云计算是基于什么的计算方式

云计算是基于互联网的计算方式

云计算是一种基于互联网的超级计算模式，将成千上万台电脑和服务器连接成一片，拥有极强的计算能力。未来，它的应用范围将无可估量。

二、云计算的原理：

云计算通过将计算分布在大量分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，使得企业能够根据需求访问计算机和存储系统，并将资源切换到需要的应用上。

三、云计算的特点：

1超大规模：云计算巨头如Google、亚马逊、IBM、微软等都拥有几十万台服务器来支撑其发展。

2虚拟化：用户可以随时随地获取服务，云计算并不是固定的有形实体，只需一个手机就可以通过网络服务获取所需的一切。

3高可用：云计算使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性。

4通用性：在云计算的支撑下，可以构造出数以万计的应用，并不针对某一种应用。

物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network,LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。

LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。

下图以USA情况为例，从灵敏度、链路预算、覆盖范围、传输速率、发送电流、待机电流、接收电流、2000mAh电池使用寿命、定位、抗干扰性、拓扑结构、最大终端连接数等参数上比较了Sigfox、LTE-M、ZigBee、WLAN、80211ah和LoRa的区别。后续的LoRa技术小型科普文（下）将具体解释以上的部分参数。

LoRa网络构成

LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。

LoRa联盟LoRa联盟是2015年3月Semtech牵头成立的一个开放的、非盈利的组织，发起成员还有法国Actility，中国AUGTEK和荷兰皇家电信kpn等企业。不到一年时间，联盟已经发展成员公司150余家，其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级产商。产业链（终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商）中的每一环均有大量的企业，这种技术的开放性，竞争与合作的充分性都促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。

网络部署

目前LoRa网络已经在世界多地进行试点或部署。据LoRa Alliance早先公布的数据，已经有9个国家开始建网，56个国家开始进行试点。中国AUGTEK在京杭大运河完成284个基站的建设，覆盖1300Km流域；

美国网络运营商Senet于2015年中在北美完成了50个基站的建设、覆盖15,000平方英里（约38850平方千米），预计在第一阶段完成超过200个基站架设；

法国电信Orange宣布在2016年初在法国建网；

荷兰皇家电信kpn宣布将在新西兰建网，在2016年前达到50%覆盖率；

印度Tata宣布将在Mumbai和Delhi建网；

Telstra宣布将在墨尔本试点……(后续的文章将详细介绍部分公司利用LoRa技术做出的应用)

LoRaWAN协议

LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求，如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置，就可以让智能设备间实现无缝对接互操作，给物联网领域的用户、开发者和企业自由操作权限。

LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明传输的中继，连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接，终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信，同时也支持云端升级等操作以减少云端通讯时间。终端与网关之间的通信是在不同频率和数据传输速率基础上完成的，数据速率的选择需要在传输距离和消息时延之间权衡。由于采用了扩频技术，不同传输速率的通信不会互相干扰，且还会创建一组“虚拟化”的频段来增加网关容量。LoRaWAN的数据传输速率范围为03 kbps至375 kbps，为了最大化终端设备电池的寿命和整个网络容量，LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应（Adaptive Data Rate , ADR）方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出功率。全国性覆盖的广域网络瞄准的是诸如关键性基础设施建设、机密的个人数据传输或社会公共服务等物联网应用。关于安全通信，LoRaWAN一般采用多层加密的方式来解决：一、独特的网络密钥（EU164），保证网络层安全；

二、独特的应用密钥（EU164），保证应用层终端到终端之间的安全；

三、属于设备的特别密钥（EUI128）。LoRaWAN网络根据实际应用的不同，把终端设备划分成A/B/C三类：Class A：双向通信终端设备。这一类的终端设备允许双向通信，每一个终端设备上行传输会伴随着两个下行接收窗口。终端设备的传输槽是基于其自身通信需求，其微调是基于一个随机的时间基准（ALOHA协议）。Class A所属的终端设备在应用时功耗最低，终端发送一个上行传输信号后，服务器能很迅速地进行下行通信，任何时候，服务器的下行通信都只能在上行通信之后。

Class B：具有预设接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口，为了达到这一目的，终端设备会同步从网关接收一个Beacon，通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。这种方式能使服务器知晓终端设备正在接收数据。

Class C：具有最大接收槽的双向通信终端设备。这一类的终端设备持续开放接收窗口，只在传输时关闭。

LoRa技术要点

一般说来，传输速率、工作频段和网络拓扑结构是影响传感网络特性的三个主要参数。传输速率的选择将影响系统的传输距离和电池寿命；

工作频段的选择要折中考虑频段和系统的设计目标；

而在FSK系统中，网络拓扑结构的选择是由传输距离要求和系统需要的节点数目来决定的。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。此前，只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术，而随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。

前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息，这样，数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求，且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性，这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中，将每一比特时间划分为众多码片。

