阿里智能硬件平臺解決方案分析

　　一、阿里云提供的智能硬件平臺構(gòu)成

　　1.硬件設(shè)備階段：在此階段，它將智能設(shè)備連接到網(wǎng)關(guān)，以使用聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用和諸如多點控制單元（MCU）、傳感器和Wi-Fi/3G/4G傳感器之類的模塊進行數(shù)據(jù)交換。

　　2.云網(wǎng)關(guān)階段：在此階段，云網(wǎng)關(guān)通過通用協(xié)議從聯(lián)網(wǎng)智能硬件設(shè)備接收消息并將其轉(zhuǎn)發(fā)到獨立節(jié)點。

　　3.移動客戶端：在此階段，平臺通過云網(wǎng)關(guān)收發(fā)數(shù)據(jù)，執(zhí)行設(shè)備注冊查詢、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理，和發(fā)送相關(guān)指令。

　　4.IoT階段：在IoT階段，負(fù)載均衡和可橫向擴展的ECS集群推送和接收高質(zhì)量的并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　5.業(yè)務(wù)階段：在業(yè)務(wù)階段，節(jié)點匹配目標(biāo)硬件并基于用戶設(shè)置的參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)數(shù)據(jù)。此轉(zhuǎn)發(fā)完成了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訂閱和數(shù)據(jù)分發(fā)，并允許您高效地控制硬件。

　　6.大數(shù)據(jù)階段：在大數(shù)據(jù)階段，用戶產(chǎn)生的大量事務(wù)數(shù)據(jù)存儲在阿里云表格存儲或DRDS中，以實時響應(yīng)查詢。

　　二、智能硬件平臺在傳統(tǒng)IT模式下面臨的問題

　　1.IT投入規(guī)模大周期長

　　傳統(tǒng)硬件行業(yè)，對物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的理解需要相當(dāng)長的過程，如果在傳統(tǒng)的IDC中，從業(yè)務(wù)預(yù)估、方案確定、選型、采購、安裝、部署一般是數(shù)月的時間。如何快速實現(xiàn)硬件聯(lián)網(wǎng)、相關(guān)應(yīng)用及數(shù)據(jù)存儲分析至關(guān)重要，目前傳統(tǒng)硬件聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為行業(yè)的趨勢，后續(xù)將有更多的廠商、硬件與終端用戶直接接入智能硬件平臺，需要平臺能根據(jù)業(yè)務(wù)的需求迅速的增加資源來滿足用戶的需求。

　　2.大數(shù)據(jù)存儲與統(tǒng)計分析

　　智能硬件平臺通過長連接或者消息機制實現(xiàn)客戶實時控制智能硬件、查詢智能硬件設(shè)備狀態(tài)。另外一方面硬件設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)也會實時回傳到服務(wù)端。海量的設(shè)備會帶來海量的并發(fā)訪問以及海量的數(shù)據(jù)。利用各種算法與工具模型對數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，以此來優(yōu)化硬件設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后等環(huán)節(jié)，提升行業(yè)的整體效率。由于傳統(tǒng)IDC在一定成本投入下資源有限，很難在數(shù)據(jù)高并發(fā)處理，大數(shù)據(jù)存儲與統(tǒng)計分析上滿足用戶需求。

　　3.平臺高可用性

　　智能硬件平臺對可用性要求非常高，一方面需要保證終端用戶在任何時間任何地點都可以實時控制和查詢智能硬件，另一方面需要保證智能硬件數(shù)據(jù)實時上傳到平臺。網(wǎng)絡(luò)與平臺的不可用會導(dǎo)致嚴(yán)重的損失與事故?？蛻粼趥鹘y(tǒng)IDC下去構(gòu)建一個高可用平臺，需要考慮同城災(zāi)備、異地災(zāi)備、專線等，需要投入大量的資源與技術(shù)才能得到相應(yīng)的保障。

　　4.平臺高安全性

　　智能硬件平臺的可靠和安全對于終端客戶和智能硬件廠商都非常重要，平臺如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄漏或者被遠(yuǎn)程破解，后果將會非常嚴(yán)重。智能硬件開發(fā)廠商的主要資源與研發(fā)能力，一般都集中在智能硬件業(yè)務(wù)應(yīng)用層。如果要保證整個系統(tǒng)的安全，需要投入大量的資源與技術(shù)才能得到相應(yīng)的保障。

　　三、阿里智能硬件平臺解決方案

　　針對以上挑戰(zhàn)，阿里云提出了以云計算大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能硬件平臺解決方案，方案架構(gòu)如下。

　　解決方案架構(gòu)解讀：

　　1.硬件設(shè)備

　　硬件設(shè)備由MCU、MCU上的OS、各種傳感器、WIFI/藍(lán)牙/3G/4G以及其他聯(lián)網(wǎng)通信模塊和應(yīng)用程序構(gòu)成。其中硬件設(shè)備有兩種接入方式，第一種就是通過聯(lián)網(wǎng)通信模塊接入網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，最終將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云平臺或者手機端。第二種就是硬件設(shè)備直接與手機實現(xiàn)本地連接，進行數(shù)據(jù)的交換包括配網(wǎng)等操作。

