Některé průmyslové a obchodní procesy jsou natolik zásadní, že spoléhání se na cloud computing zpomalí produktivitu a efektivitu celého systému. Zde vám pomůže fog computing.
Technologický prostor se rychle mění a na trhu dominují nové IT technologie. Podle Gartner Hype Cycle 2022 v současné době mnoho výpočetních technologií a technologií souvisejících s ukládáním vytváří v krátké době masivní humbuk.
Mezi některé patří například výpočetní úložiště, průmyslové cloudové platformy, architektura sítě Cybersecurity atd. V průmyslovém cloudovém provozu je nově vznikající technologií Fog computing. Vytváří most mezi bleskově rychlým edge computingem a středně rychlým cloud computingem.
Pokud se vaše firma zabývá nadkritickými úkoly, které musí proběhnout rychle s vysokým zabezpečením, pak zvolíte edge computing. Ale co když hardware edge computingu nedokáže zpracovat množství dat, která stroje produkují na místě? Používáte mlhové sítě.
Čtěte dále a naučte se fog computing od základní úrovně spolu s některými vysoce kvalitními zdroji pro další výuku, které vám pomohou zvládnout fog computing v obchodní nebo profesionální kapacitě.
Table of Contents
Co je Fog Computing?
Fog computing je decentralizovaná síť výpočetní infrastruktury nebo procesů zpracování dat, ve kterých jsou výpočetní zdroje umístěny mezi zařízením nebo zdrojem dat a jakýmkoli centrálním datovým centrem nebo infrastrukturou cloud computingu třetí strany.
Cisco přišlo s termínem fog computing v roce 2012, aby definovalo alternativu ke cloud computingu, která zůstane blíže strojům nebo aplikacím, kde musí být rychlost zpracování dat rychlejší, jinak se proces může zpomalit nebo selhat.
Později v roce 2015 založili špičkoví vývojáři hardwaru a softwaru jako Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings a Cisco Systems OpenFog Consortium, aby podpořili růst fog computingu.
V současné době je fog computing populární název v průmyslových výklencích, kde se musí vysokorychlostní zpracování dat provádět na okraji cloudové sítě. Má několik synonym, jak je uvedeno zde:
- Mlžné sítě
- Mlžení
Fog networking je mostem mezi edge computingem a cloud computingem. Pro úsporu nákladů na šířku pásma a zvýšení rychlosti zpracování mohou výrobní procesy s podporou IoT, domácí automatizace, bezpečnostní systémy atd. nasadit další vrstvu výpočetního výkonu zvanou fogging.
Tato výpočetní vrstva bude mít úložiště, možnosti zpracování a analytické aplikace. V závislosti na předem nakonfigurované sadě instrukcí půjdou data přímo do výpočetní infrastruktury fog blíže k zařízení IoT nebo senzorům, které shromažďují data z provozního prostředí.
Je to stejné místo, kde máte svůj okrajový výpočetní systém. Můžete tedy považovat edge a fog computing za blíže k sobě a cloud computing zůstává mnohem dál.
Pokud edge computing nedokáže zpracovat data, shromážděná data putují do systému mlhové sítě. Buď zpracuje data a dá systému IoT pokyn k některým rozhodnutím. Později bude zpracovávaná data ukládat na cloud pro účely archivace.
Jak Fog Computing funguje?
Síťový rámec mlhy se skládá z různých hardwarových komponent a softwarových funkcí v závislosti na průmyslové aplikaci.
Často zahrnuje výpočetní brány, které shromažďují data z místních inteligentních strojů a zdrojů dat. Mlžná síť může také přijímat data z různých sběrných koncových bodů, jako jsou přepínače a směrovače propojující digitální aktiva v rámci sítě.
Princip fungování systému fog computing primárně znamená transport dat z a do IoT nebo senzorových zařízení v prostředí IoT. Takto probíhá přenos dat během zamlžování:
- Řadič automatizace monitoruje čtené signály ze síťových zařízení IoT, senzorů a dalších inteligentních strojů.
- Řadič automatizace spouští naprogramovanou aplikaci nebo algoritmus, který zase automatizuje zařízení internetu věcí.
