云计算为建设节约型智慧城市奠基

李宝瑞

(天津中发机电工程有限公司 天津 300384）

未来城市会是什么样子？建立城市级基础数据管理与存储中心和一系列城市各业务级数字化应用二级平台的智慧城市规划发展模式。建设各种数据形成一体化云数据中心与城市级信息互联互通和数据共享交换的超级信息化体系。建成智慧城市综合社会管理和公共服务要素的数字化与智能化应用平台和系统，政府信息化、城市信息化、社会信息化、企业信息化。人口数量比现在庞大数倍，各个系统功能彼此协调运作，资源高度共享、充分利用、低碳环保，通讯、交通便捷、灵活、自动化，城市综合管理系统健全、高效、科学、人性化。

需求带来发展，竞争促进进步。当乡镇人口大量涌入城市，城市管理与生态系统面临严峻的挑战，城市系统变得空前的复杂，矛盾突显，信息化、数字化乃至智能化成为城市发展的主要推动力。

智慧城市离不开云计算的支撑，云计算的特点就是通过后台计算机集群和数据资源中心提供前台用户端的应用和服务。智慧城市通过物联网获取数据、存储数据、分析数据，最后提供智能解决方案，但是要突破物联网，提升并帮助城市更智能地支撑民生还需要互联网，而云计算在物联网、互联网中可以支撑有弹性的存储、分析和决策。因此，下面我们从几个方面就云计算在建设智慧城市中的发展前景进行探讨。

1 智慧城市概述

2009年，IBM首次提出“智慧地球”，具体来讲，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍链接，构成“物联网”。

智慧城市将城市中分散的，各自为政的信息化系统整合起来，实现系统联动，并将其提升到一个具有较好协同能力和调控能力的有机整体，如同一个的生命体，具有完善的行为意识和调控能力、智能感知、情境感知与认知能力，成熟的信息知识智能转换机制及决策能力，一定的自我学习、自我成长和自我创新能力。而其成长过程也必将经历一个长期的建设发展、学习创新、自我完善的过程，和谐、健全，具有生命力。急剧增长的需求使智慧城市的实现，成为一个不可逆转的趋势。

智慧城市是数字城市发展的高级形式。数字城市是对城市发展方向的一种描述，是指数字、网络、多媒体、3D、数据库等技术渗透到城市管理、生活、产业等各个方面。

在这个以计算机技术为核心，网络技术为标志的信息社会中，经过多年的探索实践，我们取得了辉煌的成就，站在了一个更高的位置，然而现在摆在我们面前的问题是：这样的信息技术进步速度仍然赶不上城市急剧增长的需求。目前，信息技术具有以下缺陷：

1.1 奢侈

管理和维护成本在不受约束的增加。对于每次在维护老系统上的花费，大约只有十分之一是用于新的IT基础架构上的。服务器的管理成本和维护成本的增加速度是4倍于新服务器的采购成本的增加。

1.2 低效

Gartner研究报告指出：

x86/x64服务器:CPU利用效率10%；

RSC/UNIX服务器:CPU利用效率20%。

1.3 高能耗

能源成本在不受约束的增加。有报告表明，电力、制冷问题是数据中心所面临的最大问题，预算中能源方面的花费已激增到48%，电力消耗已成为IT支出中的绝对大户。

1.4 刚性

无法按需提供资源，无动态资源分配的功能，配置时间慢，不能适应商业的快速变化，并且IT的需求还是以2位数在增加，IT预算是在减少，CPU需求每年增长11%，存储需求每年增长22%，带宽需求每年增长50%，同时传统信息技术也存在着奢侈、低效、高能耗、刚性等缺陷。

2 云计算中国

2008年，IBM先后在无锡和北京建立了两个云计算中心。

世纪互联推出CloudEx产品线，提供互联网主机服务、在线存储虚拟化服务等。

中国移动研究院建立起1024个CPU的云计算实验中心，并于2010年5月发布“BigCloud”。

Alibaba的阿里云公司，启动大淘宝战略，研制了淘宝的分布式系统(TFS)。

中国电信与EMC公司合作推出“E云手机”。

3 云计算发展与优势

3.1 云计算成为智慧的城市奠基

智慧城市是综合体，多个系统之间存在信息共享、交互的需求。众多应用系统需要共同抽取数据综合计算和呈现综合结果，因而需要多个强大的信息计算中心进行高强度的信息处理。基于云计算的网络架构，建设智慧城市数据中心为这个庞大系统的运行提供了有力的支撑。云计算数据中心具备传统数据中心、单应用系统建设无法比拟的优势。

