Деякі промислові та бізнес-процеси настільки критичні, що використання хмарних обчислень сповільнить продуктивність і ефективність усієї системи. Тут вам на допомогу приходить туманне обчислення.
Технологічний простір швидко змінюється, і нові ІТ-технології домінують на ринку. Відповідно до циклу ажіотажу Gartner 2022, наразі багато технологій, пов’язаних із обчисленнями та зберіганням, викликають масовий ажіотаж за короткий період.
Наприклад, обчислювальне сховище, галузеві хмарні платформи, сітчаста архітектура кібербезпеки тощо. У галузевих хмарних операціях новою технологією є Fog computing. Він створює міст між неймовірно швидкими периферійними обчисленнями та хмарними обчисленнями середньої швидкості.
Якщо ваш бізнес займається надкритичними завданнями, які мають виконуватися швидко з високим рівнем безпеки, тоді ви обираєте периферійні обчислення. Але що, якщо периферійне комп’ютерне обладнання не може обробити ту кількість даних, яку машини створюють на місці? Ви використовуєте туманну мережу.
Читайте далі, щоб навчитися обчислюванню туману на базовому рівні разом із деякими високоякісними навчальними ресурсами, щоб опанувати обчислення туманом у бізнесі чи професійній діяльності.
Що таке Fog Computing?
Туманне обчислення — це децентралізована мережа обчислювальної інфраструктури або процесів обробки даних, у якій обчислювальні ресурси розташовані між пристроєм або джерелом даних і будь-яким центральним центром обробки даних або інфраструктурою хмарних обчислень третьої сторони.
У 2012 році Cisco запропонувала термін «туманне обчислення», щоб визначити альтернативу хмарним обчисленням, яка буде ближче до машин або додатків, де швидкість обробки даних має бути швидшою, інакше процес може сповільнитися або вийти з ладу.
Пізніше в 2015 році провідні розробники обладнання та програмного забезпечення, такі як Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings і Cisco Systems, заснували консорціум OpenFog для сприяння розвитку туманних обчислень.
В даний час туманне обчислення є популярною назвою в промислових нішах, де високошвидкісна обробка даних повинна виконуватися на межі хмарної мережі. Він має кілька синонімів, як зазначено тут:
- Мережа туману
- Запотівання
Мережа Fog — це міст між периферійними обчисленнями та хмарними обчисленнями. Щоб заощадити витрати на смугу пропускання та збільшити швидкість обробки, виробничі процеси з підтримкою Інтернету речей, домашня автоматизація, системи безпеки тощо можуть розгорнути додатковий рівень обчислювальної потужності, який називається fogging.
Цей обчислювальний рівень матиме сховище, можливості обробки та аналітичні програми. Залежно від попередньо налаштованого набору інструкцій, дані надходитимуть безпосередньо до обчислювальної інфраструктури fog ближче до пристрою IoT або датчиків, які збирають дані з робочого середовища.
Це те саме місце, де ви зберігаєте свою периферійну обчислювальну систему. Таким чином, ви можете розглядати периферійні та туманні обчислення як ближчі один до одного, а хмарні обчислення залишаються набагато далі.
Якщо периферійні обчислення не можуть обробити дані, зібрані дані надходять до системи туманної мережі. Він або оброблятиме дані та інструктуватиме системи IoT щодо деяких рішень. Пізніше він зберігатиме оброблені дані в хмарі для цілей архівування.
Як працює Fog Computing?
Фреймворк мережі fog складається з різних апаратних компонентів і програмних функцій залежно від його промислового застосування.
Він часто включає обчислювальні шлюзи, які збирають дані з локальних інтелектуальних машин і джерел даних. Крім того, туманна мережа може приймати дані з різних кінцевих точок збору, таких як комутатори та маршрутизатори, що з’єднують цифрові активи в мережі.
Принцип роботи обчислювальної системи туману передусім означає транспортування даних від і до IoT або сенсорних пристроїв у середовищі IoT. Ось як відбувається передача даних під час туману:
- Контролер автоматизації відстежує сигнали читання від мережевих пристроїв IoT, датчиків та інших інтелектуальних машин.
- Контролер автоматизації запускає запрограмований додаток або алгоритм, який, у свою чергу, автоматизує обладнання IoT.
- Ця попередньо налаштована програма використовує стандартний сервер OPC Foundation для передачі даних на наступний пристрій у мережевому конвеєрі fog. OPC Foundation також відомий як Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) або Open Platform Communications (OPC).
- Програма також може використовувати будь-які інші шлюзи.
- Машина перетворює ці дані в протокол даних, який розуміють різні стандарти Інтернет-зв’язку, наприклад HTTPS або MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Тепер мережа Інтернет або інтранет може легко надсилати перетворені дані на один або кілька вузлів туману на краю хмари для аналізу.