　　2.云上網(wǎng)關(guān)

　　為了保證智能硬件平臺能夠穩(wěn)定可靠安全的運行，在云上構(gòu)建一個高可靠高并發(fā)網(wǎng)關(guān)，采用通用協(xié)議使得硬件設(shè)備、手機端、物聯(lián)網(wǎng)區(qū)以及業(yè)務(wù)區(qū)實現(xiàn)消息的發(fā)送與轉(zhuǎn)發(fā)，保證整個平臺的消息通暢。

　　3.手機端

　　手機端可以通過直連的方式與硬件設(shè)備通信收發(fā)數(shù)據(jù)，也可以通過云上網(wǎng)關(guān)與業(yè)務(wù)區(qū)或者其他硬件設(shè)備通信收發(fā)數(shù)據(jù)。手機端可以完成設(shè)備注冊查詢、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)接收與推送、數(shù)據(jù)處理以及控制指令發(fā)送等功能。

　　4.物聯(lián)網(wǎng)區(qū)

　　可以通過阿里云云服務(wù)器（ECS）構(gòu)建數(shù)據(jù)推送與接收服務(wù)，該服務(wù)可以通過云上網(wǎng)關(guān)中的消息推送服務(wù)發(fā)送或者接收硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)，也可以通過TCP長連接直接與硬件設(shè)備連接發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)提供包括設(shè)備注冊、數(shù)據(jù)處理以及用戶自定義規(guī)則等服務(wù)。處理完后的數(shù)據(jù)被發(fā)送到大數(shù)據(jù)區(qū)。整個物聯(lián)網(wǎng)區(qū)采用負(fù)載均衡（SLB）與可水平擴展的云服務(wù)器來保證高并發(fā)數(shù)據(jù)采集的可靠性。

　　5.業(yè)務(wù)區(qū)

　　業(yè)務(wù)區(qū)通過ECS構(gòu)建數(shù)據(jù)推送與接收服務(wù)，該服務(wù)可以通過云上網(wǎng)關(guān)中的消息推送服務(wù)發(fā)送或者接收手機端的數(shù)據(jù)，也可以通過HTTP等協(xié)議直接與手機端發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)包括對用戶請求的處理以及對運營人員請求的處理等。對用戶請求處理會根據(jù)請求的參數(shù)，匹配目標(biāo)硬件，中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訂閱與分發(fā)，實現(xiàn)對智能硬件的控制，并將用戶的行為數(shù)據(jù)推送入大數(shù)據(jù)區(qū)進行相應(yīng)的處理。對于運營人員請求處理包括查看設(shè)備運行狀態(tài)，查詢統(tǒng)計分析報告，包括售后服務(wù)狀態(tài)，在線診斷，銷售情況，推送相關(guān)客戶個性化信息。

　　6.大數(shù)據(jù)區(qū)

　　采集的海量硬件設(shè)備數(shù)據(jù)與用戶行為數(shù)據(jù)被存放在阿里云提供開放結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)服務(wù)（OTS）或者分布式數(shù)據(jù)庫服務(wù)（DRDS）中，為業(yè)務(wù)區(qū)域的應(yīng)用提供實時的查詢服務(wù)。最終數(shù)據(jù)會被同步到開放數(shù)據(jù)處理服務(wù)（ODPS）或分析數(shù)據(jù)庫服務(wù)（ADS）中。結(jié)合數(shù)據(jù)分析模型，在ODPS中進行相關(guān)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計分析與各種預(yù)測。通過ADS實現(xiàn)復(fù)雜的在線實時查詢統(tǒng)計功能。

　　四、阿里智能硬件平臺解決方案特點和優(yōu)勢

　　1.高可靠高并發(fā)服務(wù)能力

　　阿里云平臺在全國有多個節(jié)點，并且一個節(jié)點具備多個機房。智能硬件平臺通過云服務(wù)的配置可以實現(xiàn)同城或者異地災(zāi)備，提高服務(wù)的可靠性。基于云計算平臺的高并發(fā)處理能力，結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)的分布式架構(gòu)，具備給上千萬同時在線的硬件設(shè)備、運營人員、用戶提供服務(wù)的能力。

　　2.高安全服務(wù)能力

　　阿里云安全結(jié)合阿里云自身計算平臺強大的數(shù)據(jù)分析能力，構(gòu)建了涵蓋網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層的縱深防護體系，覆蓋了抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的全過程，包括提供高達(dá)數(shù)百G的防DDoS攻擊、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測、Web應(yīng)用防護、主機入侵防護，以及漏洞檢測、木馬檢測等一整套安全服務(wù)。

　　3.低成本

　　云計算平臺的按需使用、按量計費，有效降低了用戶的成本。即開即用、以及完善的管理平臺特點，極大的降低了運維成本。

　　4.大數(shù)據(jù)分析能力

　　云平臺具備多種數(shù)據(jù)分析服務(wù)，并擁有強大的計算資源。通過引入各種算法，模型以及多種數(shù)據(jù)的融合，能夠高效對數(shù)據(jù)進行挖掘，產(chǎn)生更大的業(yè)務(wù)價值。