信息基础设施与新兴技术

第七章信息基础设施与新兴技术信息技术基础设施信息技术基础设施的构成当代硬件和软件平台的发展趋势云计算基本概念及主要服务形式云计算应用实例云计算面临的问题物联网概述物联网的体系架构及核心技术物联网应用大数据的概念、特点大数据应用当前第1页\共有72页\编于星期二\2点

7.1信息技术基础设施技术观定义：信息技术基础设施是指企业的信息系统赖以运行的硬件设备和与之相配套的所有软件的总称。IT基础设施=硬件+软件。服务观定义：信息技术基础设施是指管理者为保证企业中各类信息系统的顺利运行所提供的一系列服务的总和。IT基础设施=一系列服务。当前第2页\共有72页\编于星期二\2点信息技术基础设施包括企业运作所需要的一系列硬件设备和软件程序。同时它又是一套覆盖整个企业的服务。包括提供计算服务的计算平台提供员工、客户和供应商之间的数据、音频、视频连接的通信服务存储、管理和分析企业数据的数据管理服务提供ERP,SCM,CRM等系统应用软件服务计算、通信和数据管理等硬件设施管理服务规划和开发信息技术基础设施的管理服务建立信息技术的标准和政策培训服务信息技术研究与开发服务当前第3页\共有72页\编于星期二\2点信息技术基础设施发展史通用大型机和小型机时代:(1959topresent)微机或个人计算机时代:(1981topresent)客户机/服务器时代:(1983topresent)企业英特网计算时代:(1992topresent)云计算阶段：（2000topresent）当前第4页\共有72页\编于星期二\2点信息技术基础设施发展的技术驱动力

摩尔定理和微处理能力微处理器的性能每18个月翻一番计算机的计算能力每18个月翻一番计算成本每18个月下降一半大规模数字化存储定律存储数字化信息的成本每年以100%的速率呈指数形式下降梅特卡夫法则和网络经济学网络价值随网络用户的增加而以指数形式增长通信成本递减和英特网通信成本的迅速下降及互联网规模的迅速扩大标准化和网络效应技术标准越来越一致当前第5页\共有72页\编于星期二\2点7.2信息技术基础设施的构成

计算机硬件平台操作系统平台企业软件应用数据管理和存储网络/通信平台因特网平台咨询与系统集成当前第6页\共有72页\编于星期二\2点计算机硬件平台客户机（台式机，移动计算设备，笔记本电脑）主要使用的是Intel和AMD公司生产的微处理器服务器：刀片服务器主要使用Intel和AMD生产的微处理器。计算机硬件平台市场日益集中到几个供应商，如IBM、HP、Dell等。Intel、AMD和IBM是主要的芯片供应商。当前第7页\共有72页\编于星期二\2点

操作系统平台操作系统：是一种用于管理一台计算机上所有资源和活动的软件。客户机端操作系统：目前主要为Windows。服务器端操作系统：目前主要为Unix或Linux。当前第8页\共有72页\编于星期二\2点

企业应用软件企业软件应用：企业信息系统中的各种应用软件。在美国，应用软件主要提供商是SAP和Oracle。在中国，应用软件的主要供应商还包括用友、金蝶、神州数码等。应用软件还包括各种中间件。当前第9页\共有72页\编于星期二\2点数据管理和存储数据管理：实际上就是指各类数据库管理系统(DBMS)。目前统治市场的产品主要包括：DB2(IBM)Oracle(甲骨文)SQLServer(微软)AdaptiveServerEnterprise(Sybase)LinuxMySQL(HP)数据存储：主要指各种外部存储设备。主要的技术包括磁带、磁盘、磁盘阵列、存储域网(SAN)等。主要的产品提供商包括希捷(Seagate)、迈拓(Maxtor)和西部数据(WesternDigital)等。当前第10页\共有72页\编于星期二\2点

