46-應(yīng)用服務(wù)技術(shù)解析課件

1、 第四章 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用服務(wù)技術(shù) 第四章 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)學(xué)習(xí)任務(wù)Click to add title in here 感知技術(shù)標(biāo)識(shí)技術(shù)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)應(yīng)用服務(wù)技術(shù)安全與隱私技術(shù)硬件技術(shù)電源和能量存儲(chǔ)技術(shù)學(xué)習(xí)任務(wù)Click to add title in here4.6 應(yīng)用服務(wù)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún) 123環(huán)境感知型中間件 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合45嵌入式軟件 云計(jì)算技術(shù) 4.6 應(yīng)用服務(wù)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún) 123環(huán)境感4.6.1 物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展導(dǎo)致全球信息總量迅猛增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年全球產(chǎn)生的達(dá)到1.2ZB（12 億TB），世界進(jìn)入Z

2、B 時(shí)代。IDC 預(yù)測(cè)全球數(shù)據(jù)量從2010 年到2015 年5 年將增長(zhǎng)10 倍。而物聯(lián)網(wǎng)中對(duì)象的數(shù)量將龐大到以百億為單位。4.6.1 物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展導(dǎo)致4.6.1 物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)由于物聯(lián)網(wǎng)中的對(duì)象積極參與業(yè)務(wù)流程的需求、高強(qiáng)度計(jì)算需求和數(shù)據(jù)的持續(xù)在線(xiàn)可獲取的特性，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)和大型數(shù)據(jù)中心的誕生。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)海量信息存儲(chǔ)的需求促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、海量數(shù)據(jù)查詢(xún)技術(shù)以及面向物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展。4.6.1 物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)由于物聯(lián)網(wǎng)中的對(duì)象積極參4.6.1 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢(xún)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)世界是海量數(shù)據(jù)的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將使用數(shù)據(jù)中

3、心的模式。數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。 以一個(gè)典型數(shù)據(jù)中心（Google 數(shù)據(jù)中心）加以說(shuō)明。4.6.1 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢(xún)案例：Google 數(shù)據(jù)中心（1）GFS（Google File System）：一個(gè)可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng)（2）MapReduce：一種編程模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行運(yùn)算 （3）BigTable：一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)案例：Google 數(shù)據(jù)中心（1）GFS（Google Fi（1） GFS（Google File System）一

4、個(gè)分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的應(yīng)用。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上，并提供容錯(cuò)功能。一個(gè)GFS系統(tǒng)包括一個(gè)主服務(wù)器（master）和多個(gè)塊服務(wù)器（server），這樣一個(gè)GFS可以同時(shí)為多個(gè)客戶(hù)端應(yīng)用程序提供文件服務(wù)。文件被分為固定的塊，由主服務(wù)器存放到塊服務(wù)器的本地硬盤(pán)上。案例：Google 數(shù)據(jù)中心（1） GFS（Google File System）案例：一個(gè)GFS集群由一個(gè)主服務(wù)器（master）和大量的塊服務(wù)器(chunkserver)構(gòu)成，并被許多客戶(hù)（Client）訪(fǎng)問(wèn)。主服務(wù)器存儲(chǔ)文件系統(tǒng)所有的元數(shù)據(jù)，包括名字空間、訪(fǎng)問(wèn)控制信息、從文件到塊的映射以及塊的

5、當(dāng)前位置。GFS中的文件被切分為64MB的塊并以冗余存儲(chǔ)，每份數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中保存3個(gè)以上備份。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上，但可以提供容錯(cuò)功能。它可以給大量的用戶(hù)提供總體性能較高的服務(wù)。 案例：Google 數(shù)據(jù)中心一個(gè)GFS集群由一個(gè)主服務(wù)器（master）和大量的塊服務(wù)器 Google 數(shù)據(jù)中心谷歌文件系統(tǒng)（Google File System，GFS ）GFS的設(shè)計(jì)架構(gòu) Google 數(shù)據(jù)中心谷歌文件系統(tǒng)（Google Fi Google 數(shù)據(jù)中心 （2）MapReduce（映射、歸約） 大多數(shù)分布式運(yùn)算可以抽象為MapReduce操作。Map是把輸入Input分解成中間的Key/Value對(duì)

6、，Reduce把Key/Value合成最終輸出Output。 這兩個(gè)函數(shù)由程序員提供給系統(tǒng)，下層設(shè)施把Map和Reduce操作分布在集群上運(yùn)行，并把結(jié)果存儲(chǔ)在GFS上。 Google 數(shù)據(jù)中心 （2）MapReduce（MapReduce模式的思想是將要執(zhí)行的問(wèn)題分解成Map(映射)和Reduce(化簡(jiǎn))的方式先通過(guò)Map程序?qū)?shù)據(jù)切割成不相關(guān)的區(qū)塊，分配（調(diào)度）給大量計(jì)算機(jī)處理，達(dá)到分布式運(yùn)算的效果再通過(guò)Reduce程序?qū)⒔Y(jié)果匯整輸出。 Google 數(shù)據(jù)中心MapReduce模式的思想是將要執(zhí)行的問(wèn)題分解成Map(映 Google 數(shù)據(jù)中心 MapReduce 編程模型系統(tǒng)MapReduc

