云計(jì)算與大數(shù)據(jù)西安電子科技大學(xué)出版社第6章云計(jì)算應(yīng)用

6.1云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)6.2云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)6.3云計(jì)算企業(yè)實(shí)踐案例6.1.1物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)依然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；其二，其顧客端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息互換和通信，也就是物物相息。6.1云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)2.物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成。感知層實(shí)現(xiàn)物理世界的智能感知、信息采集處理和自動(dòng)控制，并經(jīng)過通信模塊將物理實(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制，涉及延伸網(wǎng)、接入網(wǎng)和關(guān)鍵網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)層可依托公眾電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，也能夠依托行業(yè)專用通信網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層涉及應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供信息處理、計(jì)算等通用基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施、能力及資源調(diào)用接口，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多領(lǐng)域的多種應(yīng)用。1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系物聯(lián)網(wǎng)涉及感知、控制、網(wǎng)絡(luò)通信、微電子、計(jì)算機(jī)、軟件、嵌入式系統(tǒng)、微機(jī)電等技術(shù)領(lǐng)域，所以，物聯(lián)網(wǎng)涵蓋的關(guān)鍵技術(shù)也非常多，為了系統(tǒng)分析和了解物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系，現(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分為感知關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和支撐技術(shù)。1）感知、網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界、獲取信息和實(shí)現(xiàn)物體控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器將物理世界中的物理量、化學(xué)最、生物量轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號(hào)。辨認(rèn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識(shí)和位置信息的獲取。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，要點(diǎn)涉及低速近距離無線通信技術(shù)、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M（MachinetoMachine）通信增強(qiáng)、口承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)及認(rèn)知無線電技術(shù)。2）支撐技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)涉及嵌入式系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)（MicroElectroMechanicalSystems,MEMS）、軟件和算法、電源和儲(chǔ)能、新材料技術(shù)等。微機(jī)電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器、執(zhí)行器、處理器、通信模塊、電源系統(tǒng)等的高度集成，是支撐傳感器節(jié)點(diǎn)微型化、智能化的主要技術(shù)。

嵌入式系統(tǒng)能滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備功能、可靠性、成本、體積、功耗等的綜合要求，能夠按照不同應(yīng)用定制裁剪的嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)物體智能的主要基礎(chǔ)。軟件和算法是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能，決定物聯(lián)網(wǎng)功能、決定物聯(lián)網(wǎng)行為的主要技術(shù)，要點(diǎn)涉及多種物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)的感知信息處理、交互與優(yōu)化、軟件與算法、物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)體系構(gòu)造與軟件平臺(tái)研發(fā)等。電源和儲(chǔ)能是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一，涉及電池技術(shù)、能量?jī)?chǔ)存、能量捕獲、惡劣情況下的發(fā)電、能量循環(huán)、新能源等技術(shù)。新材料技術(shù)主要指應(yīng)用于傳感器的敏感組件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。傳感器敏感材料涉及濕敏材料、氣敏材料、熱敏材料、壓敏材料、光敏材料等。新敏感材料的應(yīng)用能夠使傳感器的敏捷度、尺寸、精度、穩(wěn)定性等特征得到改善。3）共性技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)的不同層面，主要涉及架構(gòu)技術(shù)、標(biāo)識(shí)和解析、安全和隱私、管理技術(shù)等。4．原則化物聯(lián)網(wǎng)原則體系相對(duì)龐雜，若從物聯(lián)網(wǎng)總體、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、共性關(guān)鍵技術(shù)原則體系等5個(gè)層次可初步構(gòu)建原則體系。物聯(lián)網(wǎng)原則體系涵蓋架構(gòu)原則、應(yīng)用需求原則、通信協(xié)議、標(biāo)識(shí)原則、安全原則、應(yīng)用原則、數(shù)據(jù)原則、信息處理原則、公共服務(wù)平臺(tái)類原則，每類原則還可能會(huì)涉及技術(shù)原則、協(xié)議原則、接口原則、設(shè)備原則、測(cè)試原則、互通原則等方面。物聯(lián)網(wǎng)總體性原則涉及物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)則、物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求等。