云計(jì)算、云存儲(chǔ)、云服務(wù)……不知不覺(jué)中，云應(yīng)用仿佛是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大勢(shì)所趨，不僅各大IT巨頭在此發(fā)力，很多新創(chuàng)公司也將其作為發(fā)展契機(jī)，紛紛進(jìn)入云計(jì)算領(lǐng)域。繼大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，云計(jì)算更有望成為第四次IT產(chǎn)業(yè)革命。云技術(shù)就是利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將用戶所有的數(shù)據(jù)和服務(wù)(各類軟件)都放在“網(wǎng)絡(luò)云”(大型數(shù)據(jù)處理中心)中，用戶只要有一個(gè)上網(wǎng)的終端就可以了。最簡(jiǎn)單的云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見(jiàn)，例如搜尋引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等，使用者只要輸入簡(jiǎn)單指令即能得到大量信息。

　　“平安城市”是建立在新一代信息技術(shù)支撐下的城市形態(tài)，通過(guò)信息和通信技術(shù)的應(yīng)用，提升城市的管理水平，提高市民的生活質(zhì)量，令城市運(yùn)行和市民生活更加智能化。而視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清化，已經(jīng)成為一個(gè)不可阻擋的趨勢(shì)，這對(duì)視頻監(jiān)控的大量數(shù)據(jù)的分析提出了更高的要求，需要對(duì)平安城市中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、提取，為平安城市的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，而計(jì)算云的搭建是完成平安城市建設(shè)的基礎(chǔ)。

　　云計(jì)算的發(fā)展有利于推動(dòng)各種視頻監(jiān)控資源在云中融合、云中計(jì)算，在安防領(lǐng)域，視頻監(jiān)控不能單獨(dú)成為一個(gè)獨(dú)立于其他安防措施的系統(tǒng)，它應(yīng)當(dāng)和警務(wù)督察系統(tǒng)、110報(bào)警系統(tǒng)、道路監(jiān)控系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、人口稽查系統(tǒng)、GPS可視化系統(tǒng)等多種安全防護(hù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，最終成為一套成熟的安全防護(hù)系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)如果真正實(shí)現(xiàn)融合，資源共享就離不開(kāi)云存儲(chǔ)，資源的利用更離不開(kāi)數(shù)據(jù)的云計(jì)算和分析。

　　云計(jì)算方案簡(jiǎn)介

　　云計(jì)算用戶不需要管理或控制底層的云基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)，只需控制應(yīng)用程序的部署與環(huán)境配置。

　　為上層應(yīng)用提供應(yīng)用服務(wù)的支撐平臺(tái)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，減少云計(jì)算應(yīng)用的開(kāi)發(fā)成本，增強(qiáng)應(yīng)用的兼容性，為上層應(yīng)用屏蔽復(fù)雜的底層處理流程。

　　計(jì)算云平臺(tái)由三層構(gòu)成：

　　集成與交換層

　　本層主要是解決部署在云平臺(tái)之上的系統(tǒng)之間的集成問(wèn)題，基于業(yè)界主流的SOA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

　　應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境層

　　本層主要提供應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)支撐，將來(lái)部署在云平臺(tái)之上的應(yīng)用系統(tǒng)都是基于此運(yùn)行環(huán)境。此層次還提供了對(duì)于部署之上的應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)控、診斷、數(shù)據(jù)性能提升等基礎(chǔ)支撐能力。

　　存儲(chǔ)與共享層

　　本層主要專注于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(包括大數(shù)據(jù))的存儲(chǔ)、整合、分析、管理。

　　云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)及功能

　　資源調(diào)度

　　資源調(diào)度技術(shù)是指計(jì)算云平臺(tái)能自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用負(fù)載，調(diào)整資源的分配和伸縮，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡并提高資源的利用率，從而保障對(duì)應(yīng)用提供透明的高可擴(kuò)展性，從而保證應(yīng)用處理能力的平滑擴(kuò)展。

　　根據(jù)平臺(tái)規(guī)模和應(yīng)用類型等因素的不同，資源調(diào)度算法的側(cè)重點(diǎn)亦有所不同。例如，當(dāng)平臺(tái)規(guī)模較小時(shí)，調(diào)度算法應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注資源利用率;當(dāng)平臺(tái)規(guī)模較大時(shí)，調(diào)度算法則應(yīng)該更加關(guān)注集群的能耗情況等，新的調(diào)度算法可以通過(guò)引入新的算法組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　并行計(jì)算