7、e程序的執(zhí)行過(guò)程 Google 數(shù)據(jù)中心 MapReduce 編程模型系 Google 數(shù)據(jù)中心（3） BigTable一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，是一個(gè)稀疏的、分布的、持久化存儲(chǔ)的多維度排序Map。目的是快速可靠地處理PB級(jí)別的數(shù)據(jù)，并且能夠部署到上千臺(tái)機(jī)器上。適用性強(qiáng)、可擴(kuò)展、高性能、高可用性。 Google 數(shù)據(jù)中心（3） BigTable Google 數(shù)據(jù)中心 BigTable 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) BigTable 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) Google 數(shù)據(jù)中心 BigTable 分布式存儲(chǔ)系4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合一詞最早出現(xiàn)在20 世紀(jì)70 年代，它是人類(lèi)模仿自身信息處理能力的結(jié)果，類(lèi)似人

8、類(lèi)和其它動(dòng)物對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的綜合處理。數(shù)據(jù)融合技術(shù)最早用于軍事，目前，工業(yè)控制、機(jī)器人、空中交通管制、海洋監(jiān)視和管理等領(lǐng)域也向著多傳感器數(shù)據(jù)融合方向發(fā)展。4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念1.數(shù)據(jù)融合的定義數(shù)據(jù)融合技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)按時(shí)序獲得的若干觀(guān)測(cè)信息，在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合，以完成所需的決策和評(píng)估任務(wù)而進(jìn)行的信息處理技術(shù)。4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念1.數(shù)據(jù)融合的定義4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念2.數(shù)據(jù)融合研究的主要內(nèi)容 1）數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn); 2）數(shù)據(jù)相關(guān); 3）數(shù)據(jù)識(shí)別，即估計(jì)目標(biāo)的類(lèi)別和類(lèi)型; 4）感知數(shù)據(jù)的不確定性; 5）不完整、不一致和虛假數(shù)據(jù); 6）數(shù)

9、據(jù)庫(kù); 7）性能評(píng)估。4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念2.數(shù)據(jù)融合研究的主要內(nèi)容3. 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的產(chǎn)生背景 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的產(chǎn)生背景來(lái)自于數(shù)據(jù)融合的幾個(gè)重要作用:（1）節(jié)省能量（2）獲取更準(zhǔn)確的信息 （3）提高數(shù)據(jù)收集效率 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念3. 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的產(chǎn)生背景4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念描述數(shù)據(jù)融合的體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)融合一般模型如下圖。4.6.2 數(shù)據(jù)融合的基本概念4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵問(wèn)題4.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題 數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)的選擇。 數(shù)據(jù)融合時(shí)機(jī)。 數(shù)據(jù)融合算法。5.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)要求 穩(wěn)定性; 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián); 能量

10、約束; 協(xié)議的可擴(kuò)展性。 4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵問(wèn)題4.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合所要4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 通過(guò)對(duì)多感知節(jié)點(diǎn)信息的協(xié)調(diào)優(yōu)化，數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以有效地減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中不必要的通信開(kāi)銷(xiāo)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和收集效率。因此，傳送已融合的數(shù)據(jù)要比未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)節(jié)省能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合示意圖 4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合示意圖 4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 數(shù)據(jù)融合主要關(guān)注一下五點(diǎn):1）多個(gè)不同類(lèi)型的源節(jié)點(diǎn)(如有源或無(wú)源的傳感器）采集觀(guān)測(cè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)；2）對(duì)源節(jié)點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)（離散的或連續(xù)的時(shí)間函數(shù)數(shù)據(jù)、輸出矢量、成像數(shù)據(jù)或一個(gè)直

11、接的屬性說(shuō)明）進(jìn)行特征提取，提取代表觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征矢量；4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 3）對(duì)特征矢量進(jìn)行模式識(shí)別處理（例如：匯聚算法、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其它能將特征矢量變換成目標(biāo)屬性判決的統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法等）完成各傳感器關(guān)于目標(biāo)的說(shuō)明；4）將各源節(jié)點(diǎn)關(guān)于目標(biāo)的說(shuō)明數(shù)據(jù)按同一目標(biāo)進(jìn)行分組，即關(guān)聯(lián)；5）利用融合算法將每一目標(biāo)各源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合成， 得到該目標(biāo)的一致性解釋與描述。4.6.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本原理 4.6.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)數(shù)據(jù)融合結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)協(xié)議層來(lái)進(jìn)行 在應(yīng)用層，可通過(guò)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選，達(dá)到融合效果；

