云計(jì)算技術(shù)：起源、概念與解讀

自從2006年谷歌推出“Google 101計(jì)劃”并正式提出“云”的概念和理論，“云”開始漸漸走入大眾的視野。亞馬遜、微軟、IBM等公司也隨后宣布了自己的“云計(jì)劃”，一時(shí)間，風(fēng)起“云”涌。到底什么是“云”？其實(shí)這個(gè)詞語很巧妙地解釋了這樣一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：只要能夠連入網(wǎng)絡(luò)，作為接受服務(wù)的對(duì)象的你，無論身處何時(shí)何地都能夠享受到來自網(wǎng)絡(luò)端提供的服務(wù)，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)等功能。

云計(jì)算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，這意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算概念上衍生出的一個(gè)概念，通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，使用者可以在任何時(shí)間、任何地方，透過任何可連網(wǎng)的裝置連接到云上方便地存取數(shù)據(jù)，既能保證數(shù)據(jù)的安全性，又節(jié)約了存儲(chǔ)空間。

云計(jì)算的概念

　　　云計(jì)算的概念可以從用戶、技術(shù)提供商和技術(shù)開發(fā)人員三個(gè)不同角度來解讀。

就用戶的體驗(yàn)和效果而言，云計(jì)算系統(tǒng)可以看作是一個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施，包含有硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)、系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的信息服務(wù)。用戶可以根據(jù)自己的需要，通過網(wǎng)絡(luò)去獲得自己需要的計(jì)算機(jī)資源和軟件服務(wù);這些計(jì)算機(jī)資源和軟件服務(wù)是直接供用戶使用，而無需用戶做進(jìn)一步的定制開發(fā)、管理和維護(hù)等工作。同時(shí)，這些計(jì)算機(jī)資源和軟件服務(wù)的規(guī)?？梢愿鶕?jù)用戶業(yè)務(wù)變化和需求的變化，隨時(shí)調(diào)整到足夠大的規(guī)模。

技術(shù)提供商強(qiáng)調(diào)云計(jì)算系統(tǒng)需要組織和協(xié)同大量的計(jì)算資源，來提供強(qiáng)大的IT能力和豐富的軟件服務(wù)，利用調(diào)度優(yōu)化的技術(shù)來提高資源的利用效率。云計(jì)算系統(tǒng)提供的IT能力和軟件服務(wù)針對(duì)用戶的直接需求，并且這些IT能力和軟件服務(wù)都在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行發(fā)布，允許用戶直接利用互聯(lián)網(wǎng)來試用這些IT能力和服務(wù)。用戶對(duì)資源的使用，按照其使用量來進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

作為云計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)人員，技術(shù)開發(fā)人員認(rèn)為云計(jì)算是一個(gè)大型集中的信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過虛擬化技術(shù)和面向服務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等手段，來完成資源和能力的封裝以及交互，并且通過互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)布這些封裝好的資源和能力。虛擬化技術(shù)和Web服務(wù)是最為常見的封裝和呈現(xiàn)技術(shù)，可以把硬件資源和軟件功能等打包，并且以虛擬計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形式呈現(xiàn)給用戶使用。

這些理解角度看上去各異，實(shí)際上三者的終極目標(biāo)是一致的，即將計(jì)算、服務(wù)和應(yīng)用作為一種公共設(shè)施提供給公眾，使人們能夠像使用水、電、煤氣和電話那樣使用計(jì)算機(jī)資源。目前已經(jīng)有不少公司提供相關(guān)實(shí)用的云產(chǎn)品，它們的表現(xiàn)形式也多種多樣，比如在線協(xié)作與發(fā)布、云閱讀與終端云同步、云搜索引擎、云盤等，云中的資源可以隨時(shí)獲取按需使用，并且隨時(shí)擴(kuò)展，用戶可以按照使用情況來付費(fèi)。

安防大數(shù)據(jù)：安防行業(yè)發(fā)展的云趨勢(shì)

