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共享单车服务器及客户端设计和实现
摘 要：为了改善共享单车机械锁密码不安全、电子锁成本高的不足，设计并实现了基于蓝牙控制的共享单车系统。单车车锁采用蓝牙与Android客户端通信，客户端App请求云服务器获得对车锁的开关控制，将用户信息、单车信息上传至云服务器，云服务器将信息持久化到数据库中。针对手机的高并发访问量，云服务器搭载Nginx，实现负载均衡和反向代理。测试结果表明，该共享单车系统成本低、安全性高，通过该系统，用户可以请求云服务器实现对单车车锁的控制。
关键词：共享单车；云服务器；Android；蓝牙
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）02-00-04
0 引 言
共享单车是中国互联网创新的应用实践，解决了“最后一公里”的问题，缓解了交通拥堵，真正实现了绿色出行，利国利民[1]。目前，共享单车机械车锁的密码由用户通过App获取，密码不可改变，安全性低；电子车锁需要连接云服务器，安全性高，但是硬件设计复杂、成本较高、耗电量高。针对以上问题，本文提出了基于蓝牙控制的共享单车系统设计方案。通过Android手机匹配单车蓝牙车锁，请求云服务器获取“钥匙”，实现对车锁的开关控制。同时，云服务器将用户和单车的信息持久化到数据库中。
1 系统总体设计
系统由Android客户端、网页后台管理中心、云服务器和蓝牙单车车锁组成。系统框架如图1所示。
云服务器是整个系统的调控计算平台[2]，为管理人员与手机App提供服务，响应用户与管理人员的操作。手机App发送HTTP请求到云服务器，解析云服务器返回的JSON数据，下发蓝牙控制信息，经车锁蓝牙MCU处理后，最终达到控制车锁开闭的功能。蓝牙车锁也可通过串口向蓝牙模块输出蓝牙信息，手机App响应蓝牙信息，最终实现手机App与硬件控制部分的双向通信。
用户在注册登录成功后，进入用车界面；打开手机蓝牙，匹配车锁蓝牙，App后台将用户信息和车锁信息上传到云端服务器；用户点击开始用车，云服务器接收到请求后，记录用户信息和车锁信息，并返回“钥匙”给App，通过蓝牙与车锁通信打开车锁。当车锁关闭后，蓝牙将已锁状态发送给App，App界面结束用车，若中途断开蓝牙，则结束用车后用车界面无法进行操作。手机端用车的业务流程如图2所示。
2 云服务器的设计与实现
2.1 云服务器架构
云服务器架构图如图3所示。
本文采用阿里云作为云计算中心，提供简单高效、处理能力可弹性伸缩的计算服务。阿里云上搭载Nginx、Tomcat、Redis和MySQL，Nginx 作为反向代理，将 App 端或者浏览器端的请求根据权重分配给两台Tomcat，Redis作为两台Tomcat的共享session数据服务器，缓存已验证的用户信息。
Tomcat1的IP地址为90，Tomcat2的IP地址为11，在90的云服务器上搭载Nginx，配置Nginx，具体的配置如下[3]：
worker_processes 2；
events {
worker_connections 1024；}
http {
include mime.types；
default_type application/octet-stream；
sendfile on；
keepalive_timeout 65；
//配置被代理的服务器
upstream live_node {
server 90：8080；
server 11：8080；}
server {
//配置访问域名及监听80端口
listen 80；
server_name 90；
//指定被代理目标
location / {
proxy_pass http：//live_node；}
//配置错误页面
error_page 500 502 503 504 /50x.html；
location = /50x.html {
root html；}
}
}
当有请求时，通过Nginx将请求进行转发[4]，保证一个入口?⑺?有请求转发到Tomcat1或Tomcat2，同时减轻这两台Tomcat的负载压力。将Tomcat1和Tomcat2的session缓存到Redis中[5]，确保访问的是同一个session，配置Tomcat conf目录下的context.xml。
Valve className=“com.orangefunction.tomcat.
redissessins.RedisSessionHand
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