即使噪声很大，LoRa也能从容应对LoRa调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，最高可使用4096码片/比特中的最高扩频因子（12）。相对而言，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。通过使用高扩频因子，LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上，当你通过频谱分析仪测量时，这些数据看上去像噪音，但区别在于噪音是不相关的，而数据具有相关性，基于此，数据实际上可以从噪音中被提取出来。扩频因子越高，越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）需要可靠地解调信号，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解调一个信号，其信噪比为-20dB，GFSK方式与这一结果差距为28dB，这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下，6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。

超强的链路预算，让信号飞的更远

为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现，我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW (20dBm)，接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dB。比较而言，拥有灵敏度-110dBm（这已是其极好的数据）的GFSK无线技术，需要5W的功率(37dBm)才能达到相同的链路预算值。在实践中，大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此状况下，发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值。

因此，使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离，这种低功耗广域技术正是我们所需的。

关于LPWAN

低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network, LPWAN)是物联网中不可或缺的一部分，具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点，适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况，如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。LPWAN相关组织LoRa联盟目前在全球已有145位成员，其繁茂的生态系统让遵循LoRaWAN协议的设备具有很强的互操作性。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点，其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式，也能大幅度降低节点通讯功耗。

虚拟化

（

Virtualization

）

，

伴随着计算机技术的发展与应用。

在信息化建设的不同时期，

虚拟化都受到了计算机厂商和用户的关注。

虚拟化的优势在于它能将所有可用的计算和存储

资源以资源池的方式组成一个单一的整合视图，

通过提供虚拟功能，

可将资源看做一个单一

公共的平台，最终资源池就像我们日常生活中的水和电一样，成为企业信息系统中的

“

公用

设施

”

（

Utility

Computing

）

。对用户来说，虚拟计算资源带来的益处是明显的：首先提高了

资源利用率，

避免了复杂的系统集成和大规模的设备占用空间，

降低了投资成本；

二是简化

了管理的复杂性，

能对整体系统运行环境进行统一监管和动态分配，

从而降低了计算管理和

运行成本；三是可以充分利用整体平台的优势，更好地发挥系统的效能

;

四是从总体上提高

了全系统的可靠性。

正是由于虚拟化技术在资源配置和效率方便的巨大优势，虚拟化技术率先推动了数据

中心的革命。

数据中心的虚拟化有很多的优点。

首先，

可以通过整合或者共享物理设备来提

高资源利用率，据调查，目前全球多数的数据中心的资源利用率在

15%~20%

之间，通过整

合和虚拟化技术可以将利用率提高到

50%~60%

；其次，可以通过虚拟化技术实现节能环保

的绿色数据中心，如可以减少物理设备、电缆、空间、电力、制冷等的需求；更重要的是，

可以通过虚拟化技术实现应用部署的灵活和机动，以满足快速增长的业务需求。

一、数据中心相关的虚拟化技术

虚拟化技术的核心思路是，通过软件或硬件设备构成一个虚拟化层并对其进行管理，

把各类物理资源映射为统一的虚拟资源。

这些虚拟资源在使用上和物理资源的特性相差很少

或者没有区别。

可以被虚拟化的资源包括服务器、

存储、

网络等资源（还包括了一些比较专

用的设备如防火墙、负载均衡等）

，映射的方式包括一对多（

1->N

）

、多对一（

N->1

）和多

对多

(N->M)

几种形式。

1

、应用虚拟化

应用虚拟化就是将

IT

应用的客户端进行集中统一部署，

使所有用户的应用和数据在同一

平台上进行计算和运行，

用户对应用进行透明的访问，

并最终获得与本地访问应用同样的感

受和计算结果。

通俗点说，

应用虚拟化就是将用户使用的所有软件安装在服务器端，

用户的

客户端零安装，

用户通过使用服务器上的软件进行工作，

通常服务器的性能、

安全性都要远

远高于用户个人用机；

因此，

这种方式通常可以给用户带来更高安全性和更好性能的应用体

验。

现在的应用虚拟化已经能够较好地支持本地外界设备，如打印机、扫描仪、光驱等。基

于应用虚拟化可以解决当今用户所面临的很多问题，

通过对应用统一管理和监控，

可以实现

应用的快速发布和部署，增强应用的安全性，提高员工的工作效率，大幅降低企业在

IT

上

的整体拥有成本。

CITRIX

（思杰）的应用虚拟化解决方案是目前比较典型的代表。

2

、虚拟桌面基础架构

虚拟桌面基础架构（

Virtual Desktop Infrastructure,VDI

）的基本原理很简单，用户的桌面

环境包括操作系统、

应用和其他必要组件都被压缩到一个虚拟机镜像里，

然后可以在数据中

心的服务器上运行这些虚拟系统，形成用户的“虚拟桌面”