网络/通信平台

网络/通信硬件：指连接网络中各类计算机的通信线路（电话线、同轴电缆、光线等）和网络设备（如路由器、交换机等）。主要的供应商包括思科(Cisco)、朗讯(Lucent)、北电(Nortel)和瞻博（Juniper）等。网络/通信软件：主要指在各类服务器和客户机上运行的网络操作系统。如WindowsServer、Unix和Linux。当前第11页\共有72页\编于星期二\2点

互联网平台互联网平台：是指建立与维护企业网站、虚拟主机服务、内联网、外联网等所需的硬件、软件和管理服务的总称。硬件：Web服务器等。供应商主要有Dell、HP、IBM等。软件：Web服务器软件、Web应用开发工具等。供应商主要有微软,Sun等。当前第12页\共有72页\编于星期二\2点咨询与系统集成服务咨询与系统集成服务：一般由企业外部的系统集成服务提供商提供。他们可以为企业信息系统的建设、维护和升级提供咨询和一揽子系统集成解决方案，包括系统规划、系统分析和设计、硬件和软件选型及供应、系统实施和维护等过程。著名的系统集成服务提供商包括：Accenture、IBM、EDS、HP和Infosys等。当前第13页\共有72页\编于星期二\2点7.3当代硬件和软件平台的发展趋势当代硬件平台的发展趋势新兴移动数字平台移动电话、上网本、电子化阅读器网格计算：它利用因特网把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，充分利用网上其它计算机的闲置能力，从而具有超强的数据处理能力。云计算和效用计算自主计算：系统具有自我配置、自我优化、自我修复和自我保护的能力。目前，微软的WindowsXP所具有的自我打补丁和自动升级的功能就体现了自主计算的理念。当前第14页\共有72页\编于星期二\2点7.3当代硬件和软件平台的发展趋势当代软件平台的发展趋势开放源代码软件和Linux的兴起无所不在的JAVA：Java已成为几乎所有数字设备的一种通用的应用软件开发工具，尤其被普遍应用于Web系统的开发。Web服务和面向服务的架构软件聚合：个人用户和企业对这些软件组件进行自由组合软件外包当前第15页\共有72页\编于星期二\2点

7.4云计算基本概念及主要服务形式

云计算因何而生不断增长的计算资源处理器核数:每18个月100%内存/硬盘容量:每年60％网络带宽:每年100％现有计算模型的局限低利用率:<20%高维护费用:软硬件成本的x5～x10低可用性:65％服务存在不可用现象当前第16页\共有72页\编于星期二\2点

云计算基本概念云计算vs电力网Low

VoltageHighVoltageWirelessEthernet

多种接入设备，随时随地使用，按需付费，易管理，负载平衡，基础设施多样当前第17页\共有72页\编于星期二\2点

云计算基本概念当前第18页\共有72页\编于星期二\2点

云计算基本概念云(资源池)是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等。私有云(专用云)是由单个客户所拥有的按需提供基础设施，该客户控制哪些应用程序在哪里运行，拥有服务器、网络和磁盘，并且可以决定允许哪些用户使用基础设施。公用云是由第三方运行的云，第三方可以把来自许多不同客户的作业在云内的服务器、存储系统和其它基础设施上混合在一起。最终用户不知道运行其作业的同一台服务器、网络或磁盘上还有哪些用户。混合云把公用云模式与私有云模式结合在一起。客户通过一种可控的方式对云部分拥有，部分与他人共享。当前第19页\共有72页\编于星期二\2点当前第20页\共有72页\编于星期二\2点

云计算的工作原理当前第21页\共有72页\编于星期二\2点云计算的特点当前第22页\共有72页\编于星期二\2点

云计算带来的变革

当前第23页\共有72页\编于星期二\2点

云计算的主要服务形式

当前第24页\共有72页\编于星期二\2点当前第25页\共有72页\编于星期二\2点当前第26页\共有72页\编于星期二\2点

7.5云计算应用实例

Amazon的弹性计算云当前第27页\共有72页\编于星期二\2点1GB数据存放1个月为0.15美元每个服务器租用1小时为0.1美元弹性计算云EC2为企业提供计算服务简单存储服务S3为企业提供存储服务Amazon的弹性计算云当前第28页\共有72页\编于星期二\2点Google的云计算应用

