新能源汽车车联网面临的挑战
中国新能源汽车市场渗透率达48.9%，呈现“电动化+智能化+生态化”发展趋势。车联网技术作为战略核心，重构用户体验和商业模式，但传统架构在应对海量设备接入、数据激增、带宽受限和时延敏感等挑战时逐渐显露出局限性。为此，提出单元架构理念，具备故障隔离、易扩展、快速部署和就近服务特性，可有效应对上述挑战。
单元架构原理与优势
单元架构源自船舶隔舱概念，将系统划分为多个独立单元，实现故障隔离，减少故障影响范围。单元架构具有以下优势：
- 更小的爆炸半径：将服务分散到多个单元，减少故障影响范围。
- 更高的可用性：减少故障发生，缩短平均恢复时间，提高平均无故障时间。
- 更好地控制部署和回滚的影响：分阶段部署，减少有问题的部署影响范围。
- 应对高峰时刻容量扩容：横向扩展优于纵向扩展，支持灵活扩容。
- 便于测试：限制组件最大尺寸，便于进行压力测试。
- 单元的就近部署：根据地域进行单元归属划分，提供低延迟访问，提升用户体验。
单元架构与双活/多活容灾的区别在于目标、应用场景和设计理念不同。单元架构更关注业务复杂性和用户规模增长，而双活架构更关注地理隔离和容灾能力。
单元架构在车联网中的应用概述
单元化车联网架构由中心单元和区域业务单元组成。中心单元包括流量接入调度的路由层和系统控制面；区域业务单元部署在各个地理区域，处理本地化的车联网业务。单元化车联网具有低时延、故障隔离、满足业务场景需求等优势。
单元化部署的网络基础依赖于5G网络，车辆和云端直接通信，网络路径更短，提供更极致的体验。
流量调度层（路由层）的功能说明和实现
单元架构的路由层根据单元的映射算法控制流量分发到各个单元，完成流量接入调度的功能。路由机制可使用分区映射算法将分区键映射到相应的单元，也可结合业务逻辑进行分配。
路由层的实现方法包括：
- 基于DNS层路由实现：使用Amazon Route 53等DNS服务进行路由，但存在粒度粗、响应速度慢等不足。
- 基于VIN码的路由机制：利用VIN码的唯一性和丰富信息内容，通过用户自定义路由规则，将车辆精确地分配到不同的区域单元，提供更高的精确性、灵活性、安全性和性能。
基于VIN码路由机制的网关提供精细控制和丰富功能，适合作为车联网单元架构的路由层。网关可采用托管的Amazon API Gateway或基于EC2、EKS、Lambda等计算服务搭建自建网关。
车联网单元化架构的控制平面的实现
车联网单元化架构的控制平面负责实现对各个车联网区域单元的部署、新建、恢复和单元内车辆的迁移。控制平面由车联网单元数据存储、车联网区域单元管理服务、后台管理API服务器、事件总线、车联网区域单元监控系统、车辆跨区域调度系统等核心组件组成。
车联网区域单元业务概览
车联网区域单元由IoT网关和车控服务组成。IoT网关负责数据的高效传输、协议转换、安全加密以及初步的边缘计算；车控服务提供车-云-人间的互动交互，并集成了车辆管控服务、存储服务和数据同步服务。
车联网区域单元中的常用数据结构包括关系型数据库、缓存数据库、队列数据库、NoSQL数据库和时序数据库。
单元的工作负载在增添/裁撤单元和单元容灾的场景下需要进行调整。增添/裁撤单元时，工作负载和单元之间的映射关系会发生改变，需要进行工作负载迁移；单元容灾时，可采用单元的就地恢复和单元的容灾恢复两种方法。
车联网单元化架构的部署策略
车联网单元化系统中，软件的大规模部署需要非常慎重。建议设置持续部署管道来快速安全地进行部署，并采用Wave部署策略，按单元或单元组进行部署，而非同时部署所有单元。
总结与建议
单元架构为新能源汽车车联网系统带来了多方面的核心价值，包括提高响应速度和可靠性、优化资源利用、支持大规模扩展、实现快速处理、提升能源管理能力和可维护性等。单元架构是推动新能源汽车和智能交通发展的关键技术基础。
