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智慧城镇 智能交通建设方案.pdf
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智慧城镇 智能交通建设方案.pdf
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智慧城市建设方案
智能交通建设方案
目 录
目 录
1 系统总体设计 ................................................................................................................1
1.1 云计算系统设计方案概述 ...............................................................................1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2
系统基本功能 ..........................................................................................1
主要设计思想和设计目标、设计原则......................................................1
智慧交通云平台的云计算解决方案 .........................................................2
系统的主要技术特点 ...............................................................................3
系统总体构架..................................................................................................3
1.2.1
1.2.2
1.2.3
系统基本组成与构架 ...............................................................................3
系统功能构架 ..........................................................................................4
系统总体构架与功能模块........................................................................7
1.3 系统基本功能与处理方案 ...............................................................................9
1.3.1
1.3.2
1.3.3
交管数据入库功能与处理方案.................................................................9
数据存储功能与处理方案......................................................................10
查询分析功能与处理方案......................................................................12
1.4 系统互联与管理............................................................................................13
1.4.1
1.4.2
1.4.3
组网方案................................................................................................13
网络管理................................................................................................14
系统安全................................................................................................15
1.5 系统可靠性与扩展性.....................................................................................16
1.5.1
1.5.2
系统可靠性............................................................................................16
系统扩展性............................................................................................18
1.6 系统设计性能................................................................................................19
1.6.1
1.6.2
1.6.3
交管数据流量处理能力..........................................................................19
数据存储能力 ........................................................................................20
查询分析计算性能.................................................................................21
1.7
2
定制开发方案................................................................................................21
系统设计实施与关键技术方法.....................................................................................24
2.1
2.2
2.3
2.4
系统平台.......................................................................................................24
系统规格.......................................................................................................26
数据处理流程................................................................................................27
数据存储系统................................................................................................28
2.4.1
2.4.2
海量数据分布式数据存储构架...............................................................28
适应应用需求的混合存储策略...............................................................30
目 录
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
2.5
HDFS 数据存储.....................................................................................31
HBase 数据存储....................................................................................34
Database 数据存储...............................................................................36
数据存储的可靠性.................................................................................38
数据压缩................................................................................................39
数据实时处理、实时查询系统......................................................................40
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.5.4
2.5.5
数据立方(DataCube).............................................................................41
任务调度器(JobKeeper) ...................................................................42
cProc 数据处理 .....................................................................................44
交管数据处理流程.................................................................................46
交管数据处理步骤.................................................................................47
2.6 交管数据处理集群的可靠性与负载均衡设计 ................................................48
2.6.1
2.6.2
负载均衡处理机的单点失效容错处理....................................................48
查询处理机的单点失效容错处理...........................................................51
2.7 计算与存储集群的可靠性与负载均衡设计....................................................52
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
2.7.5
计算与存储集群 Master 单点失效容错处理 ..........................................52
计算与存储集群的负载均衡处理...........................................................58
HDFS 的可靠性设计 .............................................................................61
HBase 可靠性设计................................................................................63
MapReduce 计算可靠性设计................................................................65
2.8 查询统计计算可靠性与负载均衡设计...........................................................67
2.8.1 基于 Zookeeper 的单点失效和负载均衡设计........................................67
2.9 系统安全性设计............................................................................................69
2.9.1
2.9.2
2.9.3
2.9.4
2.9.5
安全保障体系框架.................................................................................69
云计算平台的多级信任保护 ..................................................................71
