移动云计算

设备、趋势、问题和使能技术

智能手机、平板电脑和云计算都融合于一个新的快速增长的移动云计算领域。在不到 4 年的时间,将会有 1 万亿云计算就绪的设备。 随着一种更移动的、钟爱设备的云环境的出现,了解设备(智能手机、平板电脑、Wi-Fi 传感器)、趋势(更灵活的应用程序开发、变化的工作模式)、问题(设备资源缺乏、延迟/带宽、安全性)和使能技术。

Preston A. Cox, 移动云计算顾问

/developerworks/i/p-pcox.jpgPreston Cox 是一名移动云计算顾问,具有广泛的应用开发体验。他在一家全球最大的航空航天防务公司成功完成了职业生涯。本着 “铸剑为犁” 的精神,他正在共建一个地理位置移动应用业务 — EventRadar, LLC。他目前还在为一家跨国性非营利组织创建云端协作。在业余时间,Preston 创建面向家庭的 iPhone 应用程序。他是 ACM、IEEE、Linux Foundation 和 CSIX Cloud Computing SIG 的成员。



2011 年 5 月 23 日

当 Katerina 在当地餐馆享受美味佳肴时,她的 Apple iPhone 响起来,提示有短信到达。她检查之后发现了来自公司的移动云上的一条 tweet,“URGENT! Dief3 Chilis60201 Needs Water!”。埃文斯顿的一家墨西哥式餐馆的一种花叶万年青需要浇水,通过餐馆到 Cardoon, LLC 的 Wi-Fi 连接来 tweet 其状态。Cardoon 是一家室内景观设计和维修公司,在很大程度上依赖其云中状态来协调和管理其植物护理专家 。

常用缩略词

  • API:应用程序编程接口
  • CSS3:层叠样式表版本 3
  • GUI:图形用户界面
  • HTML5:超文本标记语言版本 5
  • IDE:集成开发环境
  • SDK:软件开发工具包

该场景是虚构的,但是提到的技术不是。一家名为 Botanicalls 的真实公司生产一种可安装在盆景中的设备,同时包含必要的湿度传感器和硬件,可发送一条 SMS 消息到本地 Wi-Fi,以便发送到移动云帐户中的某一地址。

移动云计算也不是虚构的。事实上,它是当今市场最热门的新技术之一。Gartner 预测到 2014 年云计算会达到 95 亿美元的市场值。

多亏了像 Amazon 和 SalesForce.com(当然还有 IBM 和 developerWorks Cloud 专区)这样的公司的成功,许多人都熟悉云计算 这一术语。但是,很少人理解移动云计算有何不同。移动云计算与云计算共享这样一个理念,即一些服务水平由云提供,而由移动平台访问。本文讨论移动云计算的当前状态和提供的服务,描述关键移动云计算元素,提出重要问题,并讨论相关趋势。

移动云计算的当前状态

为更好地理解移动云计算,大体上了解一下云计算是有帮助的。(参见 参考资料 获取详细的云计算讨论链接。)两个重要的关键特性是:

  • 云计算支持便捷地对可配置计算资源的共享池(比如网络、服务器、存储、应用程序和服务)进行按需网络访问,这些资源可以通过最少的管理工作或服务提供者交互来快速予以配置和发布。
  • 有三种基本的云服务模型:基础架构即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。

移动云计算 是在 Open Gardens 博客上于 2010 年 3 月 5 日发布的一篇文章中定义的,被定义为 “移动云生态系统中云计算服务的可用性。这合并了许多元素,包括使用者、企业、家庭基站、转码、端到端安全性、家庭网关和启用移动宽带的服务。”(femtocell 是一个小型蜂窝基站 。)

我们首先来看一下移动平台。

平台:智能手机

一个家庭基站可能是 “移动生态系统” 的一个有趣部分,但是这里关注的元素是智能手机和平板电脑。其中目前为止最普遍的平台是智能手机。平板电脑较新且刚刚开始蔓延于市场。

