CN114338670A - 一种边缘云平台和具有其的网联交通三级云控平台 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种边缘云平台和具有其的网联交通三级云控平台，基于Kubenetes部署，包括至少一个布置于私网服务设备中的私网工作节点、至少一个布置于公网服务设备中的公网管理节点和一个布置于私网服务设备中的私网管理节点；所述私网服务设备中设置有所述公网管理节点的映射地址，所述公网管理节点与所述私网管理节点通过网络映射进行数据交互；所述边缘云平台设有负载均衡管理模块，所述私网管理节点和所述公网管理节点基于所述负载均衡管理模块获得任务信息，并基于所述任务信息分别对对应的所述私网工作节点进行调度。利用本申请的技术方案，可以提高平台的可用性和容灾性；能够减少边缘机房中服务设备的投入，节约边缘云平台的建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车智能网联技术领域，尤其涉及一种边缘云平台和具有其的网联交通三级云控平台。
背景技术
目前边缘云架构是将搭建该平台所需的节点都部署在边缘机房或公网服务设备中，该架构下需要投入足够的服务设备以满足多节点部署的需求，尤其是将所有节点均部署在私网边缘云机房中的情况下，需要投入大量的服务器资源，由此在一些应用场景中，存在所需的服务器不能完全利用，导致资源浪费的情况；另一方面，该架构下，一旦网络波动或故障就会导致业务中断或不可用，平台可用性差。因此有必要提出一种边缘云平台部署的新架构，以优化缘云平台的容灾能力，降低平台建设成本。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种边缘云平台和具有其的网联交通三级云控平台，基于Kubenetes的架构来进行搭建，通过将边缘云平台的管理节点在公网和私网都有部署的架构，能够提高对服务器资源的利用率，也提高了边缘云的容灾性。本申请的具体技术方案如下：
本申请的一方面提供一种边缘云平台，基于Kubenetes部署，包括至少一个布置于私网服务设备中的私网工作节点、至少一个布置于公网服务设备中的公网管理节点和一个布置于私网服务设备中的私网管理节点；
所述私网服务设备中设置有所述公网管理节点的映射地址，所述公网管理节点与所述私网管理节点通过网络映射进行数据交互；
所述边缘云平台设有负载均衡管理模块，所述私网管理节点和所述公网管理节点基于所述负载均衡管理模块获得任务信息，并基于所述任务信息分别对对应的所述私网工作节点进行调度。
进一步地，所述负载均衡管理模块还用于：监控所述公网管理节点和所述私网管理节点的运行状态；
在监测到任一节点存在故障的情况下，基于对应的预设故障处理规则对存在故障的节点进行故障处理。
可选地，所述负载均衡管理模块用于：
在监测到任一公网管理节点存在故障的情况下，将存在故障的公网管理节点的数据进行数据迁移，以转存至运行状态正常的备用公网管理节点中。
可选地，所述负载均衡管理模块用于：
在监测到所述故障管理节点为私网管理节点的情况下，所述负载均衡管理模块基于存在故障的任一私网管理节点的设备信息和故障信息，生成对应的告警信息，并将所述告警信息发送至管理终端。
在本申请的一个实施例中，所述负载均衡管理模块还包括运行效率监控模块和扩容管理模块；
所述运行效率监控模块用于基于预设效率算法确定各公网管理节点各自的运行效率；
所述扩容管理模块用于根据所述运行效率调整各公网管理节点各自部署的服务设备数量。
在本申请的一个可行实施例中，所述边缘云平台还包括多媒体数据管理模块，所述多媒体数据管理模块用于：
获取路侧监控设备采集的多媒体数据，并将所述多媒体数据存储于所述私网服务设备中。