当前第29页\共有72页\编于星期二\2点当前第30页\共有72页\编于星期二\2点当前第31页\共有72页\编于星期二\2点当前第32页\共有72页\编于星期二\2点阿里巴巴云计算传统的云计算模式都是通过转租给其对应客户获益，而阿里巴巴主推的电子商务云计算与传统云计算有着本质的区别，电子商务云计算将为国内用户提供各种电子商务服务，这在IBM、Google等其他云计算厂商那里是得不到的。阿里巴巴的云计算将有更大的增值空间，“除了出租房子，还给来租房做生意的客户做装修、打广告、提供计算、存储、营销和管理等服务，我们仅仅通过向企业提供从事电子商务的基础服务，收取‘水电煤气费’就够了。”当前第33页\共有72页\编于星期二\2点当前第34页\共有72页\编于星期二\2点当前第35页\共有72页\编于星期二\2点当前第36页\共有72页\编于星期二\2点当前第37页\共有72页\编于星期二\2点当前第38页\共有72页\编于星期二\2点当前第39页\共有72页\编于星期二\2点7.6云计算技术发展面临的主要问题数据隐私问题：如何保证存放在云服务提供商的数据隐私，不被非法利用，不仅需要技术的改进，也需要法律的进一步完善。数据安全性：有些数据是企业的商业机密，数据的安全性关系到企业的生存和发展。云计算数据的安全性问题解决不了会影响云计算在企业中的应用。用户使用习惯：如何改变用户的使用习惯，使用户适应网络化的软硬件应用是长期而艰巨的挑战。网络传输问题：云计算服务依赖网络，目前网速低且不稳定，使云应用的性能不高。云计算的普及依赖网络技术的发展。当前第40页\共有72页\编于星期二\2点当前第41页\共有72页\编于星期二\2点7.7物联网概述

利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。当前第42页\共有72页\编于星期二\2点

物联网（IOT）提出的背景当前第43页\共有72页\编于星期二\2点

十五年周期定律IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。当前第44页\共有72页\编于星期二\2点

IOT基本理论模型当前第45页\共有72页\编于星期二\2点

物联网（IOT）的特征当前第46页\共有72页\编于星期二\2点7.8物联网的体系架构及核心技术当前第47页\共有72页\编于星期二\2点

7.8物联网的体系架构及核心技术从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，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、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。当前第48页\共有72页\编于星期二\2点传感技术传感技术主要包括各式的传感器与传感节点，以及它们与互联中心相连接的网络传感器：一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测的信息按一定规律转换为电信号或其他所需形式的信息输出。RFID(射频识别）是物联网中用得最多的一种传感器，它是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取数据。传感节点：是一个信息汇聚点，在这个信息汇聚点下包含一组或数组肩负起同样作用的传感器传感网：传感网友两重意义一是与互联网相连接。形成互联网的一部分，起信号传输作用另一个是独立地形成一个局域网，在这个局域网中，传感网起着局域网的数据处理中心当前第49页\共有72页\编于星期二\2点7.9物联网的应用当前第50页\共有72页\编于星期二\2点

7.9物联网应用

给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。当前第51页\共有72页\编于星期二\2点人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。个人保健7.9物联网应用当前第52页\共有72页\编于星期二\2点

对珍贵的古老建筑进行保护，是文物保护单位长期以来的一个工作重点。将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中，无需拉线钻孔，便可有效地对建筑物进行长期的监测。此外，对于珍贵文物而言，在保存地点的墙角、天花板等位置，监测环境的温度、湿度是否超过安全值，可以更妥善地保护展览品的品质。