　　對(duì)于特定的任務(wù)，通過(guò)分發(fā)數(shù)據(jù)到不同的節(jié)點(diǎn)，如基于Hadoop的MapReduce可以在數(shù)據(jù)所在的節(jié)點(diǎn)上并行地(parallel)處理，這使得處理速度非常的迅速。視頻文件索引、文本信息及圖像信息被分割成若干個(gè)數(shù)據(jù)塊，以冗余的方式分散存儲(chǔ)在多個(gè)DataNode上，客戶端讀取文件的時(shí)候可以分別從多個(gè)DataNode上并發(fā)讀取，保證了高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

　　虛擬化技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)對(duì)物理資源進(jìn)行了邏輯抽象和統(tǒng)一表示，通過(guò)虛擬化技術(shù)可以提高資源的利用率，并能根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的變化，快速、靈活地進(jìn)行資源部署。在計(jì)算云環(huán)境中，通過(guò)在物理主機(jī)中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬化。多個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬化平臺(tái)上，由虛擬化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的監(jiān)視和多個(gè)虛擬機(jī)對(duì)物理資源的共享。虛擬化平臺(tái)一般是三層結(jié)構(gòu)的，最下層是虛擬化層，提供基本的虛擬化能力支持，中間層是控制執(zhí)行層，提供各控制功能的執(zhí)行能力，最上層是管理層，對(duì)執(zhí)行層進(jìn)行策略管理、控制，提供對(duì)虛擬化平臺(tái)的統(tǒng)一管理能力。

　　業(yè)務(wù)性能

　　平安城市搭建的計(jì)算云主要是為了完成相關(guān)視頻智能分析任務(wù)，為智能分析調(diào)度管理計(jì)算資源。如需要完成路徑檢測(cè)、遺留檢測(cè)、絆線檢測(cè)、偷盜檢測(cè)、徘徊檢測(cè)、突然加速、滯留檢測(cè)、突然出現(xiàn)、人臉識(shí)別、行為特征、人數(shù)計(jì)數(shù)、人群密度、槍球聯(lián)動(dòng)、智能摘要、虛擬卡口、特征比對(duì)、特征識(shí)別、顏色識(shí)別、車輛識(shí)別、人體識(shí)別、速度檢測(cè)等二十二項(xiàng)智能分析業(yè)務(wù)。這二十二項(xiàng)智能分析業(yè)務(wù)根據(jù)類型可以劃分為實(shí)時(shí)智能分析、錄像智能分析和圖像質(zhì)量檢測(cè)三大類。

　　實(shí)時(shí)智能分析是指路徑檢測(cè)、遺留檢測(cè)、絆線檢測(cè)、偷盜檢測(cè)、徘徊檢測(cè)、突然加速、滯留檢測(cè)、突然出現(xiàn)等，而錄像智能分析是指人臉識(shí)別、智能摘要、車輛識(shí)別、顏色識(shí)別等，圖像質(zhì)量檢測(cè)需要進(jìn)行清晰度檢測(cè)、視頻噪聲檢測(cè)、銳度檢測(cè)、亮度異常檢測(cè)、偏色檢測(cè)、PTZ控制功能診斷、視頻凍結(jié)檢測(cè)、視頻抖動(dòng)檢測(cè)、人為遮擋畫(huà)面、視頻缺失檢測(cè)十種圖像質(zhì)量問(wèn)題。

　　計(jì)算云安全

　　計(jì)算云必須利用一個(gè)統(tǒng)一的身份和安全基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)提供靈活供應(yīng)，在整個(gè)云中實(shí)施安全策略，對(duì)用戶、安全事件等進(jìn)行集中統(tǒng)一的監(jiān)控管理和審計(jì)分析，通過(guò)高效專業(yè)化支撐平臺(tái)和先進(jìn)監(jiān)測(cè)工具及時(shí)進(jìn)行安全事件預(yù)警，及時(shí)掌握安全狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)針對(duì)計(jì)算云環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)攻擊、病毒傳播和異常行為等安全事件，為預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)和事件調(diào)查提供支撐，并采取主動(dòng)防護(hù)手段保護(hù)用戶數(shù)據(jù)，能滿足計(jì)算云的安全需求，對(duì)計(jì)算云中心進(jìn)行全面的安全保障。