基础软硬件管理中心，可以对基础软件、硬件资源进行资产管理；可以实现基础硬件的状态监控和性能监控；能够对异常情况触发报警，提醒用户及时维护问题设备；能够对基础软硬件资源进行长期的统计分析，为高层次的资源调度提供决策依据，是云计算中心操作系统的资源管理的基础。从而可以提高资源的利用率，降低单位资源的成本。

资源调度中心，可以实现资源的多用户共享，有效的提高资源的利用率，并且可以根据负载情况，自动将资源调度到需要的地方，符合“资源节约、低碳环保”的可持续发展方向。

为解决由于大量采购设备，产生冗余资源而造成的能源利用率低的问题。云计算数据中心采用资源的多租户应用，配合资源调度管理，能够在很大程度上提高资源利用率。

3.2 云计算的价值与意义

在过去20多年间人们拥有自己的硬件、软件，处理本地数据。互联网只是让人们能更方便的去获得信息，但计算和处理主要还是基于本地的PC进行。

云计算的优势是可以降低成本，利用云计算，可以避免本地建设、运行维护的计算系统，通过支付低廉的服务费用，就可以实现同样的计算过程。云计算的存在，满足了一些以前一直无法实现的需求，以及触发一些前所未有的需求。

在未来，云计算使普通用户可以通过界面或者接口，利用以往只能为少数人所拥有的庞大的数据和处理能力，获得自己所需的信息。云计算会使庞大的计算力为更多的人群所利用，它必将成为未来智慧城市建设的巨大推动力，也将加速技术改变人类生活的进程。云计算的产生是技术进步的体现，而创造性的先进技术带来的价值与影响远远超于其自身的价值：

1）提高效率

2）快速响应

3）改进质量

4）低碳

5）降低成本

6）提高服务质量

云计算带来的是商业模式的创新，由产品为主，转变为服务为主。这种新的商业模式能够为客户和厂商带来更多的价值，因而更加具有生命力。云计算使信息产业逐渐呈现规模效应，逐步标准化，自动化，而在线服务的便利性和传统租用带来的价值，将很大程度上弥补传统信息体系奢侈、低效、高能耗、刚性的缺陷。

4 云计算发展亟待解决的问题

云计算的前景虽然美好，其发展过程也必然充满了挑战。

1）数据挖掘技术。云计算面对海量的数据，如何从数据中获取有效的信息，是云计算应用成功的关键。除了利用并行计算技术加速数据处理的速度外，还需要新的思路、方法和算法来完成更准确、快捷、强大的数据挖掘。

2）支撑云计算的是大规模的集群计算系统，当系统规模增大后，可靠性和稳定性就成为最大的挑战之一。需要通过有效的系统配置、监控、管理、调度、虚拟化等技术，实现一个强大的、动态的、自治的计算存储资源池，提供云计算所需要的大容量计算力。

3）数据的安全和隐私问题。云计算系统中，用户数据存储在云端，安全性依旧是最重要的顾虑。然而，如同早已习惯将钱存在银行一样，未来的数据银行必将出现。这个问题更多的障碍不在技术方面而在于人们的意识与接受程度。

4）在服务的层次上，云计算系统必须要解决服务的描述及转换问题，如何将用户的业务理念需求转换成对基础设施的需求也是今后需要深刻探讨的重要课题。

此外，如何确定高层的服务需求和度量到基础设施的需求和度量之间的映射，如何保证多级别的Qos，这些都是云计算系统要解决的问题。美好的前景前面，必然是荆棘丛生，困难重重，这诸多挑战与难题能否妥善处理、逐一突破不但影响着云计算的发展进程也与智慧城市的建设进程息息相关。