Туманные вычисления - Fog computing

В Консорциум OpenFog является ассоциацией крупных технологических компаний, целью которой является стандартизация и продвижение туманных вычислений.

Туманные вычисления[1][2] или туман сети, также известен как запотевание,[3][4] это архитектура, которая использует крайние устройства для выполнения значительного объема вычислений, хранения и обмена данными локально и с маршрутизацией через магистраль интернета.

Концепция

Туманные вычисления, также называемые пограничными вычислениями, предназначены для распределенных вычислений, когда многочисленные «периферийные» устройства подключаются к облако. (Слово «туман» предполагает периферию или край облака). Многие из этих устройств будут генерировать объемные необработанные данные (например, от датчиков), и вместо того, чтобы пересылать все эти данные на облачные серверы для обработки, идея туманных вычислений состоит в том, чтобы выполнять как можно большую обработку с использованием совместно используемых вычислительных блоков. расположен с устройствами генерации данных, так что пересылаются обработанные, а не необработанные данные, а требования к полосе пропускания снижаются. Дополнительным преимуществом является то, что обработанные данные, скорее всего, потребуются тем же устройствам, которые сгенерировали данные, так что за счет локальной, а не удаленной обработки задержка между вводом и ответом сводится к минимуму. Эта идея не совсем нова: в сценариях, не связанных с облачными вычислениями, специализированное оборудование (например, микросхемы обработки сигналов, выполняющие Быстрые преобразования Фурье ) уже давно используется для уменьшения задержки и уменьшения нагрузки на ЦП.

Сеть тумана состоит из плоскость управления и плоскость данных. Например, на уровне данных туманные вычисления позволяют вычислительным службам находиться на границе сети, а не серверам в центре обработки данных. В сравнении с облачные вычисления туманные вычисления подчеркивают близость к конечным пользователям и целям клиента (например, эксплуатационные расходы, политики безопасности,[5] использование ресурсов), плотное географическое распределение и контекстная осведомленность (что касается вычислительных ресурсов и ресурсов IoT), сокращение задержки и экономия полосы пропускания магистрали для достижения лучшего качество обслуживания (QoS)[6] и пограничная аналитика / потоковый майнинг, что обеспечивает превосходное взаимодействие с пользователем[7] и резервирование в случае отказа, а также его можно использовать в Помощь в проживании сценарии.[8][9][10][11][12][13]

Сеть тумана поддерживает Интернет вещей (IoT) концепция, в которой большинство устройств, используемых людьми ежедневно, будут подключены друг к другу. Примеры включают телефоны, носимые устройства для мониторинга состояния здоровья, подключенный автомобиль и дополненная реальность используя такие устройства, как очки Гугл.[14][15][16][17][18]

SPAWAR, подразделение ВМС США, создает прототип и тестирует масштабируемую и безопасную ячеистую сеть, устойчивую к нарушениям, для защиты стратегических военных объектов, как стационарных, так и мобильных. Приложения для управления машинами, работающие на узлах сети, «берут на себя управление» при потере подключения к Интернету. Примеры использования включают Интернет вещей, например умные рои дронов.[19]

ИСО / МЭК 20248 предоставляет метод, с помощью которого данные объектов, идентифицированных периферийные вычисления с использованием автоматизированных носителей идентификационных данных [AIDC], штрих-код и / или RFID тег, можно прочитать, интерпретировать, проверить и сделать доступным в «тумане» и на «краю», даже когда тег AIDC переместился.[20]

История

В 2011 году возникла потребность в расширении облачных вычислений с помощью туманных вычислений, чтобы справиться с огромным количеством устройств IoT и большими объемами данных для приложений с низкой задержкой в ​​реальном времени.[21][1]

19 ноября 2015 г. Cisco Systems, ARM Holdings, Dell, Intel, Microsoft, и Университет Принстона, основал Консорциум OpenFog продвигать интересы и развитие туманных вычислений.[22] Cisco старший управляющий директор Хелдер Антунес стал первым председателем консорциума, а главный стратег Intel в области Интернета вещей Джефф Феддерс стал его первым президентом.[23]

Определение

И то и другое облачные вычисления и туманные вычисления предоставляют конечным пользователям хранилище, приложения и данные. Однако туманные вычисления ближе к конечным пользователям и имеют более широкое географическое распространение.[24]

«Облачные вычисления» - это практика использования сети удаленных серверов, размещенных в Интернете, для хранения, управления и обработки данных, а не локального сервера или персонального компьютера.[25]