有很多智能手机制造商,但设备本身可根据操作系统分组。最常用的移动操作系统是 Research in Motion (RIM) BlackBerry 操作系统、Windows™ Mobile® 操作系统、Nokia 的 Symbian 平台和 UNIX® 变体,比如 Google Android 和 Apple iOS。

RIM 开发的 BlackBerry 操作系统是专有移动操作系统。对于应用程序开发人员,它提供一种 Java™ 开发环境,包括一个 BlackBerry IDE、一个智能手机仿真器,以及用于 Java Platform、Micro Edition (Java ME) 和 BlackBerry 的 API。应用程序通过 BlackBerry App World 和 MobiHand 等第三方供应商分发。

Android 移动操作系统构建于修改的 Linux® 内核之上。起初由 Android, Inc. 开发,2005 年由 Google 收购,Android 开发和维护现在由 Google 领导的 Android Open Source Project 执行。Android 应用程序开发人员主要使用 Android SDK 以 Java 语言编写代码,Android SDK 包含一个用于测试和调试的运行时仿真器。应用程序通过 Google Android Market 以及 GetJar 和 Handango 等其他分销渠道分发。

Apple iOS 来自 Apple Mac OS X,它本身是一组基于 UNIX 的操作系统和 GUI。开发人员构建应用程序 — 主要以 Objective-C— 使用 Apple iOS SDK、Xcode 和 Interface Builder。应用程序通过 Apple 的 App Store 分发,该存储中目前包含 300,000 多个应用程序。

当前的 Windows Mobile 专用操作系统称为 Windows® Phone 7,是 Windows Mobile 操作系统的后续版本。据 Microsoft 介绍,Windows Phone 7 是专为用户体验而设计的,而非用于企业支持。开发人员编写代码来通过 API 访问设备,但是一些 API 目前不可用,比如一个指针 API、一个视频 API 或一个套接字 API。应用程序通过 Windows Phone Marketplace 分发。

Symbian 平台是一个专为 Nokia 智能手机设计的开源操作系统。它使用一个专属操作系统服务层,以及一个 Java ME 应用服务层。应用程序开发人员使用 C++、Java 语言和 Perl 编写代码,并将一个可定制的 SDK 用于开发人员要使用的 IDE。

Nokia 放弃 MeeGo

Nokia 放弃结盟开发另一个名为 MeeGo 的开源移动操作系统,该操作系统是与 Intel 和由较小规模公司组成的联盟共同开发的。MeeGo 面向各种平台,包括智能手机、平板电脑、汽车系统和机顶盒。尽管 Intel 仍然致力于 MeeGo,但是 Nokia 的撤出所产生的影响仍然是可见的。

最近,Nokia 和 Microsoft 宣布了一项协议,即为 Nokia 的手机采用 Windows Phone 7。来自 Nokia 的公告表示,让运行 Windows Phone 7 的 Nokia 手机出现在市场上需要一年时间,而且 2011 和 2012 将是智能手机销售的过渡期。当 Windows Phone 7 智能手机开始出现时,基于 Symbian 的智能手机将被淘汰。

平台:平板电脑

平板电脑比智能手机大,但与同样的方式与用户交互,使用触摸屏作为主要输入设备。它们通常没有键盘。不同于笔记本电脑,它们是单一用户的个人设备;但是,平板电脑访问云的方式与智能手机一样。截止 2010 年底,最畅销的平板电脑是 Samsung、Motorola 和 AcerApple 制造的 iPad 和 Android 平板电脑。 .

