淺談雲計算與智慧城市建設

一、前言：

關於雲計算

雲計算是一種基於網路的支援異構設施和資源流轉的服務供給模型，它提供給客戶可自治的服務。 雲計算支援異構的基礎資源和異構的多工體系，可以實現資源的按需分配、按量計費，達到按需索取的目標，最終促進資源規模化，促使分工的專業化，有利於降低單位資源成本，促進網路業務創新。

關於智慧城市

智慧城市是以多應用、多行業、複雜系統組成的綜合體。 多個應用系統之間存在資訊共用、交互的需求。 各不同的應用系統需要共同抽取資料綜合計算和呈現綜合結果。 如此眾多繁複的系統需要多個強大的資訊處理中心進行各種資訊的處理。

要從根本上支撐龐大系統的安全運行，需要考慮基於雲計算的網路架構，建設智慧城市雲計算資料中心。 在滿足上述需求的同時雲計算資料中心具備傳統資料中心、單應用系統建設無法比擬的優勢：隨需應變的動態伸縮能力(基於雲計算基礎架構平臺，動態添加應用系統)以及極高的性能投資比(相對傳統的資料中心，硬體投資至少下降30%以上)。

二、雲計算應用於智慧城市的優勢

平台層的統一和高效能

通過架構即服務(Iaas)的構建模式，將傳統資料中心不同架構、不同品牌、不同型號的伺服器進行整合，通過雲作業系統的調度，向應用系統提供一個統一的運行支撐平臺。

同時，借助于雲計算平臺的虛擬化基礎架構，可以有效的進行資源切割、資源調配和資源整合，按照應用需求來合理分配計算、存儲資源，最優化效能比例。

大規模基礎軟硬體管理

基礎軟硬體管理，主要負責大規模基礎軟體、硬體資源的監控和管理，為雲計算中心作業系統的資源調度等高級應用提供了決策資訊，是雲計算中心作業系統的資源管理的基礎。 基礎軟體資源，包括單機作業系統、中介軟體、資料庫等。 基礎硬體資源，則包括網路環境下的三大主要設備，即：計算(伺服器)、存儲(存放裝置)和網路(交換器、路由器等設備)。 基礎軟硬體管理中心，可以對基礎軟體、硬體資源進行資產管理;可以實現基礎硬體的狀態監控和性能監控;能夠對異常情況觸發報警，提醒使用者及時維護問題設備;能夠對基礎軟硬體資源進行長期的統計分析，為高層次的資源調度提供決策依據。

業務/資源調度管理

雲計算資料中心的突出特點，是具備大量的基礎軟硬體資源，實現了基礎資源的規模化。 可以提高資源的利用率，降低單位資源的成本。 業務/資源調度中心可以實現資源的多使用者共用，有效提高資源的利用率。 且可以根據業務的負載情況，自動將資源調度到需要的地方。

業務/資源調度中心是雲計算資料中心作業系統的高級應用模式，也是雲計算資料中心低碳、綠色的開展業務的必然要求。

安全控制管理

一個產業、一個國家的競爭力可以有很多，而在資訊時代下，資料已成為產業、國家的核心競爭力。 雲計算，實現了計算與存儲的分離，實現了眾多使用者對同一基礎資源的共用使用。 但同時，眾多使用者共用同一資源，也對資料安全提出了更高的挑戰。

在雲計算環境下，基礎資源的集中規模化管理，使得用戶端的安全問題更多的轉移到資料中心。 從專業化角度，最終使用者可以借助雲資料中心的安全機制實現業務的安全性，而不用為此耗費自己過多的資源和精力。 但同時，對雲計算中心而言，需要直接對更多使用者的安全負責。 具體而言，雲計算安全涉及以下幾個主要方面：資料訪問風險、資料存放地風險、資訊管理風險、資料隔離風險、法律調查支援風險、持續發展和遷移風險等等。

雲計算資料中心的安全控制，可以從基礎軟硬體安全設計、雲計算中心作業系統架構、策略、認證、加密等多方面進行綜合防控，保證雲計算資料中心的資訊安全。

節能降耗管理

建設節約型社會，是經濟社會可持續發展的物質基礎，是保障經濟安全和國家安全的重要舉措。 對於雲計算資料中心，面對規模巨大的基礎軟、硬體資源，實現這些基礎資源的綠色、節能運維管理，是資源供應商業務的必然需求，也是雲計算發展的初衷之一。

當前，業界普遍的情況，設備採購是以保證各項業務峰值需要為依據的。 為此，使用者往往採購了大量的設備。 但實際運行過程中，設備負載普遍較低，通常僅在20%左右。 特別在低負載時段，伺服器的利用率更為低下。 長期的低利用率，造成了大量資源的浪費和能源的無謂損耗。