。用户通过来自客户端设备（瘦

客户机或是家用

PC

甚至

PDA

）

的瘦客户计算协议与虚拟桌面进行连接，

用户访问他们的桌

面就像是访问传统的本地安装桌面一样。这些虚拟桌面可能运行

Windows

、

Linux

或

Unix

，

并且仍然宿主在相同机器里。思杰、微软和威睿都提供这样的功能。

基于

VDI

技术，

用户可以从任何地方连接到他们的桌面，

IT

人员可以更易于管理桌面，

因为它位于数据中心之内。

3

、网络虚拟化

事实上，网络虚拟化并不是什么新概念，多年来，虚拟局域网技术作为基本的隔离技术

已经被用户广泛应用。在交换网络上通过

VLAN

技术来区分不同业务网段，同时配合防火

墙等安全产品划分安全区域，

历来就是数据中心建设过程常用的方法。

现在，

数据中心用户

对于将多个逻辑网络进行隔离的需求越来越高，

VLAN

、

MPLS-***

、

Multi-VRF

技术在路

由环境下可以实现对网络访问的隔离，并且虚拟化分割的逻辑网络内部有独立的数据通道，

终端用户和上层应用不需要也不知道其他逻辑网络的存在。

当然，

在每个逻辑网络内部仍人

存在着对安全控制的要求。

虚拟专用网（

***

）技术则为用户提供了一种通过公共网络（通常是因特网）建立一个

临时的、安全的链接私有隧道的方法。基于

***

可以实现企业内部网的扩展，帮助远程用

户、

公司分支机构、

商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全链接，

并保证数据的

安全传输。通过将数据流转移到低成本的公用网络上，一个企业的

***

解决方案将大幅度

地减少用户话费在城域网和远程网络连接上的费用。

同时，

可以简化企业网络的设计和成本，

极大降低企业在网络建设和管理上的成本。

。

从数据中心内部来看，用户在做服务器部署以及网络架构设计时，通常需要考虑多层结

构、安全区域、安全等级、策略部署、路由控制、

VLAN

划分、二层环路、冗余设计等诸多

因素，

使得传统数据中心在网络架构设计上都是比较复杂的，

这就导致数据中心基础网络的

运维和管理难度非常高。

因此，

作为网络虚拟化技术，

催生出一种网络及相关设备的虚拟化

技术。

网络设备虚拟化的第一种思路是将多台设备连接，

“

横向整合”

起来组成一个

“联合设备”

，

并将这些设备看做单一设备对其进行管理和使用。

通过虚拟化整合后的设备组成了单一的逻

辑单元，在网络中表现为一个网元接单，

这在让管理、配置、

跨设备链路聚合等功能更简化

的同时，还简化了网络架构，并进一步增强了网络冗余的可靠性。

网络设备虚拟化的另一种思路正好相关，是将一台设备虚拟成多台逻辑的设备，每一台

虚拟设备具备完整的功能，可以进行单独的管理和配置。通过将物理设备虚拟成逻辑设备，

可以在保障应用网络环境独立的前提下极为方便的进行设备的扩展和管理。

4

、存储虚拟化

存储虚拟化就是将多种、多个存储设备通过一定的手段集中管理起来构成一个存储池，

进行统一管理，

为使用者提供大容量、

搞数据传输性能的存储系统。

存储虚拟化的实现层面

可以分为三层：

a

、基于主机和操作系统的虚拟存储；

b

、基于存储设备的虚拟存储；

c

、基

于存储网络的虚拟存储。

基于主机和操作系统的虚拟存储依赖于主机上的逻辑卷管理软件，针对分配给主机的逻

辑卷实现进一步的虚拟化，

对多个逻辑卷进行统一管理、

配置，

屏蔽了上层应用对物理磁盘

的管理。

由于主机的虚拟存储采用的软件实现，

因此性能上收到一定限制，

并且对于存储的

高级功能，例如快照或者数据复制等，不能提供统一管理。典型的有

IBM

AIX

操作系统带

的

Logical Volume Manager(LVM)

和

V

eritas

的

V

olume Manager

，

其中

ALX

的

LVM

是集成在

操作系统上的，而

Veritas

的

VM

可以支持多种操作系统。

基于存储设备的虚拟存储将具有虚拟化功能的存储控制器和相应的存储设备接入到

SAN

网络中，由存储控制器统一对服务器提供存储空间，有些虚拟控制器可以管理多厂商

的存储系统，有些虚拟控制器则只能管理单个厂商的存储系统。

基于存储网络的虚拟存储，存储网络虚拟化设备可以是特有的虚拟化设备，也可以是在

网络交换机上安装的虚拟化软件来实现。在

SAN

交换机上加入具有虚拟化的模块来控制存

储的分配和管理，

例如博科公司的

Fabric Application Platform

。

在

SAN

中加入特有的虚拟化

设备，所有存储的资源管理和分配是由这个特有的虚拟化设备实现的，例如

IBM

的

SAN

V

olume Controller

、

StoreAge

的

SVM

等。

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vps主机的承载应用

vps主机可以承载所有的主机类型的应用，而且经过测试vps主机可以承载Oracle、MSSQL、SAP、IBM WebSphere等多种 大型应用。需要注意的是，由于该虚拟化技术力图建立一个公平的硬件资源共享平台，所以类似于要和硬件平台捆绑的应用违背了这一共享原则，暂时不能提供或实现这样的支持和应用。（如需要加密狗的软件，虚拟光驱、bios、固件刷新工具等）