12、在網(wǎng)絡(luò)層，可以結(jié)合路由協(xié)議，減少數(shù)據(jù)的傳輸量；在數(shù)據(jù)鏈路層，可以結(jié)合MAC，減少M(fèi)AC層的發(fā)送沖突和頭部開(kāi)銷(xiāo)，達(dá)到節(jié)省能量目的的同時(shí)，還不失去信息的完整性。4.6.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)數(shù)據(jù)融合結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)協(xié)議4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)1.傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的部署目前，傳感網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)的部署方式一般有3種類(lèi)型，最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是并行拓?fù)?。在這種部署方式中， 各種類(lèi)型的感知節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作。另一種類(lèi)型是串行拓?fù)洌谶@種結(jié)構(gòu)中，感知節(jié)點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息具有暫時(shí)性。SAR(Synthetic Aperture Radar)圖像就屬于此結(jié)構(gòu)。還有一種類(lèi)型是混合拓?fù)洌?即樹(shù)狀拓?fù)洹?.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)

13、1.傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的部署4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)融合的層次劃分?jǐn)?shù)據(jù)融合大部分是根據(jù)具體問(wèn)題及其特定對(duì)象來(lái)建立自己的融合層次。根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合模型定義和傳感網(wǎng)的自身特點(diǎn)，通常按照節(jié)點(diǎn)處理層次、融合前后的數(shù)據(jù)量變化、信息抽象的層次，來(lái)劃分傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)。 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)融合的層次劃分4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)融合可分為三類(lèi)： 像素級(jí)融合它是直接在采集到的原始數(shù)據(jù)層上進(jìn)行的融合，在各種傳感器的原始測(cè)報(bào)未經(jīng)預(yù)處理之前就進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合與分析。數(shù)據(jù)層融合一般采用集中式融合體系進(jìn)行融合處理過(guò)程。這是低層次的融合，如成像傳感器中通過(guò)對(duì)包含若一像素的模

14、糊圖像進(jìn)行圖像處理來(lái)確認(rèn)目標(biāo)屬性的過(guò)程就屬于數(shù)據(jù)層融合。 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)融合可分為三類(lèi)： 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)像素級(jí)融合 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu)像素級(jí)融合 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 特征層融合特征層融合屬于中間層次的融合，它先對(duì)來(lái)自傳感器的原始信息進(jìn)行特征提取(特征可以是目標(biāo)的邊緣、方向、速度等)，然后對(duì)特征信息進(jìn)行綜合分析和處理。特征層融合的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了可觀(guān)的信息壓縮，有利于實(shí)時(shí)處理，并且由于所提取的特征直接與決策分析有關(guān)，因而融合結(jié)果能最大限度的給出決策分析所需要的特征信息。4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 特征層融合4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次

15、結(jié)構(gòu) 特征層融合一般采用分布式或集中式的融合體系。特征層融合可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是目標(biāo)狀態(tài)融合;另一類(lèi)是目標(biāo)特性融合。 特征層融合 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 特征層融合4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 決策層融合決策層融合通過(guò)不同類(lèi)型的傳感器觀(guān)測(cè)同一個(gè)目標(biāo)，每個(gè)傳感器在本地完成基本的處理，其中包括預(yù)處理、特征抽取、識(shí)別或判決，以建立對(duì)所觀(guān)察目標(biāo)的初步結(jié)論。然后通過(guò)關(guān)聯(lián)處理進(jìn)行決策層融合判決，最終獲得聯(lián)合推斷結(jié)果。決策層融合 4.6.2 數(shù)據(jù)融合的層次結(jié)構(gòu) 決策層融合決策層融合 4.6.3 云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)云，是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法2006年8月9日，谷歌執(zhí)行總裁在搜索引擎大會(huì)（SES San

16、 Jose 2006）上提出云計(jì)算（Cloud Computing）的概念亞馬遜推出彈性計(jì)算云服務(wù)（Elastic Compute Cloud，EC2）云計(jì)算是分布式計(jì)算技術(shù)的一種，它是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。4.6.3 云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)云，是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法云計(jì)算（Cloud Computing）是分布式計(jì)算技術(shù)的一種，透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶(hù)。（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介云計(jì)算（Cloud Computing）是分布

17、式計(jì)算技術(shù)的一（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介通俗的理解是，云計(jì)算的“云”就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源（服務(wù)器、存儲(chǔ)器、CPU等）和軟件資源（如應(yīng)用軟件、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等）本地計(jì)算機(jī)只需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī)，這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要做什么，所有的處理都在云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來(lái)完成。（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介通俗的理解是，云計(jì)算的“云”就是存在于互聯(lián)（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介狹義的云計(jì)算指的是廠(chǎng)商通過(guò)分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)搭建數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī)，以免費(fèi)或按需租用方式向技術(shù)開(kāi)發(fā)者或者企業(yè)客戶(hù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析以及科

18、學(xué)計(jì)算等服務(wù)。 比如亞馬遜數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出租生意。（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介狹義的云計(jì)算指的是廠(chǎng)商通過(guò)分布式計(jì)算和虛擬（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介廣義的云計(jì)算指廠(chǎng)商通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類(lèi)型客戶(hù)提供在線(xiàn)軟件服務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析等不同類(lèi)型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠(chǎng)商和服務(wù)類(lèi)型，例如國(guó)內(nèi)用友、金蝶等管理軟件廠(chǎng)商推出的在線(xiàn)財(cái)務(wù)軟件，谷歌發(fā)布的Google應(yīng)用程序套裝等。（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介（1）云計(jì)算簡(jiǎn)介云計(jì)算的技術(shù)發(fā)展云計(jì)算（Cloud Computing）是結(jié)合：網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing ）分布式計(jì)算（Distributed Computing）并行計(jì)算（Parallel