7.9物联网应用当前第53页\共有72页\编于星期二\2点7.10大数据的概念、特点大数据产生的历史背景半个世纪以来，随着计算机技术全面融入社会生活，信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息，而且其增长速度也在加快。21世纪是数据信息大发展的时代，移动互联、社交网络、电子商务等极大拓展了互联网的边界和应用范围，各种数据正在迅速膨胀并变大。互联网（社交、搜索、电商）、移动互联网、物联网（传感器，智慧地球）、GPS、医学影像、安全监控、金融（银行、股市、保险）、电信（通话、短信）都在疯狂产生着数据。当前第54页\共有72页\编于星期二\2点大数据时代到来全球每秒钟发送2.9百万封电子邮件，一分钟读一篇的话，足够一个人昼夜不息的读5.5年每天会有2.88万个小时的视频上传到Youtube，足够一个人昼夜不息的观看3.3年…推特上每天发布5千万条消息，假设10秒钟浏览一条信息，这些消息足够一个人昼夜不息的浏览16年…每天亚马逊上将产生6.3百万笔订单…每个月网民在Facebook上要花费7千亿分钟，被移动互联网使用者发送和接收的数据高达1.3EBGoogle上每天需要处理24PB的数据…新的时代，人们从信息的被动接受者变成了主动创造者1B=8bit1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GBPBEBZBYB1E约等于6626亿部红楼梦当前第55页\共有72页\编于星期二\2点大数据时代到来

TBPBZBEB大量新数据源的出现则导致了非结构化、半结构化数据爆发式的增长根据IDC监测，人类产生的数据量正在呈指数级增长，大约每两年翻一番，这个速度在2020年之前会继续保持下去。这意味着人类在最近两年产生的数据量相当于之前产生的全部数据量数据量增加数据结构日趋复杂这些由我们创造的信息背后产生的这些数据早已经远远超越了目前人力所能处理的范畴大数据时代正在来临..当前第56页\共有72页\编于星期二\2点大数据的构成大数据=海量数据+复杂类型的数据海量交易数据：企业内部的经营交易信息主要包括联机交易数据和联机分析数据，是结构化的、通过关系数据库进行管理和访问的静态、历史数据。通过这些数据，我们能了解过去发生了什么。大数据包括：交易数据和交互数据集在内的所有数据集海量交互数据：源于Facebook、Twitter、LinkedIn及其他来源的社交媒体数据构成。它包括了呼叫详细记录CDR、设备和传感器信息、GPS和地理定位映射数据、通过管理文件传输ManageFileTransfer协议传送的海量图像文件、Web文本和点击流数据、科学信息、电子邮件等等。可以告诉我们未来会发生什么。海量数据处理：大数据的涌现已经催生出了设计用于数据密集型处理的架构。例如具有开放源码、在商品硬件群中运行的ApacheHadoop。当前第57页\共有72页\编于星期二\2点大数据的4V特征“大量化(Volume)、多样化(Variety)、快速化(Velocity)、价值密度低（Value）”就是“大数据”的显著特征，或者说，只有具备这些特点的数据，才是大数据。体量Volume多样性Variety价值密度Value速度Velocity非结构化数据的超大规模和增长总数据量的80~90%比结构化数据增长快10倍到50倍是传统数据仓库的10倍到50倍大数据的异构和多样性很多不同形式（文本、图像、视频、机器数据）无模式或者模式不明显不连贯的语法或句义大量的不相关信息对未来趋势与模式的可预测分析深度复杂分析（机器学习、人工智能Vs传统商务智能(咨询、报告等）实时分析而非批量式分析数据输入、处理与丢弃立竿见影而非事后见效当前第58页\共有72页\编于星期二\2点大数据要解决的问题

