云計算為建設節(jié)約型智慧城市奠基

李寶瑞

(天津中發(fā)機電工程有限公司 天津 300384）

未來城市會是什么樣子？建立城市級基礎數(shù)據(jù)管理與存儲中心和一系列城市各業(yè)務級數(shù)字化應用二級平臺的智慧城市規(guī)劃發(fā)展模式。建設各種數(shù)據(jù)形成一體化云數(shù)據(jù)中心與城市級信息互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享交換的超級信息化體系。建成智慧城市綜合社會管理和公共服務要素的數(shù)字化與智能化應用平臺和系統(tǒng)，政府信息化、城市信息化、社會信息化、企業(yè)信息化。人口數(shù)量比現(xiàn)在龐大數(shù)倍，各個系統(tǒng)功能彼此協(xié)調(diào)運作，資源高度共享、充分利用、低碳環(huán)保，通訊、交通便捷、靈活、自動化，城市綜合管理系統(tǒng)健全、高效、科學、人性化。

需求帶來發(fā)展，競爭促進進步。當鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口大量涌入城市，城市管理與生態(tài)系統(tǒng)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，城市系統(tǒng)變得空前的復雜，矛盾突顯，信息化、數(shù)字化乃至智能化成為城市發(fā)展的主要推動力。

智慧城市離不開云計算的支撐，云計算的特點就是通過后臺計算機集群和數(shù)據(jù)資源中心提供前臺用戶端的應用和服務。智慧城市通過物聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，最后提供智能解決方案，但是要突破物聯(lián)網(wǎng)，提升并幫助城市更智能地支撐民生還需要互聯(lián)網(wǎng)，而云計算在物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)中可以支撐有彈性的存儲、分析和決策。因此，下面我們從幾個方面就云計算在建設智慧城市中的發(fā)展前景進行探討。

1 智慧城市概述

2009年，IBM首次提出“智慧地球”，具體來講，就是把傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍鏈接，構成“物聯(lián)網(wǎng)”。

智慧城市將城市中分散的，各自為政的信息化系統(tǒng)整合起來，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動，并將其提升到一個具有較好協(xié)同能力和調(diào)控能力的有機整體，如同一個的生命體，具有完善的行為意識和調(diào)控能力、智能感知、情境感知與認知能力，成熟的信息知識智能轉換機制及決策能力，一定的自我學習、自我成長和自我創(chuàng)新能力。而其成長過程也必將經(jīng)歷一個長期的建設發(fā)展、學習創(chuàng)新、自我完善的過程，和諧、健全，具有生命力。急劇增長的需求使智慧城市的實現(xiàn)，成為一個不可逆轉的趨勢。

智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的高級形式。數(shù)字城市是對城市發(fā)展方向的一種描述，是指數(shù)字、網(wǎng)絡、多媒體、3D、數(shù)據(jù)庫等技術滲透到城市管理、生活、產(chǎn)業(yè)等各個方面。

在這個以計算機技術為核心，網(wǎng)絡技術為標志的信息社會中，經(jīng)過多年的探索實踐，我們?nèi)〉昧溯x煌的成就，站在了一個更高的位置，然而現(xiàn)在擺在我們面前的問題是：這樣的信息技術進步速度仍然趕不上城市急劇增長的需求。目前，信息技術具有以下缺陷：

1.1 奢侈

管理和維護成本在不受約束的增加。對于每次在維護老系統(tǒng)上的花費，大約只有十分之一是用于新的IT基礎架構上的。服務器的管理成本和維護成本的增加速度是4倍于新服務器的采購成本的增加。

1.2 低效

Gartner研究報告指出：

x86/x64服務器:CPU利用效率10%；

RSC/UNIX服務器:CPU利用效率20%。

1.3 高能耗

能源成本在不受約束的增加。有報告表明，電力、制冷問題是數(shù)據(jù)中心所面臨的最大問題，預算中能源方面的花費已激增到48%，電力消耗已成為IT支出中的絕對大戶。

1.4 剛性

無法按需提供資源，無動態(tài)資源分配的功能，配置時間慢，不能適應商業(yè)的快速變化，并且IT的需求還是以2位數(shù)在增加，IT預算是在減少，CPU需求每年增長11%，存儲需求每年增長22%，帶寬需求每年增長50%，同時傳統(tǒng)信息技術也存在著奢侈、低效、高能耗、剛性等缺陷。

2 云計算中國

2008年，IBM先后在無錫和北京建立了兩個云計算中心。

世紀互聯(lián)推出CloudEx產(chǎn)品線，提供互聯(lián)網(wǎng)主機服務、在線存儲虛擬化服務等。

中國移動研究院建立起1024個CPU的云計算實驗中心，并于2010年5月發(fā)布“BigCloud”。

Alibaba的阿里云公司，啟動大淘寶戰(zhàn)略，研制了淘寶的分布式系統(tǒng)(TFS)。

中國電信與EMC公司合作推出“E云手機”。

3 云計算發(fā)展與優(yōu)勢

3.1 云計算成為智慧的城市奠基

智慧城市是綜合體，多個系統(tǒng)之間存在信息共享、交互的需求。眾多應用系統(tǒng)需要共同抽取數(shù)據(jù)綜合計算和呈現(xiàn)綜合結果，因而需要多個強大的信息計算中心進行高強度的信息處理。基于云計算的網(wǎng)絡架構，建設智慧城市數(shù)據(jù)中心為這個龐大系統(tǒng)的運行提供了有力的支撐。云計算數(shù)據(jù)中心具備傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心、單應用系統(tǒng)建設無法比擬的優(yōu)勢。