可选地，所述多媒体数据管理模块用于：检测所述边缘云平台与区域云平台之间的带宽占用率，基于所述带宽占用率确定所述边缘云平台与所述区域云平台间多媒体数据传输的占用带宽。
在本申请的一个实施例中，所述公网服务设备中部署有两个公网管理节点。
在本申请的一个实施例中，所述公网服务设备中部署有一个公网管理节点。
本申请的另一方面提供一种网联交通三级云控平台，包括区域云平台和中心云平台，还包括上述任一可能的边缘云平台。
将管理节点部分部署在区域云机房，也就是公网环境；将部分管理节点部署在边缘机房，也就是私网环境；通过在私网部署工作节点，以及将管理节点在边缘机房私网和外面公网都有部署的方案，
采用上述技术方案，本申请的边缘云平台和具有其的网联交通三级云控平台具有如下有益效果：
本申请的边缘云平台提出一种管理节点在私网和公网都有部署的方案，由于管理节点在私网和公网都有部署，在公网发生故障的情况下，至少可以保证私网上管理节点的可用性，从而提高平台的可用性和容灾性；在私网边缘机房中部署一个私网管理节点，通过负载均衡管理模块实现私网管理节点与部署在公网服务器中部署的公网管理节点的任务管理与分配，能够减少边缘机房中服务设备的投入，节约边缘云平台的建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本申请提供的一个K8S主体架构的示意图；
图2为本申请实施例提供的一个示例的边缘云平台的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一个示例的边缘云平台的示意图；
图4为本申请实施例提供的一个示例的边缘云平台的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
Kubernetes是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，简称K8s，是用8代替8个字符“ubernete”而成的缩写。K8S中主机(可以是物理机或者虚拟机)主要分为两种Master和Node，在本申请中，将Master称为管理节点，将Node称为工作节点。在K8S的架构下，工作节点是运行具体容器的主机，接収管理节点分配的一些任务，负责提供具体的服务；管理节点负责整个集群的管理和控制，同时还与外部控制终端交互，用于接收用户通过控制终端发送的控制指令，根据接收的控制指令调度工作节点运行对应的容器以执行设定的应用程序，提供控制指令对应的服务内容。请参照图1，本申请提供了一个K8S主体架构的示意图，包括一个管理节点和两个工作节点。用户可以通过控制终端访问管理节点以及(用户终端可以是API接口.UI界面和命令行等)向管理节点的主机发送控制指令，管理节点中的API Server接收用户指令，同时对指令进行规范检查，将符合规范的指令放入Etcd中；Scheduler作为调度器，用于确定提供服务的工作节点；Controller作为控制器，用于用户指令的具体运行以及保证资源运行以符合用户的需求。工作节点中设有kubelet，kubelet通过监控API Server中的资源变动获取任务，并通过docker引擎(图中未示出)把工作节点的一组Pod中相关的容器启动起来，该示例中，第一工作节点设有Pod_1～Pod_m的一组Pod,第二工作节点设有Pod_1～Pod_n的一组Pod，用于执行具体的任务；kube-proxy用于实现各工作节点在具体任务的执行过程中的通信和负载均衡。
本申请在上述K8S架构基础上，提供一种边缘云平台，包括至少一个布置于私网服务设备中的私网工作节点、至少一个布置于公网服务设备中的公网管理节点和一个布置于私网服务设备中的私网管理节点；
私网服务设备中设置有公网管理节点的映射地址，公网管理节点与私网管理节点通过网络映射进行数据交互；