Также известные как периферийные вычисления или туманные вычисления, туманные вычисления облегчают работу вычислительных, хранилищ и сетевых служб между конечными устройствами и центрами обработки данных облачных вычислений. Хотя граничные вычисления обычно относятся к месту, где создаются экземпляры услуг, туманные вычисления подразумевают распределение ресурсов связи, вычислений, хранения и услуг на устройствах и системах или рядом с ними под контролем конечных пользователей.[26][27] Туманные вычисления - это средний и средний уровень вычислительной мощности.[28] Вместо замены туманные вычисления часто служат дополнением к облачным вычислениям.[29]

Национальный институт стандартов и технологий в марте 2018 г. было выпущено определение туманных вычислений, принявшее большую часть коммерческой терминологии Cisco в виде специальной публикации NIST 500-325, Концептуальная модель туманных вычислений, который определяет туманные вычисления как горизонтальную парадигму физических или виртуальных ресурсов, которая находится между интеллектуальными конечными устройствами и традиционными облачные вычисления или Дата центр.[30] Эта парадигма поддерживает вертикально изолированные приложения, чувствительные к задержкам, обеспечивая повсеместные, масштабируемые, многоуровневые, федеративные, распределенные вычисления, хранилище и сетевое подключение. Таким образом, туманные вычисления лучше всего отличаются расстоянием от края. В теоретической модели туманных вычислений узлы туманных вычислений физически и функционально действуют между граничными узлами и централизованным облаком.[31] Большая часть терминологии не определена, включая ключевые архитектурные термины, такие как «умный», и различие между туманными вычислениями и граничными вычислениями в целом не согласовано. Туманные вычисления более энергоэффективны, чем облачные вычисления.[32]

