廣深珠高速公路數(shù)據(jù)存儲方案探析

從廣東省實施“一張網(wǎng)”以來，全省的通行路線更加復(fù)雜，在新的形勢下，逃費方式更加多樣化、集團(tuán)化，給防逃打逃工作造成極大的困難，特別是針對逃費證據(jù)鏈的收集。在眾多逃費方式中，以無卡、壞卡、惡意屏蔽通行卡的方式最為突出。按照相關(guān)規(guī)定，對于無卡、壞卡的車輛，一般是按照可達(dá)最遠(yuǎn)程進(jìn)行收費。但在實際業(yè)務(wù)中，由于部分司機(jī)會在現(xiàn)場糾纏，既影響了整體的通行效率，又容易造成不良的社會影響，路段業(yè)主為了規(guī)避這些問題，一般會按照司機(jī)報入口的方式進(jìn)行收費，這不但對業(yè)主造成損失，同時也滋長了司機(jī)逃費的心理。

技術(shù)體系現(xiàn)狀

建立完善的證據(jù)鏈?zhǔn)谴驌籼淤M車輛的重要手段。而在整個技術(shù)體系中，作為證據(jù)鏈核心的出口圖片、入口圖片，目前主要存儲在車道收費系統(tǒng)工控機(jī)上。當(dāng)某路段需要跨路段查詢其他路段入口信息時，需要從當(dāng)前路段向省運(yùn)營平臺發(fā)起請求，由省運(yùn)營平臺再通過目標(biāo)路段訪問該路段車道工控機(jī)的圖片，數(shù)據(jù)的傳輸鏈路較為復(fù)雜，致使查詢效率較低，而且給收費系統(tǒng)的工控機(jī)造成一定的壓力。

廣東省運(yùn)營管理協(xié)會為了保證各路段打擊逃費車輛時有完善的證據(jù)鏈，曾考慮將各路段出入口圖片、高卡圖片抽取到省中心進(jìn)行集中存儲，但由于全省出入口圖片及高卡圖片數(shù)據(jù)量較大，集中存儲對收費網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)影響較大，可能由于存儲大量圖片而影響收費。

解決思路

目標(biāo)

針對圖片建立基于路段級別的數(shù)據(jù)中心，對入口圖片、出口圖片、高卡圖片、綠通圖片進(jìn)行集中存儲，并進(jìn)行統(tǒng)一管理。

通過對全省特殊事件的圖片建立“圖片流水”，解決“無卡車”“壞卡車”“惡意屏蔽卡車”的路徑還原問題。

對出入口流水、出入口圖片，以及高卡流水、高卡圖片的調(diào)用規(guī)范化，更好地保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)。

實現(xiàn)思路

圖片集中存儲

在路段構(gòu)建一個數(shù)據(jù)存儲中心，主要用于存儲各種海量數(shù)據(jù)，并對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化管理，本階段重點存儲出口圖片、入口圖片、高清卡口圖片、綠通圖片。將出口圖片、入口圖片進(jìn)行集中存儲，不但方便管理，而且能夠有效減輕車道工控機(jī)的圖片查詢壓力。

為了支撐高速公路業(yè)務(wù)的整體運(yùn)作，特別是針對海量的出入口圖片、高清卡口圖片的集中存儲，同時解決傳統(tǒng)架構(gòu)難以管理、形成信息孤島問題，可采用基于集中存儲服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

重構(gòu)入口信息查詢業(yè)務(wù)體系

路段數(shù)據(jù)存儲中心實現(xiàn)圖片和流水集中存儲。同時對無流水的特殊通行事件進(jìn)行記錄，建立車牌與圖片對應(yīng)流水（包括車牌、車牌顏色、路段、出口站、車道、特殊事件編碼、日期、圖片ID），并將圖片流水上傳到省運(yùn)營平臺，由省運(yùn)營平臺建立統(tǒng)一的接口對圖片進(jìn)行查詢。

圖片集中存儲后，將重建無卡和壞卡時入口信息查詢體系。構(gòu)建入口信息快速查詢體系。

優(yōu)化入口查詢接口

車道程序增加依據(jù)車牌查詢?nèi)肟谛畔⒐δ?，滿足無卡查詢?nèi)肟谛畔⒐δ埽粌?yōu)化高卡查詢功能，當(dāng)無法查詢?nèi)肟谛畔r，可最大化準(zhǔn)確地確定車輛的行駛路徑。