边缘云平台设有负载均衡管理模块，私网管理节点和公网管理节点基于负载均衡管理模块获得任务信息，并基于任务信息分别对对应的私网工作节点进行调度。
需要说明的是，本申请实施例中的边缘云平台，是在K8S的上述工作节点与管理节点的工作模式下，搭建的多管理节点的K8S集群，通过在集群中部署多个管理节点可以解决单管理节点容易出现故障的问题，且一旦出现故障，整个集群则不能正常运行的问题，实现集群的高可用和容灾性。
特别地，在多管理节点的架构下，本实施例的边缘云平台还包括负载均衡管理模块1，用于基于用户发出的任务指令调度该架构下的多个管理节点，完成任务分发，从而实现多个管理节点的负载均衡管理。
具体地，请参照图2，图2为本申请实施例提供的一个示例的边缘云平台的示意图，该边缘云平台部署于的管理节点在公网环境的边缘云机房和私网环境的边缘元机房中均有部署。在私网环境中部署一个管理节点，将其他管理节点部署在公网环境中，能够减少私网环境下边缘云所需服务器数量，节约边缘云的建设成本。
具体的，该示例中设有两个管理节点，其中，公网管理节点10部署在公网环境的边缘云机房中的公网服务设备中，私网管理节点20部署在私网化境的边缘元机房中的私网服务设备中，该架构下的所述工作节点(图中所示的工作节点1～工作节点N，其中N为根据业务需求调整需要设置的工作节点的具体数量)均部署在私网。图中所示的公网环境可以采用运营商搭建的网络，里面的ip都是公网ip；图中所示的私网可以是企业搭建的由企业管理使用权限的局域网，里面的ip都是私网ip。
本申请实施例的负载均衡管理模块1可以部署在私网环境中，也可以部署在公网环境中，优选地，参照图2，将负载均衡管理模块1部署于私网环境下的边缘云机房中。
实际应用中，用户通过控制终端向管理节点发送的任务指令，先经过负载均衡管理模块1的均衡处理后，负载均衡管理模块1通过私网服务设备中映射的公网管理节点的IP地址IP-i1将处理后的任务指令分发到公网管理节点10的API Server，以及通过私网管理节点20的IP地址IP-i2分发到私网管理节点的API Server；管理节点接收任务指令后将符合规范的指令放入Etcd中，基于任务需求调度工作节点1～工作节点N运行对应的容器以执行设定的应用程序，提供控制指令对应的服务内容。
本领域技术人员应理解的是，公网环境中的管理节点与私网管理节点经网络映射转换IP地址后，可以实现公网与私网环境中部署的多管理节点间的数据传递。在本申请实施例的架构下，该示例的私网服务设备中设置有公网管理节点的映射IP地址，公网管理节点与私网管理节点通过网络映射进行数据交互；相应地，如图中所示，公网管理节点10的IP地址为IP-o1，在私网服务设备中的映射地址为IP-i1。此外，在K8S的架构下，将管理节点部署在公网环境中，不会影响业务的时效性，且可以进行容灾。
请参照图3，本实施例提供了另一个示例的边缘云平台的示意图，该示例与图2所示示例的区别是公网环境中管理节点的数量。如图所示，在公网环境的边缘云机房中设置公网管理节点10和公网管理节点11，私网服务设备中部署有一个私网管理节点20。该架构下，公网管理节点11的IP地址为IP-o3，在私网服务设备中的映射地址为IP-i3，负载均衡管理模块通过私网服务设备中映射的公网管理节点的IP地址IP-i3将处理后的任务指令分发到公网管理节点11的API Server。其他过程均可参照上述示例，在此不再赘述。
相较于上述示例中设有两个管理节点的架构，本示例的三个管理节点的高冗余设置具有好的容灾能力，可用性更高。
在本申请的一个实施例中，负载均衡管理模块1还用于：监控公网管理节点和私网管理节点的运行状态；在监测到任一节点存在故障的情况下，基于对应的预设故障处理规则对存在故障的节点进行故障处理。
作为上述预设故障处理规则的一个实施方式，在本申请的一个实施例中，设置负载均衡管理模块1用于：在监测到任一公网管理节点存在故障的情况下，将存在故障的公网管理节点的数据进行数据迁移，以转存至运行状态正常的备用公网管理节点中。
