物连网:目前在中国的地位,它的发展趋势及国际物联网的发展方向,中国如何应对物联网的起步.

物连网:目前在中国的地位,它的发展趋势及国际物联网的发展方向,中国如何应对物联网的起步.,第1张

物联网作为战略性新兴产业的重要组成部分,是促进相关产业集群发展的切入点,具有重要的战略意义和广阔的发展前景。我国具有较好的发展物联网产业的比较优势,同时也面临着一些瓶颈制约,如缺乏统一的发展战略、核心技术缺失、标准体系不完善、地址资源缺乏、规模化应用不足等,必须采取针对性的措施,促进我国物联网产业的发展。 物联网是把所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的一种网络。物联网产业是由物联网芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用开发商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商以及物联网用户构成的产业集群。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家和地区高度重视物联网产业的发展,我国也将物联网纳入战略性新兴产业,并将采取一系列政策措施。本文对我国物联网产业集群发展的优势及存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策建议。 一、我国物联网产业集群发展的优势 (一)具有一定的技术积累 中科院早在1999年就启动了物联网(传感网)研究,先后投入资金数亿元;《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和"新一代宽带移动无线通信网"重大专项均将物联网(传感网)列入重点研究领域。国家科技部、发改委、工业信息化部还专门立项对物联网的关键技术---射频识别(RFID)的研究和应用进行支持。科技部专门在先进制造领域设立了"RFID"专项,投入1亿多元对19个专题、近30家企事业单位进行了大规模的资助,从RFID芯片、关键 技术的研发到行业应用的整个产业链进行资助和培育。目前,我国在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、移动基站等方面都已取得重大进展。 (二)在标准制定上具有一定的先发优势 在世界物联网领域,我国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的四大发起国和主导国之一,取得了在国际标准制定中的重要话语权。这将改变我国在计算机、互联网两次信息浪潮中双双落后的局面。目前,我国物联网(传感网)标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳。为加强物联网标准化工作,2009年9月11日,中国物联网(传感网)国家标准工作组正式成立。中国物联网标准联合工作组也在积极筹备过程中。 (三)具有了较好的产业集群发展的基础 一是技术研究和产业集群初具规模。2009年11月12日,江苏省、中科院、无锡市签署协议,共同建设"中国物联网研究发展中心"。同一天,中国移动宣布将在无锡成立中国移动物联网研究院,重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究与应用开发,并同时建设物联网数据中心,以支撑物联网相关业务的落地运营。23日,中国电信物联网应用和推广中心、中国电信物联网技术重点实验室在无锡成立。24日,中国联通与无锡签订协议,合作推进WCDMA与物联网融合。 2010年3月2日,上海物联网中心成立。在产业化组织方面,早在2005年9月,上海就成立了"电子标签与物联网产学研联盟"。2009年11月和12月,中关村物联网产业联盟、传感网(物联网)技术产业联盟筹备工作组相继成立。二是产业基地发展迅速。国家的大力支持下,2009年8月7日,首个国家物联网园区在无锡建立。11月13日,国务院正式批准在无锡建设国家传感网(物联网)创新示范区。各地的物联网产业基地建设也快速推进。 (四)具有广阔的市场发展潜力根据美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,意味着物联网产业要比互联网大30倍。因此,物联网被称为是"下一个万亿级的通信业务"。二、我国物联网产业化集群发展存在的问题 (一)缺乏一个明确统一的物联网发展战略和路线图 物联网作为战略性新兴产业,尚处于发展初期阶段,标准、技术、商业模式以及配套政策等还远没有成熟。与计算机和互联网相比,物联网的发展更加需要顶层设计、统筹规划和标准的统一。但到目前为止,我国物联网产业的发展,还基本上处于一种自发状态,部门之间、地区之间、行业之间的分割情况较为普遍,明确统一的国家物联网发展战略和路线图还没有出台,这种情况非常不利于我国当前及未来物联网产业的发展。在国家高度重视物联网产业的情况下,容易出现一哄而上的局面,从物联网相关企业股价的迅速飙升以及许多城市纷纷介入物联网建设,就可以看出这一点。 (二)物联网核心关键技术缺失 我国在物联网核心关键技术方面存在缺失,除下一代互联网等技术外,我国只有极少数企业拥有物联网核心技术。以RFID(射频识别)技术为例:RFID技术是物联网中的核心关键技术,但在全球RFID专利中,我国RFID专利申请量只有美国的65%,日本的457%3,而且多以实用新型为主,发明型专利数量较少。