破解智能交通的信息孤島
北方工業(yè)大學云計算研究中心副主任趙卓峰介紹，漫步云端團隊構(gòu)建感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺的初衷，是希望解決物聯(lián)網(wǎng)應用需求不斷擴大，應用所需的共用基礎(chǔ)設(shè)施卻相對缺乏之間的矛盾，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深度集成利用。
上述矛盾在交通領(lǐng)域尤為突出。交通感知數(shù)據(jù)具有海量、高并發(fā)、連續(xù)、高速的特征。按照以往的做法，如果數(shù)據(jù)量增大或應用增加，交管部門就要對基礎(chǔ)設(shè)施進行垂直擴展，購買服務器等設(shè)備。這樣做不但成本很高，而且服務器增加到一定數(shù)量以后，垂直擴展的難度變得越來越大。而從實際情況來看，數(shù)據(jù)量增加的速度非常快。
以基于車牌識別的城市出行車輛管控系統(tǒng)的建設(shè)為例，在項目初期驗證階段可能僅接入數(shù)十個具有車牌識別功能的攝像頭?？尚行则炞C結(jié)束后，接入的攝像頭數(shù)量可能增加到1000個，最終在一個大型城市接入近萬個攝像頭。這些攝像頭拍攝的數(shù)據(jù)附帶車輛照片將匯聚到系統(tǒng)進行分析。按千個攝像頭計，系統(tǒng)每天可能累積3000萬余條、近10TB車輛識別數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量這樣大幅增加，存儲和計算方面的基礎(chǔ)設(shè)施能力就成為應用系統(tǒng)建設(shè)的瓶頸。而按照傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方案，有些時候有些基礎(chǔ)設(shè)施利用率可能并不高。這是因為當前分布在道路上的攝像頭通常分別服務于不同系統(tǒng)、不同應用，其應用負載的高峰期也不一樣。而且，這些不同的應用又可能形成信息孤島，不能實現(xiàn)基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)的跨應用、跨部門共享。
如果能將服務于不同應用的基礎(chǔ)設(shè)施通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)資源的整合、共享，以多租戶的形式支持不同業(yè)務領(lǐng)域感知數(shù)據(jù)的集約化存儲、共享管理，以及相關(guān)應用的統(tǒng)一部署與托管，不但可以很好地實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的擴容、IT資源的優(yōu)化配置，降低IT系統(tǒng)的運維成本，還可以實現(xiàn)基礎(chǔ)性感知數(shù)據(jù)的共享，降低感知數(shù)據(jù)深度開發(fā)利用的代價，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值向業(yè)務價值和社會效益的轉(zhuǎn)化。
正是在這樣的背景下，漫步云端基于微軟Windows Server 2012打造了感知數(shù)據(jù)托管和應用服務平臺。
虛擬化只是一個方面
據(jù)悉，漫步云端之所以選擇微軟Windows Server 2012，一方面是因為微軟能夠提供包括IaaS和PaaS層的全面虛擬化功能;另一方面是因為微軟Windows Server 2012在配置界面等方面用戶體驗好，安裝、部署非常便捷、容易。
在IaaS層，漫步云端選擇了基于Hypervisor的操作系統(tǒng)Windows Server 2012、管理組件System Center。這主要是出于擴展性、兼容性和可用性三方面的考慮。
由于感知數(shù)據(jù)托管和應用服務平臺關(guān)注資源的整合和優(yōu)化配置，因此漫步云端在產(chǎn)品選擇上追求對處理器、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲等資源進行池化的能力，以按需為租戶提供資源。而System Center 2012可跨越物理、虛擬和云環(huán)境，在所有位置采用統(tǒng)一的管理，為基礎(chǔ)架構(gòu)提供端到端的管理。Hyper-V能保證在不同宿主機間遷移虛擬機時不停機，可容錯的高可用解決方案能夠保證基于云的服務不中斷。此外，Windows Server 2012能夠提供眾多的構(gòu)建高擴展性的彈性云解決方案，真正針對云進行優(yōu)化。Windows Server 2012與Hyper-V最多支持包含64 個節(jié)點的群集，可運行4000個虛擬機，只需要相對較少的物理硬件即可支持并提供大容量的IT服務。此外，漫步云端通過Power Shell 3.0的公開API，方便應用開發(fā)者在PaaS平臺調(diào)用接口按需開發(fā)。
