云计算-物联网的应用技术

云计算是一种基于互联网的计算方式,利用这种方式,远程用户计算机等设备终端可以 共享基于互联网的软硬件资源和信息。继大型计算机到客户端一服务器的大转变之后,云 计算是又一次巨变,同时也是互联网信息时代基础设施与应用服务模式的重要形态,也是新 一代信息技术集约化使用的趋势。

云计算基于互联网的计算方式

狭义的云是指通过互联网以按需的方式获得所需要的资源,是IT基础设施的扩展使 用模式。提供资源的网络称为云,从互联网用户角度看云中的资源是可以无限扩展的,并且 可以随时获取,按需使用,按使用缴费。

广义的云是指厂商通过建立网络服务器集群,向各种不同类型客户提供在线软件服务、 计算分析硬件租赁、数据存储等不同类型的服务。

目前,人们对信息资源的使用正由计算机主机向云计算过渡。有了云计算,云端可以提 供计算功能,所有的操作都可以利用网络完成,用户终端不再需要自己有强大的计算功能。

云计算具有以下重要特征:资源、平台和应用服务,使用户摆脱对具体设备特别是计 算、存储的依赖,专注于创造和体验业务价值;资源聚集与集中管理,实现规模效应与可控 质量保障;按需扩展与弹性租赁,降低了信息化成本。

1. 云计算的三种服务层次

按技术特点和应用形式来分,云计算技术可以分为三个层次,如图3-20所示。

 

云计算的计算模型

1)     基础设施即服务(laaS)

基础设施即服务(Infrastructure as a Service)是指以服务的形式来提供计算资源、存 储、网络等基础IT架构。通常用户根据自身的需求来购买所需的IT资源,并通过Web Service.Web界面等方式对IT资源进行配置、监控以及管理。laaS除了提供IT资源外,还 在云架构内部实现了负载平衡、错误监控与恢复、灾难备份等保障性功能。

laaS通常分为三种用法:公有云、私有云和混合云。Amazon EC2弹性云在基础设施 云中使用的是公共服务器池(公有云);比较私有化的服务会使用企业内部数据中心的一组 私有服务器池(私有云);若开发软件是在企业数据中心的环境中,则公有云、私有云、混合 云这几种类型的云都能使用。

laaS允许用户动态申请或释放节点,按使用量来计费。用户可认为能够申请的资源是 足够多,因为运行laaS的服务器规模超过几十万台。亚马逊公司是最大的laaS供应商, EC2允许订购者运行云应用程序。IBM.VMware和HP也是laaS的供应商。

云计算的基础设施即服务

2)      平台即服务(PaaS)

将开发环境作为一种服务来提供,是一种分布式的平台服务,厂商将开发环境、服务器 平台、硬件资源等作为服务提供给用户,用户在这种平台基础上定制开发自己的应用程序并 可以通过这里的服务器和网络传递给其他客户。

如PaaS产品Google App Engine是由Python应用服务群.BigTable数据库及GFS组 成的平台,一体化主机服务及可自动升级的在线应用为客户提供服务。在Google的基础架 构上运行用户编写的应用程序就可以为互联网用户提供服务,Google提供应用运行及维护 所需的平台资源。

3)     软件及服务(SaaS)

软件即服务,通过互联网提供软件资源的云服务,用户向提供商租用基于Web的软件, 来管理企业经营活动,从而无须购买软件。SaaS解决方案具有前期成本低、便于维护、可快 速展开使用等明显的优势。云计算里的SaaS就是通过标准的网络浏览器提供应用软件,在 这里通用的办公室桌面办公软件及其相关的数据并非在个人计算机里面,而是储存在云端

的主机里,使用网络浏览器通过网络来获得这些软件和数据。

Salesforce, com、Google Docs ^Google Apps 等提供 SaaS 服务。

2.   云计算的技术层次

云计算的服务层次主要考虑给客户带来什么。云计算的技术层次主要从系统属性和设 计思想角度来说明云,是对软硬件资源在云计算技术中所充当角色的说明,从云计算技术角 度来分,云计算由四部分构成:虚拟化资源、服务管理中间件、物理资源和服务接口,如 图3-21所示。

云计算层次

(1)     服务接口:

统一规范了云计算时代使用计算机的各种标准、各种规则等,是用户端 与云端相互交互操作的接口,可以完成用户或服务的注册。

(2)     服务管理中间件:

中间件位于服务和服务器集群之间,是提供管理和服务的管理 系统。对标识、认证、授权、目录、安全性等服务进行标准化和操作,为应用系统提供统一的 标准化程序接口和协议,隐藏底层硬件、操作系统和网络的异构性,统一管理网络资源。其 用户管理包括用户许可、用户身份验证、用户定制管理等;资源管理包括负载均衡、资源监 控、故障检测等;安全管理包括身份验证、访问授权、安全审计、综合防护等;映像管理包括 映像创建、部署、管理等。

(3)     虚拟化资源:

指一些可以实现某种操作且具有一定功能,但其本身是虚拟而不是 真实的资源,如计算池、存储池和网络池、数据资料库等,通过软件来实现的相关虚拟化功能 包括虚拟环境、虚拟系统以及虚拟平台等。

(4)     物理资源:

主要指可以支持计算机正常运行的一些硬件设备及技术,这些设备可 以是客户机、服务器及各种磁盘存储阵列等设备,可以通过现有的网络技术和并行技术、分 布式技术等将分散的计算机组成一个集群,成为具有超强功能的用于计算和存储的集群。 传统的计算机需要足够大的硬盘、CPU、大容量的内存等,而在云计算时代,本地计算机可 以不再需要这些强大的功能,只要一些必要的硬件设备及基本的输入/输出设备即可。

3.   云计算的优点及存在的问题

云计算的优点:

云计算的优点

(1)  降低成本。由于用户统计复用云端资源,云端资源不会闲置,从而大幅提升云端资 源利用率,综合效果有:降低了 IT基础设施的建设维护成本,应用建构、运营基于云端的 IT资源;通过订购在线的SaaS软件服务降低软件购买成本;通过虚拟化技术可以提高现 有IT基础设施的利用率;通过动态电源管理等手段,可节省数据中心的能耗。

(2)  配置灵活。由于其技术设计的特点,云可以提供灵活资源。用户能够动态地和柔性 地分配资源给应用,而不需要额外的硬件和软件,当需求扩大时,用户能够缩减过渡时间,快速 扩张;当需求在缩小时,能够避免设备的闲置。用户可以在需要时快速使用云服务,云将更多 的服务器分配给需要的工作;在不需要时云可以萎缩或者消失。正是由于这种特点,使得云 非常适合间歇性、季节性或者暂时性的工作。主要的应用包括软件开发和测试项目。

(3)  速度更快。在速度方面,云计算有潜力让程序员使用免费或者价格低廉的开发制 作软件服务,并让其快速面世。这种功能能让企业更加敏捷、反应速度更快,同时能够修改 企业级的标准应用和流程。对于那些需要大量IT设备的应用,云可以显著地降低采购、交 付和安装服务的时间。

(4) 潜在的高可靠性、高安全性。信息由专业的团队来管理,数据由先进的数据中心来 保存。同时,严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与所制定的目标进行数据共享。通 过集中式的管理和先进的可靠性保障技术,云计算的可靠性和安全性系数是非常高的。

云计算存在的问题:

(1) 企业将应用从传统开发、部署、维护模式转换到基于云计算平台的模式时,存在成本 的转移,转移成本的大小由应用的复杂度、强度、关联度以及团队工作模式的契合度等决定。

(2)  人们将数据存储到第三方空间,首先关心的是隐私和数据安全问题,在第三方空间 里,人们不知道他们的数据到底存储在哪里,都有谁可以共享他们的数据。甚至一些云计算 供应商为了节省成本将他们的服务器下设到不同的国家,这样又会出现新的问题,这样就不 可避免地会出现数据保护不周的问题。

4.  物联网与云计算

物联网规模发展到一定程度之后,必然要与云计算相互结合起来,物联网与云计算的结 合可以分为如下几个层面:

(1)     利用IT虚拟化技术,为物联网提供后端支撑平台,以提高物理世界的运行、管理、 资源的使用效率等。采用服务器虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化,使服务器与网络之间、 网络与存储之间也能够达到资源共享的虚拟化,实现计算能力的有效利用,为各类物联网的 应用提供支撑。

(2) 基于各类计算资源,建设绿色云计算服务中心,采用软件即服务(SaaS).平台即服 务(PaaS).基础设施即服务(laaS)等模式为物联网服务。

(3)  物联网、互联网的各种业务与应用逐步融合在云计算中并集成,实现物联网与互联 网中的设备、信息、应用和人的广义交互与整合。

云计算将用户和计算、数据中心进行解耦,软件就是服务的商业模式,如Google、 Facebook等。美国技术和市场调研公司Forrester Research发布的商业和技术展望中提 出,云计算将比你想象的更快更飞速地到来,并且将被很少的公司控制。

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