在实际应用中，为了保障边缘云平台的可用性，可以在公网环境下的边缘云机房中设置一定数量的备用公网服务设备，并设置为公网管理节点的备用公网管理节点。特别地，本申请实施例中公网环境下的边缘云机房的优选实施方式是作为区域云的一部分进行部署，上述的备用公网服务设备可以作为同一区域云下的所有边缘云的备用公网管理节点。在监测到任一公网管理节点存在故障的情况下，可以即刻启动该备用管理节点，从而提高系统的容灾性。
作为上述预设故障处理规则的又一个实施方式，在本申请的一个实施例中，设置负载均衡管理模块1用于：在监测到任一私网管理节点存在故障的情况下，负载均衡管理模块1用于基于存在故障的任一私网管理节点的设备信息和故障信息，生成对应的告警信息，并将所述告警信息发送至管理终端。
实际应用中，对各节点的故障监控可以通过监控各个节点上的CPU或内存运行状态、监控容器中对应应用程序的执行过程或者监控整个公网、私网的连接状态等方式实现。
在监测到存在故障的情况下，作为一种可选的实施方式，可以将监控到的聚合的监控数据实时生成告警信息，以告警方式发送至管理终端，并以不同方式展示这些聚合监控数据；用户根据从管理终端接收到的告警信息进行故障处理，从而实现对边缘云平台的精细化管理，方便排查问题出处并及时处理问题。
在本申请的一个实施例中，当监测到任一私网管理节点存在故障时，可以进一步设置负载均衡管理模块在生成告警信息的同时对该故障的私网管理节点进行数据迁移，以转存至公网服务设备中的备用公网管理节点中，得到该故障的私网管理节点的替代工作节点。在私网管理节点的故障解决后，重新启用该私网管理节点，同时释放该公网服务设备中的替代工作节点。
在本申请的一个实施例中，负载均衡管理模块1还包括运行效率监控模块和扩容管理模块；设置运行效率监控模块用于基于预设效率算法确定各公网管理节点各自的运行效率；设置扩容管理模块用于根据所述运行效率调整各公网管理节点各自部署的服务设备数量。
实际应用中，可以根据当前管理节点资源的使用率(如CPU、磁盘、内存等)，进行副本数的动态的扩容与缩容，以便减轻各个管理节点的压力。本申请实施例中设置运行效率监控模块采集各公网管理节点的资源的使用率，当公网管理节点负载达到一定的阈值后，向扩容管理模块发送扩容请求，扩容管理模块根据请求和设定的扩缩容的策略生成更多新的管理节点来分担负载压力；当公网管理节点的使用比较空闲时，例如在设定的时长内维持稳定状态后，设定扩容管理模块根据各公网管理节点各自的运行效率自动减少公网管理节点的副本数量。
需要说明的是，通过对各公网管理节点资源的使用率的监控，以及扩容管理模块自动扩缩，能够动态管理各公网管理节点的公网服务设备的投入数量，在一定程度上能够节约对公网服务设备的投入成本。
在本申请的另一个实施例中，边缘云平台还包括多媒体数据管理模块，用于获取路侧监控设备采集的多媒体数据，并将所述多媒体数据存储于所述私网服务设备中。
进一步地，可以设置多媒体数据管理模块用于：检测所述边缘云平台与区域云平台之间的带宽占用率，基于所述带宽占用率确定所述边缘云平台与所述区域云平台间多媒体数据传输的占用带宽。
实际应用中，可以在私网环境下的边缘云中部署多媒体数据管理模块，用于获取路侧监控设备采集的多媒体数据，并基于对应的路侧监控设备在一定时段内采集的多媒体数据的容量在私网服务设备中配置存储空间。在本申请的一个实施例中，可以在工作节点的Pod中设置多媒体数据管理模块。
进一步地，为了避免过多的多媒体数据对私网服务设备大量需求，带来成本增加的技术问题，在本申请的一个实施例中可以通过试验获取该对应的路侧监控设备在一天中能够采集的多媒体数据的最大容量，对应配置用于存储该视频数据的存储空间，以实现对私网服务设备的存储资源的最小投入；再结合对一天当中宽带占用率的检测，设定采集的视频数据与区域云平台间的多媒体数据传输的占用带宽，实现多媒体数据以天为单位进行更新。
