阿里智能硬件平台解决方案分析

　　一、阿里云提供的智能硬件平台构成

　　1.硬件设备阶段：在此阶段，它将智能设备连接到网关，以使用联网通信应用和诸如多点控制单元（MCU）、传感器和Wi-Fi/3G/4G传感器之类的模块进行数据交换。

　　2.云网关阶段：在此阶段，云网关通过通用协议从联网智能硬件设备接收消息并将其转发到独立节点。

　　3.移动客户端：在此阶段，平台通过云网关收发数据，执行设备注册查询、数据存储、数据处理，和发送相关指令。

　　4.IoT阶段：在IoT阶段，负载均衡和可横向扩展的ECS集群推送和接收高质量的并发数据结构。

　　5.业务阶段：在业务阶段，节点匹配目标硬件并基于用户设置的参数转发服务数据。此转发完成了业务系统的数据订阅和数据分发，并允许您高效地控制硬件。

　　6.大数据阶段：在大数据阶段，用户产生的大量事务数据存储在阿里云表格存储或DRDS中，以实时响应查询。

　　二、智能硬件平台在传统IT模式下面临的问题

　　1.IT投入规模大周期长

　　传统硬件行业，对物联网、互联网的理解需要相当长的过程，如果在传统的IDC中，从业务预估、方案确定、选型、采购、安装、部署一般是数月的时间。如何快速实现硬件联网、相关应用及数据存储分析至关重要，目前传统硬件联网已经成为行业的趋势，后续将有更多的厂商、硬件与终端用户直接接入智能硬件平台，需要平台能根据业务的需求迅速的增加资源来满足用户的需求。

　　2.大数据存储与统计分析

　　智能硬件平台通过长连接或者消息机制实现客户实时控制智能硬件、查询智能硬件设备状态。另外一方面硬件设备状态数据、传感数据也会实时回传到服务端。海量的设备会带来海量的并发访问以及海量的数据。利用各种算法与工具模型对数据进行分析统计，以此来优化硬件设计、研发、生产、销售、售后等环节，提升行业的整体效率。由于传统IDC在一定成本投入下资源有限，很难在数据高并发处理，大数据存储与统计分析上满足用户需求。

　　3.平台高可用性

　　智能硬件平台对可用性要求非常高，一方面需要保证终端用户在任何时间任何地点都可以实时控制和查询智能硬件，另一方面需要保证智能硬件数据实时上传到平台。网络与平台的不可用会导致严重的损失与事故。客户在传统IDC下去构建一个高可用平台，需要考虑同城灾备、异地灾备、专线等，需要投入大量的资源与技术才能得到相应的保障。

　　4.平台高安全性

　　智能硬件平台的可靠和安全对于终端客户和智能硬件厂商都非常重要，平台如果出现数据泄漏或者被远程破解，后果将会非常严重。智能硬件开发厂商的主要资源与研发能力，一般都集中在智能硬件业务应用层。如果要保证整个系统的安全，需要投入大量的资源与技术才能得到相应的保障。

　　三、阿里智能硬件平台解决方案

　　针对以上挑战，阿里云提出了以云计算大数据为基础的智能硬件平台解决方案，方案架构如下。

　　解决方案架构解读：

　　1.硬件设备

　　硬件设备由MCU、MCU上的OS、各种传感器、WIFI/蓝牙/3G/4G以及其他联网通信模块和应用程序构成。其中硬件设备有两种接入方式，第一种就是通过联网通信模块接入网关，通过网关完成数据的发送与接收，最终将数据转发到云平台或者手机端。第二种就是硬件设备直接与手机实现本地连接，进行数据的交换包括配网等操作。

　　2.云上网关

　　为了保证智能硬件平台能够稳定可靠安全的运行，在云上构建一个高可靠高并发网关，采用通用协议使得硬件设备、手机端、物联网区以及业务区实现消息的发送与转发，保证整个平台的消息通畅。

　　3.手机端

　　手机端可以通过直连的方式与硬件设备通信收发数据，也可以通过云上网关与业务区或者其他硬件设备通信收发数据。手机端可以完成设备注册查询、数据存储、数据接收与推送、数据处理以及控制指令发送等功能。

　　4.物联网区

　　可以通过阿里云云服务器（ECS）构建数据推送与接收服务，该服务可以通过云上网关中的消息推送服务发送或者接收硬件设备的数据，也可以通过TCP长连接直接与硬件设备连接发送或者接收数据。应用服务提供包括设备注册、数据处理以及用户自定义规则等服务。处理完后的数据被发送到大数据区。整个物联网区采用负载均衡（SLB）与可水平扩展的云服务器来保证高并发数据采集的可靠性。

　　5.业务区

　　业务区通过ECS构建数据推送与接收服务，该服务可以通过云上网关中的消息推送服务发送或者接收手机端的数据，也可以通过HTTP等协议直接与手机端发送或者接收数据。应用服务包括对用户请求的处理以及对运营人员请求的处理等。对用户请求处理会根据请求的参数，匹配目标硬件，中转业务数据，完成业务系统的数据订阅与分发，实现对智能硬件的控制，并将用户的行为数据推送入大数据区进行相应的处理。对于运营人员请求处理包括查看设备运行状态，查询统计分析报告，包括售后服务状态，在线诊断，销售情况，推送相关客户个性化信息。

　　6.大数据区

　　采集的海量硬件设备数据与用户行为数据被存放在阿里云提供开放结构化数据服务（OTS）或者分布式数据库服务（DRDS）中，为业务区域的应用提供实时的查询服务。最终数据会被同步到开放数据处理服务（ODPS）或分析数据库服务（ADS）中。结合数据分析模型，在ODPS中进行相关业务的统计分析与各种预测。通过ADS实现复杂的在线实时查询统计功能。

　　四、阿里智能硬件平台解决方案特点和优势

　　1.高可靠高并发服务能力

　　阿里云平台在全国有多个节点，并且一个节点具备多个机房。智能硬件平台通过云服务的配置可以实现同城或者异地灾备，提高服务的可靠性。基于云计算平台的高并发处理能力，结合应用系统的分布式架构，具备给上千万同时在线的硬件设备、运营人员、用户提供服务的能力。

　　2.高安全服务能力

　　阿里云安全结合阿里云自身计算平台强大的数据分析能力，构建了涵盖网络层、系统层、应用层和数据层的纵深防护体系，覆盖了抵御网络攻击的全过程，包括提供高达数百G的防DDoS攻击、网络入侵检测、Web应用防护、主机入侵防护，以及漏洞检测、木马检测等一整套安全服务。

　　3.低成本

　　云计算平台的按需使用、按量计费，有效降低了用户的成本。即开即用、以及完善的管理平台特点，极大的降低了运维成本。

　　4.大数据分析能力

　　云平台具备多种数据分析服务，并拥有强大的计算资源。通过引入各种算法，模型以及多种数据的融合，能够高效对数据进行挖掘，产生更大的业务价值。