解決方案

廣東省運(yùn)營管理平臺

對各路段上傳的圖片流水（包含特殊事件圖片保存位置、車牌、車牌顏色、圖片類型等信息）抽取到省運(yùn)營管理平臺進(jìn)行集中存儲。

針對車牌實現(xiàn)入口信息查詢接口，支持無卡條件下入口信息查詢。優(yōu)化高卡查詢路徑方式。

路段中心

圖片集中存儲。通過文件服務(wù)實現(xiàn)出入口圖片、高卡圖片的集中存儲。

提供全方位圖片查詢接口。路段提供查詢服務(wù)接口供其路段和營運(yùn)平臺進(jìn)行調(diào)用訪問（兼容原來的流水查詢接口），可依查詢要求向平臺和路段提供出口圖片、入口圖片、高卡圖片、綠通抓拍圖片的查詢。

車道

車道收費系統(tǒng)提供卡號查詢?nèi)肟谛畔⒐δ?；車道系統(tǒng)提供依車牌查詢?nèi)肟谛畔⒐δ?；車道系統(tǒng)提供高卡查詢功能，依高卡路徑確定收費路徑。

軟件系統(tǒng)功能實現(xiàn)

本方案中讀取圖片流程

目前查詢效率低，一方面因出入口圖片存儲在車道，查詢的環(huán)節(jié)比較多；另外路段到車道的網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，造成查詢延時比較嚴(yán)重。針對這種現(xiàn)狀，新的方案將通過把車道圖片上傳到路段，實現(xiàn)集中存儲，減少查詢的環(huán)節(jié)，提升查詢的成功率。新模式下，圖片查詢業(yè)務(wù)流程如下：

第1步，A路段出口車道向A路段圖像服務(wù)器發(fā)起入口圖片查詢請求。

第2步，A路段圖像查詢服務(wù)接收查詢指令后，向運(yùn)營平臺轉(zhuǎn)以圖像查詢請求。

第3步，運(yùn)營平臺接收到A路段的查詢指令后，再向B路段的圖像服務(wù)發(fā)起查詢。

第4步，B路段圖像服務(wù)收費查詢指令后，到B路段圖像服務(wù)器中獲取入口圖片。

第5步，查詢到圖片后再依原路逐級返回給A路段。

基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案

數(shù)據(jù)量評估

根據(jù)以表1和表2流量進(jìn)行估算，廣深珠高速數(shù)據(jù)所需存儲空間為：（45.84T+45.39T） / 2= 45.62T（按保存半年計算）。考慮到冗余和預(yù)留未來5年車流量的增長對存儲空間的需求，建議配置60T以上存儲空間。

存儲介質(zhì)評估

存儲介質(zhì)的選擇可分為傳統(tǒng)集中式存儲與軟件定義的分布式存儲兩種方式，分布式存儲可將數(shù)據(jù)分散存于服務(wù)器，對服務(wù)器存儲資源進(jìn)行抽象化處理，以支持存儲的池化、復(fù)制和按需分發(fā)。這使存儲層與虛擬化計算層非常相似：都具有聚合、靈活、高效和彈性擴(kuò)展的特點，全面降低了存儲基礎(chǔ)架構(gòu)的成本和復(fù)雜性。

隨著服務(wù)器性能的增強(qiáng)，軟件定義的存儲解決方案可讓企業(yè)利用廉價的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算硬件來擴(kuò)大其存儲資源。利用固態(tài)硬盤和大容量硬盤作為虛擬機(jī)的共享存儲，可獲得高性能、內(nèi)置的恢復(fù)能力和動態(tài)可擴(kuò)展性，并將存儲總體擁有成本降低50%之多。

通過建立服務(wù)器直連硬盤和固態(tài)硬盤(HDD和SSD)集群，分布式存儲可創(chuàng)建專門針對虛擬機(jī)設(shè)計和優(yōu)化的分布式共享數(shù)據(jù)存儲。將分布式存儲應(yīng)用于出入口圖片應(yīng)用，不僅能夠滿足大量測試環(huán)境對存儲的性能要求，而且還能大幅降低集中式存儲的可靠性風(fēng)險。

網(wǎng)絡(luò)帶寬評估

綠通車的圖像可以滯后上傳到路線中心應(yīng)用系統(tǒng)，因此只需要統(tǒng)計出入口圖像的帶寬大小，如表3所示。

表1 廣深高速入口流水

表2 廣深高速出口流水

表3 綠通車帶寬計算

按一般調(diào)用情況，目前路段30Mbps的MPLS VPN可以滿足帶寬需求，當(dāng)未來調(diào)用量增大時，可通過擴(kuò)容MPLS VPN帶寬滿足需求。

結(jié)語

通過在路段建設(shè)數(shù)據(jù)中心對出入口圖片、高卡圖片進(jìn)行集中存儲，減少無卡和壞卡時入口信息查詢環(huán)節(jié)，可極大地提高查詢效率和查詢可靠性。針對全省的特殊事件出入口圖片建立“圖片流水”，并可以通過車牌、車牌顏色等對車輛的圖片進(jìn)行查詢，可以有效地解決無卡、壞卡的無入口車問題。