Wyjaśnione w 5 minut lub mniej

Niektóre procesy przemysłowe i biznesowe są tak krytyczne, że poleganie na przetwarzaniu w chmurze spowalnia produktywność i wydajność całego systemu. Tutaj z pomocą przychodzi mgła obliczeniowa.

Przestrzeń technologiczna szybko się zmienia, a na rynku dominują nowe technologie IT. Według Gartner Hype Cycle 2022, obecnie wiele technologii związanych z obliczeniami i pamięcią masową wywołuje ogromny szum w krótkim czasie.

Na przykład pamięć obliczeniowa, branżowe platformy chmurowe, architektura siatki cyberbezpieczeństwa itp. to tylko niektóre. W przypadku operacji w chmurze branżowej nową technologią jest mgła obliczeniowa. Tworzy pomost między niesamowicie szybkim przetwarzaniem brzegowym a przetwarzaniem w chmurze o średniej szybkości.

Jeśli Twoja firma zajmuje się zadaniami nadkrytycznymi, które muszą odbywać się szybko przy wysokim poziomie bezpieczeństwa, wybierasz przetwarzanie brzegowe. Ale co, jeśli sprzęt do przetwarzania brzegowego nie jest w stanie przetworzyć ilości danych, które maszyny wytwarzają na miejscu? Używasz mgły sieciowej.

Czytaj dalej, aby nauczyć się przetwarzania mgły od podstaw, a także wysokiej jakości zasobów do dalszej nauki, aby opanować przetwarzanie mgły w celach biznesowych lub zawodowych.

Co to jest przetwarzanie mgły?

Fog computing to zdecentralizowana sieć infrastruktury obliczeniowej lub procesów przetwarzania danych, w których zasoby obliczeniowe są zlokalizowane między urządzeniem lub źródłem danych a dowolnym centralnym centrum danych lub infrastrukturą przetwarzania w chmurze innej firmy.

Cisco wymyśliło termin mgła obliczeniowa w 2012 roku, aby zdefiniować alternatywę dla przetwarzania w chmurze, która będzie bliżej maszyn lub aplikacji, w których szybkość przetwarzania danych musi być większa, w przeciwnym razie proces może spowolnić lub zakończyć się niepowodzeniem.

Później w 2015 roku najlepsi twórcy sprzętu i oprogramowania, tacy jak Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings i Cisco Systems, utworzyli konsorcjum OpenFog, aby promować rozwój przetwarzania mgły.

Obecnie mgła obliczeniowa jest popularną nazwą w niszach przemysłowych, w których szybkie przetwarzanie danych musi odbywać się na obrzeżach sieci w chmurze. Ma kilka synonimów, jak wspomniano tutaj:

  • Sieć we mgle
  • Zamglenie

Sieci mgły to pomost między przetwarzaniem brzegowym a przetwarzaniem w chmurze. Aby zaoszczędzić na kosztach przepustowości i zwiększyć szybkość przetwarzania, procesy produkcyjne z obsługą IoT, automatyzacja domu, systemy bezpieczeństwa itp. mogą wdrożyć dodatkową warstwę mocy obliczeniowej zwaną mgłą.

Ta warstwa obliczeniowa będzie miała pamięć masową, możliwości przetwarzania i aplikacje analityczne. W zależności od wstępnie skonfigurowanego zestawu instrukcji dane trafią bezpośrednio do infrastruktury przetwarzania mgły znajdującej się bliżej urządzenia IoT lub czujników zbierających dane ze środowiska operacyjnego.

Jest to to samo miejsce, w którym przechowujesz swój system przetwarzania brzegowego. Możesz więc uznać przetwarzanie brzegowe i mgłę za bliżej siebie, a przetwarzanie w chmurze pozostaje znacznie dalej.

Jeśli przetwarzanie brzegowe nie może przetwarzać danych, zebrane dane trafiają do systemu mgły sieciowej. Albo przetworzy dane, albo poinstruuje systemy IoT, podejmując pewne decyzje. Później będzie przechowywać przetworzone dane w chmurze w celach archiwizacyjnych.

Jak działa mgła obliczeniowa?

Struktura sieci mgły składa się z różnych komponentów sprzętowych i funkcji oprogramowania w zależności od zastosowania przemysłowego.

