云計算的大門已經打開。為強化云技術，落地云應用，彰顯云價值，《中國計算機報》與微軟(中國)有限公司聯合舉辦的Windows Server 2012 云創益大賽，歷時5個多月，共吸引了9760名選手報名參加個人賽，103支隊伍參加企業級比賽，官網訪問量達到180萬次，官方微博互動達12384 條。大賽為IT人提供了一個了解云、應用云、體驗云的交流共享平臺。你創想，云實現。通過大賽，更多云人才始露鋒芒，更多云應用落地生根。本專欄將連載大賽最終獲獎的10個企業級優秀方案，以期展示標桿應用，帶動產業發展。
隨著物聯網和大數據應用的不斷深入，通過各類設備獲取的感知數據的價值越來越被人們所重視。對體現物理世界實時運行狀況的感知數據的集成利用，可以充分挖掘數據的價值，在解決很多諸如交通擁堵、環境污染和路網布局等熱點問題時起到很大的幫助。
由北方工業大學云計算研究中心的李響、丁維龍、趙卓峰組成的團隊漫步云端，充分利用微軟Windows Server 2012在基礎設施虛擬化方面的技術優勢和成熟的一攬子解決方案，搭建了感知數據托管與應用服務平臺，達到讓租戶快速、簡便地開發和部署應用，實現交通感知數據的集成、計算、存儲的目的，降低了感知數據相關應用的建設成本，滿足數據/應用托管和運維的需求。
破解智能交通的信息孤島
北方工業大學云計算研究中心副主任趙卓峰介紹，漫步云端團隊構建感知數據托管與應用服務平臺的初衷，是希望解決物聯網應用需求不斷擴大，應用所需的共用基礎設施卻相對缺乏之間的矛盾，并實現對數據的深度集成利用
上述矛盾在交通領域尤為突出。交通感知數據具有海量、高并發、連續、高速的特征。按照以往的做法，如果數據量增大或應用增加，交管部門就要對基礎設施進行垂直擴展，購買服務器等設備。這樣做不但成本很高，而且服務器增加到一定數量以后，垂直擴展的難度變得越來越大。而從實際情況來看，數據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的建設為例，在項目初期驗證階段可能僅接入數十個具有車牌識別功能的攝像頭。可行性驗證結束后，接入的攝像頭數量可能增加到1000個，最終在一個大型城市接入近萬個攝像頭。這些攝像頭拍攝的數據附帶車輛照片將匯聚到系統進行分析。按千個攝像頭計，系統每天可能累積3000萬余條、近10TB車輛識別數據。數據量這樣大幅增加，存儲和計算方面的基礎設施能力就成為應用系統建設的瓶頸。而按照傳統的系統架構方案，有些時候有些基礎設施利用率可能并不高。這是因為當前分布在道路上的攝像頭通常分別服務于不同系統、不同應用，其應用負載的高峰期也不一樣。而且，這些不同的應用又可能形成信息孤島，不能實現基礎交通數據的跨應用、跨部門共享。
如果能將服務于不同應用的基礎設施通過虛擬化技術實現資源的整合、共享，以多租戶的形式支持不同業務領域感知數據的集約化存儲、共享管理，以及相關應用的統一部署與托管，不但可以很好地實現基礎設施的擴容、IT資源的優化配置，降低IT系統的運維成本，還可以實現基礎性感知數據的共享，降低感知數據深度開發利用的代價，真正實現數據價值向業務價值和社會效益的轉化。
正是在這樣的背景下，漫步云端基于微軟Windows Server 2012打造了感知數據托管和應用服務平臺。
虛擬化只是一個方面
據悉，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 Server 2012在配置界面等方面用戶體驗好，安裝、部署非常便捷、容易。
在IaaS層，漫步云端選擇了基于Hypervisor的操作系統Windows Server 2012、管理組件System Center。這主要是出于擴展性、兼容性和可用性三方面的考慮。