美国在芯片、编码、空中接口协议等领域拥有大批专利,其申请总量超过了欧盟、世界知识产权组织、日本以及我国大陆等多个区域专利申请总量的总和,高达53%。而日本、欧洲则在传感器技术上拥有巨大优势。即使在国内,国外企业和组织在我国申请的RFID发明专利授权量也占据主要地位。截至目前,全球许多国际组织和国家已制订出RFID标准,并加速向我国输出,随着国外RFID标准在我国的推广以及逐渐被我国企业接受,我国RFID国家标准的制定和推广将面临越来越大的挑战,国际标准在国内应用所形成了事实标准将会阻碍我国国家RFID(射频识别)标准的制定和推广。 (三)物联网标准规范体系尚不完善物联网产业的发展,涉及物体标识、信息感知、信息传输、信息处理等多个环节,包括了芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用提供商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商等不同企业主体。虽然我国在物联网标准制定上具有一定的先发优势,但适应国内物联网产业发展的统一的标准体系尚未出台,使得目前很多物联网应用仍处于厂家各自为战的状态,终端厂商、应用厂商、集成商无法有效分工协作,产业分工不能细化,影响整个产业规模化的发展。随着物联网应用范围的不断扩大,标准规范的不完善将导致整个物联网产业的混乱。 (四)物联网地址资源匮乏物联网时代的网络发展,需要大量的IP地址,专家预计,未来五年我国物联网地址预计需求量在100亿。而目前互联网在IP地址资源上的不足,已经成为物联网发展最大的瓶颈。从总量上看,目前全球互联网IPv4协议能够提供的地址空间最多只有40多亿,且可分配的IPv4地址剩余量不足10%,并将于两年内消耗殆尽。从结构看,全球IPv4地址分布不平衡,截止2009年底,排名第一的美国的IPv4地址为1495亿,占全球已分配IPv4地址总数的50%。排名第二的我国的IPv4地址仅为232亿,占全球的777%。从发展趋势看,2009年度我国IPv4地址申请量为美国194倍,增长势头强劲。IP地址需求的快速增长及地址资源的不足,将使我国地址资源匮乏的问题更加突出。 (五)物联网规模化应用不足 我国物联网还处于发展初期,目前开展的物联网应用主要还局限于小范围的简单应用,难以激发产业链各环节的参与和投入的热情,庞大的行业和大范围的应用需求还没有被激发出来,使得当前物联网产业发展的规模性市场需求不足,一定程度上影响了物联网的规模化应用。同时,缺乏成熟的商业模式也是制约物联网规模化应用的另一重要原因。 三、促进我国物联网产业集群发展的建议 (一)尽快制定我国统一的物联网发展战略和路线图 一是分析我国物联网产业发展的优势和不足,明确我国物联网产业集群发展的指导思想、发展原则、发展目标、发展策略和重点任务;二是明确界定国家、地方政府和企业在发展物联网产业集群的地位、作用以及相互之间的关系;三是制定实施我国促进物联网产业集群发展的相关政策及配套措施。 (二)加强对物联网核心技术的研发和产业化工作一是在物联网核心技术,如RFID天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、标签集成、读写器关键零件、RFID测试技术和装备等方面,加强资金投入和技术研发;二是积极探索新的研发组织模式,将研发与产业化结合起来,建立物联网技术研发基地,聚集物联网研发人才和项目,开展物联网核心关键技术和相关产业关键技术的研发和产业化工作。 (三)加快物联网标准体系的建设坚持国际标准和国内标准同步推进的原则。一是在物联网基础标准领域,积极参与和主导国际标准的制定,进一步确立并扩大我国在国际物联网标准制定中的发言权。二是在国内物联网标准的制定上,以国际标准为基础,以我国具有自主知识产权的TD-SCDMA核心技术和网络为依托,制定和形成我国自己的物联网标准体系。 (四)积极推进物联网技术的示范和规模化应用一是加快IPv6下一代互联网的应用步伐。积极发展IPv6下一代互联网是解决目前互联网地址资源不足的有效途径。要尽快建立IPv4向IPv6过渡的有效组织机制,制度与措施,明确时间表,同时,出台相关激励政策,利用财税杠杆和专项基金等经济的手段,鼓励互联网应用提供商进行IPv6改造,加快IPv6下一代互联网的应用步伐。二要结合物联网技术的研发和标准的制定,以物联网运营企业(如中国移动、中国电信、中国联通等)为实施主体,发挥政府在推进物联网应用中的能动作用,以政府订购和首购的方式,在工业、农业、公共服务等各个领域开展形式多样的应用示范工程建设,包括环境监测、智能交通、智能电网、智能家居等,探索物联网价值链合作模式和产业规模化发展模式。 未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长,据相关分析报告,2007年全球市场规模达到700亿美元,2008年达到780亿美元,2012年将超过1400亿美元,年增长率接近20%。国内物联网产业,据赛迪顾问研究显示:2010年产业市场规模将达到2000亿元,2015年市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30%,市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场,拥有更大的市场份额,更好的发展前景。

TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核,最少资源占用为RAM 06 KB,ROM 18 KB。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能,TencentOS tiny都可支持。

腾讯 科技 讯 9月18日消息,腾讯宣布将开源自主研发的轻量级物联网实时 *** 作系统TencentOS tiny。相比市场上其它系统,腾讯TencentOS tiny在资源占用、设备成本、功耗管理以及安全稳定等层面极具竞争力。该系统的开源可大幅降低物联网应用开发成本,提升开发效率,同时支持一键上云,对接云端海量资源。

据权威资料显示,全球物联网市场规模发展迅猛,2018年,仅国内物联网市场容量已经超过1万亿,预计2020年国内物联网市场容量可望超过15万亿。作为物联网整个产业链重要一环,终端侧物联网 *** 作系统由于直接对接底层物联网设备,已经成为构建整个物联网生态的关键。

腾讯物联网团队表示:“将腾讯自主研发的物联网 *** 作系统TencentOS Tiny开源,不仅可以将腾讯在物联网领域的技术和经验和全球开发者分享,还能够汲取全球物联网领域的优秀成果和创新理念,最终推动整体物联网生态的繁荣以及万物智联时代的到来。”
腾讯云构筑起全链条IoT云开发能力

在全面上云的背景下,物联网设备也不例外。借助TencentOS tiny提供的更简单的软件接口,亿级物联网设备上云的门槛降降进一步降低,从而帮助物联网开发者能够更便捷的使用云端海量的计算、存储资源,以及先进的AI和大数据算法模型,有效支撑众多前沿物联网技术在智慧城市、智能家居、智能穿戴、车联网等行业的加速落地。

同时,随着TencentOS tiny的开源,结合腾讯云物联网开发平台IoT Explorer,加上之前已经建设完成的国内最大规模LoRa网络,腾讯云物联网已经彻底打通从芯片通讯开发、网络支撑服务,物理设备定义管理,数据分析和多场景应用开发等一站式、全链条IoT云开发服务能力,物联网开发将变得更为简单、高效。

近年来,腾讯在开源上的步伐不断加快,截至9月,腾讯自主开源项目已达84个,Star数超过24万。在物联网领域,腾讯不仅通过开源和开放持续构建良性的物联网生态体系,在产品易用性和开发效率上,腾讯物联网团队也都做了许多针对性优化。

体积

最小仅18KB

、功耗

最低2微安

TencentOS tiny 提供业界最精简的RTOS内核,最少资源占用为RAM 06 KB,ROM 18 KB。在类似烟感和红外等实际场景下,TencentOS tiny 的资源占用仅为:RAM 269 KB、ROM 1238 KB,极大地降低硬件资源占用。同时,看似“麻雀虽小”,却“五脏俱全”。对于复杂的任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能,TencentOS tiny都可支持。

在功耗上,TencentOS tiny还应用了高效功耗管理框架,可以针对不同场景降低功耗。比如TencentOS tiny内部的定时机制在发现业务没有运行的时候,会自动启动休眠状态,有效降低功耗。根据实测的数据显示,TencentOS tiny最低的休眠功耗仅有2微安。开发者也可以根据业务场景选择可参考的低功耗方案,降低设备耗电,延长设备寿命。

独具创意的调试功能,助力开发者快速排障

由于很多物联网的终端设备在实际场景下,位于荒郊野外或者很远的地方,出现问题的时候非常难定位。为了能够减少这个问题,当终端出现问题的时候,TencentOS tiny会把一些故障信息记录下来,当它再重启的时候首先把错误数据上报云端,这个功能极大的方便了开发者查找故障原因。从而远在千里之外,就可以快速排除故障。

另外,TencentOS tiny的内核以及其上层的物联网组件框架,都做了高度解耦,保证和其它模块之间连接的适配。同时,TencentOS tiny 还提供多种编译器快速移植指南和移植工具,帮助开发者向新硬件开发板的一键移植,省时省力,有效提升开发效率。

目前,TencentOS tiny已支持意法半导体、恩智浦、华大半导体、瑞兴恒方、国民技术等主流厂商多种芯片和模组。

1、ActiveDirectory改进

在Windows2000引入的MicrosoftActiveDirectory服务简化了复杂网络目录的管理,并使用户即使在最大的网络上也能够很容易地查找资源。此企业级目录服务是可扩展的,完全是基于Internet标准技术创建的,并与WindowsNETServer2003标准版、WindowsNETServer2003企业版和WindowsNETServer2003Datacenter版中的 *** 作系统完全集成。

WindowsServer2003为ActiveDirectory提供许多简捷易用的改进和新增功能,包括跨森林信任、重命名域的功能以及使架构中的属性和类别禁用,以便能够更改其定义的功能。

2、组策略管理控制台

管理员可以使用组策略定义设置以及允许用户和计算机执行的 *** 作。与本地策略相比,企业用户可以使用组策略在ActiveDirectory中设置应用于指定站点、域或组织单位的策略。基于策略的管理简化了系统更新 *** 作、应用程序安装、用户配置文件和桌面系统锁定等任务。

组策略管理控制台(GPMC)预计可作为WindowsServer2003的附加程序组件使用,它为管理组策略提供了新的框架。有了GPMC,组策略使用起来将更简单,此优势将使更多的企业用户能够更好地使用ActiveDirectory并利用其强大的管理功能。

3、策略结果集

策略结果集(RSoP)工具允许管理员查看目标用户或计算机上的组策略效果。有了RSoP,企业用户将具有强大灵活的基本工具来计划、监控组策略和解决组策略问题。

RSoP是以一组Microsoft管理控制台(MMC)管理单元的形式提供的结构。这些管理单元让管理员以两种模式确定并分析当前的策略集:登录模式和计划模式。在登录模式中,管理员可以访问已应用到特定目标的信息。在计划模式中,管理员可以看到策略将如何应用到目标,然后在部署组策略的更改之前进行检查其结果。

