车联网移动云系统虚拟机迁移技术研究

摘要

交通与经济社会发展的大局紧密联系，交通问题是与每个人生活息息相关的国计民生问题。交通安全、环境污染和交通拥堵是当今国际交通领域的三大挑战。解决交通问题对于提高出行效率、出行安全、促进经济社会快速发展、提升人们生活水平至关重要。近年来随着信息技术的飞速发展，为解决交通问题提供技术支撑，是实现交通现代化的必然选择。车联网是交通信息化建设的重点之一，是智能交通不可或缺的重要组成部分。然而，车联网从体系架构基本理论到网络系统关键技术，都面临着一系列非常具有挑战性的难题。首先，在网络技术方面，由于卫星通信的高时延特性，以及蜂窝无线系统的频谱资源稀缺性，很难支持大量的车-车通信以及车与路侧基础设施通信。因此，车联网必须以专用短距离无线通信系统为主，并以蜂窝无线网络等系统为辅，组成一个异构无线网络系统。然而，网络异构性的本质特征显著降低了车联网网络资源的利用率，成为影响车联网提升网络容量、改善服务质量的重要难题。其次在移动服务方面，近年来快速发展的对带宽需求大、实时性要求高的媒体业务（尤其是社交娱乐媒体），已成为车联网应用的主流。但是，由于车载节点具有快速移动的特性，将导致网络拓扑的频繁动态变化、无线链路质量急剧下降，车联网中的信息传输随时可能会中断。频繁动态变化与间断连接的网络特性成为制约车联网服务质量的瓶颈问题。
　　本文将基于移动互联网、云计算结合的移动云计算应用到车联网中，能够解决交通系统对计算资源、存储资源、网络资源的巨大需求，还能解决海量信息高效处理的难题。设计中心云．路测云．车载云三级网络体系架构的车联网移动云系统，使车载移动终端根据其通信能力与网络环境择优接入相应层次的云服务，达到无线网络资源与移动云计算资源的最佳匹配。路侧单元部署微云的技术方案，有效利用路侧单元提供的网络接入能力和数据处理能力，在路侧单元上部署微云并为其覆盖区域内的车辆提供微云服务，降低网络传输压力，提高数据处理效率，减少了车载移动终端访问远端云计算资源的时延，满足实时应用的需求。由于车联网中车载单元的快速移动性，导致网络拓扑频繁动态变化，车联网中的信息传输随时可能中断，严重影响车联网服务质量，对移动云计算持续稳定的服务构成很大挑战，通过虚拟机动态迁移技术解决这一瓶颈问题，从而实现服务连续性，提高用户体验质量。本文还研究了基于马尔科夫链分析方法的车联网移动云系统资源预留策略，确保虚拟机实时迁移顺利进行而不影响云服务的连续性。最后通过实验对设计的系统进行了验证，达到了预期的效果。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车联网国内外研究现状

1．2．2 虚拟机迁移国内外研究现状

1．3 本文研究内容及组织结构

第二章 车联网移动云系统相关技术研究

2．1 车联网

2．2 云计算与移动云计算

2．2．1 云计算

2．2．2 移动云计算

2．3 虚拟化技术

2．3．1 走进虚拟化技术

2．3．2 虚拟化技术实现方式

2．3．3 虚拟机管理器模型

2．4 虚拟机迁移技术

2．5 本章小结

第三章 层次化车联网移动云系统架构设计

3．1 层次化车联网移动云系统整体设计

3．1．1 车载云

3．1．2 路测云

3．1．3 中心云

3．2 车联网移动云系统部署方法

3．3 典型应用

3．4 本章小结

第四章 车联网移动云系统VM动态迁移

4．1 VM动态迁移场景

4．2 VM动态迁移框架

4．2．1 资源预留模块

4．2．2 监控模块

4．2．3 迁移模块

4．2．4 停机拷贝模块

4．2．5 唤醒模块

4．3 VM动态迁移时序

4．4 基于马尔科夫链分析方法的资源预留策略

4．5 VM动态迁移的代码实现

4．6 本章小结

第五章 实验与分析

5．1 实验环境

5．1．1 硬件环境

5．1．2 软件环境

5．2 系统运行效果

5．3 实验结果与分析

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间的科研成果

声明

致谢