19、Computing）效用計(jì)算（Utility Computing）自主計(jì)算（ Self Computing ）網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（Network Storage）、虛擬化（Virtualization）負(fù)載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。 （1）云計(jì)算簡(jiǎn)介云計(jì)算的技術(shù)發(fā)展（1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介云計(jì)算未來(lái)主要發(fā)展方向： 手機(jī)上的云計(jì)算。云計(jì)算時(shí)代資源的融合。云計(jì)算的商業(yè)發(fā)展。 （1） 云計(jì)算簡(jiǎn)介云計(jì)算未來(lái)主要發(fā)展方向： （2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1. 云計(jì)算邏輯結(jié)構(gòu)云計(jì)算平臺(tái)是一個(gè)強(qiáng)大的“云”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和服務(wù)，可利用虛擬化技術(shù)擴(kuò)展每一個(gè)服務(wù)器的能力，

20、將各自的資源通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，提供超級(jí)計(jì)算和存儲(chǔ)能力。（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1. 云計(jì)算邏輯結(jié)構(gòu)（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(1) 云用戶(hù)端：提供云用戶(hù)請(qǐng)求服務(wù)的交互界面，也是用戶(hù)使用云的入口，用戶(hù)通過(guò)Web瀏覽器可以注冊(cè)、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶(hù)。 (2) 服務(wù)目錄：云用戶(hù)在取得相應(yīng)權(quán)限（付費(fèi)或其他限制）后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對(duì)已有服務(wù)進(jìn)行退訂的操作，在云用戶(hù)端界面生成相應(yīng)的圖標(biāo)或列表的形式展示相關(guān)的服務(wù)。（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(1) 云用戶(hù)端：（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(3) 管理系統(tǒng)和部署工具：提供管理和服務(wù)，對(duì)用戶(hù)授權(quán)、認(rèn)證、登錄進(jìn)行管理，并可以管

21、理可用計(jì)算資源和服務(wù)，根據(jù)用戶(hù)請(qǐng)求并轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的相應(yīng)程序，調(diào)度資源智能地部署資源和應(yīng)用。(4) 監(jiān)控：監(jiān)控和計(jì)量云系統(tǒng)資源的使用情況，完成節(jié)點(diǎn)同步配置、負(fù)載均衡配置和資源監(jiān)控，確保資源能順利分配給合適的用戶(hù)。（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(3) 管理系統(tǒng)和部署工具：（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（5）服務(wù)器集群：虛擬的或物理的服務(wù)器，由管理系統(tǒng)管理，負(fù)責(zé)高并發(fā)量的用戶(hù)請(qǐng)求處理、大運(yùn)算量計(jì)算處理、用戶(hù)Web應(yīng)用服務(wù)，云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)采用相應(yīng)數(shù)據(jù)切割算法采用并行方式上傳和下載大容量數(shù)據(jù)。用戶(hù)可通過(guò)云用戶(hù)端從列表中選擇所需的服務(wù)，其請(qǐng)求通過(guò)管理系統(tǒng)調(diào)度相應(yīng)的資源，并通過(guò)部署工具分發(fā)請(qǐng)求、配置Web應(yīng)用。（2

22、） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（5）服務(wù)器集群：（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)由于云計(jì)算分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）三種類(lèi)型，不同的廠(chǎng)家又提供了不同的解決方案，目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)；綜合不同廠(chǎng)家的方案，以下給出一個(gè)供商榷的云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。 （2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)（2）云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（2）云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（2）云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層； 物理資源層包括計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件等； 資源池層是將

23、大量相同類(lèi)型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計(jì)算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構(gòu)建資源池更多是物理資源的集成和管理工作。（2）云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 管理中間件負(fù)責(zé)對(duì)云計(jì)算的資源進(jìn)行管理，并對(duì)眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)； SOA構(gòu)建層將云計(jì)算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)的Web Services服務(wù)，并納入到SOA體系進(jìn)行管理和使用，包括服務(wù)注冊(cè)、查找、訪(fǎng)問(wèn)和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計(jì)算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。（2） 云計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 管理中間件負(fù)責(zé)對(duì)云計(jì)算的資源（3）

24、云計(jì)算服務(wù)層次在云計(jì)算中，根據(jù)其服務(wù)集合所提供的服務(wù)類(lèi)型，整個(gè)云計(jì)算服務(wù)集合被劃分成4個(gè)層次：應(yīng)用層、平臺(tái)層、基礎(chǔ)設(shè)施層和虛擬化層這4個(gè)層次每一層都對(duì)應(yīng)著一個(gè)子服務(wù)集合 。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次在云計(jì)算中，根據(jù)其服務(wù)集合所提供的服務(wù)（3）云計(jì)算服務(wù)層次1. 云計(jì)算的主要服務(wù)形式目前，云計(jì)算的主要服務(wù)形式有： SaaS(Software as a Service)，應(yīng)用軟件即服務(wù) PaaS(Platform as a Service)，平臺(tái)即服務(wù)IaaS(Infrastructure as a Service)，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（3）云計(jì)算服務(wù)層次1. 云計(jì)算的主要服務(wù)形式（3）云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)