由于感知數據托管和應用服務平臺關注資源的整合和優化配置，因此漫步云端在產品選擇上追求對處理器、網絡連接和存儲等資源進行池化的能力，以按需為租戶提供資源。而System Center 2012可跨越物理、虛擬和云環境，在所有位置采用統一的管理，為基礎架構提供端到端的管理。Hyper-V能保證在不同宿主機間遷移虛擬機時不停機，可容錯的高可用解決方案能夠保證基于云的服務不中斷。此外，Windows Server 2012能夠提供眾多的構建高擴展性的彈性云解決方案，真正針對云進行優化。Windows Server 2012與Hyper-V最多支持包含64 個節點的群集，可運行4000個虛擬機，只需要相對較少的物理硬件即可支持并提供大容量的IT服務。此外，漫步云端通過Power Shell 3.0的公開API，方便應用開發者在PaaS平臺調用接口按需開發。
在PaaS層，漫步云端選擇了應用服務器IIS、目錄服務Active Directory、緩存服務BranchCache和開發環境Visual Studio。這些能為平臺提供高效的網絡應用托管環境、分層次的分布式租戶授權管理，實現虛擬機的管理和計算任務的調度。
漫步云端團隊成員李響告訴記者，整個解決方案構建中，模板(包括虛擬機模板和應用模板)是最為關鍵和復雜的部分。正是這些模板，能幫助用戶快速開發、部署新的應用。
虛擬機模板是指平臺管理員對鏡像綁定CPU、內存等設備描述信息創建出的“鏡像—配置—描述信息”的組合。應用模板是虛擬機模板的組合，由管理員創建，供租戶按需實例化相應的虛擬機用于部署、應用。另外，在應用模板不能滿足需求時，租戶還可以通過虛擬機模板實例化或手動創建虛擬機的方式，為已有應用追加虛擬機。
漫步云端團隊成員丁維龍通過演示展示了該平臺的四個關鍵能力：第一，支持不同種類感知數據流的快速接入，提供高并發、高吞吐量數據的實時接收和分發能力;第二，基于虛擬化技術實現基礎資源的管理與調度，解決復雜系統的運維保障問題;第三，提供基于大規模感知數據的透明化并行計算接口及集群計算環境;第四，實現多源海量感知數據和相關業務數據的融合管理，提供數據共享與集成的服務接口。
總之，感知數據托管與應用服務平臺實現了應用驅動的IaaS層虛擬化資源管理與調度。
為基于行業化數據集成奠基
趙卓峰指出，感知數據托管與應用服務平臺的價值主要體現在以下三個方面：
首先，降低物聯網、大數據背景下應用開發的代價和成本。即使是中小型軟件公司，也能借助感知數據托管與應用服務平臺這樣一個PaaS平臺開發基于海量感知數據的智能/智慧型應用。
其次，大幅降低上述智能/智慧型應用系統的部署成本和運維成本。感知數據托管與應用服務平臺通過基礎設施的透明管理和優化配置，不但通過虛擬化降低了相關應用的部署成本，還可以降低系統部署的復雜度。此外，平臺通過系統監控和負載感知等自動化手段，大大降低運維中涉及的應用及數據擴容、遷移等操作的復雜度，降低運維成本。
最后，為未來各行業感知數據的集中管理和集成應用提供技術支持。趙卓峰認為，感知數據托管與應用服務平臺在技術上為未來基于感知數據的行業信息化集成提供了可能。以交通領域為例，各類交通感知數據在集中后，本來服務于單一應用的交通感知數據可以被不同應用共享。不僅如此，不同行業的感知數據在更高層次上進行集成后，可以用在智慧城市建設上，用于諸如城市規劃、城市管理、應急監測預警、公眾信息服務等多個領域。
Windows Server 2012云創益大賽評委、微軟開發工具及平臺事業部資深架構師翟爽非常認同漫步云端團隊的理念。他說：“智慧城市的建設不僅需要基礎設施的建設，更需要應用層面的創新。”
方案亮點：
(1)采用基于虛擬化的云計算基礎架構;
(2)實現應用驅動的IaaS層虛擬化資源管理與調度;
(3)可支持多種系統平臺;
(4)通過System Center接口自主開發實現自助門戶和權限管理;
(5)虛擬資源的可用性保障;
(6)感知數據分布式計算節點創新應用彈性擴展。
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