隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的不斷深入，通過各類設(shè)備獲取的感知數(shù)據(jù)的價值變得越來越被人們所重視。對體現(xiàn)物理世界實時運行狀況的感知數(shù)據(jù)的集成利用，可以充分挖掘數(shù)據(jù)的價值，在解決很多諸如交通擁堵、環(huán)境污染和路網(wǎng)布局等熱點問題起到很大的幫助。

由北方工業(yè)大學(xué)云計算研究中心的李響、丁維龍、趙卓峰組成的團(tuán)隊“漫步云端”，充分利用微軟Windows Server 2012在基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化方面的技術(shù)優(yōu)勢和成熟的一攬子解決方案，搭建了感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺，達(dá)到讓租戶快速、簡便地開發(fā)和部署應(yīng)用，實現(xiàn)交通感知數(shù)據(jù)的集成、計算、存儲類的目的，降低了感知數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用的建設(shè)成本，滿足數(shù)據(jù)/應(yīng)用托管和運維的需求。

破解智能交通的信息孤島

北方工業(yè)大學(xué)云計算研究中心副主任趙卓峰介紹，漫步云端團(tuán)隊構(gòu)建感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺的初衷，是希望解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求不斷擴(kuò)大，應(yīng)用所需的共用基礎(chǔ)設(shè)施卻相對缺乏之間的矛盾，并希望實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的深度集成利用。

這類矛盾在交通領(lǐng)域尤為明顯。交通感知數(shù)據(jù)具有海量、高并發(fā)、連續(xù)、高速的特征。按照以往的做法，如果數(shù)據(jù)量增大或應(yīng)用增加，交管部門就要對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行垂直擴(kuò)展，購買服務(wù)器等設(shè)備。這樣做不但成本很高，而且服務(wù)器增加到一定數(shù)量以后，垂直擴(kuò)展的難度變得越來越大。而從實際情況來看，數(shù)據(jù)量增加的速度非常快。

以基于車牌識別的城市出行車輛管控系統(tǒng)的建設(shè)為例，在項目初期驗證階段可能僅接入數(shù)十個具有車牌識別功能的攝像頭，在可行性驗證結(jié)束后接入的攝像頭數(shù)量可能擴(kuò)大到1000個左右，最終在一個大型城市可能會接入近萬個攝像頭。這些攝像頭拍攝的數(shù)據(jù)及附帶車輛照片將匯聚到系統(tǒng)中進(jìn)行分析，按千臺個攝像頭計，每天就可能累積3000萬余條、近10TB的車輛識別數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量這樣大幅增加，存儲和計算方面基礎(chǔ)設(shè)施的能力就成為應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的瓶頸。而按照傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方案，在有些時候有些基礎(chǔ)設(shè)施可能利用率不高。這是因為當(dāng)前分布在道路上的攝像頭通常分別服務(wù)于不同系統(tǒng)、不同應(yīng)用，其應(yīng)用負(fù)載的高峰期也不一樣。而且，這些不同的應(yīng)用又可能形成更多的信息孤島，不能實現(xiàn)如車牌識別這類基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)的跨應(yīng)用、跨部門共享。

如果能夠?qū)?dāng)前服務(wù)于不同應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施通過虛擬化實現(xiàn)資源的整合、共享，同時以多租戶的形式，支持不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域感知數(shù)據(jù)的集約化存儲、共享管理和相關(guān)應(yīng)用的統(tǒng)一部署與托管，不但可以很好地解決基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)容、IT資源的優(yōu)化配置和IT系統(tǒng)的降低運維成本的問題，而且還可以實現(xiàn)基礎(chǔ)性的感知數(shù)據(jù)的共享，降低感知數(shù)據(jù)深度開發(fā)利用的代價，促進(jìn)基于感知數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新，真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)價值向業(yè)務(wù)價值和社會效益的轉(zhuǎn)化。