Często obejmuje bramki obliczeniowe, które zbierają dane z inteligentnych maszyn i źródeł danych na miejscu. Ponadto sieć mgły może przyjmować dane z różnych punktów końcowych, takich jak przełączniki i routery łączące zasoby cyfrowe w sieci.

Zasada działania systemu mgły obliczeniowej polega przede wszystkim na przesyłaniu danych zi do IoT lub urządzeń czujnikowych w środowisku IoT. Oto jak odbywa się przesyłanie danych podczas zamgławiania:

  • Kontroler automatyki monitoruje odczytywane sygnały z podłączonych do sieci urządzeń IoT, czujników i innych inteligentnych maszyn.
  • Kontroler automatyki uruchamia zaprogramowaną aplikację lub algorytm, który z kolei automatyzuje sprzęt IoT.
  • Ten wstępnie skonfigurowany program wykorzystuje standardowy serwer OPC Foundation do przesyłania danych do następnego urządzenia w potoku mgły sieciowej. OPC Foundation jest inaczej znana jako łączenie i osadzanie obiektów w celu sterowania procesami (OLEPC) lub Open Platform Communications (OPC).
  • Program może również korzystać z dowolnych innych bramek.
  • Maszyna konwertuje te dane na protokół danych zrozumiały dla różnych standardów komunikacji internetowej, takich jak HTTPS lub MQTT (MQ Telemetry Transport).
  • Teraz sieć internetowa lub intranetowa może z łatwością wysyłać przekonwertowane dane do jednego lub więcej węzłów mgły na krawędzi chmury w celu analizy.
  • Węzły mgły natychmiast poinstruują podłączone urządzenia IoT, co mają robić, analizując sygnał środowiskowy.
  • Później węzeł mgły przechowuje dane na odległym serwerze w chmurze do celów audytu, analizy i archiwizacji.

Teraz zastanówmy się, jaka jest krótka różnica między mgłą a przetwarzaniem brzegowym.

Mgła Computing vs. Przetwarzanie brzegowe

Podstawową różnicą między sieciami brzegowymi i mgłowymi jest lokalizacja mocy obliczeniowej.

W przypadku przetwarzania brzegowego moc obliczeniowa i decyzyjna może być wbudowana w urządzenie IoT. Na przykład inteligentne kamery bezpieczeństwa z funkcją rozpoznawania twarzy, które są podłączone do sieci lokalnej (LAN), a także do przechowywania w chmurze.

Czasami wiele mniejszych urządzeń IoT, takich jak siłowniki, czujniki temperatury, czujniki płynów, czujniki ruchu itp., podłączonych do koncentratora przetwarzania brzegowego, jest również możliwą architekturą sieci przetwarzania brzegowego.

Przeciwnie, mgła obliczeniowa umieszcza inteligencję lub moc obliczeniową w sieci LAN za pomocą węzła mgły lub koncentratora mgły. Hub zbiera rzeczywiste sygnały z urządzeń i procesów IoT, a następnie instruuje połączone, inteligentne maszyny, co mają robić. Węzeł mgły jest również odpowiedzialny za wysyłanie danych do centralnego serwera w chmurze w celu dogłębnej analizy, która nie jest krytyczna dla podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym.

Jednak niektórzy eksperci IoT uważają, że zamgławianie to tylko standard Cisco dotyczący przetwarzania brzegowego.

Mgła Computing vs. Chmura obliczeniowa

Teraz, gdy możesz pomyśleć, że przetwarzanie mgłą i przetwarzanie w chmurze są bardzo podobne, ważne jest, aby znać różnice między przetwarzaniem mgły a przetwarzaniem w chmurze.

Przetwarzanie w chmurze tworzy scentralizowane centrum dla wszystkich potrzeb obliczeniowych i pamięci masowej. Sprawia, że ​​sieć staje się nieinteligentna. Przeciwnie; mgła sieciowa przenosi inteligencję na brzeg sieci, która jest również połączona z chmurą.

Taka inteligencja brzegowa zmniejsza obciążenie przetwarzania w chmurze i zasobów internetowych.

Komponenty mgły obliczeniowej

Różne firmy IoT stosują różne sposoby konfigurowania systemu mgły sieciowej. Dlatego w ekosystemie mgły można znaleźć wiele architektur. Jednak następujące elementy są wspólne dla każdej standardowej architektury zamgławiania:

# 1. Węzły wirtualne i fizyczne

Są to po prostu urządzenia użytkownika końcowego, takie jak telefony komórkowe, różne czujniki na linii produkcyjnej, inteligentne głośniki, inteligentne światła i wiele innych, które generują dane i wykonują instrukcje.

