計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)（微課版）（第6版） 課件 第11章 云計算與物聯(lián)網(wǎng)

第十一章云計算與物聯(lián)網(wǎng)本章學(xué)習(xí)要點：

云計算及其發(fā)展

主流的云計算技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用

云計算與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

大數(shù)據(jù)時代11.1云計算及其發(fā)展11.1.1云計算的概念

云計算（Cloud

Computing），最早由谷歌提出，它描述的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)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(shè)備。通常將提供資源的網(wǎng)絡(luò)稱為“云”，云計算的核心思想是：將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個計算資源池向用戶按需服務(wù)，如圖11-1所示。圖10-1云計算模型云計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端/服務(wù)器(C/S)的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變，它描述了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)的、易擴展的、而且常常是虛擬化的資源。11.1.2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)?！霸啤熬哂邢喈?shù)囊?guī)模。Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務(wù)器，Amazon、IBM、微軟和Yahoo等公司的”云“均擁有幾十萬臺服務(wù)器?！痹啤澳苜x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(wù)。所請求的資源來自“云“，而不是固定的有形體。應(yīng)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(shè)備就可以通過網(wǎng)絡(luò)來獲取各種能力超強的服務(wù)。3.高可靠性“云“使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算結(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)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(yīng)用，同一片“云“可以同時支撐不同應(yīng)用的運行，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用。5．按需服務(wù)“云”是龐大的資源池，用戶按需購買服務(wù)，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(jié)點來構(gòu)成“云”?！霸啤钡淖詣踊芾硎箶?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。11.1.3網(wǎng)格計算與云計算的關(guān)系1.什么是網(wǎng)格計算

網(wǎng)格（Grid），是20世紀90年代中期發(fā)展起來的下一代因特網(wǎng)核心技術(shù)。網(wǎng)格是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，基于SOA，使用互操作、按需集成等技術(shù)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(shè)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(wǎng)格計算與云計算的關(guān)系網(wǎng)格計算與云計算的關(guān)系，就像OSI與TCP/IP之間的關(guān)系，兩者相互促進，協(xié)同發(fā)展，沒有網(wǎng)格計算打下的基礎(chǔ)，云計算不會這么快到來。網(wǎng)格計算以科學(xué)研究為主，非常重視標準規(guī)則，也非常復(fù)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(wǎng)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(wǎng)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，對于許多高端科學(xué)或軍事應(yīng)用而言，云計算是無法滿足需求的，必須依靠網(wǎng)格計算來解決。11.2主流的云計算技術(shù)11.2.1阿里云計算

“阿里云”被視為中國云計算的代名詞，在福布斯中國500強企業(yè)中，三分之一都在使用阿里云。近年來，阿里巴巴的技術(shù)創(chuàng)新不斷打破美國谷歌、蘋果等科技巨頭的長期壟斷，在全球科技舞臺大放異彩。

阿里云的飛天操作系統(tǒng)（Apsara）誕生于2009年2月，是由阿里云自主研發(fā)、服務(wù)全球的、超大規(guī)模的通用操作系統(tǒng)，目前已為全球200多個國家和地區(qū)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)、政府、機構(gòu)等提供服務(wù)。

飛天系統(tǒng)可以將遍布全球的百萬級服務(wù)器連成一臺超級計算機，以在線公共服務(wù)的方式為社會提供計算能力，從而有效解決計算的規(guī)模、效率和安全等問題。11.2.2華為云計算

華為云”成立于2005年，其主要目標是為用戶提供一站式云計算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。2017年3月，華為又專門成立了CloudBU，全力構(gòu)建并提供可信、開放、全球線上線下服務(wù)能力的公有云。

彈性云計算（ECC）是整合了計算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源，按需使用、按需付費的一站式IT計算資源租用服務(wù)，以幫助開發(fā)者和管理員在不需要一次性投資的情況下，快速部署和管理大規(guī)模可擴展的IT基礎(chǔ)設(shè)施資源

飛天的革命性在于將云計算的三個方向進行了高效地整合：提供強大的計算能力，提供通用的計算能力，提供普惠的計算能力。華為云的主要產(chǎn)品包括：彈性云計算、對象存儲服務(wù)和桌面云。

桌面云，它是采用最新的云計算技術(shù)開發(fā)出的一款智能終端產(chǎn)品，外表看似一個小盒子，但卻可以代替普通電腦使用，同時用戶也可以通過PC或移動終端設(shè)備接入桌面云。