25、算的主要服務(wù)形式 （3）云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)算的主要服務(wù)形式 （3） 云計(jì)算服務(wù)層次（1） 軟件即服務(wù)(SaaS)SaaS服務(wù)提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，用戶(hù)根據(jù)需求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向廠(chǎng)商訂購(gòu)應(yīng)用軟件服務(wù)，服務(wù)提供商根據(jù)客戶(hù)所定軟件的數(shù)量、時(shí)間的長(zhǎng)短等因素收費(fèi)，并且通過(guò)瀏覽器向客戶(hù)提供軟件的模式。客戶(hù)不再像傳統(tǒng)模式那樣花費(fèi)大量資金在硬件、軟件、維護(hù)人員，只需要支出一定的租賃服務(wù)費(fèi)用，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以享受到相應(yīng)的硬件、軟件和維護(hù)服務(wù)，這是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最具效益的營(yíng)運(yùn)模式。對(duì)于小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，SaaS是采用先進(jìn)技術(shù)的最好途徑。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次（1） 軟件即服務(wù)(SaaS)（3） 云計(jì)算服務(wù)層次

26、（2）平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)把開(kāi)發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來(lái)提供。這是一種分布式平臺(tái)服務(wù)，廠(chǎng)商提供開(kāi)發(fā)環(huán)境、服務(wù)器平臺(tái)、硬件資源等服務(wù)給客戶(hù)，用戶(hù)在其平臺(tái)基礎(chǔ)上定制開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序并通過(guò)其服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶(hù)。PaaS能夠給企業(yè)或個(gè)人提供研發(fā)的中間件平臺(tái)，提供應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器、試驗(yàn)、托管及應(yīng)用服務(wù)。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次（2）平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)（3） 云計(jì)算服務(wù)層次（3） 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)IaaS即把廠(chǎng)商的由多臺(tái)服務(wù)器組成的“云端”基礎(chǔ)設(shè)施，作為計(jì)量服務(wù)提供給客戶(hù)。它將內(nèi)存、I/O設(shè)備、存儲(chǔ)和計(jì)算能力整合成一個(gè)虛擬的資源池為整個(gè)業(yè)界提供所需要的存儲(chǔ)資源和虛擬化服務(wù)

27、器等服務(wù)。這是一種托管型硬件方式，用戶(hù)付費(fèi)使用廠(chǎng)商的硬件設(shè)施。IaaS的優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)只需低成本硬件，按需租用相應(yīng)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，大大降低了用戶(hù)在硬件上的開(kāi)銷(xiāo)。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次（3） 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)（3） 云計(jì)算服務(wù)層次2. 云計(jì)算產(chǎn)業(yè) 云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)、云設(shè)備 上層分級(jí)：云軟件 Software as a Service (SaaS)所有人都可以在上面使用各式各樣的軟件服務(wù)。 參與者：世界各地的軟件開(kāi)發(fā)者；（3） 云計(jì)算服務(wù)層次2. 云計(jì)算產(chǎn)業(yè)（3） 云計(jì)算服務(wù)層次 云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)、云設(shè)備 中層分級(jí)：云平臺(tái)Platform as a

28、Service (PaaS)打造程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)與操作系統(tǒng)平臺(tái)，讓開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)撰寫(xiě)程序與服務(wù)，一般消費(fèi)者也可以在上面運(yùn)行程序。 參與者：Google、微軟、蘋(píng)果、Yahoo!；（3） 云計(jì)算服務(wù)層次（3） 云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)、云設(shè)備 下層分級(jí)：云設(shè)備Infrastructure as a Service (IaaS)將基礎(chǔ)設(shè)備（如IT系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等）集成起來(lái)，像旅館一樣，分隔成不同的房間供企業(yè)租用。 參與者：英業(yè)達(dá)、IBM、戴爾、惠普、亞馬遜。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)、（3） 云計(jì)算服務(wù)層次 下層分級(jí)：云設(shè)備Infrastr

29、ucture as a Service (IaaS)將基礎(chǔ)設(shè)備（如IT系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等）集成起來(lái)，像旅館一樣，分隔成不同的房間供企業(yè)租用。 參與者：英業(yè)達(dá)、IBM、戴爾、惠普、亞馬遜。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次 下層分級(jí)：云設(shè)備Infra（3） 云計(jì)算服務(wù)層次 云計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中各層次與相關(guān)云產(chǎn)品對(duì)應(yīng)。 應(yīng)用層對(duì)應(yīng)SaaS（軟件即服務(wù)）如：Google APPS、 SoftWare +Services； 平臺(tái)層對(duì)應(yīng)PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）如：IBM IT Factory、Google APP Engine、F； 基礎(chǔ)設(shè)施層對(duì)應(yīng)IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）如：Amazon Ec2、IBM Blue Cl