基礎軟硬件管理中心，可以對基礎軟件、硬件資源進行資產(chǎn)管理；可以實現(xiàn)基礎硬件的狀態(tài)監(jiān)控和性能監(jiān)控；能夠對異常情況觸發(fā)報警，提醒用戶及時維護問題設備；能夠對基礎軟硬件資源進行長期的統(tǒng)計分析，為高層次的資源調(diào)度提供決策依據(jù)，是云計算中心操作系統(tǒng)的資源管理的基礎。從而可以提高資源的利用率，降低單位資源的成本。

資源調(diào)度中心，可以實現(xiàn)資源的多用戶共享，有效的提高資源的利用率，并且可以根據(jù)負載情況，自動將資源調(diào)度到需要的地方，符合“資源節(jié)約、低碳環(huán)?！钡目沙掷m(xù)發(fā)展方向。

為解決由于大量采購設備，產(chǎn)生冗余資源而造成的能源利用率低的問題。云計算數(shù)據(jù)中心采用資源的多租戶應用，配合資源調(diào)度管理，能夠在很大程度上提高資源利用率。

3.2 云計算的價值與意義

在過去20多年間人們擁有自己的硬件、軟件，處理本地數(shù)據(jù)。互聯(lián)網(wǎng)只是讓人們能更方便的去獲得信息，但計算和處理主要還是基于本地的PC進行。

云計算的優(yōu)勢是可以降低成本，利用云計算，可以避免本地建設、運行維護的計算系統(tǒng)，通過支付低廉的服務費用，就可以實現(xiàn)同樣的計算過程。云計算的存在，滿足了一些以前一直無法實現(xiàn)的需求，以及觸發(fā)一些前所未有的需求。

在未來，云計算使普通用戶可以通過界面或者接口，利用以往只能為少數(shù)人所擁有的龐大的數(shù)據(jù)和處理能力，獲得自己所需的信息。云計算會使龐大的計算力為更多的人群所利用，它必將成為未來智慧城市建設的巨大推動力，也將加速技術改變?nèi)祟惿畹倪M程。云計算的產(chǎn)生是技術進步的體現(xiàn)，而創(chuàng)造性的先進技術帶來的價值與影響遠遠超于其自身的價值：

1）提高效率

2）快速響應

3）改進質量

4）低碳

5）降低成本

6）提高服務質量

云計算帶來的是商業(yè)模式的創(chuàng)新，由產(chǎn)品為主，轉變?yōu)榉諡橹?。這種新的商業(yè)模式能夠為客戶和廠商帶來更多的價值，因而更加具有生命力。云計算使信息產(chǎn)業(yè)逐漸呈現(xiàn)規(guī)模效應，逐步標準化，自動化，而在線服務的便利性和傳統(tǒng)租用帶來的價值，將很大程度上彌補傳統(tǒng)信息體系奢侈、低效、高能耗、剛性的缺陷。

4 云計算發(fā)展亟待解決的問題

云計算的前景雖然美好，其發(fā)展過程也必然充滿了挑戰(zhàn)。

1）數(shù)據(jù)挖掘技術。云計算面對海量的數(shù)據(jù)，如何從數(shù)據(jù)中獲取有效的信息，是云計算應用成功的關鍵。除了利用并行計算技術加速數(shù)據(jù)處理的速度外，還需要新的思路、方法和算法來完成更準確、快捷、強大的數(shù)據(jù)挖掘。

2）支撐云計算的是大規(guī)模的集群計算系統(tǒng)，當系統(tǒng)規(guī)模增大后，可靠性和穩(wěn)定性就成為最大的挑戰(zhàn)之一。需要通過有效的系統(tǒng)配置、監(jiān)控、管理、調(diào)度、虛擬化等技術，實現(xiàn)一個強大的、動態(tài)的、自治的計算存儲資源池，提供云計算所需要的大容量計算力。

3）數(shù)據(jù)的安全和隱私問題。云計算系統(tǒng)中，用戶數(shù)據(jù)存儲在云端，安全性依舊是最重要的顧慮。然而，如同早已習慣將錢存在銀行一樣，未來的數(shù)據(jù)銀行必將出現(xiàn)。這個問題更多的障礙不在技術方面而在于人們的意識與接受程度。

4）在服務的層次上，云計算系統(tǒng)必須要解決服務的描述及轉換問題，如何將用戶的業(yè)務理念需求轉換成對基礎設施的需求也是今后需要深刻探討的重要課題。

此外，如何確定高層的服務需求和度量到基礎設施的需求和度量之間的映射，如何保證多級別的Qos，這些都是云計算系統(tǒng)要解決的問題。美好的前景前面，必然是荊棘叢生，困難重重，這諸多挑戰(zhàn)與難題能否妥善處理、逐一突破不但影響著云計算的發(fā)展進程也與智慧城市的建設進程息息相關。