2011 年 1 月在内华达州拉斯维加斯举行的消费者电子展中的参观者看到,大量平板电脑将在 2011 年进入市场。很多基于 Android 操作系统。RIM 将引入其 BlackBerry PlayBook,它使用 BlackBerry Tablet OS。Motorola 将引入其基于 Android 的 Xoom 平板电脑。Apple 将发布其第二代和第三代 iPad 平板电脑。预期的改进包括一个双核处理器、一个高质量显示器和一个前视相机以及一个 SD 卡插槽。

公司们正受到移动云计算需求的驱动。客户需要智能手机和平板应用程序,以便他们可以访问公司的关键应用。员工们需要从他们的移动设备进行访问。BlackBerry 利用这一需求开发了其流行的基于云计算的电子邮件程序。

工作模式和习惯也在因为移动云计算而改变。Pew Internet Project 调查的专家认为到 2020 年,使用互联网的大多数人将主要通过远程服务器上基于网络空间的应用程序进行工作,该远程服务器通过网络设备予以访问。但是对公司计算资产的渐增访问也增加了安全风险。公司们目前在考虑使用数据使用策略。例如,移动平台提供的地理位置数据支持拒绝不在本国的移动用户的访问。已经由云提供者实现的安全性是另一个可用服务,客户可配置该服务来满足其增强的安全策略。

除了变更的模式和工作习惯之外,移动生态系统还包含很多设备。IBM 预测,到 2015 年,将会有 1 万亿云就绪的设备。利用这些设备所产生信息的机会似乎是无穷无尽的。一个目前的例子就是停车场结构,其中运用智能停车表发送有关停车空位的信息给驾驶人员。

另一趋势是通过移动云计算实现资金调动。例如,TabbedOut 公司创建了一种服务来允许人们使用其智能手机打开、查看和支付账单。Starbucks 最近开始使用一款应用程序来让客户支付货款,该应用程序访问客户帐户并生成一个屏幕条形码,收银员扫描该条形码完成付款。客户的 Starbucks 帐户还补充有一个信用卡或 PayPal 账户。


问题

移动云计算的一个显著问题是移动设备的资源缺乏。与台式电脑相比,它们具有较少的屏幕实际使用面积 、较少资金、较少计算能力且有电池容量限制。由于资源缺乏,移动云计算通常被视为是一个 SaaS 云,表示计算和数据处理通常在云端执行。智能手机通常通过 web 浏览器和瘦客户端访问云。

延迟和带宽也影响移动云计算。Wi-Fi 减少了延迟,但可能在有多个移动设备存在时降低带宽。用于 3G 手机的带宽可能会进一步受到某些区域手机发射塔带宽的限制。类似地,连接可能是间歇性的。在手机供应商扩建其网络时,情况会有所改进,但盲点不会完全消失。

移动设备的安全性问题增加。毕竟一个移动设备是很容易丢失的。如果该设备包含刚从云端下载的敏感数据怎么办?我们希望在计算机行业和云计算方面的多年经验有望解决移动设备的这些问题。


关键技术

移动计算市场的增长将通过广泛的使能技术进一步增强。2011 年对平板电脑的大量引入是另一促进因素。

4G

当然最大的使能因素将是 4G 技术的全面推出,这将帮助解决延迟和带宽的问题。例如,Samsung 于 2010 年 1 月在马来西亚引入了 Yes Buzz 4G 云手机。它没有 SIM 卡,允许在互联网上保存和同步联系人。

在 2011 年 2 月,Motorola 引入了一款 4G 手机 Atrix,它使用指纹识别器来解锁手机。它还配有一个可选的底座,可连接到键盘和鼠标,将手机转化为笔记本电脑。报告显示,这款新手机有问题,但是 Motorola 声称它展示了我们在 10 年内将如何使用移动设备。Atrix 在 2011 年 3 月开始出货,在 2 月预订。

HTML5 和 CSS3

HTML5 对于移动 web 应用来说是重要的一步。HTML 是一种文档发布标记语言,提供一种方式来指定 web 页面元素,比如标题、文字、表格、列表和图片。增强的 HTML5 解决了对 web 应用的支持需求。HTML5 还支持规范离线支持,使本地存储成为可能,帮助解决连接中断问题。它还添加画布和视频功能,支持在无需插件的情况下使用图形和视频。HTML5 在表单规范方面的改进有利于移动应用。此外,HTML5 通常带有一个地理位置 API。