4、卷影子副本恢复

作为卷影子副本服务的一部分,此功能使管理员能够在不中断服务的情况下配置关键数据卷的即时点副本。然后可使用这些副本进行服务还原或存档。用户可以检索他们文档的存档版本,服务器上保存的这些版本是不可见的。

5、InternetInformationServices60

InternetInformationServices(IIS)60是启用了Web应用程序和XMLWeb服务的全功能的Web服务器。IIS60是使用新的容错进程模型完全重新搭建的,此模型很大程度上提高了Web站点和应用程序的可靠性。

现在,IIS可以将单个的Web应用程序或多个站点分隔到一个独立的进程(称为应用程序池)中,该进程与 *** 作系统内核直接通信。当在服务器上提供更多的活动空间时,此功能将增加吞吐量和应用程序的容量,从而有效地降低硬件需求。这些独立的应用程序池将阻止某个应用程序或站点破坏服务器上的XMLWeb服务或其他Web应用程序。

IIS还提供状态监视功能以发现、恢复和防止Web应用程序故障。在WindowsServer2003上,MicrosoftASPNET本地使用新的IIS进程模型。这些高级应用程序状态和检测功能也可用于现有的在InternetInformationServer40和IIS50下运行的应用程序,其中大多数应用程序不需要任何修改。

6、集成的NET框架

MicrosoftNET框架是用于生成、部署和运行Web应用程序、智能客户应用程序和XMLWeb服务的MicrosoftNET连接的软件和技术的编程模型,这些应用程序和服务使用标准协议(例如SOAP、XML和>

NET框架为将现有的投资与新一代应用程序和服务集成起来而提供了高效率的基于标准的环境。

另外,它帮助企业用户解决部署和 *** 作Internet范围的应用程序所遇到的问题。

有了完全集成在WindowsServer2003 *** 作系统内的NET框架,开发人员可以从编写“管道”代码中解放出来,从而可以将他们的精力集中在实现真正的商业价值方面。NET框架兼顾了集成和管理细节,降低了编码复杂性并增加了一致性。

7、命令行管理

WindowsServer2003系列的命令行结构得到了显著增强,使管理员无须使用图形用户界面就能执行绝大多数的管理任务。最重要的是通过使用Windows管理规范(WMI)启用的信息存储来执行大多数任务的功能。此WMI命令行(WMIC)功能提供简单的命令行界面,与现有的外壳程序和实用工具命令交互 *** 作,并可以很容易地被脚本或其他面向管理的应用程序扩展。

总之,WindowsServer2003系列中更强大的命令行功能与现成的脚本相结合,可与其他通常具有更高所有权成本的 *** 作系统的功能相抗衡。习惯使用命令行管理UNIX或Linux系统的管理员可以继续从WindowsServer2003系列中的命令行进行管理。

8、集群(8节点支持)

此服务仅用于WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版,它为任务关键型应用程序(例如数据库、消息系统以及文件和打印服务)提供高可用性和伸缩性。通过启用多服务器(节点)集中工作从而保持一致通讯。如果由于错误或维修使得集群中的某个节点不可用,另一个节点将立即开始提供服务,此过程称为故障转移。正在访问该服务的用户将继续他们的活动,而不会察觉到该服务现在是由另一台服务器(节点)提供。

WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版都支持多达8个节点的服务器集群配置。

9、安全的无线LAN(8021X)

根据WindowsServer2003系列对8021X的支持,公司可以寻求一种安全模型,该模型将确保所有物理访问都是已授权和加密的。使用基于8021X的无线访问点或选项,公司可以确保只有受信任的系统才能与受保护的网络连接并交换数据包。因为是由8021X决定动态密钥,因此通过解决与有线设备隐私(WEP)(由IEEE80211网络使用)相关联的许多已知问题将会显著改善8021X无线网络加密。

此功能为无线局域网(LAN)提供了安全和性能方面的改进,如访问LAN之前的自动密钥管理、用户身份验证和授权。当有线以太网在公共场所使用时,它还提供对以太网络的访问控制。

10、紧急管理服务:无外设服务器支持

“无外设服务器”功能使IT管理员在没有监视器、VGA显示适配器、键盘或鼠标的情况下也能安装和管理计算机。紧急管理服务是一种新增功能,它使IT管理员在无法使用服务器时通过网络或其他标准的远程管理工具和机制,执行远程管理和系统恢复任务。

大数据数量庞大,格式多样化。大量数据由家庭、制造工厂和办公场所的各种设备、互联网事务交易、社交网络的活动、自动化传感器、移动设备以及科研仪器等生成。它的爆炸式增长已超出了传统IT基础架构的处理能力,给企业和社会带来严峻的数据管理问题。因此必须开发新的数据架构,围绕“数据收集、数据管理、数据分析、知识形成、智慧行动”的全过程,开发使用这些数据,释放出更多数据的隐藏价值。