　　基礎(chǔ)安全是安全的基礎(chǔ)防護(hù)層，主要利用防火墻、漏洞掃描、網(wǎng)絡(luò)加密等技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全。在平安城市中，計(jì)算云部署在視頻專網(wǎng)上，計(jì)算云的基礎(chǔ)安全防護(hù)措施可以依托視頻專網(wǎng)的安全防護(hù)策略。

　　數(shù)據(jù)安全管理

　　數(shù)據(jù)安全策略概述

　　在保證基礎(chǔ)安全的基礎(chǔ)上，計(jì)算云的數(shù)據(jù)安全管理是非常重要的。計(jì)算云的數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題要從數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和加密兩個(gè)方面來(lái)考慮，在計(jì)算云內(nèi)部分為數(shù)據(jù)池和計(jì)算節(jié)點(diǎn)集群兩個(gè)組成部分。在云端的計(jì)算節(jié)點(diǎn)群中采用負(fù)載均衡機(jī)制來(lái)保證性能，在數(shù)據(jù)交互接口中采用數(shù)據(jù)加密和上傳與下載中斷機(jī)制保證安全與處理性能。

　　為保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性，通常采用的方法有兩種：一種通過(guò)傳輸層安全性實(shí)現(xiàn)，通過(guò)使用加密網(wǎng)絡(luò)通信信道，如使用虛擬專用網(wǎng)絡(luò) (VPN) 在用戶和數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)之間提供安全通道，從而確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是安全的;二是使用數(shù)據(jù)層的安全性，不對(duì)通信信道進(jìn)行加密，而是對(duì)所交換的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。在分布式系統(tǒng)中第二種方法效率更高，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上分發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

　　數(shù)據(jù)安全策略實(shí)現(xiàn)

　　平安城市中，計(jì)算資源是分布式部署，因此我們采用數(shù)據(jù)加密的方式來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全性。在計(jì)算節(jié)點(diǎn)集群中采用負(fù)載均衡技術(shù)保證各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡，避免單個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)重導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)引起的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)。所以當(dāng)計(jì)算云接到計(jì)算任務(wù)時(shí)，管理節(jié)點(diǎn)會(huì)優(yōu)先調(diào)度本地計(jì)算資源對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，但是當(dāng)本地機(jī)器負(fù)載較重時(shí)，將調(diào)度相鄰節(jié)點(diǎn)去處理，這時(shí)數(shù)據(jù)需要從A節(jié)點(diǎn)復(fù)制到B節(jié)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)傳輸復(fù)制的過(guò)程中就要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，在A節(jié)點(diǎn)傳輸之前先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，數(shù)據(jù)復(fù)制到B節(jié)點(diǎn)后，再根據(jù)加密算法進(jìn)行解密處理。計(jì)算分析處理結(jié)束后，計(jì)算結(jié)果需要反饋給用戶，對(duì)計(jì)算結(jié)果同樣需要做加密處理，并在用戶端對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行解密后展現(xiàn)給用戶。

　　身份控制

　　計(jì)算云中的計(jì)算資源是根據(jù)應(yīng)用云中的應(yīng)用請(qǐng)求進(jìn)行資源的調(diào)度分配，雖然在應(yīng)用云中已對(duì)用戶的身份進(jìn)行識(shí)別和控制，但為了深度保障計(jì)算云的安全性，在計(jì)算云中還需要對(duì)用戶進(jìn)行身份控制，進(jìn)一步確保僅讓已知和授權(quán)的用戶訪問(wèn)和使用云計(jì)算中心的計(jì)算資源及數(shù)據(jù)，同時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)及計(jì)算資源不被非授權(quán)用戶訪問(wèn)和使用。

　　認(rèn)證是核實(shí)用戶或系統(tǒng)身份的過(guò)程，用戶要使用云計(jì)算數(shù)據(jù)中心資源(包括硬件、軟件及數(shù)據(jù))需取得相關(guān)信任憑證。應(yīng)用云在申請(qǐng)調(diào)用計(jì)算資源時(shí)，需要對(duì)用戶的身份及權(quán)限進(jìn)行認(rèn)證，保證用戶具有計(jì)算資源的使用權(quán)限。

　　在平安城市的建設(shè)中，云計(jì)算的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在大量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和應(yīng)用的過(guò)程中，云技術(shù)的出現(xiàn)，不僅給平安城市的建設(shè)提供了方便，它對(duì)用戶端的設(shè)備要求最低，使用起來(lái)很方便，更保證了城市中大量數(shù)據(jù)的安全，提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。

　　(本文作者現(xiàn)任職于安徽四創(chuàng)電子股份有限公司)