雲計算資料中心，實現了資源的多租戶應用。 通過業務的歷史統計資訊，配合業務/資源調度管理，可以有效提高資源的利用率。 在典型應用中，採用節能技術的雲計算資料中心，可以將資源負載提高到80%，除去資源調度過程中的損耗，可以將資源的有效負載提高2倍。 當前中國伺服器保有量在200余萬台，如果能夠較為普遍的採用雲計算節能技術，則可以降低65%左右的能源損耗。 以伺服器平均能耗200瓦/小時計，全年可節約160億千瓦時的電能，相當於葛洲壩電站2009年全年的發電量。

而在夜間，資料中心整體負載降低情況下，則可將空閒資源轉入睡眠模式，從而在最大程度上實現資料中心綠色、低碳的節能運營。

三、雲計算應用於智慧城市建設的意義

促進現代服務業的發展

發展現代服務業，帶動產業結構調整，是我國資訊技術產業所肩負的重要歷史使命。 雲計算，使計算與資訊服務走向社會化、集約化、專業化，讓更多的人能夠以低成本享受到我們的資訊技術和資訊資源服務，是促進我國現代服務業發展的重要資訊技術。

現代服務業是從工業、農業、服務業三個產業角度抽出的，它是一種利用高新技術，特別是資訊通信技術和墊帶管理理念的一種新的服務業態，雲計算正是上述所提的新的業態。 可見，雲計算是現代服務業的一個交集關係，一方面它屬現代服務業，另一方面它也可以為其它工業、農業和傳統服務業做計算服務，共同形成全面的支撐關係，可見雲計算作為現代服務業中一員可提供一切需要計算服務的請求。

現代服務業中各種計算服務都可以採用「雲」計算的解決方案。 雲計算將進一步推動現代服務業的發展，而現代服務業的不斷增長的需求又會促進雲計算服務的更大的應用和技術上進步。

推動區域社會和經濟更快發展

雲計算作為一種計算模式，其重要特徵就是資源整合，能夠提供更強大的應用支撐能力，進一步推動區域資訊化建設發展，為區域社會和經濟更快更好地發展提供有力保障。

經過多年的建設，傳統的無線城市在電子政務、電子商務等方面已經形成了多個應用平臺，積累的大量的資料。 但是這些平臺之間是相互獨立的，形成多個資料孤島，並且普遍存在設備利用率低、管理維護成本高等問題。 雲計算中心的建設，使我們能夠有效整合計算資源和資料，支撐更大規模的應用，處理更大規模的資料，並且能夠對資料進行深度挖掘，從而為政府決策、企業發展、公眾服務提供更好的平臺。

對於中小企業，傳統的IT模式需要在硬體設備上投入大量資金，而沒能在預期時間內獲取相應的收益，將面臨很大的商業風險;面對迅速增長的市場機遇，則可能因為無法滿足使用者需求而錯失市場機遇。 在雲計算環境下，使用者可以隨時根據業務規模，租借相應的硬體設備資源，可以靈活的適應業務變化，有效規避風險，更好的把握機遇。 因而，雲計算能夠更好的降低中小企業風險，促進中小企業高效、健康發展。

降低區域資訊化的總體成本

雲計算通過資源整合、統一管理和高效的資源流轉，可以有效降低區域資訊化的總體成本，從而降低資訊化門檻，使得更多的單位和企業願意通過資訊化提高工作效率。

首先，降低投資成本。 通常情況下，IT資源投資規劃，往往是依照業務高峰負載時的需求進行採購，是一種負載最大化的規劃形式。 但在日常應用中，絕大多數時間裡，IT資源的負載只有20%左右，導致大量的資源在低負荷中，被閒置浪費。 雲計算的突出特點，在於實現IT資源分享。 可以在保證資料隔離的情況下，實現多個業務對物理資源的共用，即在實現安全性的前提下，有效提高物理資源的利用率。 因而，採用雲計算方案構建資料中心，可以將IT物理資源的利用率提高到80%以上，有效降低物理設備的投資規模，是更為高效的投資規劃方向。

其次，提高利用率，降低日常運營成本。 在白天業務高峰時，IT物理資源負載較高。 而在夜間，IT物理資源負載很低。 但為了保證業務的連續性，IT物理資源往往需要不間斷運行，由此，在夜間負載很低時，IT物力資源也耗費了大量的電能。 雲計算，可以實現有效的綠色節能。 在夜間負載低時，能夠實現業務的不間斷轉移，可以有效將業務轉移到部分IT物理資源上，而將其他空閒的物理資源關機或轉入節能模式。 經過實際驗證，夜間，雲計算可將80%的業務轉移到20%的物理資源上，從而節約70%左右的電能。

最後，降低管理維護成本。 傳統的IT系統，伺服器分散，大量的計算任務在桌面進行，每個單位和企業都要拿出相當的人力、物力進行IT系統的日常維護，包括硬體維修、軟體升級、修補漏洞、查殺病毒等，甚至個人電腦重裝系統都要浪費大量時間。 雲計算通過資源集中和統一管理，降低了這些單位和企業的日常維護工作量，大量的工作都轉移到後臺由專業人員完成，從而有效降低了管理維護成本。