- Вузли туману негайно інструктують підключені пристрої IoT про те, що робити, аналізуючи сигнал навколишнього середовища.
- Пізніше туманний вузол зберігає дані на віддаленому хмарному сервері для аудиту, аналізу та архівування.
Тепер давайте з’ясуємо коротку різницю між туманним і периферійним обчисленням.
Fog Computing Vs. Граничні обчислення
Основна відмінність між периферійними та туманними мережами полягає в розміщенні обчислювальної потужності.
У периферійних обчисленнях потужність обчислень і прийняття рішень може бути вбудована в пристрій IoT. Наприклад, інтелектуальні камери безпеки з можливістю розпізнавання обличчя, підключені до локальної мережі (LAN), а також до хмарного сховища.
Іноді кілька менших пристроїв IoT, таких як приводи, датчики температури, датчики рідини, датчики руху тощо, підключені до периферійного обчислювального центру, також є можливою архітектурою для периферійної обчислювальної мережі.
Навпаки, туманне обчислення розміщує інтелект або обчислювальну потужність у локальній мережі за допомогою туманного вузла або туманного концентратора. Хаб збирає реальні сигнали від пристроїв і процесів IoT, а потім інструктує підключені інтелектуальні машини, що робити. Вузол туману також відповідає за надсилання даних на центральний хмарний сервер для поглибленого аналізу, що не критично для прийняття рішень у реальному часі.
Однак деякі експерти з Інтернету речей вважають, що запотівання — це лише стандарт Cisco для периферійних обчислень.
Fog Computing Vs. Хмарні обчислення
Тепер, коли ви можете подумати, що туманні та хмарні обчислення дуже схожі, важливо знати відмінності між туманними та хмарними обчисленнями.
Хмарні обчислення створюють централізований центр для всіх потреб у обчисленнях і сховищах. Це робить мережу нерозумною. Навпаки; fog networking передає інтелектуальні дані на край мережі, яка також підключена до хмари.
Такий крайовий інтелект зменшує навантаження на хмарні обчислення та інтернет-ресурси.
Компоненти Fog Computing
Різні компанії IoT використовують різні способи налаштування системи мережевих туманів. Отже, ви можете знайти кілька архітектур в мережевій екосистемі fog. Однак наступні загальні компоненти будь-якої стандартної архітектури туману:
#1. Віртуальні та фізичні вузли
Це просто пристрої кінцевих користувачів, такі як мобільні телефони, різні датчики на виробничій лінії, розумні динаміки, розумні світильники та багато інших, які генерують дані та виконують інструкції.
#2. Туманні пристрої або вузли
Зазвичай це сервери туману, шлюзи туману та пристрої туману. Пристрої туману зберігають дані, а шлюз туману аналізує дані з кількох пристроїв туману. Нарешті, туманні шлюзи піклуються про маршрутизацію та перемаршрутизацію даних.
#3. Послуги моніторингу
Ці API гарантують, що вузли туману та пристрої IoT не зупиняються та постійно спілкуються.
#4. Програми обробки даних
Ці програми працюють на сервері fog для фільтрації, обробки, очищення, реконструкції та, нарешті, зберігання даних у хмарі.
#5. Системи управління ресурсами
Він функціонує як блок балансування навантаження та контролює використання всіх вузлів туману.
#6. Програми та інструменти безпеки
Шифрування даних під час передачі та в стані спокою завжди потрібне для забезпечення безпечного обчислення туману. Ці компоненти забезпечують надійне шифрування цифрових даних.
#7. Графічний інтерфейс користувача, програмне забезпечення та програми
Це програми та інструменти, які користувачі або оператори установок використовують для керування всією системою.
Навіщо і коли вам потрібні туманні обчислення?
Fog computing дозволяє компаніям, що базуються на IoT, розширити свою діяльність. Вони не могли покладатися на хмарні обчислення, оскільки коли ви спостерігаєте зростання трафіку або користувачів, хмарні обчислення можуть просто вийти з ладу.
Хмарні обчислення є хорошим джерелом недорогої обчислювальної потужності, платформи програмування та масового зберігання. Однак ви не можете покладатися лише на хмару чи віртуалізацію, коли йдеться про процеси, які вимагають надкритичного рівня точності та швидкості.
Говорячи про практично нульову затримку на заводі або в розумному місті, заснованому на системі IoT, ви повинні налаштувати одну або кілька мережевих систем туману залежно від розміру середовища IoT.
Нижче наведено кілька інших важливих причин застосування туману:
- Ваші системи IoT збирають забагато даних, і всі ці дані вам не потрібні. Таким чином, запотівання може допомогти вам у фільтрації даних.
- Мережеве обладнання IIoT має реагувати протягом мілісекунди після виявлення аномалії. Така швидкість можлива лише за допомогою периферійних чи туманних обчислень.
Далі розглянемо переваги туманних обчислень.