HTML5 的一个好处是,能够观看视频而无需 Adobe® Flash® 或 Microsoft® Silverlight™ 等插件。另一个好处是能够存储和访问电子邮件消息和日历等数据,这使得 web 应用程序更加有用。

CSS3 与 HTML5 一同指定如何呈现页面元素。一个 HTML 规范告诉 web 浏览器要显示什么,一个 CSS 规范告诉 web 浏览器如何显示它。HTML5 规范中的新元素需要新的指导来显示它们 — 因而需要新版 CSS 标准。

HTML5 和 CSS3 仍处于开发阶段,但是浏览器中的有些功能已经实现,比如 Apple Safari 和 Google Chrome。可在 CNN.com 上找到样例 web 站点,The New York TimesVimeo。HTML5 功能还在 Phone Gap、QuickConnect、RhoMobile、Titanium 和 Mobile 等混合应用框架中得到实现。这些框架帮助实现跨平台的移动设备开发。

虚拟机监控程序

跨平台应用的另一促成因素是一个嵌入式虚拟机监控程序,它支持 web 应用程序在任何智能手机上运行,而无需知道底层架构。虚拟机监控程序允许其他软件在虚拟环境总运行。

移动平台需要内置虚拟机监控程序。例如,Motorola Atrix 有一个嵌入式虚拟机监控程序支持它运行广泛的应用程序,并不只是专为它开发的那些。

Cloudlets

如果您扩展视图来包含比如之前提到的家庭基站,那么可以求助于 cloudlets,它承诺帮助解决移动云计算中的延迟问题。Wi-Fi 热点和其他本地设备可配有本地处理和存储。

一个 cloudlet 是驻留在附近的一个小型的简单设备 — 可能在一个咖啡店中。需要时,设备从一个集中位置下载用户数据,允许本地用户访问,从而减少延迟。完成后,如有需要,可以将用户数据返回到集中位置。该过程对用户不可见,不过用户对更快的响应感到满意。

Web 4.0

本文开始提到的 tweet 的花叶万年青是一个名为物联网 的当前开发的一个示例— 这是麻省理工学院的一个研究小组创造的一个短语。它也被称为机对机通信,是指提供其周围环境和活动相关信息的普通非手机对象之间在互联网上进行的通信。

人也可以成为其中的一部分,比如要回答这样一个问题,“你在干什么?” — 当然也是 Twitter 背后的原因。在本例中,您的智能手机和功能手机变得像传感器一样,向互联网传递您提供的有关您的周围环境和活动的信息。

针对物联网的另一术语是 Web 4.0,或者说是 Symbiotic Web。一位作家将该现象描述为在线功能到现实对象的迁移,比如运行您家里的 Google 搜索来找到 TV 远程遥控器。该现象的存在不能算是一种使能技术,因为它在驱动移动云计算技术。


结束语

在我们的虚构示例中,当 Katerina 收到花叶万年青 tweet 之后,她检查了她的日程安排,这在她早上访问过日程安排之后本地缓存在她的 iPhone 中。她看到埃文斯顿的墨西哥式餐馆不在她当天的日程安排之内,但是她可以在当天稍后在附近的位置时路过检查一下这个情况。但是,在访问云中的公司日程数据库时,她发现 Mauricio 会更接近于那个墨西哥式餐馆,因此她与他协作处理问题。

这个例子说明了移动云计算如何运作。显然这是一个新技术,有望随着移动设备、云技术和使能技术的增长快速发展。但是云计算与其说是一种新技术,不如说是一种交付现有服务的新方式 — 特别是一种交付由智慧手机和平板电脑等新技术需求驱动的现有服务的新方式。

参考资料

学习

获得产品和技术

  • 以最适合您的方式 评估 IBM 产品::下载产品试用版,在线试用产品,在云环境下试用产品,或者在 SOA Sandbox 中花费几个小时来学习如何高效实现面向服务架构。

讨论

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ArticleTitle=移动云计算
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