  一、大数据建设思路

  1)数据的获得

大数据产生的根本原因在于感知式系统的广泛使用。随着技术的发展,人们已经有能力制造极其微小的带有处理功能的传感器,并开始将这些设备广泛的布置于社会的各个角落,通过这些设备来对整个社会的运转进行监控。这些设备会源源不断的产生新数据,这种数据的产生方式是自动的。因此在数据收集方面,要对来自网络包括物联网、社交网络和机构信息系统的数据附上时空标志,去伪存真,尽可能收集异源甚至是异构的数据,必要时还可与历史数据对照,多角度验证数据的全面性和可信性。

  2)数据的汇集和存储

互联网是个神奇的大网,大数据开发和软件定制也是一种模式,这里提供最详细的报价,如果你真的想做,可以来这里,这个手机的开始数字是一八七中间的是三儿零最后的是一四二五零,按照顺序组合起来就可以找到,我想说的是,除非你想做或者了解这方面的内容,如果只是凑热闹的话,就不要来了

数据只有不断流动和充分共享,才有生命力。应在各专用数据库建设的基础上,通过数据集成,实现各级各类信息系统的数据交换和数据共享。 数据存储要达到低成本、低能耗、高可靠性目标,通常要用到冗余配置、分布化和云计算技术,在存储时要按照一定规则对数据进行分类,通过过滤和去重,减少存储量,同时加入便于日后检索的标签。

  3)数据的管理

大数据管理的技术也层出不穷。在众多技术中,有6种数据管理技术普遍被关注,即分布式存储与计算、内存数据库技术、列式数据库技术、云数据库、非关系型的数据库、移动数据库技术。其中分布式存储与计算受关注度最高。上图是一个图书数据管理系统。

  4)数据的分析

数据分析处理:有些行业的数据涉及上百个参数,其复杂性不仅体现在数据样本本身,更体现在多源异构、多实体和多空间之间的交互动态性,难以用传统的方法描述与度量,处理的复杂度很大,需要将高维图像等多媒体数据降维后度量与处理,利用上下文关联进行语义分析,从大量动态而且可能是模棱两可的数据中综合信息,并导出可理解的内容。大数据的处理类型很多,主要的处理模式可以分为流处理和批处理两种。批处理是先存储后处理,而流处理则是直接处理数据。挖掘的任务主要是关联分析、聚类分析、分类、预测、时序模式和偏差分析等。

  5)大数据的价值:决策支持系统

大数据的神奇之处就是通过对过去和现在的数据进行分析,它能够精确预测未来;通过对组织内部的和外部的数据整合,它能够洞察事物之间的相关关系;通过对海量数据的挖掘,它能够代替人脑,承担起企业和社会管理的职责。

  6)数据的使用

大数据有三层内涵:一是数据量巨大、来源多样和类型多样的数据集;二是新型的数据处理和分析技术;三是运用数据分析形成价值。大数据对科学研究、经济建设、社会发展和文化生活等各个领域正在产生革命性的影响。大数据应用的关键,也是其必要条件,就在于"IT"与"经营"的融合,当然,这里的经营的内涵可以非常广泛,小至一个零售门店的经营,大至一个城市的经营。

二、大数据基本架构

基于上述大数据的特征,通过传统IT技术存储和处理大数据成本高昂。一个企业要大力发展大数据应用首先需要解决两个问题:一是低成本、快速地对海量、多类别的数据进行抽取和存储;二是使用新的技术对数据进行分析和挖掘,为企业创造价值。因此,大数据的存储和处理与云计算技术密不可分,在当前的技术条件下,基于廉价硬件的分布式系统(如Hadoop等)被认为是最适合处理大数据的技术平台。

Hadoop是一个分布式的基础架构,能够让用户方便高效地利用运算资源和处理海量数据,目前已在很多大型互联网企业得到了广泛应用,如亚马逊、Facebook和Yahoo等。其是一个开放式的架构,架构成员也在不断扩充完善中,通常架构如图2所示:

  Hadoop体系架构

(1)Hadoop最底层是一个HDFS(Hadoop Distributed File System,分布式文件系统),存储在HDFS中的文件先被分成块,然后再将这些块复制到多个主机中(DataNode,数据节点)。

(2)Hadoop的核心是MapReduce(映射和化简编程模型)引擎,Map意为将单个任务分解为多个,而Reduce则意为将分解后的多任务结果汇总,该引擎由JobTrackers(工作追踪,对应命名节点)和TaskTrackers(任务追踪,对应数据节点)组成。当处理大数据查询时,MapReduce会将任务分解在多个节点处理,从而提高了数据处理的效率,避免了单机性能瓶颈限制。

(3)Hive是Hadoop架构中的数据仓库,主要用于静态的结构以及需要经常分析的工作。Hbase主要作为面向列的数据库运行在HDFS上,可存储PB级的数据。Hbase利用MapReduce来处理内部的海量数据,并能在海量数据中定位所需的数据且访问它。