- Tento předkonfigurovaný program používá standardní server OPC Foundation k přenosu dat do dalšího zařízení v potrubí mlhové sítě. OPC Foundation je jinak známá jako Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) nebo Open Platform Communications (OPC).
- Program může používat i jakékoli jiné brány.
- Stroj tato data převádí do datového protokolu, kterému rozumí různé internetové komunikační standardy, jako je HTTPS nebo MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Nyní může internet nebo intranetová síť snadno odeslat převedená data do jednoho nebo více mlhových uzlů na okraji cloudu k analýze.
- Mlžné uzly okamžitě instruují připojená zařízení IoT, co mají dělat, pomocí analýzy signálu prostředí.
- Později uzel mlhy ukládá data na vzdáleném cloudovém serveru pro účely auditu, analýzy a archivace.
Nyní pojďme zjistit krátký rozdíl mezi fog a edge computingem.
Fog Computing vs. Edge Computing
Primárním rozdílem mezi edge a fog networkingem je umístění výpočetního výkonu.
V Edge computingu by výpočetní a rozhodovací výkon mohl být zabudován do zařízení IoT. Například inteligentní bezpečnostní kamery s rozpoznáváním obličeje, které jsou připojeny k místní síti (LAN) i ke cloudovému úložišti.
Někdy je možnou architekturou sítě edge computingu také více menších zařízení IoT, jako jsou akční členy, teplotní senzory, senzory tekutin, pohybové senzory atd., připojené k hubu edge computingu.
Naproti tomu fog computing umísťuje inteligenci nebo výpočetní výkon do LAN pomocí fog nodu nebo fogging hub. Hub shromažďuje skutečné signály ze zařízení a procesů IoT a poté dává připojeným inteligentním strojům pokyny, co mají dělat. Uzel mlhy je také zodpovědný za odesílání dat na centrální cloudový server pro hloubkovou analýzu, která není kritická pro rozhodování v reálném čase.
Někteří odborníci na IoT se však domnívají, že fogging je pouze standardem Cisco edge computingu.
Fog Computing vs. Cloud Computing
Nyní, když si možná myslíte, že fog a cloud computing jsou velmi podobné, je důležité znát rozdíly mezi fog computingem a cloud computingem.
Cloud computing vytváří centralizované centrum pro všechny výpočetní a úložné potřeby. To dělá síť neinteligentní. Naopak; fog networking přináší inteligenci na okraj sítě, která je také propojena s cloudem.
Tato okrajová inteligence snižuje zatížení cloud computingu a internetových zdrojů.
Komponenty Fog Computingu
Různé IoT společnosti používají různé způsoby, jak nastavit mlhový síťový systém. V ekosystému mlhových sítí tedy můžete najít několik architektur. Nicméně, následující jsou běžné součásti v jakékoli standardní architektuře zamlžování:
#1. Virtuální a fyzické uzly
Jsou to jednoduše zařízení koncových uživatelů, jako jsou mobilní telefony, různé senzory ve výrobní lince, chytré reproduktory, chytrá světla a mnoho dalších, které generují data a provádějí instrukce.
#2. Mlžná zařízení nebo uzly
Obecně se jedná o mlhové servery, mlhové brány a mlhová zařízení. Zamlžovací zařízení ukládají data, zatímco mlhová brána analyzuje data z více mlhových zařízení. A konečně, mlhové brány se starají o směrování a přesměrování dat.
#3. Monitorovací služby
Tato rozhraní API zajišťují, že mlhové uzly a zařízení IoT nejsou zastaveny a vždy komunikují.
#4. Programy pro zpracování dat
Tyto programy běží na fog serveru, aby filtrovaly, zpracovávaly, čistily, rekonstruovaly a nakonec ukládaly data v cloudu.
#5. Systémy řízení zdrojů
Funguje jako jednotka pro vyrovnávání zatížení a dohlíží na využití všech mlhových uzlů.
#6. Bezpečnostní aplikace a nástroje
Šifrování dat při přenosu a v klidu je vždy nutné k zajištění bezpečného fog computingu. Tyto komponenty zajišťují robustní šifrování digitálních dat.
#7. GUI, software a aplikace
Jedná se o aplikace a nástroje, které lidští uživatelé nebo operátoři závodu používají k ovládání celého systému.