隨著安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步和安防系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的增長，安防系統(tǒng)的發(fā)展需求發(fā)生了深刻的變化，大集成、大聯(lián)網(wǎng)、高效數(shù)據(jù)分析和處理已經(jīng)成為了安防行業(yè)的大趨勢(shì)。視頻圖像以及數(shù)據(jù)信息的匯聚、整合和集成，逐步形成了海量數(shù)據(jù)中心，快速推動(dòng)安防行業(yè)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。

當(dāng)前安防行業(yè)涉及的數(shù)據(jù)信息類型很多，從數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)類型來看，包括各類非結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化以及半結(jié)構(gòu)化信息。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括視頻錄像和圖像記錄，如監(jiān)控視頻錄像、報(bào)警錄像、車輛卡口圖片、人臉抓拍圖片、報(bào)警抓拍圖片等;結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則包括報(bào)警記錄、系統(tǒng)日志記錄、運(yùn)維數(shù)據(jù)記錄、摘要分析等結(jié)構(gòu)化描述信息，以及各種相關(guān)的信息數(shù)據(jù)庫，如人口信息、地理數(shù)據(jù)信息、車駕管信息等;半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則如人臉建模數(shù)據(jù)、指紋記錄等。所有這些數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體，構(gòu)成了安防系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

除了與一般的IT大數(shù)據(jù)類似的4V特征——數(shù)據(jù)體量巨大（Volume）、數(shù)據(jù)種類多（Variety）、價(jià)值密度低但蘊(yùn)含非常有用的價(jià)值信息（Value）、更新速度快與實(shí)時(shí)性強(qiáng)（Velocity）——之外，安防大數(shù)據(jù)有其自身的顯著特征：

其一，不管是數(shù)據(jù)類型還是信息類型，安防大數(shù)據(jù)的種類很多，而且主要以視頻圖像等非結(jié)構(gòu)化信息為主，更側(cè)重于對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的信息分析、提取和挖掘;其二，就數(shù)據(jù)容量而言，安防大數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量更大，所需要消耗的存儲(chǔ)空間也更大，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、訪問和管理要求更高;其三，以數(shù)據(jù)量基礎(chǔ)做比較，安防大數(shù)據(jù)中的信息價(jià)值密度更低，因此從海量的圖像信息中快速和準(zhǔn)確地檢測(cè)或者挖掘到有用信息的難度更大;最后，就單個(gè)信息生成點(diǎn)更新的頻率來看，安防數(shù)據(jù)更新速率更快，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)7×24小時(shí)都在持續(xù)不斷的更新和積累，信息一直不停地產(chǎn)生與更新。

由于這些大數(shù)據(jù)的特性，對(duì)于海量非結(jié)構(gòu)化視頻數(shù)據(jù)以及各類圖像特征數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析和應(yīng)用給安防行業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)，也促使新的安防信息處理技術(shù)和應(yīng)用架構(gòu)的出現(xiàn)。

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

　　1. 云存儲(chǔ)技術(shù)解決了海量視頻大規(guī)模存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用的問題。

云存儲(chǔ)采用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，能夠?yàn)樗械臉I(yè)務(wù)系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間，且通過分布式存儲(chǔ)技術(shù)，可以支持快速的視頻資源讀寫;采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)離散冗余技術(shù)，提供高可靠性，單臺(tái)設(shè)備可以允許三個(gè)甚至更多硬盤的損壞，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失;提供百PB以上的數(shù)據(jù)管理能力，并且能夠平滑擴(kuò)容，擴(kuò)容過程對(duì)業(yè)務(wù)不影響。

2. 基于云計(jì)算的分布式智能分析技術(shù)，能夠快速處理海量視頻圖像。

通過彈性資源分配、并發(fā)處理技術(shù)，大量的視頻圖像數(shù)據(jù)被快速地處理，視頻的目標(biāo)也被快速地從視頻中提取出來，支撐視頻的分析應(yīng)用。

3. 大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的視頻目標(biāo)信息，包括前端感知型攝像機(jī)抓取到的目標(biāo)信息、分布式智能視頻分析系統(tǒng)分析出來的信息，以及過車信息、車輛特征信息等都關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)行信息的綜合分析。

