Някои индустриални и бизнес процеси са толкова критични, че разчитането на облачни изчисления ще забави производителността и ефективността на цялата система. Тук изчисленията с мъгла идват на помощ.
Технологичното пространство се променя бързо и новите ИТ технологии доминират пазара. Според Gartner Hype Cycle 2022, в момента много технологии, свързани с изчисленията и съхранението, създават огромен хайп за кратък период от време.
Например изчислително съхранение, индустриални облачни платформи, мрежова архитектура за киберсигурност и т.н. са някои. В облачните операции на индустрията нововъзникваща технология е Fog computing. Той създава мост между светкавично бързите периферни изчисления и облачните изчисления със средна скорост.
Ако вашият бизнес се занимава със свръхкритични задачи, които трябва да се изпълняват бързо с висока степен на сигурност, тогава вие избирате крайно изчисление. Но какво ще стане, ако периферният компютърен хардуер не може да обработи количеството данни, което машините произвеждат на място? Използвате мрежи за мъгла.
Прочетете, за да научите изчисленията с мъгла от базовото ниво, заедно с някои висококачествени допълнителни учебни ресурси, за да овладеете изчисленията с мъгла в бизнес или професионален капацитет.
Съдържание
Какво е Fog Computing?
Fog computing е децентрализирана мрежа от изчислителна инфраструктура или процеси на обработка на данни, в които изчислителните ресурси са разположени между устройството или източника на данни и всеки централен център за данни или облачна изчислителна инфраструктура на трета страна.
Cisco излезе с термина fog computing през 2012 г., за да дефинира алтернатива на облачните изчисления, която ще остане по-близо до машините или приложенията, където скоростта на обработка на данни трябва да бъде по-бърза, или процесът може да се забави или да се провали.
По-късно през 2015 г. най-добрите разработчици на хардуер и софтуер като Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings и Cisco Systems създадоха консорциума OpenFog, за да насърчат растежа на изчисленията в мъгла.
Понастоящем fog computing е популярно име в индустриални ниши, където трябва да се извършва високоскоростна обработка на данни в края на облачната мрежа. Има няколко синоними, както е споменато тук:
- Мрежа за мъгла
- Замъгляване
Fog networking е мост между периферните изчисления и облачните изчисления. За да спестят разходи за честотна лента и да увеличат скоростта на обработка, производствените процеси с активиран IoT, домашната автоматизация, системите за сигурност и т.н. могат да разположат допълнителен слой изчислителна мощност, наречен замъгляване.
Този изчислителен слой ще има съхранение, възможност за обработка и приложения за анализ. В зависимост от предварително конфигуриран набор от инструкции, данните ще отиват директно към инфраструктура за изчисления на мъгла, по-близо до IoT устройството или сензори, които събират данни от работната среда.
Това е същото място, където държите вашата периферна изчислителна система. Така че можете да разглеждате edge и fog computing като по-близо един до друг, а cloud computing остава много по-далеч.
Ако периферните изчисления не могат да обработват данни, събраните данни отиват в мрежова система за мъгла. Той или ще обработи данните и ще инструктира IoT системите с някои решения. По-късно той ще съхранява обработените данни в облака за целите на архивирането.
Как работи Fog Computing?
Мрежовата рамка за мъгла се състои от различни хардуерни компоненти и софтуерни функции в зависимост от нейното индустриално приложение.
Често включва изчислителни шлюзове, които събират данни от локални интелигентни машини и източници на данни. Също така мрежата за мъгла може да приема данни от различни крайни точки за събиране като комутатори и рутери, свързващи цифрови активи в мрежа.
Принципът на работа на изчислителната система за мъгла означава предимно транспортиране на данни от и към IoT или сензорни устройства в IoT среда. Ето как се осъществява трансферът на данни по време на замъгляване:
- Контролер за автоматизация следи сигнали за четене от мрежови IoT устройства, сензори и други интелигентни машини.
- Контролерът за автоматизация изпълнява програмирано приложение или алгоритъм, който от своя страна автоматизира IoT оборудването.
- Тази предварително конфигурирана програма използва стандартен OPC Foundation сървър за транспортиране на данни до следващото устройство в мрежовия тръбопровод за мъгла. OPC Foundation е иначе известна като Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) или Open Platform Communications (OPC).
- Програмата може да използва и всякакви други шлюзове.
- Машината преобразува тези данни в протокол за данни, който различни стандарти за интернет комуникация разбират, като HTTPS или MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Сега интернет или интранет мрежата може лесно да изпрати преобразуваните данни до един или повече възли за мъгла на ръба на облака за анализ.
- Възлите за мъгла незабавно ще инструктират свързаните IoT устройства какво да правят, като анализират сигнала от околната среда.