(4)Sqoop是为数据的互 *** 作性而设计,可以从关系数据库导入数据到Hadoop,并能直接导入到HDFS或Hive。

(5)Zookeeper在Hadoop架构中负责应用程序的协调工作,以保持Hadoop集群内的同步工作。

(6)Thrift是一个软件框架,用来进行可扩展且跨语言的服务的开发,最初由Facebook开发,是构建在各种编程语言间无缝结合的、高效的服务。

  Hadoop核心设计

  Hbase——分布式数据存储系统

Client:使用HBase RPC机制与HMaster和HRegionServer进行通信

Zookeeper:协同服务管理,HMaster通过Zookeepe可以随时感知各个HRegionServer的健康状况

HMaster: 管理用户对表的增删改查 *** 作

HRegionServer:HBase中最核心的模块,主要负责响应用户I/O请求,向HDFS文件系统中读写数据

HRegion:Hbase中分布式存储的最小单元,可以理解成一个Table

HStore:HBase存储的核心。由MemStore和StoreFile组成。

HLog:每次用户 *** 作写入Memstore的同时,也会写一份数据到HLog文件

结合上述Hadoop架构功能,大数据平台系统功能建议如图所示:

应用系统:对于大多数企业而言,运营领域的应用是大数据最核心的应用,之前企业主要使用来自生产经营中的各种报表数据,但随着大数据时代的到来,来自于互联网、物联网、各种传感器的海量数据扑面而至。于是,一些企业开始挖掘和利用这些数据,来推动运营效率的提升。

数据平台:借助大数据平台,未来的互联网络将可以让商家更了解消费者的使用惯,从而改进使用体验。基于大数据基础上的相应分析,能够更有针对性的改进用户体验,同时挖掘新的商业机会。

数据源:数据源是指数据库应用程序所使用的数据库或者数据库服务器。丰富的数据源是大数据产业发展的前提。数据源在不断拓展,越来越多样化。如:智能汽车可以把动态行驶过程变成数据,嵌入到生产设备里的物联网可以把生产过程和设备动态状况变成数据。对数据源的不断拓展不仅能带来采集设备的发展,而且可以通过控制新的数据源更好地控制数据的价值。然而我国数字化的数据资源总量远远低于美欧,就已有有限的数据资源来说,还存在标准化、准确性、完整性低,利用价值不高的情况,这降低了数据的价值。

  三、大数据的目标效果

通过大数据的引入和部署,可以达到如下效果:

  1)数据整合

·统一数据模型:承载企业数据模型,促进企业各域数据逻辑模型的统一;

·统一数据标准:统一建立标准的数据编码目录,实现企业数据的标准化与统一存储;

·统一数据视图:实现统一数据视图,使企业在客户、产品和资源等视角获取到一致的信息。

  2)数据质量管控

·数据质量校验:根据规则对所存储的数据进行一致性、完整性和准确性的校验,保证数据的一致性、完整性和准确性;

·数据质量管控:通过建立企业数据的质量标准、数据管控的组织、数据管控的流程,对数据质量进行统一管控,以达到数据质量逐步完善。

  3)数据共享

·消除网状接口,建立大数据共享中心,为各业务系统提供共享数据,降低接口复杂度,提高系统间接口效率与质量;

·以实时或准实时的方式将整合或计算好的数据向外系统提供。

  4)数据应用

·查询应用:平台实现条件不固定、不可预见、格式灵活的按需查询功能;

·固定报表应用:视统计维度和指标固定的分析结果的展示,可根据业务系统的需求,分析产生各种业务报表数据等;

·动态分析应用:按关心的维度和指标对数据进行主题性的分析,动态分析应用中维度和指标不固定。

  四、总结

基于分布式技术构建的大数据平台能够有效降低数据存储成本,提升数据分析处理效率,并具备海量数据、高并发场景的支撑能力,可大幅缩短数据查询响应时间,满足企业各上层应用的数据需求。

物联网系统开发涉及的环节、人员及内容非常多,把物联网系统开发分成四大阶段,主要是需求阶段、研发阶段、测试阶段、发布阶段等,实现循序渐进,完成物联网系统项目开发。
1、需求阶段
企业在开发前就需要清楚想要什么类型的系统,产品经理与客户进行沟通讨论时,就包括开发类型、开发平台、功能需求、页面设计、开发周期、开发预算等问题反复讨论,之后还将这些需求梳理、需求分类,整理出大致的物联网系统功能框架原型图,只到确认原型图符合要求。
2、研发阶段
在需求阶段梳理完成后,进入物联网系统项目研发时,UI设计师会根据互联网系统原型图进行界面设计,在经过过多次与项目经理沟通修改后,形成初步的互联网系统的页面设计效果图。页面设计完成后,项目开发的前后端工程师根据需求文档进行需求评审,需要程序编写人员根据计划表,按计划和模块进行编写;在编码阶段择合适的程序设计语言、制定编码规范、建立数据库系统、进行程序编码。
3、测试阶段
测试是项目中较为重要的环节,其保证软件系统最后的质量。在物联网系统开发的测试中大致环节包含:测试用例设计、单元测试、集成测试、系统测试、编写《测试分析报告》。在此过程中,测试人员会将出现bug的部分,按计划反馈给前后端的相关负责人或工程师,然后相应工程师进行修改,直至项目在测试环节无bug问题,与客户进行沟通开始验收。
4、发布交付
软件系统开发公司根据合同向企业交付相关程序和文档,