30、oud、Sun Grid； 虛擬化層對(duì)應(yīng)硬件即服務(wù)結(jié)合Paas提供硬件服務(wù)，包括服務(wù)器集群及硬件檢測(cè)等服務(wù)。（3） 云計(jì)算服務(wù)層次 云計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中各層次與（3） 云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)算服務(wù)層次（3） 云計(jì)算服務(wù)層次云計(jì)算服務(wù)層次（4） 云計(jì)算技術(shù)層次云計(jì)算的技術(shù)層次主要從系統(tǒng)屬性和設(shè)計(jì)思想角度來(lái)說(shuō)明云，是對(duì)軟硬件資源在云計(jì)算技術(shù)中所充當(dāng)角色的說(shuō)明。從云計(jì)算技術(shù)角度來(lái)分，云計(jì)算大約有4部分構(gòu)成：物理資源、虛擬化資源、中間件管理部分和服務(wù)接口。（4） 云計(jì)算技術(shù)層次（4） 云計(jì)算技術(shù)層次云計(jì)算技術(shù)層次 （4） 云計(jì)算技術(shù)層次云計(jì)算技術(shù)層次 （5） 云計(jì)算的核心技術(shù)1. 編程模型MapReduc

31、e是Google開(kāi)發(fā)的java、Python、C+編程模型，它是一種簡(jiǎn)化的分布式編程模型和高效的任務(wù)調(diào)度模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集（大于1TB）的并行運(yùn)算。嚴(yán)格的編程模型使云計(jì)算環(huán)境下的編程十分簡(jiǎn)單。（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)1. 編程模型（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)2. 海量數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成，同時(shí)為大量用戶(hù)服務(wù)，因此云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用冗余存儲(chǔ)的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)中廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是Google的GFS和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的GFS的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)HDFS。（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)2. 海量數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)（5）云計(jì)算的核心技術(shù)3. 海量數(shù)

32、據(jù)管理技術(shù)云計(jì)算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT(Big Table)數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。BT是建立在GFS, Scheduler, Lock Service和MapReduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不同，它把所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來(lái)處理，形成一個(gè)巨大的表格，用來(lái)分布存儲(chǔ)大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。（5）云計(jì)算的核心技術(shù)3. 海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)4. 虛擬化技術(shù)通過(guò)虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離，它包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模式，也包括將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)

33、根據(jù)對(duì)象可分成存儲(chǔ)虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等，計(jì)算虛擬化又分為系統(tǒng)級(jí)虛擬化、應(yīng)用級(jí)虛擬化和桌面虛擬化。（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)4. 虛擬化技術(shù)（5） 云計(jì)算的核心技術(shù)5. 云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)云計(jì)算資源規(guī)模龐大，服務(wù)器數(shù)量眾多并分布在不同的地點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)行著數(shù)百種應(yīng)用，如何有效的管理這些服務(wù)器，保證整個(gè)系統(tǒng)提供不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰(zhàn)。云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作，方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開(kāi)通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通過(guò)自動(dòng)化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營(yíng)。 （5） 云計(jì)算的核心技術(shù)5. 云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)（6） 典型云計(jì)算平臺(tái)亞馬遜利用虛擬化技術(shù)提供云計(jì)算服務(wù)，

34、推出：S3（Simple Storage Service）提供可靠、快速、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)而彈性可擴(kuò)展的云計(jì)算服務(wù)器EC2（Elastic Compute Cloud）采用虛擬化技術(shù)，提供一個(gè)虛擬的執(zhí)行環(huán)境（虛擬機(jī)器），讓用戶(hù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)執(zhí)行自己的應(yīng)用程序。（6） 典型云計(jì)算平臺(tái)（6）典型云計(jì)算平臺(tái)IBM將包括Xen和PowerVM虛擬的Linux 操作系統(tǒng)鏡像與Hadoop并行工作負(fù)載調(diào)度。 云計(jì)算的先行者Google的云計(jì)算平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式計(jì)算和應(yīng)用服務(wù)程序，平臺(tái)包括：MapReduce分布式處理技術(shù)、Hadoop框架、分布式的文件系統(tǒng)GFS、結(jié)構(gòu)化的BigTable存儲(chǔ)系統(tǒng)以及

35、Google其他的云計(jì)算支撐要素。（6）典型云計(jì)算平臺(tái)（6） 典型云計(jì)算平臺(tái)1. MapReduce分布式處理技術(shù)MapReduce是Google開(kāi)發(fā)的Java、Python、C+編程工具，適合用來(lái)處理大量數(shù)據(jù)的分布式運(yùn)算，用于解決問(wèn)題的程序開(kāi)發(fā)模型，也是開(kāi)發(fā)人員拆解問(wèn)題的方法。MapReduce模式的思想是將要執(zhí)行的問(wèn)題拆解成Map（映射）和Reduce（化簡(jiǎn)）的方式，先通過(guò)Map程序?qū)?shù)據(jù)切割成不相關(guān)的區(qū)塊，分配（調(diào)度）給大量計(jì)算機(jī)處理達(dá)到分布運(yùn)算的效果，再通過(guò)Reduce程序?qū)⒔Y(jié)果匯整，輸出開(kāi)發(fā)者需要的結(jié)果。（6） 典型云計(jì)算平臺(tái)1. MapReduce分布式處理技術(shù)（6） 典型云計(jì)算平