- По-късно възелът за мъгла съхранява данните на отдалечен облачен сървър за целите на одит, анализ и архивиране.
Сега, нека разберем кратката разлика между мъглата и крайното изчисление.
Fog Computing Vs. Edge Computing
Основната разлика между edge и fog networking е местоположението на изчислителната мощност.
В Edge computing мощността за изчисление и вземане на решения може да бъде вградена в IoT устройството. Например интелигентни охранителни камери с възможност за лицево разпознаване, които са свързани към локална мрежа (LAN), както и към облачно хранилище.
Понякога множество по-малки IoT устройства като задвижващи механизми, температурни сензори, сензори за течности, сензори за движение и т.н., свързани към периферен изчислителен център, също са възможна архитектура за периферна изчислителна мрежа.
Обратно, fog computing поставя интелигентност или изчислителна мощност в LAN с помощта на fog node или fogging hub. Хъбът събира сигнали от реалния свят от IoT устройства и процеси и след това инструктира свързаните интелигентни машини какво да правят. Възелът за мъгла също отговаря за изпращането на данни до централния облачен сървър за задълбочен анализ, което не е критично за вземане на решения в реално време.
Въпреки това, някои IoT експерти смятат, че замъгляването е просто стандартът на Cisco за крайни изчисления.
Fog Computing Vs. Облачни изчисления
Сега, след като може би си мислите, че мъглата и облачните изчисления са много сходни, важно е да знаете разликите между мъглата и облачните изчисления.
Облачните изчисления създават централизиран център за всички нужди от изчисления и съхранение. Това прави мрежата неинтелигентна. Напротив; fog networking носи интелигентност до ръба на мрежа, която също е свързана с облак.
Подобна периферна интелигентност намалява натоварването на облачните изчисления и интернет ресурсите.
Компоненти на Fog Computing
Различните IoT компании използват различни начини за създаване на мрежова система за мъгла. Следователно можете да намерите множество архитектури в мрежовата екосистема за мъгла. Въпреки това, следните са общите компоненти във всяка стандартна архитектура на замъгляване:
#1. Виртуални и физически възли
Това са просто устройства за крайни потребители като мобилни телефони, различни сензори в производствена линия, интелигентни високоговорители, интелигентни светлини и много други, които генерират данни и изпълняват инструкции.
#2. Устройства или възли за мъгла
Това обикновено са сървъри за мъгла, шлюзове за мъгла и устройства за мъгла. Устройствата за мъгла съхраняват данни, докато шлюзът за мъгла анализира данни от множество устройства за мъгла. И накрая, шлюзовете за мъгла се грижат за маршрутизирането и пренасочването на данни.
#3. Мониторинг услуги
Тези API гарантират, че възлите за мъгла и IoT устройствата не са блокирани и винаги комуникират.
#4. Програми за обработка на данни
Тези програми работят на сървър за мъгла, за да филтрират, обработват, почистват, реконструират и накрая съхраняват данни в облака.
#5. Системи за управление на ресурсите
Той функционира като единица за балансиране на натоварването и контролира използването на всички възли за мъгла.
#6. Приложения и инструменти за сигурност
Криптирането на данни по време на пренос и в покой винаги е необходимо, за да се гарантира сигурно изчисление в мъгла. Тези компоненти осигуряват стабилно криптиране на цифрови данни.
#7. GUI, софтуер и приложения
Това са приложения и инструменти, които потребители или оператори на инсталации използват, за да контролират цялата система.
Защо и кога имате нужда от Fog Computing?
Fog computing позволява на базираните на IoT бизнеси да увеличат своите операции. Те не можеха да разчитат на облачни изчисления, защото когато видите ръст в трафика или потребителите, облачните изчисления може просто да се провалят.
Облачните изчисления са добър източник на евтина изчислителна мощност, платформа за програмиране и масово съхранение. Не можете обаче да разчитате само на облака или виртуализацията, когато става въпрос за процеси, които изискват свръхкритично ниво на точност и скорост.
Когато говорим за практически нулево забавяне във фабрика или интелигентен град, базирана на IoT система, трябва да настроите една или повече мрежови системи за мъгла в зависимост от размера на IoT средата.
Някои други забележителни причини за прилагане на замъгляване са:
- Вашите IoT системи събират твърде много данни и не се нуждаете от всички тези данни. Следователно замъгляването може да ви помогне при филтрирането на данни.
- Мрежовото IIoT оборудване трябва да реагира в рамките на милисекунда от откриването на аномалия. Такава скорост може да се постигне само с крайно изчисление или мъгла.
След това нека проучим предимствата на изчисленията с мъгла.