6.1.2物聯(lián)網(wǎng)中的云計(jì)算首先，云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，利用云計(jì)算模式使物聯(lián)網(wǎng)中以兆計(jì)算的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理和智能分析變得可能。其次，云計(jì)算增進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合，從而構(gòu)建智慧地球。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的融合，需要更高層次的整合，需要“更透徹的感知，更安全的互聯(lián)互通，更進(jìn)一步的智能化”。這一樣也需要依托高效的、動(dòng)態(tài)的、能夠大規(guī)模擴(kuò)展的技術(shù)資源處理能力，而這正是云計(jì)算模式所擅長(zhǎng)的。云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合方式一是單中心，多終端。此類模式中，分布范圍較小的各物聯(lián)網(wǎng)終端（傳感器、攝像頭或3G手機(jī)等），把云中心或部分云中心做為數(shù)據(jù)/處理中心，終端所取得信息、數(shù)據(jù)統(tǒng)一由云中心處理及存儲(chǔ)，云中心提供統(tǒng)一界面給使用者操作或者查看。二是多中心，大量終端。對(duì)于諸多區(qū)域跨度加大的企業(yè)、單位而言，多中心、大量終端的模式較適合。三是信息、應(yīng)用分層處理，海量終端。這種模式能夠針對(duì)顧客的范圍廣、信息及數(shù)據(jù)種類多、安全性要求高等特征來打造。云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合面臨的問題1）規(guī)模問題2）安全問題3）網(wǎng)絡(luò)連接問題4）原則化問題6.2.1移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(MobileInternet，簡(jiǎn)稱MI)是一種經(jīng)過智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的新興業(yè)務(wù)，包含終端、軟件和應(yīng)用三個(gè)層面。終端層涉及智能手機(jī)、平板電腦、電子書、MID等；軟件涉及操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫和安全軟件等。應(yīng)用層涉及休閑娛樂類、工具媒體類、商務(wù)財(cái)經(jīng)類等不同應(yīng)用與服務(wù)。6.2云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)6.2.2云計(jì)算助力移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)1.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的“端”、“管”、“云”云生態(tài)系統(tǒng)將從“端”、“管”、“云”這3個(gè)層而展開?！岸恕敝傅氖墙尤虢K端設(shè)備，“管”指的是信息傳播管道，“云”指的是服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)。詳細(xì)到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)而言，“端”指的是手機(jī)、MID等移動(dòng)接入終端設(shè)備，“管”指的是（寬帶）無線網(wǎng)絡(luò)，“云”指的是提供多種服和應(yīng)用的內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)。3.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)1）突破終端硬件的限制2）便捷的數(shù)據(jù)存取3）智能均衡負(fù)載4）降低管理成本5）按需服務(wù)，降低成本4.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的挑戰(zhàn)1）可靠的無線連接2）彈性的移動(dòng)業(yè)務(wù)3）原則化工作6.3.1Google云計(jì)算方案Google云計(jì)算技術(shù)涉及Google文件系統(tǒng)(GoogleFileSystem，GFS)、分布式計(jì)算編程模型MapReduce、分布式鎖服務(wù)Chubby和分布式構(gòu)造化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)Bigtable等。其中，GFS提供了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問的能力，MapReduce使得海量信息的并行處理變得簡(jiǎn)樸易行，Chubby確保了了分布式環(huán)境下并發(fā)操作的同步問題，Bigtable使海量數(shù)據(jù)的管理和組織十分以便。6.1云計(jì)算企業(yè)實(shí)踐案例2.GFS3．并行數(shù)據(jù)處理MapReduce4.分布式鎖服務(wù)Chubby5.分布式構(gòu)造化數(shù)據(jù)表Bigtable6.3.2Amazon彈性計(jì)算云方案AmazonWebServices（AWS）是一組服務(wù)，它允許顧客經(jīng)過程序訪問Amazon的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，為顧客提供遠(yuǎn)程計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間，Amazon也所以成為云計(jì)算領(lǐng)域的先驅(qū)，盡管該服務(wù)在Amazon總收入中的占比僅為2%，但增速卻非常迅猛。AWS支持PaaS、IaaS和SaaS。1．彈性計(jì)算云EC22.簡(jiǎn)樸存儲(chǔ)服務(wù)S33．?dāng)?shù)據(jù)庫服務(wù)SimpleDB4.SQS6.3.3IBM云計(jì)算BlueCloud方案IBM的BlueCloud方案提供了先進(jìn)的企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)管理平臺(tái)，它能夠?qū)崿F(xiàn)硬件和軟件資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一布署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份，從而降低成本，加速企業(yè)創(chuàng)新。6.3.4Oracle云計(jì)算方案6.3.5微軟云計(jì)算WindowsAzure方案微軟的云計(jì)算戰(zhàn)略有3個(gè)經(jīng)典特點(diǎn)，即軟件+服務(wù)、平臺(tái)戰(zhàn)略和自由選擇。1）軟件+服務(wù)2）平臺(tái)戰(zhàn)略圖6-8微軟公有云計(jì)算平臺(tái)WindowsAzurePlatform3）自由選擇為顧客提供自由選擇的機(jī)會(huì)是微軟云計(jì)算戰(zhàn)略的第三大經(jīng)典特點(diǎn)。這種自由選擇表目前如下3個(gè)方面。①顧客能夠自由選擇老式軟件或云服務(wù)兩種方式：自己布署IT軟件、采用云服務(wù)、或者兩者都用，不論是顧客選擇哪種方式，微軟的云計(jì)算都能支持。②顧客能夠選擇微軟的不同云服務(wù)。③不論顧客需要的是SaaS、PaaS還是IaaS，微軟都有豐富的服務(wù)供其選擇。2.微軟云計(jì)算參照框架6.3.6Platform云計(jì)算