Стандарты

IEEE принял стандарты туманных вычислений, предложенные OpenFog Consortium.[33]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Бономи, Флавио (19–23 сентября 2011 г.). «Подключенные транспортные средства, Интернет вещей и туманные вычисления, 8-й международный семинар ACM по взаимодействию между сетями транспортных средств (VANET 2011), Лас-Вегас, Невада, США». www.sigmobile.org. Получено 2019-08-07.
  2. ^ Бономи, Флавио (4–8 июня 2011 г.). «Облачные и туманные вычисления: компромиссы и приложения. Семинар EON-2011, Международный симпозиум по компьютерной архитектуре (ISCA 2011), Сан-Хосе, Калифорния, США». sites.google.com. Получено 2019-08-07.
  3. ^ «Интернет вещей: от облачных вычислений к туманным». блоги @ Cisco - блоги Cisco. 2015-03-25. Получено 2017-04-07.
  4. ^ "Что такое туманные вычисления? Определение в Webopedia". www.webopedia.com. Получено 2017-04-07.
  5. ^ Форти, Стефано; Феррари, Джан-Луиджи; Броги, Антонио (январь 2020 г.). «Безопасное развертывание на границе облака с доверием». Компьютерные системы будущего поколения. 102: 775–788. Дои:10.1016 / j.future.2019.08.020.
  6. ^ Броджи, Антонио; Форти, Стефано (2017). «Развертывание приложений Интернета вещей с учетом QoS через туман» (PDF). Журнал IEEE Internet of Things. PP (99): 1185–1192. Дои:10.1109 / JIOT.2017.2701408. ISSN  2327-4662. S2CID  2880664.
  7. ^ Cisco RFP-2013-078. Туманные вычисления, экосистема, архитектура и приложения: [1] Также доступны в Интернет-архиве: [2].
  8. ^ Николудакис, Y .; Panagiotakis, S .; Markakis, E .; Pallis, E .; Mastorakis, G .; Mavromoustakis, C. X .; Добре, К. (ноябрь 2016 г.). «Аварийная система на основе тумана для умных улучшенных жилых сред». Облачные вычисления IEEE. 3 (6): 54–62. Дои:10.1109 / mcc.2016.118. ISSN  2325-6095. S2CID  25475572.
  9. ^ «Что будет после облака? Как насчет тумана?». IEEE Spectrum: Новости технологий, инженерии и науки. Получено 2017-04-07.
  10. ^ "Есть ли шум из-за туманных вычислений?". Каналомика. Получено 2017-04-07.
  11. ^ «Новые решения на горизонте -« туманные »или« пограничные »вычисления?». Обзор национального законодательства. Получено 2017-04-07.
  12. ^ Эволюция облака: назад в будущее ?: [3] В архиве 2015-10-09 на Wayback Machine.
  13. ^ Аркиан, Хамид Реза; Диянат, Абольфазл; Пурхалили, Атефе (15.03.2017). «MIST: схема анализа данных на основе тумана с экономичным выделением ресурсов для приложений IoT-краудсенсинга». Журнал сетевых и компьютерных приложений. 82: 152–165. Дои:10.1016 / j.jnca.2017.01.012.
  14. ^ Бономи Ф., Милито Р., Чжу Дж. И Аддепалли С. Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей. In Proc of MCC (2012), pp. 13-16.[4].
  15. ^ Cisco предлагает видение туманных вычислений для ускорения получения прибыли от миллиардов подключенных устройств: [5].
  16. ^ Интернет вещей: из облака и в туман: [6] В архиве 2015-12-23 в Wayback Machine.
  17. ^ Распределенный интеллект и туман IoT: [7].
  18. ^ Туманные вычисления хранят данные там, где это необходимо Интернету вещей: [8].
  19. ^ [9].
  20. ^ Хуанг, Дицзян; У, Хуэйцзюнь (2017-09-08). Мобильные облачные вычисления: основы и модели услуг. Морган Кауфманн. ISBN  9780128096444.
  21. ^ Бономи, Флавио; Милито, Родольфо; Чжу, Цзян; Аддепалли, Сатиш (17 августа 2012 г.). Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей. ACM. С. 13–16. Дои:10.1145/2342509.2342513. ISBN  9781450315197. S2CID  207196503.
  22. ^ Джанакирам, MSV (18 апреля 2016 г.). «Будут ли туманные вычисления следующим большим событием в Интернете вещей». Журнал Forbes. Получено 18 апреля 2016.
  23. ^ «Консорциум промышленного Интернета». www.iiconsortium.org.
  24. ^ Ф. Бономи, Р. Милито, Дж. Чжу и С. Аддепалли, «Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей», в Proceedings of the First Edition of the MCC Workshop on Mobile Cloud Computing, ser. MCC’12. ACM, 2012, с. 13–16.
  25. ^ «облачные вычисления | Определение облачных вычислений на английском языке в Oxford Dictionaries». Оксфордские словари | английский. Получено 2017-11-10.
  26. ^ Чжан, Чан (2016). Туман и Интернет вещей: обзор возможностей для исследований. Журнал IEEE Internet of Things. 3. С. 854–864. Дои:10.1109 / EuCNC.2017.7980667. ISBN  978-1-5386-3873-6. S2CID  19836815.
  27. ^ Остберг; и другие. (2017). «Надежное предоставление емкости для распределенных приложений облачных / пограничных / туманных вычислений». Сети и коммуникации (EuCNC), Европейская конференция 2017 г.. 3 (6): 854–864. Дои:10.1109 / JIOT.2016.2584538. S2CID  207018722.
  28. ^ Перера, Чарит; Цинь, Юнжуй; Estrella, Julio C .; Рейфф-Марганец, Стефан; Василакос, Афанасиос В. (2017-10-09). «Туманные вычисления для устойчивых умных городов: обзор» (PDF). Опросы ACM Computing. 50 (3): 32. arXiv:1703.07079. Bibcode:2017arXiv170307079P. Дои:10.1145/3057266. ISSN  0360-0300. S2CID  12675271.
  29. ^ Мэтт, Кристиан (2018-04-19). «Туманные вычисления» (PDF). Разработка бизнес-систем и информационных систем. 60 (4): 351–355. Дои:10.1007 / s12599-018-0540-6. ISSN  2363-7005. S2CID  51874973.
  30. ^ «Туман приближает облако к земле: Cisco вводит инновации в области туманных вычислений». newsroom.cisco.com. Получено 2019-01-24.
  31. ^ Sarkar, S .; Мисра, С. (2016). «Теоретическое моделирование туманных вычислений: парадигма зеленых вычислений для поддержки приложений IoT». Сети IET. 5 (2): 23–29. Дои:10.1049 / iet-net.2015.0034. ISSN  2047-4954.
  32. ^ Sarkar, S .; Chatterjee, S .; Мисра, С. (2018). «Оценка пригодности туманных вычислений в контексте Интернета вещей». Транзакции IEEE в облачных вычислениях. 6 (1): 46–59. Дои:10.1109 / TCC.2015.2485206. ISSN  2168-7161. S2CID  3823420.
  33. ^ «IEEE 1934-2018 - Стандарт IEEE для принятия эталонной архитектуры OpenFog для туманных вычислений». standard.ieee.org.