1、第十四章 云計算與物聯(lián)網 本章學習要點： 云計算及其發(fā)展 主流的云計算技術 物聯(lián)網及其應用 云計算與物聯(lián)網的關系 大數(shù)據(jù)時代14.1 云計算及其發(fā)展14.1.1 云計算的概念 云計算（CloudComputing），最早由谷歌提出，它描述的是一種基于互聯(lián)網的計算方式，通過這種方式，共享的軟、硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。 通常將提供資源的網絡稱為“云”，云計算的核心思想是：將大量用網絡連接的計算資源統(tǒng)一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務，如圖14-1所示。圖14-1 云計算示意圖 云計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端/服務器(C/S)的大轉變之后的又一種巨變，

2、它描述了一種基于互聯(lián)網的新的IT服務增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網來提供動態(tài)的、易擴展的、而且常常是虛擬化的資源。14.1.2 云計算的特點 從研究現(xiàn)狀看，云計算具有以下特點。1超大規(guī)模 “云“具有相當?shù)囊?guī)模。Google云計算已經擁有100多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟和Yahoo等公司的”云“均擁有幾十萬臺服務器。”云“能賦予用戶前所未有的計算能力。2虛擬化 云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取服務。所請求的資源來自“云“，而不是固定的有形體。應用在“云”中某處運行，但實際上用戶無需了解運行的具體位置，只需要一臺終端設備就可以通過網絡來獲取各種能力超強的服務。3.

3、 高可靠性 “云“使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算結點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機更加可靠。 4通用性 云計算不局限于特定的應用，同一片“云“可以同時支撐不同應用的運行，在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用。5按需服務 “云”是龐大的資源池，用戶按需購買服務，像自來水、電和煤氣那樣計費。6極其廉價 “云”的特殊容錯措施使得可以采用極其廉價的結點來構成“云”。“云”的自動化管理使數(shù)據(jù)中心管理成本大幅降低。，“云”具有前所未有的性能價格比。14.1.3 網格計算與云計算1. 什么是網格計算 網格（Grid），是20世紀90年代中期發(fā)展起來的下一代因特網核心技術 網

4、格是在網絡基礎上，基于SOA，使用互操作、按需集成等技術手段，將分散在不同地理位置的資源虛擬成為一個有機整體，實現(xiàn)計算、存儲、數(shù)據(jù)、軟件和設備等資源的共享，從而大幅提高資源的利用率，使用戶獲得前所未有的計算和信息能力。 2. 網格計算與云計算的關系 網格計算與云計算的關系，就像OSI與TCP/IP之間的關系，兩者相互促進，協(xié)同發(fā)展，沒有網格計算打下的基礎，云計算不會這么快到來 。 網格計算以科學研究為主，非常重視標準規(guī)則，也非常復雜，實現(xiàn)起來難度大，而且缺乏成功的商業(yè)模式。云計算是網格計算的一種簡化形態(tài)，可以說云計算的成功也體現(xiàn)了網格計算的成功。返回本節(jié)首頁返回本章首頁 云計算也并非是萬能的，

5、對于許多高端科學或軍事應用而言，云計算是無法滿足需求的，必須依靠網格計算來解決。 14.2 主流的云計算技術14.2.1 Google云計算 Google擁有全球最強大的搜索引擎，而且是當今最大的云計算技術的使用者。 Google云計算技術包括：Google文件系統(tǒng)GFS、分布式計算編程模型MapReduce、分布式鎖服務Chubby、分布式結構化數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)Bigtable等。 GFS提供了海量數(shù)據(jù)的存儲和訪問的能力，MapReduce使得海量信息的并行處理變得簡單易行，Chubby保證了分布式環(huán)境下并發(fā)操作的同步問題，Bigtable使得海量數(shù)據(jù)的管理和組織十分方便。14.2.2 Amaz

6、on云計算 Amazon（亞馬遜）是依靠電子商務逐步發(fā)展起來的，很早就進入了云計算領域，并在云計算。云存儲等方面一直處于領先地位。 Amazon提供的云計算服務產品主要有：彈性計算云（EC2）、簡單存儲服務（S3）、簡單數(shù)據(jù)庫服務（Simple DB）、簡單隊列服務（SQS）、彈性MapReduce服務、內容推送服務（CloudFront）、AWS導入/導出、關系數(shù)據(jù)庫服務（RDS）等。 14.2.3 微軟云計算 繼Google、Amazon、IBM之后，微軟又推出了自己的云計算“Windows Azure”，這是繼Windows取代DOS之后，微軟的又一次顛覆性的轉型。 Windows Az