正是在這樣的背景下，漫步云端基于微軟Windows Server 2012打造了感知數(shù)據(jù)托管和應(yīng)用服務(wù)平臺。

虛擬化只是一個方面

記者在采訪中了解到，漫步云端之所以選擇微軟Windows Server 2012，一方面是因為微軟能夠提供包括IaaS和PaaS層的全面虛擬化功能;另一方面是因為微軟Windows 2012的在配置界面等用戶體驗非常好，特別是使得安裝、部署非常便捷和容易。

在IaaS層，漫步云端選擇了基于Hypervisor的操作系統(tǒng)Windows Server 2012、管理組件System Center。這主要是出于擴(kuò)展性、兼容性和可用性三方面因素的考慮。

由于感知數(shù)據(jù)托管和應(yīng)用服務(wù)平臺關(guān)注資源的整合和優(yōu)化配置，因此漫步云端在產(chǎn)品選擇上追求對處理器、網(wǎng)絡(luò)連接以及存儲等資源進(jìn)行池化的能力，按需為租戶提供資源。而System Center 2012可跨越物理、虛擬和云環(huán)境，在所有位置采用統(tǒng)一的管理，為基礎(chǔ)架構(gòu)提供端到端的管理。Hyper-V能保證在不同宿主機(jī)間遷移虛擬機(jī)時不停機(jī)，可容錯的高可用解決方案能夠保證基于云的服務(wù)不中斷。此外，Windows Server 2012能夠提供更多構(gòu)建高擴(kuò)展性的彈性云解決方案，真正針對云進(jìn)行優(yōu)化。Windows Server 2012與Hyper-V最多支持包含64 個節(jié)點的群集，最多可運行4000個虛擬機(jī)，只需要相對較少的物理硬件即可支持并提供更大容量的IT服務(wù)。此外，漫步云端通過Power Shell 3.0的公開API，方便應(yīng)用開發(fā)者在PaaS平臺調(diào)用接口按需進(jìn)行開發(fā)。

在PaaS層，漫步云端選擇了應(yīng)用服務(wù)器IIS、目錄服務(wù)Active Directory、緩存服務(wù)BranchCache和開發(fā)環(huán)境Visual Studio。這些能夠為平臺提供高效的Web應(yīng)用托管環(huán)境、分層次的分布式租戶授權(quán)管理，并實現(xiàn)虛擬機(jī)的管理、計算任務(wù)的調(diào)度。

漫步云端團(tuán)隊成員李響告訴記者，整個解決方案構(gòu)建中，模板(包括虛擬機(jī)模板和應(yīng)用模板)是最為關(guān)鍵和復(fù)雜的部分。正是這些模板，能夠幫助用戶快速開發(fā)、部署新的應(yīng)用。

虛擬機(jī)模版是指平臺中管理員對鏡像綁定CPU、內(nèi)存等設(shè)備描述信息創(chuàng)建出的“鏡像—配置—描述信息”的組合。應(yīng)用模版是虛擬機(jī)模版的組合，由管理員將創(chuàng)建，供租戶按需實例化相應(yīng)的虛擬機(jī)用于部署應(yīng)用。另外，在應(yīng)用模板不能滿足需求時，租戶還可以通過虛擬機(jī)模版實例化或手動創(chuàng)建虛擬機(jī)的方式，為已有應(yīng)用追加虛擬機(jī)。

例如，在漫步云端團(tuán)隊在研的交通項目中，一個典型的交通流數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)計算應(yīng)用，部署和運行需要三類虛擬機(jī)：通信服務(wù)器、計算服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。通過平臺，管理員可以實現(xiàn)設(shè)計提供一個包含這三類虛擬機(jī)模版的應(yīng)用模版，供相關(guān)交通部門的業(yè)務(wù)租戶用于實例化相關(guān)虛擬機(jī)，達(dá)到部署相應(yīng)應(yīng)用的目的。