36、臺(tái)2. Hadoop分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)在Google發(fā)表MapReduce后，2004年開(kāi)源社群Apache基金會(huì)用Java搭建出一套Hadoop框架，用于實(shí)現(xiàn)MapReduce 算法，用戶(hù)可以在不了解分布式底層細(xì)節(jié)的情況下開(kāi)發(fā)分布式程序把應(yīng)用程序分割成許多很小的工作單元，每個(gè)單元可以在任何集群節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行，利用集群的威力進(jìn)行高速運(yùn)算和存儲(chǔ)。（6） 典型云計(jì)算平臺(tái)2. Hadoop分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)（6）典型云計(jì)算平臺(tái)在架構(gòu)中MapReduce API提供Map和Reduce處理、GFS分布式文件系統(tǒng)和BigTable分布式數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)存取?；贖adoop可以非常輕松和方便完成處理

37、海量數(shù)據(jù)的分布式并行程序，并運(yùn)行于大規(guī)模集群上。（6）典型云計(jì)算平臺(tái)（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用1. Google 的云計(jì)算平臺(tái)Google的云計(jì)算主要由MapReduce、Google文件系統(tǒng)(GFS)、BigTable組成。 還有其他云計(jì)算組件，包括：Sawzall是一種建立在MapReduce基礎(chǔ)上的領(lǐng)域語(yǔ)言，專(zhuān)門(mén)用于大規(guī)模的信息處理。Chubby是一個(gè)高可用、分布式數(shù)據(jù)鎖服務(wù)，當(dāng)有機(jī)器失效時(shí)，Chubby使用Paxos算法來(lái)保證備份。（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用1. Google 的云計(jì)算平（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用2. IBM“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)“藍(lán)云”基于IBM Almaden

38、研究中心的云基礎(chǔ)架構(gòu)，采用了Xen和PowerVM虛擬化軟件，Linux操作系統(tǒng)映像以及Hadoop軟件?！八{(lán)云”計(jì)算平臺(tái)由一個(gè)數(shù)據(jù)中心、IBM Tivoli部署管理軟件和監(jiān)控軟件、IBM WebSphere應(yīng)用服務(wù)器、IBM DB2數(shù)據(jù)庫(kù)以及開(kāi)源軟件共同組成?！八{(lán)云”軟件平臺(tái)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在虛擬機(jī)以及對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理軟件Apache Hadoop的使用上。（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用2. IBM“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用3. Amazon的彈性計(jì)算云Amazon是互聯(lián)網(wǎng)上的大型在線(xiàn)零售商之一，為了應(yīng)付交易高峰，不得不購(gòu)買(mǎi)了大量的服務(wù)器。而在大多數(shù)時(shí)間，大部分服務(wù)器閑置

39、，造成了很大的浪費(fèi)為了合理利用空閑服務(wù)器，Amazon建立了自己的云計(jì)算平臺(tái)彈性計(jì)算云EC2（elastic compute cloud），并且是第一家將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出售的公司。（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用3. Amazon的彈性計(jì)算云（7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用Amazon將自己的彈性計(jì)算云建立在公司內(nèi)部的大規(guī)模集群計(jì)算的平臺(tái)上，而用戶(hù)可以通過(guò)彈性計(jì)算云的網(wǎng)絡(luò)界面去操作在云計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行的各個(gè)實(shí)例(instance)。用戶(hù)使用實(shí)例的付費(fèi)方式由用戶(hù)的使用狀況決定，通過(guò)這種方式，用戶(hù)不必自己去建立云計(jì)算平臺(tái)，節(jié)省了設(shè)備與維護(hù)費(fèi)用。 （7） 典型的云計(jì)算系統(tǒng)及應(yīng)用4.6.4 中間件概述中間

40、件(middleware)是一類(lèi)連接軟件組件和應(yīng)用的計(jì)算機(jī)軟件，它包括一組服務(wù)，以便于運(yùn)行在一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器上的多個(gè)軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。該技術(shù)所提供的互操作性，推動(dòng)了一致分布式體系架構(gòu)的演進(jìn)。該架構(gòu)通常用于支持分布式應(yīng)用程序并簡(jiǎn)化其復(fù)雜度，它包括web服務(wù)器、事務(wù)監(jiān)控器和消息隊(duì)列軟件。4.6.4 中間件概述中間件(middleware)是一類(lèi)4.6.4 中間件概述中間件示意圖 4.6.4 中間件概述中間件示意圖 4.6.4 中間件概述中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)之上，應(yīng)用軟件的下層。簡(jiǎn)單地講，中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于