#2. Urządzenia mgły lub węzły

Są to zazwyczaj serwery mgły, bramy mgły i urządzenia mgły. Urządzenia mgły przechowują dane, podczas gdy bramka mgły analizuje dane z wielu urządzeń mgły. Wreszcie, bramki przeciwmgielne zajmują się routingiem i przekierowywaniem danych.

#3. Usługi monitorowania

Te interfejsy API zapewniają, że węzły mgły i urządzenia IoT nie są zablokowane i zawsze się komunikują.

#4. Programy do przetwarzania danych

Programy te działają na serwerze mgły w celu filtrowania, przetwarzania, czyszczenia, rekonstrukcji i wreszcie przechowywania danych w chmurze.

#5. Systemy zarządzania zasobami

Działa jako jednostka równoważenia obciążenia i nadzoruje wykorzystanie wszystkich węzłów mgły.

#6. Aplikacje i narzędzia zabezpieczające

Szyfrowanie danych podczas przesyłania i spoczynku jest zawsze potrzebne, aby zapewnić bezpieczne przetwarzanie mgły. Komponenty te zapewniają solidne szyfrowanie danych cyfrowych.

#7. GUI, oprogramowanie i aplikacje

Są to aplikacje i narzędzia, za pomocą których użytkownicy lub operatorzy instalacji kontrolują cały system.

Dlaczego i kiedy potrzebujesz przetwarzania mgły?

Fog computing umożliwia firmom opartym na IoT skalowanie ich działalności. Nie mogli polegać na przetwarzaniu w chmurze, ponieważ gdy zauważysz wzrost ruchu lub użytkowników, przetwarzanie w chmurze może po prostu zawieść.

Przetwarzanie w chmurze jest dobrym źródłem taniej mocy obliczeniowej, platformy programistycznej i pamięci masowej. Nie można jednak polegać wyłącznie na chmurze lub wirtualizacji, jeśli chodzi o procesy wymagające nadkrytycznego poziomu dokładności i szybkości.

Mówiąc o praktycznie zerowych opóźnieniach w fabryce lub inteligentnym mieście opartym na systemie IoT, należy skonfigurować jeden lub więcej systemów mgły sieciowej w zależności od wielkości środowiska IoT.

Niektóre inne godne uwagi powody wdrożenia zamgławiania to:

  • Twoje systemy IoT zbierają zbyt dużo danych i nie potrzebujesz ich wszystkich. Dlatego zamgławianie może pomóc w filtrowaniu danych.
  • Połączony w sieć sprzęt IIoT musi zareagować w ciągu milisekundy od wykrycia anomalii. Taka prędkość może się zdarzyć tylko w przypadku przetwarzania brzegowego lub mgły.

Następnie zbadajmy zalety przetwarzania mgły.

Korzyści z przetwarzania we mgle

Poniżej znajdziesz potencjał sieci mgły w inteligentnych miastach, domach i automatyce przemysłowej:

Zminimalizuj opóźnienie

Jeśli opóźnienie ma duże znaczenie dla Twojej firmy, mgła obliczeniowa jest idealnym wyborem. Wykonuje analizę danych w punkcie zbliżonym do źródła danych. Dlatego firmy mogą oczekiwać minimalnych opóźnień w porównaniu z innymi technologiami.

Zwłaszcza w branżach takich jak produkcja i energetyka, gdzie każda sekunda jest cenna, mgła sieciowa może oferować szybsze alerty, zapewniając mniej straconego czasu.

Mniejsze wykorzystanie przepustowości

W obliczeniach mgły analiza danych nie obejmuje przenoszenia danych na serwer w chmurze. Dlatego nie ma potrzeby stosowania dużej przepustowości sieci. Nie tylko zmniejsza zależność od Internetu, ale także kosztuje firmy mniej.

Chociaż podłączone urządzenia nadal generują dane do analizy, zadania są wykonywane w najbliższym punkcie. W rezultacie większość danych nie wymaga transportu.