Volume海量的数据规模Variety多样的数据类型ValueVelocity快速的数据流转巨大的数据价值当前第59页\共有72页\编于星期二\2点大数据技术将被设计用于在成本可承受（economically）的条件下，通过非常快速（velocity）的采集、发现和分析，从大量化（volumes）、多类别（variety）的数据中提取价值（value），将是IT领域新一代的技术与架构

企业用以分析的数据越全面，分析的结果就越接近于真实。

大数据分析意味着企业能够从这些新的数据中获取新的洞察力，并将其与已知业务的各个细节相融合当前第60页\共有72页\编于星期二\2点

中国企业大数据市场分析12011年-2016年中国大数据市场规模22012年各行业大数据市场规模计世资讯预测，2012年政府、互联网、电信、金融的大数据市场规模较大，四个行业将占据一半市场份额。由于各个行业都存在大数据应用需求，潜在市场空间非常可观。计世资讯认为，2011年是中国大数据市场元年，一些大数据产品已经推出，部分行业也有大数据应用案例的产生。2012年-2016年，将迎来大数据市场的飞速发展。计世资讯预测，2012年中国大数据市场规模将达到4.7亿元，2013年大数据市场将迎来增速为138.3%的飞跃，到2016年，整个市场规模逼近百亿。当前第61页\共有72页\编于星期二\2点

企业大数据应用需求分析13各行业企业对大数据的关注程度目前企业的数据系统架构存在问题2目前企业数据分析处理面临的问题当前第62页\共有72页\编于星期二\2点技术领域的挑战

对现有数据库管理技术的挑战传统的数据库部署不能处理数TB级别的数据，也不能很好的支持高级别的数据分析。急速膨胀的数据体量即将超越传统数据库的管理能力。经典数据库技术并没有考虑数据的多类别）SQL在设计的一开始是没有考虑非结构化数据的。实时性的技术挑战：一般而言，像数据仓库系统、BI应用，对处理时间的要求并不高。因此这类应用往往运行1、2天获得结果依然可行的。但实时处理的要求，是区别大数据应用和传统数据仓库技术、BI技术的关键差别之一。技术架构的挑战：当前第63页\共有72页\编于星期二\2点网络架构、数据中心、运维的挑战：

人们每天创建的数据量正呈爆炸式增长，但就数据保存来说，技术改进不大，如此庞大的数据量首先在存储上就会是一个非常严重的问题技术领域的挑战当前第64页\共有72页\编于星期二\2点大数据与云计算云计算的模式是业务模式，本质是数据处理技术。数据是资产，云为数据资产提供存储、访问和计算。当前云计算更偏重海量存储和计算，以及提供的云服务，运行云应用，但是缺乏盘活数据资产的能力，挖掘价值性信息和预测性分析，为国家、企业、个人提供决策和服务，是大数据核心议题，也是云计算的最终方向。当前第65页\共有72页\编于星期二\2点7.11

大数据的应用在Amazon，推出新产品和服务，不需要冗长的调研、分析、讨论等环节，而是尽可能地推出产品两周内，消费者就会在公司的网站上留下访问、评论、购买、推荐等各种数据。接下来就是大数据技术出场，分析这些海量的数据，评估产品是否令人满意，预判消费者是否对类似的产品感兴趣，从而决定这款产品是否应该继续推向市场Amazon的实践当前第66页\共有72页\编于星期二\2点

7.11

大数据的应用大数据赋予我们洞察未来的能力马云成功预测2008年经济危机“2008年初,阿里巴巴平台上整个买家询盘数急剧下滑，欧美对中国采购在下滑。海关是卖了货，出去以后再获得数据；我们提前半年时间从询盘上推断出世界贸易发生变化了。”通常而言，买家在采购商品前，会比较多家供应商的产品，反映到阿里巴巴网站统计数据中，就是查询点击的数量和购买点击的数量会保持一个相对的数值，综合各个维度的数据可建立用户行为模型。因为数据样本巨大,保证用户行为模型的准确性。因