對象存儲服務(wù)（OSS）是一個基于對象的云存儲服務(wù)，為客戶提供海量、安全、高可靠、低成本的數(shù)據(jù)存儲能力。同時，提供了多種語言（Java、PHP、C、Python）的SDK來簡化編程。另外，對象存儲服務(wù)還可以為多種應(yīng)用構(gòu)建大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。11.2.3Google云計算Google擁有強大的搜索引擎，而且是當今最大的云計算技術(shù)的使用者之一。

Google云計算技術(shù)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(wù)Chubby、分布式結(jié)構(gòu)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。11.2.4Amazon云計算Amazon（亞馬遜）是依靠電子商務(wù)逐步發(fā)展起來的，很早就進入了云計算領(lǐng)域，并在云計算。云存儲等方面一直處于領(lǐng)先地位。Amazon提供的云計算服務(wù)產(chǎn)品主要有：彈性計算云（EC2）、簡單存儲服務(wù)（S3）、簡單數(shù)據(jù)庫服務(wù)（SimpleDB）、簡單隊列服務(wù)（SQS）、彈性MapReduce服務(wù)、內(nèi)容推送服務(wù)（CloudFront）、AWS導(dǎo)入/導(dǎo)出、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)（RDS）等。11.2.5微軟云計算繼Google、Amazon、IBM之后，微軟又推出了自己的云計算——“WindowsAzure”，這是繼Windows取代DOS之后，微軟的又一次顛覆性的轉(zhuǎn)型。

WindowsAzure定位為平臺服務(wù)，一套全面的開發(fā)工具、服務(wù)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(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)，從而開發(fā)出可運行在云服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、Web和PC上的應(yīng)用程序。Azure服務(wù)平臺包括以下主要組件：WindowsAzure；Microsoft

SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)，Microsoft.Net服務(wù)；用于分享、儲存和同步文件的Live服務(wù)；針對商業(yè)的MicrosoftSharePoint和MicrosoftDynamicsCRM服務(wù)。返回本節(jié)首頁返回本章首頁11.3物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用11.3.1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)過去被稱為傳感網(wǎng)。1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議上提出“傳感網(wǎng)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(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)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(wǎng)”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(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”，建議新政府投資新一代智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。11.3.2物聯(lián)網(wǎng)的定義EPOSS在《InternetofThingsin2020》報告中分析預(yù)測，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個階段，2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域；2010～2015年物體互聯(lián)；2015～2020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(wǎng)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(wǎng)都有自己的定義。中國對物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。11.3.3物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖11-2所示。圖11-2物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)示意圖

感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括溫度傳感器、濕度傳感器、電子標簽、攝像頭、紅外線感應(yīng)器等感知終端，該層的主要功能是識別物體和采集信息。

網(wǎng)絡(luò)層由各種有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，主要功能是負責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)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(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。11.3.4物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用返回本節(jié)首頁返回本章首頁目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)遍及市政管理、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療健康、家居建筑、金融保險、智能工農(nóng)業(yè)、物流零售、能源電力、交通管理和社會安防等多個領(lǐng)域，如圖11-3所示圖11-3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域11.4云計算與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石，并且從兩個方面促進物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)。云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心，運用云計算模式使物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合，從而構(gòu)建“智慧地球”。物聯(lián)網(wǎng)的四大組成部分：感應(yīng)識別、網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理服務(wù)和綜合應(yīng)用，其中中間兩個部分都會應(yīng)用到云計算，特別是“管理服務(wù)”，使用云計算可能是最經(jīng)濟實惠的一種方式。返回本章首頁11.5大數(shù)據(jù)時代11.5.1大數(shù)據(jù)的概念近年來，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(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并命名與之相關(guān)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新。“大數(shù)據(jù)”在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)主要指：互聯(lián)網(wǎng)公司在日常運營中生成、積累的用戶網(wǎng)絡(luò)行為的非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)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(jīng)從TB（1TB=1024GB）級別躍升到了PB（1PB=1024TB）、EB（1EB=1024PB）乃至ZB（1ZB=1024EB）級別。11.5.2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=1024T≈1000T）、E（220T=1048576T≈100萬T）或Z（230=1073741824≈10億T）。2．種類繁多數(shù)據(jù)種類包括網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)的廣泛應(yīng)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