务,并应用于相关系统。不仅如此,通过在更高层次上进一步对不同行业的感知数据集成,还可以用在近年来兴起的智慧城市建设上,用于诸如城市规划、城市管理、应急监测预警、公众信息服务等多个领域。

Windows Server 2012云创益大赛评委、微软开发工具及平台事业部资深架构师翟爽对漫步云端团队的理念深感认同。“智慧城市的建设不仅需要基础设施的建设,更需要应用层面的创新。基于Windows Server 2012等产品,漫步云端团队实现了让租户快速透明地部署诸如一个交通感知数据的获取、计算、存储类应用,降低感知数据及相关应用的建设成本,满足应用/数据托管和运维的需求。”张利俊说。

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