Переваги Fog Computing
Ознайомтеся з потенціалом мереж туману в розумних містах, будинках і промисловій автоматизації:
Мінімізуйте затримку
Якщо затримка має велике значення для вашого бізнесу, туманні обчислення є ідеальним вибором. Він виконує аналіз даних у точці, близькій до джерела даних. Тому компанії можуть розраховувати на мінімальну затримку порівняно з іншими технологіями.
Особливо в таких галузях, як виробництво та енергетика, де цінна кожна секунда, мережа туману може запропонувати швидші сповіщення, забезпечуючи меншу втрату часу.
Менше використання пропускної здатності
У туманних обчисленнях аналіз даних не передбачає перенесення даних на хмарний сервер. Тому немає потреби у великій пропускній здатності мережі. Це не тільки зменшує залежність від Інтернету, але й коштує компаніям менше.
Хоча підключені пристрої продовжують генерувати дані для аналізу, завдання виконуються в найближчій точці. У результаті більшість даних не потребують транспортування.
Конфіденційність
Хоча конфіденційність даних є надзвичайно важливою в сучасному світі, туманні обчислення подбають про це. Щоразу, коли компаніям потрібно застосувати певний рівень конфіденційності, вони можуть використовувати туманну мережу.
Усі критично важливі дані аналізуються локально, оскільки ІТ-команда ретельно контролює та підтримує пристрій. На хмарний сервер надсилаються лише підмножини даних, які потребують аналізу вищого рівня.
З цієї причини дані, оброблені за допомогою туманних обчислень, порівняно безпечніші від порушників конфіденційності.
Знижена вартість
Вартість часто є основною проблемою для всіх видів організацій. Якщо вони обирають туманоутворення, загальні витрати для компанії зменшуються. Оскільки для цього типу обчислень потрібна менша пропускна здатність мережі, експлуатаційні витрати значно знижуються.
Максимальна безпека
Усі дані, створені IoT, мають бути захищені від несанкціонованого доступу та кіберзлочинців. У туманних обчисленнях вузли туману можна контролювати та захищати за допомогою тих самих елементів керування та політики, які компанії застосовують для решти свого ІТ-середовища. Завдяки цьому дані залишаються в безпеці під час передавання та зберігання.
Підвищення надійності
У більшості випадків пристрої IoT повинні працювати в складних умовах навколишнього середовища. Мережа Fog може підвищити надійність даних навіть за таких суворих умов, одночасно зменшуючи потребу в передачі даних у хмару.
Аналітика в реальному часі
Компанії, які використовують туманні обчислення, також мають доступ до аналітики даних у режимі реального часу. Вони можуть використовувати цю функцію, щоб випередити своїх конкурентів.
Виробничі та фінансові компанії повинні приймати миттєві рішення, використовуючи дані аналітики. Вони можуть отримати користь від запотівання завдяки швидкій передачі даних у реальному часі.
Навчальні ресурси
#1. Fog Computing: концепції, фреймворки та програми
Шукаєте підручник у стилі підручника, щоб навчитися затуманенню від базового до просунутого рівнів? Спробуйте цю книгу про туманні обчислення від CRC Press на Amazon.
Нижче наведено визначні особливості цієї книги в твердій палітурці:
- Введення в туманні обчислення та основи
- Архітектура туманного обчислення
- Оцінка туманних обчислень в IoT
- Машинне навчання в туманних обчисленнях
- Інформаційна безпека в туманних обчисленнях
- Програми та інструменти моделювання обчислень Fog
- Різноманітні реальні застосування туманних обчислень
#2. Fog Computing та Internet-of-Things
Ця конференція про Fog Computing та Internet-of-Things відбулася нещодавно. Він був спрямований на актуальну тему ІТ-індустрії.
Ця книга підсумків комп’ютерної конференції доступна на Amazon у твердій та м’якій палітурках.
Підведенню
Інтернет речей і промисловий Інтернет речей стрімко розвиваються. За даними Statista, у 2019 році було 8,6 мільярда активних пристроїв IoT та IIoT. У 2023 році це число зросло до 15,14 мільярда. Ретельно вивчений прогноз тієї ж статистичної аналітичної компанії говорить, що до 2030 року у світі буде приблизно 29,42 мільярда активних пристроїв IoT.
Для цієї величезної кількості пристроїв Інтернету речей удома, у розумних містах і галузях знадобляться петабайти пропускної здатності Інтернету, якщо вони планують працювати над інфраструктурою хмарних обчислень.
Не кажучи вже про те, що деякі критично важливі процеси IoT ніколи не досягнуть вищої швидкості обробки, якщо вони будуть працювати в хмарі. Fog computing є розумним рішенням між хмарою та периферією, і ви можете досліджувати можливості для бізнесу або високооплачувані професійні посади, коли навчитеся та опануєте fog computing.