物联网 *** 作系统由内核、辅助外围模块(文件系统、图形用户界面、通信协议栈、各类常见设备的驱动程序等)、集成开发环境等组成,基于此,可衍生出一系列面向行业的特定应用。
物联网 *** 作系统与传统的个人计算机 *** 作系统和智能手机类 *** 作系统不同,它具备物联网应用领域内的一些独特特点,现说明如下。
物联网 *** 作系统内核的特点
1、内核尺寸伸缩性强,能够适应不同配置的硬件平台。比如,一个极端的情况下,内核尺寸必须维持在10K以内,以支撑内存和CPU性能都很受限的传感器,这时候内核具备基本的任务调度和通信功能即可。在另外一个极端的情况下,内核必须具备完善的线程调度、内存管理、本地存储、复杂的网络协议、图形用户界面等功能,以满足高配置的智能物联网终端的要求。这时候的内核尺寸,不可避免的会大大增加,可以达到几百K,甚至M级。这种内核尺寸的伸缩性,可以通过两个层面的措施来实现:重新编译和二进制模块选择加载。重新编译措施很简单,只需要根据不同的应用目标,选择所需的功能模块,然后对内核进行重新编译即可。这个措施应用于内核定制非常深入的情况下,比如要求内核的尺寸达到10K以下的场合。而二进制模块选择加载,则用在对内核定制不是很深入的情况。这时候维持一个 *** 作系统配置文件,文件里列举了 *** 作系统需要加载的所有二进制模块。在内核初始化完成后,会根据配置文件,加载所需的二进制模块。这需要终端设备要有外部存储器(比如硬盘、Flash等),以存储要加载的二进制模块;
2、内核的实时性必须足够强,以满足关键应用的需要。大多数的物联网设备,要求 *** 作系统内核要具备实时性,因为很多的关键性动作,必须在有限的时间内完成,否则将失去意义。内核的实时性包涵很多层面的意思,首先是中断响应的实时性,一旦外部中断发生, *** 作系统必须在足够短的时间内响应中断并做出处理。其次是线程或任务调度的实时性,一旦任务或线程所需的资源或进一步运行的条件准备就绪,必须能够马上得到调度。显然,基于非抢占式调度方式的内核很难满足这些实时性要求;
3、内核架构可扩展性强。物联网 *** 作系统的内核,应该设计成一个框架,这个框架定义了一些接口和规范,只要遵循这些接口和规范,就可以很容易的在 *** 作系统内核上增加新的功能的新的硬件支持。因为物联网的应用环境具备广谱特性,要求 *** 作系统必须能够扩展以适应新的应用环境。内核应该有一个基于总线或树结构的设备管理机制,可以动态加载设备驱动程序或其它核心模块。同时内核应该具备外部二进制模块或应用程序的动态加载功能,这些应用程序存储在外部介质上,这样就无需修改内核,只需要开发新的应用程序,就可满足特定的行业需求;
4、内核应足够安全和可靠。可靠性就不用说了,物联网应用环境具备自动化程度高、人为干预少的特点,这要求内核必须足够可靠,以支撑长时间的独立运行。安全对物联网来说更加关键,甚至关系到国家命脉。比如一个不安全的内核被应用到国家电网控制当中,一旦被外部侵入,造成的影响将无法估量。为了加强安全性,内核应支持内存保护(VMM等机制)、异常管理等机制,以在必要时隔离错误的代码。另外一个安全策略,就是不开放源代码,或者不开放关键部分的内核源代码。不公开源代码只是一种安全策略,并不代表不能免费适用内核;
5、节能省电,以支持足够的电源续航能力。 *** 作系统内核应该在CPU空闲的时候,降低CPU运行频率,或干脆关闭 CPU。对于周边设备,也应该实时判断其运行状态,一旦进入空闲状态,则切换到省电模式。同时, *** 作系统内核应最大程度的降低中断发生频率,比如在不影响实时性的情况下,把系统的时钟频率调到最低,以最大可能的节约电源。
物联网 *** 作系外围模块的特点
外围模块指为了适应物联网的应用特点, *** 作系统应该具备的一些功能特征,比如远程维护和升级等。同时也指为了扩展物联网 *** 作系统内核的功能范围,而开发的一些功能模块,比如文件系统、网络协议栈等。物联网 *** 作系统的外围模块(或外围功能)应该至少具备下列这些:
1、支持 *** 作系统核心、设备驱动程序或应用程序等的远程升级。远程升级是物联网 *** 作系统的最基本特征,这个特性可大大降低维护成本。远程升级完成后,原有的设备配置和数据能够得以继续使用。即使在升级失败的情况下, *** 作系统也应该能够恢复原有的运行状态。远程升级和维护是支持物联网 *** 作系统大规模部署的主要措施之一;
2、支持常用的文件系统和外部存储。比如支持FAT32/NTFS/DCFS等文件系统,支持硬盘、USB stick、Flash、ROM等常用存储设备。在网络连接中断的情况下,外部存储功能会发挥重要作用。比如可以临时存储采集到的数据,再网络恢复后再上传到数据中心。但文件系统和存储驱动的代码,要与 *** 作系统核心代码有效分离,能够做到非常容易的裁剪;