在PaaS層，漫步云端選擇了應用服務器IIS、目錄服務Active Directory、緩存服務BranchCache和開發(fā)環(huán)境Visual Studio。這些能為平臺提供高效的網(wǎng)絡(luò)應用托管環(huán)境、分層次的分布式租戶授權(quán)管理，實現(xiàn)虛擬機的管理和計算任務的調(diào)度。
漫步云端團隊成員李響告訴記者，整個解決方案構(gòu)建中，模板(包括虛擬機模板和應用模板)是最為關(guān)鍵和復雜的部分。正是這些模板，能幫助用戶快速開發(fā)、部署新的應用。
虛擬機模板是指平臺管理員對鏡像綁定CPU、內(nèi)存等設(shè)備描述信息創(chuàng)建出的“鏡像—配置—描述信息”的組合。應用模板是虛擬機模板的組合，由管理員創(chuàng)建，供租戶按需實例化相應的虛擬機用于部署、應用。另外，在應用模板不能滿足需求時，租戶還可以通過虛擬機模板實例化或手動創(chuàng)建虛擬機的方式，為已有應用追加虛擬機。
漫步云端團隊成員丁維龍通過演示展示了該平臺的四個關(guān)鍵能力：第一，支持不同種類感知數(shù)據(jù)流的快速接入，提供高并發(fā)、高吞吐量數(shù)據(jù)的實時接收和分發(fā)能力;第二，基于虛擬化技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)資源的管理與調(diào)度，解決復雜系統(tǒng)的運維保障問題;第三，提供基于大規(guī)模感知數(shù)據(jù)的透明化并行計算接口及集群計算環(huán)境;第四，實現(xiàn)多源海量感知數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務數(shù)據(jù)的融合管理，提供數(shù)據(jù)共享與集成的服務接口。
總之，感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺實現(xiàn)了應用驅(qū)動的IaaS層虛擬化資源管理與調(diào)度。
為基于行業(yè)化數(shù)據(jù)集成奠基
趙卓峰指出，感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺的價值主要體現(xiàn)在以下三個方面：
首先，降低物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)背景下應用開發(fā)的代價和成本。即使是中小型軟件公司，也能借助感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺這樣一個PaaS平臺開發(fā)基于海量感知數(shù)據(jù)的智能/智慧型應用。
其次，大幅降低上述智能/智慧型應用系統(tǒng)的部署成本和運維成本。感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺通過基礎(chǔ)設(shè)施的透明管理和優(yōu)化配置，不但通過虛擬化降低了相關(guān)應用的部署成本，還可以降低系統(tǒng)部署的復雜度。此外，平臺通過系統(tǒng)監(jiān)控和負載感知等自動化手段，大大降低運維中涉及的應用及數(shù)據(jù)擴容、遷移等操作的復雜度，降低運維成本。
最后，為未來各行業(yè)感知數(shù)據(jù)的集中管理和集成應用提供技術(shù)支持。趙卓峰認為，感知數(shù)據(jù)托管與應用服務平臺在技術(shù)上為未來基于感知數(shù)據(jù)的行業(yè)信息化集成提供了可能。以交通領(lǐng)域為例，各類交通感知數(shù)據(jù)在集中后，本來服務于單一應用的交通感知數(shù)據(jù)可以被不同應用共享。不僅如此，不同行業(yè)的感知數(shù)據(jù)在更高層次上進行集成后，可以用在智慧城市建設(shè)上，用于諸如城市規(guī)劃、城市管理、應急監(jiān)測預警、公眾信息服務等多個領(lǐng)域。
Windows Server 2012云創(chuàng)益大賽評委、微軟開發(fā)工具及平臺事業(yè)部資深架構(gòu)師翟爽非常認同漫步云端團隊的理念。他說：“智慧城市的建設(shè)不僅需要基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，更需要應用層面的創(chuàng)新。”
方案亮點：
(1)采用基于虛擬化的云計算基礎(chǔ)架構(gòu);
(2)實現(xiàn)應用驅(qū)動的IaaS層虛擬化資源管理與調(diào)度;
(3)可支持多種系統(tǒng)平臺;
(4)通過System Center接口自主開發(fā)實現(xiàn)自助門戶和權(quán)限管理;
(5)虛擬資源的可用性保障;
(6)感知數(shù)據(jù)分布式計算節(jié)點創(chuàng)新應用彈性擴展。
