云平台编程与开发（六）：物联网云平台的架构设计设想（基于X5Cloud云平台）

1. 物联网概述

   　根据现在较通用的定义，物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”，其核心和基础仍是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间的信息交换和通信。

　　物联网的应用领域从面向企业的智能交通、电力抄表等扩展到了面向公众的个人医疗、智能家居等，遍及各行各业，但目前还处在创新起步阶段，未大规模普及。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∶１，因此物联网被称为是下一个万亿级的通信业务。

　　物联网产业覆盖了传感感知、传输通道、运算处理、行业应用等领域，其中涉及的技术包括RFID射频识别、传感器、无线网络传输、高性能计算、智能控制等。

     2. 物联网云平台建设需求

　　构建物联网运营云平台，作为无线传感网络与互联网之间重要的本地化中央信息处理中心，物联网云平台需具备以下功能。

　　（1）业务受理、开通、计费功能

　　要成为物联网业务的服务提供商，需要建立一套面向客户、传感器厂商、第三方行业应用提供商的运营服务体系，包括组织、流程、产品、支撑系统，其中支撑系统应具备业务受理、开通、计费等功能，能够提供物联网产品的快速开通服务。

　　（2）信息采集、存储、计算、展示功能

　　物联网云平台需要支持通过无线或有线网络采集传感网络节点上的物品感知信息，进行格式转换、保存和分析计算。相比互联网相对静态的数据，在物联网环境下，将更多地涉及基于时间和空间特征、动态的超大规模数据计算，并且不同行业的计算模型不同。这些应用所产生的海量数据对物联网运营平台的采集、存储、计算能力都提出了巨大的挑战。

　　（3）行业的灵活拓展应用模式

　　不同行业的业务规则和流程不同，其应用的功能和计算需求也有差别，例如在大气环保监控应用中，需要根据大气环境监测设备上采集到的降尘、一氧化碳、二氧化硫等数据，按一定的指标计算规则进行分析计算，得出分析结果，展现到监控中心计算机或监控人员手机上；而在电力抄表应用中，对于采集到的用户电表读数，将会用于计算当月用电量和电费，生成电费账单，进而支持收费销账。

        因此物联网云平台不可能是一个封闭自运行的应用系统，需要具备第三方行业应用的集成能力即要能提供给第三方合作开发者灵活拓展的云端应用开发API接口，从而能够满足不同行业应用的差异化功能要求。


      3.  基于X5Cloud云平台的物联网运营云平台体系架构设计

　　针对物联网运营平台的云计算特征，考虑引入云计算技术构建物联网运营平台。基于X5Cloud云平台的物联网运营平台主要包括如下几个部分。

       系统架构设计示意图如下所示：

     

      （1）云基础设施

　　通过引入物理资源虚拟化技术，使得物联网运营平台上运行的不同行业应用以及同一行业应用的不同客户间的资源（存储、CPU等）实现共享。例如不必为每个客户都分配一个固定的存储空间，而是所用客户共用一个跨物理存储设备的虚拟存储池。
     提供资源需求的弹性伸缩，例如在不同行业数据智能分析处理进程间共享计算资源，或在单个客户存储资源耗尽时动态从虚拟存储池中分配存储资源，以便用最少的资源来尽可能满足客户需求，减少运营成本的同时提升服务质量。
　　引入服务器集群技术，将一组服务器关联起来，使它们在外界从很多方面看起来如同一台服务器，从而改善物联网运营平台的整体性能和可用性。

　　（2）云平台（X5Cloud云服务平台和X5 SDK）

　　这是物联网运营云平台的核心，实现了网络节点的配置和控制、信息的采集和计算功能，在实现上可以采用分布式存储、分布式计算技术，实现对海量数据的分析处理，以满足大数据量且实时性要求非常高的数据处理要求。
根据不同行业应用的特点，行业应用中的计算功能从其业务流程中剥离出来，设计针对不同行业的计算模型，然后包装成服务提供给云应用调用，这样既实现了接入云平台的行业应用接口的标准化，又能为行业应用提供高性能计算能力。

　　（3）云应用

　　云应用实现了行业应用的业务流程，可以作为物联网运营云平台的一部分，也可以集成第三方行业应用（包括但不限于智能家居、远程抄表、水质监控等等），但在技术上应通过应用虚拟化技术，实现多租户，让一个物联网行业应用的多个不同租户共享存储、计算能力等资源，提高资源利用率，降低运营成本，而多个租户之间在共享资源的同时又相互隔离，保证了用户数据的安全性。

　　（4）云管理 （X5Cloud Web Console）

　　由于采用了弹性资源伸缩机制，用户占用的云平台运营商资源是在随时间不断变化的，因此需要平台支持按需计费，例如记录用户的资源动态变化，生成计费清单，提供给计费系统用于计费出账。