基于多级信任保护的访问控制...............................................................75
云平台安全审计.....................................................................................77
云计算综合安全网关 .............................................................................81
3 详细设备配置清单..........................................................................错误!未定义书签。
图表 1 智慧交通云平台云计算解决方案.............................................................................2
图表 3 智慧交通云平台总体构架与功能模块图.................................................................7
图表 4 智慧交通云平台架构.................................................................................................9
图表 5 数据存储处理架构...................................................................................................11
图表 6 交管数据接入...........................................................................................................12
图表 7 组网方案....................................................................................................................13
目 录
图表 8 分布式文件存储系统吞吐量指标...........................................................................20
图表 10 数据汇总上报处理流程.........................................................................................27
图表 11 实时数据入库流程...............................................................................................28
图表 12 分布式计算流程.....................................................................................................29
图表 13 Hadoop 结构............................................................................................................30
图表 14 Hdfs 结构 .................................................................................................................33
图表 15 HDFS Namenode、DataNode 和客户端们之间的交互 .........................................34
图表 16 HDFS 数据压缩与组织 ............................................................................................40
图表 21 负载均衡机分布图.................................................................................................48
图表 22 负载均衡机宕机预案.............................................................................................49
图表 23 Master 节点宕机预案 .............................................................................................50
图表 24 查询处理单点失效容错处理.................................................................................51
图表 25 Master 单点失效容错处理 ..................................................................................52
图表 26 AvatarNode0 以 Pimary 启动过程 ..........................................................................54
图表 27 AvatarNode1 以 Standby 启动过程.........................................................................55
图表 28 DataNode 启动过程 ................................................................................................55
图表 29 AvatarNode0 宕机后的状态....................................................................................56
图表 30 AvatarNode1 切换为 Primary 过程 .........................................................................56
图表 31 AvatarNode0 重启过程 ........................................................................................57
图表 32 AvatarNode 启动切换流程图...............................................................................58
图表 33 Avatar 体系架构图 ..................................................................................................61
图表 34 HBase 系统架构.......................................................................................................63
图表 35 作业提交.................................................................................................................66
图表 36 JobTracker0 宕机...................................................................................................66
图表 37 作业注销.................................................................................................................67
图表 38 Zookeeper 基本工作结构图....................................................................................67
图表 39 基于 Zookeeper 的查询分析计算单点失效和......................................................69
图表 40 基于深度防护战略的 IATF 模型 ............................................................................69
图表 41 云部署模型的实现.................................................................................................70
图表 42 多级信任保护.........................................................................................................71
图表 43 基于可信第三方的平台认证.................................................................................72
图表 44 主要因素平台证书.................................................................................................72
图表 45 云存储安全子系统接口关系图.............................................................................75
图表 46 基于多级信任保护的多级访问控制流程.............................................................76
图表 47 数据安全交换平台...............................................................................................76
图表 48 云存储安全审计体系结构...................................................................................78
图表 49 安全日志审计系统结构图.....................................................................................80
图表 50 Cloud-USG 三种部署模式 .......................................................................................82
1 系统总体设计
1.1 云计算系统设计方案概述
1.1.1 系统基本功能
按照全省公安机关信息化建设总体规划,为实现对重点车辆的自动比对和动
态管控、对异常车辆行踪的自动研判预警、对特定车辆行车轨迹的自动生成、对
重要节点道路交通信息的远程再现、对基层单位和执勤民警的勤务实施管理等建
设目标,为交通管理、治安管控、侦查破案、巡逻防范、反恐处突等各项公安工
作提供服务保障。
系统的基本功能和性能如下:
海量数据存储
能够对百亿级的海量交通监控数据进行存储,保存时间为 2 年。
海量数据实时处理、实时入库、生成索引
能够对百亿级的海量交通监控数据进行实时处理,能够处理每天 500 万条记
录,能够实时处理约 60 条/秒的实时数据流量。
百亿级数据秒级查询能力、秒级实时业务响应
高效实时数据查询架构,提供秒级响应时间,1 天的记录能在 5 秒钟内查询
出来,一周记录能在 15 秒内查询出来。
1.1.2 主要设计思想和设计目标、设计原则
设计思想:将海量数据分解到由大量 X86 架构计算机构成的低成本云计算平
台上进行实时处理,依靠分布式云计算软件进行容错,从而提升智慧交通云平台
海量数据分析的实时性和性价比。
设计目标:利用大量性价比高的计算机,建立云计算平台,能够对流量超过
500w 条/天的原始交通监控数据流进行实时处理。系统具有可动态可伸缩性、高
度容错性和响应实时性,达到较之传统方案有一个数据量级的性能价格比提升。
设计原则:
(1)前瞻性技术与实际应用环境相结合
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