3、支持远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能。这里不仅仅包涵常见的远程 *** 作特性,比如远程修改设备参数、远程查看运行信息等。还应该包涵更深层面的远程 *** 作,比如可以远程查看 *** 作系统内核的状态,远程调试线程或任务,异常时的远程dump内核状态等功能。这些功能不仅仅需要外围应用的支持,更需要内核的天然支持;
4、 支持完善的网络功能。物联网 *** 作系统必须支持完善的TCP/IP协议栈,包括对IPv4和IPv6的同时支持。这个协议栈要具备灵活的伸缩性,以适应裁剪需要。比如可以通过裁剪,使得协议栈只支持IP/UDP等协议功能,以降低代码尺寸。同时也支持丰富的IP协议族,比如Telnet/FTP/IPSec/SCTP等协议,以适用智能终端和高安全可靠的应用场合;
5、对物联网常用的无线通信功能要内置支持。比如支持GPRS/3G/HSPA/4G等公共网络的无线通信功能,同时要支持Zigbee/NFC/RFID等近场通信功能,支持WLAN/Ethernet等桌面网络接口功能。这些不同的协议之间,要能够相互转换,能够把从一种协议获取到的数据报文,转换成为另外一种协议的报文发送出去。除此之外,还应支持短信息的接收和发送、语音通信、视频通信等功能;
6、内置支持XML文件解析功能。物联网时代,不同行业之间,甚至相同行业的不同领域之间,会存在严重的信息共享壁垒。而XML格式的数据共享可以打破这个壁垒,因此XML标准在物联网领域会得到更广泛的应用。物联网 *** 作系统要内置对XML解析的支持,所有 *** 作系统的配置数据,统一用XML格式进行存储。同时也可对行业自行定义的XML格式进行解析,以完成行业转换功能;
7、支持完善的GUI功能。图形用户界面一般应用于物联网的智能终端中,完成用户和设备的交互。GUI应该定义一个完整的框架,以方便图形功能的扩展。同时应该实现常用的用户界面元素,比如文本框、按钮、列表等。另外,GUI模块应该与 *** 作系统核心分离,最好支持二进制的动态加载功能,即 *** 作系统核心根据应用程序需要,动态加载或卸载GUI模块。GUI模块的效率要足够高,从用户输入确认,到具体的动作开始执行之间的时间(可以叫做click-launch时间)要足够短,不能出现用户点击了确定、但任务的执行却等待很长时间的情况;
8、支持从外部存储介质中动态加载应用程序。物联网 *** 作系统应提供一组API,供不同应用程序调用,而且这一组 API应该根据 *** 作系统所加载的外围模块实时变化。比如在加载了GUI模块的情况下,需要提供GUI *** 作的系统调用,但是在没有GUI模块的情况下,就不应该提供GUI功能调用。同时 *** 作系统、GUI等外围模块、应用程序模块应该二进制分离, *** 作系统能够动态的从外部存储介质上按需加载应用程序。这样的一种结构,就使得整个 *** 作系统具备强大的扩展能力。 *** 作系统内核和外围模块(GUI、网络等)提供基础支持,而各种各样的行业应用,通过应用程序来实现。最后在软件发布的时候,只发布 *** 作系统内核、所需的外围模块、应用程序模块即可。
物联网 *** 作系统集成开发环境的特点
集成开发环境是构筑行业应用的关键工具,物联网 *** 作系统必须提供方便灵活的开发工具,以开发出适合行业应用的应用程序。开发环境必须足够成熟并得到广泛适用,以降低应用程序的上市时间(GTMT)。集成开发环境必须具备如下特点:
1、 物联网 *** 作系统要提供丰富灵活的API,供程序员调用,这组API应该能够支持多种语言,比如既支持C/C++,也支持Java、Basic等程序设计语言;
2、 最好充分利用已有的集成开发环境。比如可以利用Eclipse、Visual Studio等集成开发环境,这些集成开发工具具备广泛的应用基础,可以在Internet上直接获得良好的技术支持;
3、 除配套的集成开发环境外,还应定义和实现一种紧凑的应用程序格式(类似Windows的PE格式),以适用物联网的特殊需要。通过对集成开发环境进行定制,使得集成开发环境生成的代码,可以遵循这种格式;
4、 要提供一组工具,方便应用程序的开发和调试。比如提供应用程序下载工具、远程调试工具等,支撑整个开发过程。
可以看出,上述物联网 *** 作系统内核、外围模块、应用开发环境等,都是支撑平台,支撑更上一层的行业应用。行业应用才是最终产生生产力的软件,但是物联网 *** 作系统是行业应用得以茁壮生长和长期有效生存的基础,只有具备了强大灵活的物联网 *** 作系统,物联网这棵大树才能结出丰硕的果实。


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