自治车联云资源聚合与分配机制的研究

With the development of wireless communication technology and On-Board Equipment, vehicles with sufficient computing, storage, and communication capabilities, have become mobile computers on the road. Autonomous vehicular cloud aggregates scattered vehicle resources, and provides unified resources allocation according to need just as Cloud computing does. However, vehicular resources aggregation and allocation because of their mobility are different from fixed computing nodes, we need to consider the influence on the resources aggregation and allocation caused by vehicle nodes registration and deregistration. Therefore, we start from researching the uniform definition of vehicle resources, then discuss dynamic division of aggregation domain, the organization of inter-domain resources and the sharing of intra-domain resources. So the dynamic aggregation of autonomous vehicular cloud resources can be achieved. For the allocation of autonomous vehicular cloud resources is different from Cloud computing, we should focus on resource failures caused by the change of nodes and networks. Therefore we should introduce the method of checkpoint into the resource allocation mechanism detailed in the followings: frequency setting of the resource failure checkpoint and the dynamic adjustment schemes of corresponding parameters, the dynamic selection of checkpoint storage servers and access scheme of checkpoint information. As a result, the mechanism of resource aggregation and allocation which is suitable for autonomous vehicular cloud can be formed.

随着无线通讯技术和车载设备的发展，拥有充足计算、存储、通讯等能力的车辆，成为行驶在道路上的移动计算机。自治车联云便是将这些分散的车辆资源进行聚合，像云计算一样提供统一资源的按需分配。然而，由于车辆作为移动节点，其资源的聚合和分配不同于对固定节点资源的处理，需要时刻考虑车辆节点的进入和离开对于资源的影响。为此，课题从研究车辆资源的统一定义入手，探讨聚合域的动态划分和域内资源的组织问题，以及聚合域间的资源共享问题，从而实现自治车联云中资源的动态聚合。在提供资源的按需分配时，则需重点考虑车辆节点移动和网络变化导致的资源失效问题，为此引入了基于检查点的资源分配机制，重点考虑资源失效检查点频率的设置等相应参数的动态调整方案、检查点存储服务器的动态选择、检查点信息存取方案等。由此，便形成了适合于自治车联云的资源聚合和分配机制。

随着无线通讯技术和车载设备的发展，拥有充足计算、存储、通讯等能力的车辆，成为行驶在道路上的移动计算机。自治车联云便是将这些分散的车辆资源进行聚合，像云计算一样提供统一资源的按需分配。然而，由于车辆作为移动节点，其资源的聚合和分配不同于对固定节点的处理，需要时刻考虑车辆节点的进入和离开对于资源的影响。为此，课题研究自治车联云中资源的动态聚合和按需分配。一、针对车辆资源的分散性和车辆节点的动态性，提出车辆资源统一定义的方法。该方法通过虚拟化技术对底层异构的硬件资源进行抽象和管理，从而隐藏硬件平台的异构特性，为上层调用提供统一的系统环境，方便上层任务对异构硬件环境的使用。二、提出一种车联云协调点的选择机制，从而在自治车联云环境下实现车辆资源间的聚合和分配，达成像云计算的集群控制器一样能够有效管理和分配计算机资源的目标。三、基于高速公路中车联云的特殊性，引入检查点服务器机制，提出了三种检查点服务器的选择方案，分别是选择距离任务发起方近的节点、选择距离任务承担方近的节点和随机选择节点。在资源聚合与分配的过程中让检查点服务器来保存中间结果，在需要时能够快速有效地提供，从而提高资源聚合与分配的效率。四、提出基于链路稳定性的检查点服务器选取的改进方案，提高车联云中高速公路场景下任务分配与结果收集的效率。五、提出了一种在高速公路自治车联云下满足服务质量(Quality of Service, QoS)要求的任务承担车辆选择策略。本策略综合考虑了车辆之间的通信链路持续时间以及车辆的运算速度等因素，设计了任务承担车辆节点需要重选时的最优选择方案。本项目的这些工作实现了自治车联云中资源的有效聚合和按需分配，为后续的系统应用提供了支持。