41、客戶(hù)機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。 4.6.4 中間件概述中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)之上，4.6.4 中間件概述操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、中間件的類(lèi)比 4.6.4 中間件概述操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、中間件的類(lèi)4.6.4 中間件概述中間件的核心作用是通過(guò)管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信，為各類(lèi)分布式應(yīng)用軟件共享資源提供支撐。廣義地看，中間件的總體作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行與開(kāi)發(fā)的環(huán)境，幫助用戶(hù)靈活、高效地開(kāi)發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。4.6.4 中間件概述中間件的核心作用是通過(guò)管理計(jì)算資源和4.6.4 中間件的體系框架與核心模塊在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)和多種

42、技術(shù)之間的資源共享，最終組成一個(gè)服務(wù)系統(tǒng)。 4.6.4 中間件的體系框架與核心模塊在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技4.6.4 中間件的分類(lèi) 企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)（Enterprise Service Bus） 事務(wù)處理（Transaction Processing）監(jiān)控器 分布式計(jì)算環(huán)境（Distributed Computing Environment） 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（Remote Procedure Call） 對(duì)象請(qǐng)求代理（Object Request Broker） 數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)中間件（Database Access Middleware） 信息傳遞（Message Passing） 基于 XML 的中間

43、件（XML-Based Middleware）4.6.4 中間件的分類(lèi) 企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)（Enterpri4.6.4 物聯(lián)網(wǎng)中間件的設(shè)計(jì)目前，物聯(lián)網(wǎng)中間件最主要的代表是RFID中間件，其他的還有嵌入式中間件、數(shù)字電視中間件、通用中間件、M2M物聯(lián)網(wǎng)中間件等。 4.6.4 物聯(lián)網(wǎng)中間件的設(shè)計(jì)目前，物聯(lián)網(wǎng)中間件最主要的代表4.6.4 中間件的體系框架與核心模塊RFID中間件扮演RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口（API），即能連到RFID讀寫(xiě)器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，即使存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代

44、，或者讀寫(xiě)RFID讀寫(xiě)器種類(lèi)增加等情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)用端不需修改也能處理，省去多對(duì)多連接的維護(hù)復(fù)雜性問(wèn)題。4.6.4 中間件的體系框架與核心模塊RFID中間件扮演RF4.6.5 嵌入式軟件嵌入式軟件就是嵌入在硬件中的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具軟件，它在產(chǎn)業(yè)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系體現(xiàn)為： 芯片設(shè)計(jì)制造嵌入式系統(tǒng)軟件嵌入式電子設(shè)備開(kāi)發(fā)、制造。4.6.5 嵌入式軟件嵌入式軟件就是嵌入在硬件中的操作系統(tǒng)和4.6.5 嵌入式系統(tǒng)1. 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)是指用于執(zhí)行獨(dú)立功能的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時(shí)器、 微控制器、存儲(chǔ)器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲(chǔ)器中的微型操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成共同

45、實(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時(shí)控制、監(jiān)視、管理、移動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù)。4.6.5 嵌入式系統(tǒng)1. 嵌入式系統(tǒng)的定義4.6.5 嵌入式系統(tǒng)2. 嵌入式操作系統(tǒng) 目前流行的嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類(lèi)： 一類(lèi)是從運(yùn)行在個(gè)人電腦上的操作系統(tǒng)向下移植到嵌入式系統(tǒng)中，形成的嵌入式操作系統(tǒng)，如微軟公司的Windows CE 及其新版本，SUN 公司的Java 操作系統(tǒng)，朗訊科技公司的Inferno，嵌入式Linux 等。 4.6.5 嵌入式系統(tǒng)2. 嵌入式操作系統(tǒng)4.6.5 嵌入式系統(tǒng)另一類(lèi)是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如WindRiver 公司的VxWorks，ISI 的pSOS，QNX 系統(tǒng)軟件公司的QNX，ATI

46、的Nucleus，中國(guó)科學(xué)院凱思集團(tuán)的Hopen 嵌入式操作系統(tǒng)等，這類(lèi)產(chǎn)品在操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)上都針對(duì)所面向的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)實(shí)時(shí)性高可靠性等進(jìn)行了精巧的設(shè)計(jì)，而且提供了獨(dú)立而完備的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試工具，較多地應(yīng)用在軍用產(chǎn)品和工業(yè)控制等領(lǐng)域中。 4.6.5 嵌入式系統(tǒng)另一類(lèi)是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如WindRiv4.6.5 嵌入式軟件的應(yīng)用1. 概述嵌入式軟件與嵌入式系統(tǒng)是密不可分的，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車(chē)間運(yùn)行的裝置”一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶(hù)的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。4.6.5 嵌入式軟件的應(yīng)用1. 概述4.6.5 嵌入式軟件的應(yīng)用而嵌入式軟件就是基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件，它也是計(jì)算機(jī)軟件的一種，同樣由程序及其文檔組成，可細(xì)分成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件三類(lèi)，是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。 4.6.5 嵌入式軟件的應(yīng)用4.6.5 嵌入式軟件的應(yīng)用2. 應(yīng)用我們常見(jiàn)的移動(dòng)電話(huà)、掌上電腦、數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒、MP3等