7、ure定位為平臺服務，一套全面的開發(fā)工具、服務和管理系統(tǒng)。它可以為開發(fā)者提供一個平臺，并允許開發(fā)者使用微軟全球數(shù)據(jù)中心的儲存、計算能力和網絡基礎服務，從而開發(fā)出可運行在云服務器、數(shù)據(jù)中心、Web和PC上的應用程序。 Azure服務平臺包括以下主要組件：Windows Azure；MicrosoftSQL數(shù)據(jù)庫服務，Microsoft .Net服務；用于分享、儲存和同步文件的Live服務；針對商業(yè)的Microsoft SharePoint和Microsoft Dynamics CRM服務。返回本節(jié)首頁返回本章首頁14.3 物聯(lián)網及其應用14.3.1 物聯(lián)網的發(fā)展 物聯(lián)網過去被稱為傳感網。1999

8、年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議上提出“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”。2003年，美國技術評論提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。 2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式提出了“物聯(lián)網”的概念。 2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，IBM首席執(zhí)行官彭明盛向他提出“智慧地球”這一概念，并認為“智慧地球=互聯(lián)網+物聯(lián)網”，建議新政府投資新一代智慧型基礎設施。14.3.2 物聯(lián)網的定義 EPOSS在Internet of Things in 2020報告中分析預測，未來物聯(lián)網的發(fā)展將經歷四個階段，

9、2010年之前RFID被廣泛應用于物流、零售和制藥領域；20102015年物體互聯(lián)；20152020年物體進入半智能化；2020年之后物體進入全智能化。 物聯(lián)網的定義目前還存在較大爭議，各個國家和地區(qū)對于物聯(lián)網都有自己的定義。 中國對物聯(lián)網的定義是：通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理。它是在互聯(lián)網的基礎上延伸和擴展的網絡。14.3.3 物聯(lián)網的技術架構 從技術架構上來看，物聯(lián)網可分為3層：感知層、網絡層和應用層，如圖14-2所示。圖14-2 物聯(lián)網架構示意圖 感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，包括溫度傳

10、感器、濕度傳感器、電子標簽、攝像頭、紅外線感應器等感知終端，該層的主要功能是識別物體和采集信息。 網絡層由各種有線網絡、無線網絡、互聯(lián)網以及網絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，主要功能是負責傳遞和處理感知層獲取的信息。 應用層是物聯(lián)網和用戶（包括人、組織和其它系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)物聯(lián)網的智能應用。14.3.4 物聯(lián)網的應用返回本節(jié)首頁返回本章首頁 目前，物聯(lián)網的應用已經遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域，如圖14-3所示。圖14-3 物聯(lián)網應用領域14.4 云計算與

11、物聯(lián)網的關系 云計算是物聯(lián)網發(fā)展的基石，并且從兩個方面促進物聯(lián)網的實現(xiàn)。 云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網的核心，運用云計算模式使物聯(lián)網中以“兆”計算的各類物品的實時動態(tài)管理和智能分析變得可能。 云計算促進物聯(lián)網和互聯(lián)網的智能融合，從而構建“智慧地球”。 物聯(lián)網的四大組成部分：感應識別、網絡傳輸、管理服務和綜合應用，其中中間兩個部分都會應用到云計算，特別是“管理服務” ，使用云計算可能是最經濟實惠的一種方式。 14.5 大數(shù)據(jù)時代14.5.1 什么是大數(shù)據(jù) 近年來，大數(shù)據(jù)一詞越來越多地被提及，人們用它來描述和定義信息爆炸時代產生的海量數(shù)據(jù)，并命名與之相關的技術發(fā)展與創(chuàng)新。 “大數(shù)據(jù)”在互聯(lián)網行業(yè)主要指：互聯(lián)

12、網公司在日常運營中生成、積累的用戶網絡行為的非結構化和半結構化數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的規(guī)模是如此龐大，以至于不能用G或T來衡量。 目前，數(shù)據(jù)量的衡量單位已經從TB（1TB=1024GB）級別躍升到了PB（1PB=1024TB）、EB（1EB=1024PB）乃至ZB（1ZB=1024EB）級別。 14.5.2 大數(shù)據(jù)的基本特征大數(shù)據(jù)主要具有以下四大基本特征。1數(shù)據(jù)量大 目前我們對大數(shù)據(jù)的起始計量單位至少是P（210T=1024T1000T）、E（220T=1048576T100萬T）或Z（230=107374182410億T）。 2種類繁多 數(shù)據(jù)種類包括網絡日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等，多種類型的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)處理能力提出了更高的要求。 3價值密度低 隨著今后物聯(lián)網的廣泛應用，信息感知無處不在，信息海量，但價值密度較低，如何通過強大的算法更迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”，是大數(shù)據(jù)時代亟待解決的難題。4速度快、實效性強 這是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)