计算机网络技术基础-云计算与物联网

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，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.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，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14.2.1Google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。14.2.2Amazon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（SimpleDB）、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——“WindowsAzure”，这是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性的转型。WindowsAzure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：WindowsAzure；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MicrosoftSharePoint和MicrosoftDynamicsCRM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《InternetofThingsin2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；2010～2015年物体互联；2015～2020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=1024T≈1000T）、E（220T=1048576T≈100万T）或Z（230=1073741824≈10亿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挖掘最显著的特征。14.5.3大数据的影响大数据是信息通信技术发展积累至今，按照自身技术发展逻辑，从提高生产效率向更高级智能阶段的自然生长。大数据对社会经济生活产生的影响绝不限于技术层面，更本质上，它通过技术的创新与发展，以及数据的全面感知、收集、分析、共享，为人们提供了一种全新的看待世界的方法，即决策行为将日益基于数据分析做出，这必将引起社会发生巨大变革。返回本节首页返回本章首页