物联网范式与云基础设施：开启智能时代新篇章

### 物联网范式与云基础设施：开启智能时代新篇章 #### 云技术的崛起与应用 云技术在当今的信息技术领域中已经取得了巨大的发展，其影响力广泛渗透到各个商业领域。如今，出现了各种各样的云基础设施，如传感器云、设备云、知识云、移动云、科学云等。随着人们对云技术战略贡献认识的不断提高，云技术的普及程度和受欢迎程度也在持续攀升。 云技术为下一代设备应用提供了强大的基础设施支持。它通过将多种成熟的企业级关键技术（如分区化、网格计算、按需计算、效用计算、自主计算模型、面向服务和多租户等）无缝同步，为实现 IT 基础设施优化的宏伟愿景奠定了坚实基础。云被定位为高度整合、融合、虚拟化、共享和自动化的 IT 环境，能够随时随地通过任何网络和设备为用户提供信息和服务，实现了人们期待已久的无处不在的服务交付。 目前，各类商业和 IT 服务、应用程序和数据都在向云平台和基础设施迁移，以获取技术、用户和商业等方面的预期收益。云范式不仅成为了一种多功能的 IT 现象，还激发了许多人开发新的以云为中心的服务和平台，促进了以人为中心、多方面且丰富的云应用的发展。同时，为了应对日益复杂的 IT 环境，还出现了各种创新的流程、模式、最佳实践、关键指南和指标等，以提高 IT 的敏捷性、自主性、可承受性和生产力。强大而有弹性的云模型直接帮助全球商业企业实现了以更少资源获得更多成果的目标，为企业的未来发展描绘了更加光明的前景。 随着大量资源受限的嵌入式和联网设备加入 IT 领域，并与远程、按需和弹性的云进行无缝同步，涌现出了大量实时且复杂的应用程序和服务。 #### 物联网数据分析的云基础设施 新一代设备作为访问基于云的软件和数据的输入或输出实体，能够组成强大的应用程序。随着数以百万计的可互操作、交互式和有洞察力的物联网设备的出现，物联网设备产生的数据量已经达到了 TB 甚至 PB 级别，因此对物联网大数据的捕获和处理需求也日益增长。 为了满足这些需求，出现了专门的设备和基于云的分析解决方案，用于对大数据进行实时分析。公共云、私有云和混合云被认为是进行批处理、实时处理、流处理和物联网数据处理的一站式 IT 基础设施解决方案。分布式智能使得个性化服务得以实现，例如在医疗保健领域，医疗设备仪表盘可以反映单个患者的信息和需求；在家用场景中，智能冰箱可以自动将所需物品添加到购物清单或杂货配送服务中；在制造业中，能够根据单个客户的需求进行定制生产，而无需进行大量的重新装备或停机。 #### 智能手机服务的云基础设施 如今，所有商业级应用程序都支持移动访问，用户可以在移动设备上随时随地使用这些应用程序。移动接口的普及使得人们可以通过人机界面（HMI）激活各种机器，并且有许多移动技术和工具可以帮助人们在移动过程中利用各种应用程序。 随着智能手机和平板电脑的普及，各种云应用和企业应用都提供了移动接口。同时，出现了多种智能手机操作系统，如 Android、iOS、Windows Phone 和 BlackBerry OS 等。此外，还建立了移动云和设备云（如 iOS 手机的 iCloud），用于托管和存储各种智能手机服务和多结构数据。云连接对于设备和手机在未来的使用至关重要，一个集成的分布式资源网络是实现智能世界的主要需求。 #### 物联网平台即服务（PaaS）的出现 基于云的集成平台对于构建物联网应用程序至关重要。通用的 PaaS 解决方案正在进行优化，以支持构建下一代物联网解决方案。以下是通用 PaaS 解决方案的具体扩展： - **设备管理**：未来的时代是万物互联的时代，所有设备都将相互连接并与远程应用程序进行交互，产生大量数据。因此，物联网平台需要具备智能管理各种连接设备的功能，包括设备认证、授权、审计、集成、编排和安全等方面。 - **物联网大数据的实时分析**：在工业物联网部署中，实时处理大量传感器和机器数据以提取可操作的见解对于提供真正的商业价值至关重要。物联网平台需要具备事件处理引擎，测试功能包括动态消息模拟、吞吐量生成以及在特定条件下记录和重放消息流量的能力。 - **与企业系统的集成**：任何标准的物联网平台都必须与各种外部和企业级系统进行集成，以实现复杂的应用程序。例如，制造车间的机器需要与企业资源规划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）和知识管理（KM）等应用程序集成，以确保最大程度的自动化。通过各种集成器、连接器、驱动程序和适配器可以实现所需的集成，确保事件信息能够及时捕获和处理，避免因延迟而导致的损失。 以下是物联网平台所需具备的功能总结表格： | 功能分类 | 具体功能 | | --- | --- | | 设备管理 | 设备认证、授权、审计、集成、编排、安全等 | | 实时分析 | 事件处理引擎、动态消息模拟、吞吐量生成、记录和重放消息流量 | | 企业系统集成 | 与 ERP、CRM、SCM、KM 等应用程序集成，通过集成器、连接器、驱动程序和适配器实现 | #### 云到云（C2C）集成范式 云服务提供商在地理上分散的位置建立云中心，以满足全球不同客户的需求。有些提供商仅提供云基础设施，而有些则还提供平台和应用程序。为了建立和维护云中心，出现了各种云管理平台，如 OpenStack 分发版、VMware 解决方案和专有平台等。同时，还出现了许多相关的技术和工具，推动了云技术的发展，如软件定义云、联合云、边缘云、混合云、科学云、存储云和数据云等。 地理上分散的云中心能够有力支持全球企业不断变化的 IT 需求，传统数据中心也在通过采用以云为中心的实践、平台和模式进行现代化改造。模板驱动的云编排工具简化了远程管理多个云中心的操作，同时实时认知分析云数据有助于保持云的性能和利用率。自动化和快速响应是云中心的关键，对于大型企业至关重要。 然而，由于云环境的异构性和复杂性增加，云互操作性成为了云用户面临的一大挑战。为了解决这些问题，出现