第十四章-云计算与物联网

1、第十四章 云计算与物联网 本章学习要点： 云计算及其发展 主流的云计算技术 物联网及其应用 云计算与物联网的关系 大数据时代14.1 云计算及其发展14.1.1 云计算的概念 云计算（CloudComputing），最早由谷歌提出，它描述的是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软、硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。 通常将提供资源的网络称为“云”，云计算的核心思想是：将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务，如图14-1所示。图14-1 云计算示意图 云计算是继20世纪80年代大型计算机到客户端/服务器(C/S)的大转变之后的又一种巨变，

2、它描述了一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态的、易扩展的、而且常常是虚拟化的资源。14.1.2 云计算的特点 从研究现状看，云计算具有以下特点。1超大规模 “云“具有相当的规模。Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软和Yahoo等公司的”云“均拥有几十万台服务器。”云“能赋予用户前所未有的计算能力。2虚拟化 云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取服务。所请求的资源来自“云“，而不是固定的有形体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解运行的具体位置，只需要一台终端设备就可以通过网络来获取各种能力超强的服务。3.

3、 高可靠性 “云“使用了数据多副本容错、计算结点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更加可靠。 4通用性 云计算不局限于特定的应用，同一片“云“可以同时支撑不同应用的运行，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用。5按需服务 “云”是庞大的资源池，用户按需购买服务，像自来水、电和煤气那样计费。6极其廉价 “云”的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的结点来构成“云”。“云”的自动化管理使数据中心管理成本大幅降低。，“云”具有前所未有的性能价格比。14.1.3 网格计算与云计算1. 什么是网格计算 网格（Grid），是20世纪90年代中期发展起来的下一代因特网核心技术 网

4、格是在网络基础上，基于SOA，使用互操作、按需集成等技术手段，将分散在不同地理位置的资源虚拟成为一个有机整体，实现计算、存储、数据、软件和设备等资源的共享，从而大幅提高资源的利用率，使用户获得前所未有的计算和信息能力。 2. 网格计算与云计算的关系 网格计算与云计算的关系，就像OSI与TCP/IP之间的关系，两者相互促进，协同发展，没有网格计算打下的基础，云计算不会这么快到来 。 网格计算以科学研究为主，非常重视标准规则，也非常复杂，实现起来难度大，而且缺乏成功的商业模式。云计算是网格计算的一种简化形态，可以说云计算的成功也体现了网格计算的成功。返回本节首页返回本章首页 云计算也并非是万能的，

5、对于许多高端科学或军事应用而言，云计算是无法满足需求的，必须依靠网格计算来解决。 14.2 主流的云计算技术14.2.1 Google云计算 Google拥有全球最强大的搜索引擎，而且是当今最大的云计算技术的使用者。 Google云计算技术包括：Google文件系统GFS、分布式计算编程模型MapReduce、分布式锁服务Chubby、分布式结构化数据存储系统Bigtable等。 GFS提供了海量数据的存储和访问的能力，MapReduce使得海量信息的并行处理变得简单易行，Chubby保证了分布式环境下并发操作的同步问题，Bigtable使得海量数据的管理和组织十分方便。14.2.2 Amaz

6、on云计算 Amazon（亚马逊）是依靠电子商务逐步发展起来的，很早就进入了云计算领域，并在云计算。云存储等方面一直处于领先地位。 Amazon提供的云计算服务产品主要有：弹性计算云（EC2）、简单存储服务（S3）、简单数据库服务（Simple DB）、简单队列服务（SQS）、弹性MapReduce服务、内容推送服务（CloudFront）、AWS导入/导出、关系数据库服务（RDS）等。 14.2.3 微软云计算 继Google、Amazon、IBM之后，微软又推出了自己的云计算“Windows Azure”，这是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性的转型。 Windows Az

7、ure定位为平台服务，一套全面的开发工具、服务和管理系统。它可以为开发者提供一个平台，并允许开发者使用微软全球数据中心的储存、计算能力和网络基础服务，从而开发出可运行在云服务器、数据中心、Web和PC上的应用程序。 Azure服务平台包括以下主要组件：Windows Azure；MicrosoftSQL数据库服务，Microsoft .Net服务；用于分享、储存和同步文件的Live服务；针对商业的Microsoft SharePoint和Microsoft Dynamics CRM服务。返回本节首页返回本章首页14.3 物联网及其应用14.3.1 物联网的发展 物联网过去被称为传感网。1999

8、年，在美国召开的移动计算和网络国际会议上提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2003年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）正式提出了“物联网”的概念。 2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，IBM首席执行官彭明盛向他提出“智慧地球”这一概念，并认为“智慧地球=互联网+物联网”，建议新政府投资新一代智慧型基础设施。14.3.2 物联网的定义 EPOSS在Internet of Things in 2020报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，

9、2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；20102015年物体互联；20152020年物体进入半智能化；2020年之后物体进入全智能化。 物联网的定义目前还存在较大争议，各个国家和地区对于物联网都有自己的定义。 中国对物联网的定义是：通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。14.3.3 物联网的技术架构 从技术架构上来看，物联网可分为3层：感知层、网络层和应用层，如图14-2所示。图14-2 物联网架构示意图 感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括温度传

10、感器、湿度传感器、电子标签、摄像头、红外线感应器等感知终端，该层的主要功能是识别物体和采集信息。 网络层由各种有线网络、无线网络、互联网以及网络管理系统和云计算平台等组成，主要功能是负责传递和处理感知层获取的信息。 应用层是物联网和用户（包括人、组织和其它系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。14.3.4 物联网的应用返回本节首页返回本章首页 目前，物联网的应用已经遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域，如图14-3所示。图14-3 物联网应用领域14.4 云计算与

11、物联网的关系 云计算是物联网发展的基石，并且从两个方面促进物联网的实现。 云计算是实现物联网的核心，运用云计算模式使物联网中以“兆”计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变得可能。 云计算促进物联网和互联网的智能融合，从而构建“智慧地球”。 物联网的四大组成部分：感应识别、网络传输、管理服务和综合应用，其中中间两个部分都会应用到云计算，特别是“管理服务” ，使用云计算可能是最经济实惠的一种方式。 14.5 大数据时代14.5.1 什么是大数据 近年来，大数据一词越来越多地被提及，人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据，并命名与之相关的技术发展与创新。 “大数据”在互联网行业主要指：互联

12、网公司在日常运营中生成、积累的用户网络行为的非结构化和半结构化数据。这些数据的规模是如此庞大，以至于不能用G或T来衡量。 目前，数据量的衡量单位已经从TB（1TB=1024GB）级别跃升到了PB（1PB=1024TB）、EB（1EB=1024PB）乃至ZB（1ZB=1024EB）级别。 14.5.2 大数据的基本特征大数据主要具有以下四大基本特征。1数据量大 目前我们对大数据的起始计量单位至少是P（210T=1024T1000T）、E（220T=1048576T100万T）或Z（230=107374182410亿T）。 2种类繁多 数据种类包括网络日志、音频、视频、图片、地理位置信息等，多种类型的数据对数据处理能力提出了更高的要求。 3价值密度低 随着今后物联网的广泛应用，信息感知无处不在，信息海量，但价值密度较低，如何通过强大的算法更迅速地完成数据的价值“提纯”，是大数据时代亟待解决的难题。4速度快、实效性强 这是大数据区别于传统数据