Prywatność

Podczas gdy prywatność danych ma kluczowe znaczenie w obecnym świecie, zajmuje się tym mgła obliczeniowa. Ilekroć firmy muszą zastosować pewien poziom prywatności, mogą korzystać z sieci mgły.

Wszystkie dane o znaczeniu krytycznym są analizowane lokalnie, ponieważ zespół IT dokładnie nadzoruje i obsługuje urządzenie. Do serwera w chmurze wysyłane są tylko podzbiory danych wymagające analizy wyższego poziomu.

Z tego powodu dane przetwarzane przez mgłę obliczeniową są stosunkowo bezpieczniejsze przed intruzami prywatności.

Zmniejszony koszt

Koszt jest często głównym problemem dla wszelkiego rodzaju organizacji. Jeśli wybiorą zamgławianie, ogólny koszt dla firmy się zmniejszy. Ponieważ ten rodzaj obliczeń wymaga mniejszej przepustowości sieci, koszty operacyjne ulegają znacznemu obniżeniu.

Maksymalne bezpieczeństwo

Wszystkie dane generowane przez IoT powinny być chronione przed nieautoryzowanym dostępem i cyberprzestępcami. W obliczeniach mgły węzły mgły mogą być monitorowane i chronione przy użyciu tych samych kontroli i zasad, które firmy mają dla reszty swojego środowiska IT. W rezultacie dane pozostają bezpieczne podczas przesyłania i przechowywania.

Popraw niezawodność

W większości przypadków urządzenia IoT muszą funkcjonować w trudnych warunkach środowiskowych. Sieci mgły mogą poprawić niezawodność danych nawet w tych trudnych warunkach, jednocześnie zmniejszając potrzebę przesyłania danych do chmury.

Analiza w czasie rzeczywistym

Firmy korzystające z mgły obliczeniowej mają również dostęp do analizy danych w czasie rzeczywistym. Mogą wykorzystać tę funkcję, aby wyprzedzić konkurencję.

Firmy produkcyjne i finansowe muszą podejmować natychmiastowe decyzje, korzystając z danych analitycznych. Mogą skorzystać na zamgławianiu dzięki szybkiemu transferowi danych w czasie rzeczywistym.

Zasoby edukacyjne

# 1. Mgła Computing: koncepcje, ramy i aplikacje

Szukasz podręcznika do nauki zamgławiania od poziomu podstawowego do zaawansowanego? Wypróbuj tę książkę o obliczeniach mgły autorstwa CRC Press na Amazon.

Oto godne uwagi cechy tej książki w twardej oprawie:

  • Wprowadzenie i podstawy obliczeń we mgle
  • Architektura przetwarzania mgły
  • Ocena mgły obliczeniowej w IoT
  • Uczenie maszynowe w przetwarzaniu mgły
  • Bezpieczeństwo informacji w przetwarzaniu mgły
  • Aplikacje i narzędzia do symulacji mgły
  • Różne rzeczywiste zastosowania przetwarzania mgły

#2. Fog Computing i Internet-of-Things

Konferencja poświęcona mgle obliczeniowej i Internetowi rzeczy miała miejsce w niedalekiej przeszłości. Ukierunkowany był na pojawiający się temat branży IT.

Ta książka podsumowująca konferencję informatyczną jest dostępna na Amazon w twardej i miękkiej oprawie.

Podsumowanie

Internet rzeczy i przemysłowy internet rzeczy szybko się rozwijają. Według Statista w 2019 roku było 8,6 miliarda aktywnych urządzeń IoT i IIoT. Liczba ta wzrosła do 15,14 miliarda w 2023 roku. Dokładnie zbadana prognoza tej samej firmy zajmującej się analizą statystyczną mówi, że do 2030 roku na świecie będzie działać około 29,42 miliarda aktywnych urządzeń IoT.

Ta ogromna liczba urządzeń IoT w domu, inteligentnych gminach miejskich i branżach będzie wymagać petabajtów przepustowości internetowej, jeśli planują pracować w infrastrukturze przetwarzania w chmurze.

Nie wspominając o tym, że niektóre krytyczne procesy IoT nigdy nie osiągną większej szybkości przetwarzania, jeśli będą trzymać się chmury. Przetwarzanie mgły to rozsądne rozwiązanie między chmurą a brzegiem, a podczas nauki i opanowania przetwarzania mgły możesz odkrywać możliwości biznesowe lub wysoko płatne stanowiska zawodowe.

x