為數據安全提供保障

雲計算通過將資料集中存放，降低了資料在個人手中遺失或者洩露的風險。 同時，雲計算中心還採用了多種安全手段和容災備份手段，保證資料不會丟失，也不會被非法篡改。

四、智慧城市的架構設計

隨著業務的快速發展，政府與企業(泛指運營商、企業和行業使用者)的業務應用和資料正在從分散部署走向大集中，作為業務承載體的IT設施的部署模型隨之發生翻天覆地的變化，互聯互通已經不能滿足流程整合後的業務持續發展的需求。

網路是連接所有資料中心IT元件的唯一通用實體，構建堅實的網路基礎設施將為資料中心業務永續、管理與運維提供保障。

通常來講，使用者的業務可分為多個子系統，彼此之間會有資料共用、業務互訪、資料存取控制與隔離的需求，根據業務相關性和流程需要，需要採用模組化設計，實現低耦合、高內聚，保證系統和資料的安全性、可靠性、靈活擴充性、易於管理。

考慮基於Iaas架構進行設計，以雲計算資料中心為核心，打造獨立于多個應用系統的公共雲，通過各類不同的雲，如市政雲、交通雲、教育雲、安全雲、社區雲、旅遊雲為各類上層應用提供支援，其架構能後續擴展支援其它雲。

雲計算資料中心網路概念架構圖

市政雲模組

市政平臺能提供移動辦公、移動執法、視頻監控、公眾服務等業務的移動通信網路的接入通道服務，集成包括3G移動寬頻、短信、彩信、位置服務等移動通信資源，對委辦各局的應用接入進行統一管理，並負責移動智慧政務的網路安全、身份認證、 運行監控，負責城市綜合多媒體資訊的發佈。

平臺的建設目標包括以下六個方面：

• 建立統一的移動智慧政務接入管理平臺

• 建立統一的移動智慧政務訪問門戶

• 建立統一的移動智慧政務安全認證平臺

• 建設統一的政務無線閘道(短信、彩信、位置服務)

• 建設與智慧政務外網安全連線的3G通信網路通道

• 建設統一的城市綜合多媒體資訊系統

交通雲模組

• 交通擁擠造成了巨大的時間浪費，加大了環境污染當前，面對當今世界全球化、資訊化發展趨勢，傳統的交通技術和手段已不適應經濟社會發展的要求。 智慧交通系統將是交通事業發展的必然選擇，更是交通事業的一場革命。

• 結合目前城市交通現狀和需求，為提升百姓出行幸福指數，重點在公共交通領域打造高品質服務的城市智慧公交系統。

• 智慧公交解決方案，將無線技術與ITS的理念結合，為市民提供便民服務：

– 公交調度指揮和車隊管理

– 公交出行資訊服務

– 公交安保服務

教育雲模組：好的教學課要打破時間、空間的限制，即時共用給其它學校的教師，並且能進行即時的互動、交流，以較快提升整個城市的教師水準。

安全雲模組

隨著城市區域不斷擴大、人口增加及流動因素也隨之擴大，公安警力的增長速度逐漸不能滿足實際需求，而很多城市早期對城市視頻監控系統的監控點分佈少、覆蓋區域小、盲點多、清晰度差;各自的管理相對分散，居民社區或行業之間的資訊匯總、 資源分享較少。 公安工作移動性、突發行、緊急性等特點，使得一線部門需要即時與公安資料中心交換資訊。 從上述需求看，結合城市里的已經部署的高清視頻監控系統，整合各種資源以適應城市應急保障制度，配備具有移動性能特點的「警務通」系統，通過數位視訊集中管理系統化科技手段打造「平安城市」 。 智慧城市規劃應用中「平安城市」屬於此模組。

社區雲模組：「數位社區」將根據需求導向、科學規劃、著眼應用、注重實效的建設原則，進一步明確建設內容，規劃進度安排，展望實施效益，以確保「數位社區」建設科學、有序、快速建設。 「數位社區」具有高技術含量與先進的物聯網及資訊技術的應用集中體現。 通過採用現代傳感技術、數位資訊處理技術、數位通信技術、電腦技術、多媒體技術和網路技術，實現社區內各種資訊的採集、處理、傳輸、顯示和高度集成共用，實現社區自動化、智慧化監控，實現社區生活與工作安全、舒適、高效。 進行精密設計、優化集成建設代表國內一流水準的數位化及智慧化系統工程。 數位社區滿足社區廣大人民群眾的實際需求，建立一套極為完善的數位社區綜合資訊平臺，充分體現端州鮮明的時代特徵。

(責任編輯：劉芬)