云存儲(chǔ)、分布式智能分析技術(shù)，以及分布式大數(shù)據(jù)都用到了云計(jì)算技術(shù)，分布式大數(shù)據(jù)則使用了大數(shù)據(jù)的分析引擎，它們之間聯(lián)系緊密。對(duì)于安防行業(yè)而言，如何將云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)真正落實(shí)到安防項(xiàng)目中，對(duì)于解決視頻圖像的行業(yè)級(jí)別應(yīng)用難題是非常有價(jià)值的思考。

典型應(yīng)用：南寧——云端的平安城市

南寧的平安城市建設(shè)，某種意義上說正是在“云”端開展起來的。

從2011年開始，經(jīng)過兩期的建設(shè)，筆者公司已助力南寧初步建立起平安城市的總體框架。隨著南寧平安城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，公安部門在圖像實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用過程中，一些問題逐步凸顯，主要表現(xiàn)為：①監(jiān)控與卡口點(diǎn)位覆蓋面仍然不足；②系統(tǒng)存儲(chǔ)的視頻圖像已達(dá)PB級(jí)別，很難滿足高效存儲(chǔ)管理和快速調(diào)用的需求，平滑擴(kuò)容難度增加;③視頻線索檢索、定位、提取主要依賴人海戰(zhàn)術(shù)，效率不高。

針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，南寧平安城市項(xiàng)目三期正式啟動(dòng)。經(jīng)過與公安部門的共同商討，決定應(yīng)用云、感知、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，從前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)以及應(yīng)用等方面提高南寧平安城市建設(shè)圖像的使用效能。在云應(yīng)用方面，南寧走在了時(shí)代的前列。

運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)，南寧構(gòu)建起社會(huì)治安管理監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)云計(jì)算平臺(tái)，能夠支撐對(duì)10000路監(jiān)控前端的系統(tǒng)管理與調(diào)度。云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了物理資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度，能夠密切監(jiān)測(cè)資源應(yīng)用情況并按需調(diào)度分配資源，通過設(shè)備虛擬化、集群虛擬化技術(shù)，提升了物力資源的利用效率與系統(tǒng)整體服務(wù)的可靠性。

云存儲(chǔ)對(duì)分散在各分局的監(jiān)控平臺(tái)和存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一集中，所有涉及平安城市的視頻圖像、車輛信息、人員信息等全部集中存儲(chǔ)、集中管理。云存儲(chǔ)系統(tǒng)提供了海量視頻圖像的存儲(chǔ)管理、高性能數(shù)據(jù)讀寫、高可靠數(shù)據(jù)保護(hù)、便捷數(shù)據(jù)共享以及橫向平滑擴(kuò)容等能力，為南寧市平安城市云平臺(tái)奠定了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)。考慮到遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)劃，在云存儲(chǔ)系統(tǒng)的機(jī)房、運(yùn)維等環(huán)境建設(shè)上都留有擴(kuò)展冗余的空間和能力，可方便地?cái)U(kuò)容以滿足未來業(yè)務(wù)需求。

云平臺(tái)具備高性能視頻數(shù)據(jù)分析計(jì)算處理能力，能夠支撐各種大規(guī)模視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、視頻圖像應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，在智能視頻分析中能更準(zhǔn)確地對(duì)視頻圖像信息進(jìn)行摘要和分析，快速響應(yīng)大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足來自各部門、各區(qū)域的業(yè)務(wù)系統(tǒng)與用戶的海量并發(fā)請(qǐng)求。視頻分析處理后的各類線索信息以及其他結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)也可以更快、更精準(zhǔn)地進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，以支撐同時(shí)建設(shè)的各項(xiàng)視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

到目前為止，南寧的平安城市建設(shè)應(yīng)用了云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、多項(xiàng)視頻圖像綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)正組成功能強(qiáng)大的安防云，為南寧市民的生活提供安全保障。目前云技術(shù)正處于起步階段，然而我們從南寧的平安城市建設(shè)可以感受到安防行業(yè)的云趨勢(shì)。相信在不久的將來，借助云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的技術(shù)東風(fēng)，人們能全面享受到云端安防帶給我們的安全感。