基于上面描述，本申请的边缘云平台的管理节点在公网环境和私网环境中均有部署，能够保证边缘云平台在公网断网时的自治能力，在一定程度上提高了服务器资源的利用率。公网管理节点可以通过负载均衡管理模块1对存在故障的节点启用备用管理节点或通过告警信息提醒管理人员处理异常，提高了边缘云系统的整体可用性。另外，通过多媒体数据管理模块实现对多媒体数据的动态管理，能够实现对私网环境的边缘云机房中存储资源的需求，且能够保障在公网断网时暂存多媒体文件，解决在一些异常状况下的多媒体文件丢失的问题。
本实施例进一步提供了一种网联交通三级云控平台，请参照图4，该平台包括区域云平台200、中心云平台100和上述的任一可行的边缘云平台300。
由于上述实施例的边缘云平台的技术效果，本申请的网联交通三级云控平台的部署具有成本优势，同时提高了网联交通三级云控平台的容灾能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种边缘云平台，其特征在于，基于Kubenetes部署，包括至少一个布置于私网服务设备中的私网工作节点、至少一个布置于公网服务设备中的公网管理节点和一个布置于私网服务设备中的私网管理节点；
所述私网服务设备中设置有所述公网管理节点的映射地址，所述公网管理节点与所述私网管理节点通过网络映射进行数据交互；
所述边缘云平台设有负载均衡管理模块，所述私网管理节点和所述公网管理节点基于所述负载均衡管理模块获得任务信息，并基于所述任务信息分别对对应的所述私网工作节点进行调度。
2.根据权利要求1所述的边缘云平台，其特征在于，所述负载均衡管理模块还用于：监控所述公网管理节点和所述私网管理节点的运行状态；
在监测到任一节点存在故障的情况下，基于对应的预设故障处理规则对存在故障的节点进行故障处理。
3.根据权利要求2所述的边缘云平台，其特征在于，所述负载均衡管理模块用于：
在监测到任一公网管理节点存在故障的情况下，将存在故障的公网管理节点的数据进行数据迁移，以转存至运行状态正常的备用公网管理节点中。
4.根据权利要求2所述的边缘云平台，其特征在于，所述负载均衡管理模块用于：
在监测到任一私网管理节点存在故障的情况下，所述负载均衡管理模块用于基于存在故障的任一私网管理节点的设备信息和故障信息，生成对应的告警信息，并将所述告警信息发送至管理终端。
5.根据权利要求2所述的边缘云平台，其特征在于，所述负载均衡管理模块还包括运行效率监控模块和扩容管理模块；
所述运行效率监控模块用于基于预设效率算法确定各公网管理节点各自的运行效率；
所述扩容管理模块用于根据所述运行效率调整各公网管理节点各自部署的服务设备数量。
6.根据权利要求1所述的边缘云平台，其特征在于，还包括多媒体数据管理模块，所述多媒体数据管理模块用于：
获取路侧监控设备采集的多媒体数据，并将所述多媒体数据存储于所述私网服务设备中。
7.根据权利要求6所述的边缘云平台，其特征在于，所述多媒体数据管理模块用于：检测所述边缘云平台与区域云平台之间的带宽占用率，基于所述带宽占用率确定所述边缘云平台与所述区域云平台间多媒体数据传输的占用带宽。
8.根据权利要求1～7任一项所述的边缘云平台，其特征在于，所述公网服务设备中部署有两个所述公网管理节点。
9.根据权利要求1～7任一项所述的边缘云平台，其特征在于，所述公网服务设备中部署有一个所述公网管理节点。
10.一种网联交通三级云控平台，包括中心云平台(100)和区域云平台(200)和，其特征在于，还包括如权利要求1～9任一项所述的边缘云平台(300)。
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