Предимства на Fog Computing
Намерете по-долу потенциала на мрежите за мъгла в интелигентния град, дома и индустриалната автоматизация:
Минимизиране на латентността
Ако забавянето има голямо значение за вашия бизнес, изчисленията в мъгла са идеалният избор. Той извършва анализ на данни в точка, близка до източника на данни. Следователно компаниите могат да очакват минимално забавяне в сравнение с другите технологии.
Особено в индустрии като производство и енергетика, където всяка секунда е ценна, мрежите за мъгла могат да предложат по-бързи сигнали, осигуряващи по-малко загуба на време.
По-малко използване на честотната лента
При изчисленията с мъгла анализът на данни не включва преместване на данните в облачен сървър. Поради това няма нужда от голяма честотна лента на мрежата. Това не само намалява зависимостта от интернет, но и струва на компаниите по-малко.
Въпреки че свързаните устройства продължават да генерират данни за анализ, задачите се изпълняват в най-близката точка. В резултат на това повечето данни не се нуждаят от транспортиране.
поверителност
Въпреки че поверителността на данните е от решаващо значение в днешния свят, изчисленията в мъгла се грижат за това. Всеки път, когато фирмите трябва да приложат определено ниво на поверителност, те могат да използват мрежа от мъгла.
Всички критични за мисията данни се анализират локално, тъй като ИТ екип внимателно наблюдава и поддържа устройството. Само подмножествата от данни, които се нуждаят от анализ на по-високо ниво, се изпращат до облачния сървър.
Поради тази причина данните, обработени от fog computing, са сравнително по-безопасни от нарушители на поверителността.
Намалена цена
Разходите често са основна грижа за всички видове организации. Ако изберат замъгляване, общите разходи за компанията намаляват. Тъй като този тип компютри се нуждаят от по-малка честотна лента на мрежата, оперативните разходи се намаляват значително.
Максимална сигурност
Всички данни, генерирани от IoT, трябва да бъдат защитени от неоторизиран достъп и киберпрестъпници. При изчисленията с мъгла, възлите за мъгла могат да бъдат наблюдавани и защитени с помощта на същите контроли и политики, които компаниите имат за останалата част от тяхната ИТ среда. В резултат на това данните остават в безопасност при пренасяне и в покой.
Подобрете надеждността
В повечето случаи IoT устройствата трябва да функционират в трудни условия на околната среда. Fog networking може да подобри надеждността на данните дори при тези тежки условия, като същевременно намалява необходимостта от предаване на данни към облака.
Анализ в реално време
Компаниите, които използват fog computing, също имат достъп до анализ на данни в реално време. Те могат да се възползват от тази функция, за да останат пред своите конкуренти.
Производствените и финансовите компании трябва да вземат незабавни решения, използвайки аналитични данни. Те могат да се възползват от замъгляването с бързото му прехвърляне на данни в реално време.
Ресурси за обучение
#1. Fog Computing: концепции, рамки и приложения
Търсите книга в стил учебник, за да научите замъгляване от основно до напреднало ниво? Опитайте тази книга за изчисленията в мъгла от CRC Press на Amazon.
Следните са забележителните характеристики на тази книга с твърди корици:
- Въведение и основи на компютрите с мъгла
- Архитектура на изчислителната мъгла
- Оценка на изчисленията с мъгла в IoT
- Машинно обучение в изчисленията с мъгла
- Информационна сигурност в изчисленията с мъгла
- Приложения и инструменти за изчислителна симулация на Fog
- Различни реални приложения на изчисленията с мъгла
#2. Fog Computing и Internet-of-Things
Тази конференция на тема Fog Computing и Internet-of-Things се проведе в близкото минало. Той беше насочен към нововъзникващата тема на ИТ индустрията.
Тази книга с резюме на компютърна конференция е достъпна в Amazon във версии с твърди и меки корици.
Обобщавайки
Интернет на нещата и индустриалният интернет на нещата се разрастват бързо. Според Statista през 2019 г. е имало 8,6 милиарда активни IoT и IIoT устройства. Броят им е нараснал до 15,14 милиарда през 2023 г. Внимателно проучена прогноза от същата компания за статистически анализ гласи, че светът ще види приблизително 29,42 милиарда активни IoT устройства до 2030 г.
Тези огромни количества IoT устройства у дома, интелигентни градски общини и индустрии ще изискват петабайти интернет честотна лента, ако планират да работят върху облачна изчислителна инфраструктура.
Да не говорим, че някои критични IoT процеси никога няма да постигнат по-висока скорост на обработка, ако се придържат към облака. Fog computing е разумно решение между облака и периферията и можете да изследвате бизнес възможности или високоплатени професионални позиции, когато научите и овладеете fog computing.