漫步云端團(tuán)隊成員丁維龍，通過演示指出該平臺的四個關(guān)鍵能力。第一，支持不同種類的感知數(shù)據(jù)流快速接入，提供高并發(fā)、高吞量的數(shù)據(jù)實時接收及路由分發(fā)能力;第二，基于虛擬化技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)資源的管理與調(diào)度，解決復(fù)雜系統(tǒng)的運維保障問題;第三，提供基于大規(guī)模感知數(shù)據(jù)的透明化并行計算接口及集群計算環(huán)境;第四，實現(xiàn)多源海量感知數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合管理，提供數(shù)據(jù)共享與集成的服務(wù)接口。

為基于感知數(shù)據(jù)的行業(yè)信息化集成奠基

感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺實現(xiàn)了應(yīng)用驅(qū)動的IaaS層虛擬化資源管理與調(diào)度。一方面，構(gòu)建了以應(yīng)用為中心的資源虛擬化管理工具，從感知數(shù)據(jù)與應(yīng)用托管及透明部署角度實現(xiàn)對IaaS層虛擬化資源的組織與管理;另一方面，實現(xiàn)了應(yīng)用狀態(tài)感知的資源虛擬化調(diào)度器，監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲及應(yīng)用運行狀態(tài)，自動進(jìn)行IaaS層虛擬化資源的調(diào)整。

趙卓峰指出，感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺的價值主要體現(xiàn)在以下三個方面：

首先，降低物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)背景下應(yīng)用開發(fā)的代價和成本。即使是中小型軟件公司，也能借助感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺這樣一個PaaS平臺開發(fā)基于海量感知數(shù)據(jù)的智能/智慧型應(yīng)用。

其次，大幅降低上述智能/智慧型應(yīng)用系統(tǒng)的部署成本和運維成本。感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺通過基礎(chǔ)設(shè)施的透明管理和優(yōu)化配置，不但通過虛擬化降低了相關(guān)應(yīng)用的部署成本，還可以降低的系統(tǒng)部署的復(fù)雜度。此外，感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺通過系統(tǒng)監(jiān)控和負(fù)載感知等自動化手段，大大降低了運維中涉及應(yīng)用及數(shù)據(jù)擴(kuò)容、遷移等操作的復(fù)雜度，并降低運維成本。

最后，在技術(shù)上為未來各行業(yè)感知數(shù)據(jù)(如交通感知數(shù)據(jù))的集中管理和集成應(yīng)用提供了潛在的支持。趙卓峰認(rèn)為，感知數(shù)據(jù)托管與應(yīng)用服務(wù)平臺在技術(shù)上為未來基于感知數(shù)據(jù)的行業(yè)信息化集成提供了可能。在交通領(lǐng)域為例，在各類交通感知數(shù)據(jù)(邏輯或物理上)集中后，本來服務(wù)于單一應(yīng)用的由不同采集設(shè)備所獲取的交通感知數(shù)據(jù)可以被不同應(yīng)用共享。例如，用于限行車的攝像頭產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也可以用來服務(wù)于查處超速車、實時路況計算等業(yè)務(wù)，并應(yīng)用于相關(guān)系統(tǒng)。不僅如此，通過在更高層次上進(jìn)一步對不同行業(yè)的感知數(shù)據(jù)集成，還可以用在近年來興起的智慧城市建設(shè)上，用于諸如城市規(guī)劃、城市管理、應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警、公眾信息服務(wù)等多個領(lǐng)域。

Windows Server 2012云創(chuàng)益大賽評委、微軟開發(fā)工具及平臺事業(yè)部資深架構(gòu)師翟爽對漫步云端團(tuán)隊的理念深感認(rèn)同。“智慧城市的建設(shè)不僅需要基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，更需要應(yīng)用層面的創(chuàng)新?；赪indows Server 2012等產(chǎn)品，漫步云端團(tuán)隊實現(xiàn)了讓租戶快速透明地部署諸如一個交通感知數(shù)據(jù)的獲取、計算、存儲類應(yīng)用，降低感知數(shù)據(jù)及相關(guān)應(yīng)用的建設(shè)成本，滿足應(yīng)用/數(shù)據(jù)托管和運維的需求。”張利俊說。

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