Proč a kdy potřebujete Fog Computing?
Fog computing umožňuje podnikům založeným na internetu věcí rozšířit své operace. Nemohli se spolehnout na cloud computing, protože když uvidíte nárůst provozu nebo uživatele, cloud computing může prostě selhat.
Cloud computing je dobrým zdrojem levného výpočetního výkonu, programovací platformy a velkokapacitního úložiště. Pokud však jde o procesy, které vyžadují nadkritickou úroveň přesnosti a rychlosti, nemůžete se spoléhat pouze na cloud nebo virtualizaci.
Když mluvíme o prakticky nulové latenci v továrně nebo chytrém městě založeném na IoT systému, musíte nastavit jeden nebo více fog networkingových systémů v závislosti na velikosti prostředí IoT.
Některé další významné důvody pro implementaci mlžení jsou:
- Vaše systémy IoT shromažďují příliš mnoho dat a vy všechna tato data nepotřebujete. Proto vám mlžení může pomoci s filtrací dat.
- Síťové zařízení IIoT musí reagovat do milisekundy od zjištění anomálie. Taková rychlost může nastat pouze při použití edge nebo fog computingu.
Dále se podívejme na výhody fog computingu.
Výhody Fog Computingu
Níže naleznete potenciál mlhových sítí v inteligentních městech, domácnostech a průmyslové automatizaci:
Minimalizujte latenci
Pokud pro vaše podnikání hodně záleží na latenci, je fog computing ideální volbou. Provádí analýzu dat v bodě blízko zdroje dat. Společnosti tak mohou očekávat minimální latenci ve srovnání s ostatními technologiemi.
Zejména v průmyslových odvětvích, jako je výroba a energetika, kde je každá sekunda cenná, může mlhové sítě nabídnout rychlejší výstrahy, které zajistí kratší ztrátu času.
Menší využití šířky pásma
V fog computingu analýza dat nezahrnuje přesun dat do cloudového serveru. Proto není potřeba velké množství šířky pásma sítě. Nejenže snižuje závislost na internetu, ale také stojí společnosti méně.
Přestože připojená zařízení neustále generují data pro analýzu, úkoly se provádějí v nejbližším bodě. Výsledkem je, že většina dat nepotřebuje přepravu.
Soukromí
Zatímco soukromí dat je v současném světě zásadní, fog computing se o to postará. Kdykoli podniky potřebují použít určitou úroveň soukromí, mohou použít mlhové sítě.
Všechna kritická data jsou lokálně analyzována, protože na zařízení pečlivě dohlíží a podporuje tým IT. Na cloudový server se odesílají pouze datové podmnožiny, které vyžadují analýzu vyšší úrovně.
Z tohoto důvodu jsou data zpracovávaná fog computingem relativně bezpečnější před narušiteli soukromí.
Snížené náklady
Náklady jsou často hlavním problémem pro všechny druhy organizací. Pokud zvolí zamlžování, sníží se celkové náklady společnosti. Vzhledem k tomu, že tento typ výpočetní techniky vyžaduje menší šířku pásma sítě, výrazně se sníží provozní náklady.
Maximalizovaná bezpečnost
Všechna data generovaná IoT by měla být chráněna před neoprávněným přístupem a kybernetickými zločinci. V fog computingu lze mlhové uzly monitorovat a chránit pomocí stejných ovládacích prvků a zásad, jaké mají společnosti pro zbytek svého IT prostředí. Výsledkem je, že data zůstávají v bezpečí při přenosu i v klidu.
Zlepšete spolehlivost
Ve většině případů musí zařízení internetu věcí fungovat v obtížných podmínkách prostředí. Fog networking může zlepšit spolehlivost dat i za těchto drsných podmínek a zároveň snížit potřebu přenosu dat do cloudu.
Analýza v reálném čase
Společnosti, které používají fog computing, mají také přístup k analýze dat v reálném čase. Mohou tuto funkci využít a zůstat před svými konkurenty.
Výrobní a finanční společnosti potřebují přijímat okamžitá rozhodnutí pomocí analytických dat. Mohou těžit ze zamlžování díky rychlému přenosu dat v reálném čase.
Výukové zdroje
#1. Fog Computing: koncepty, rámce a aplikace
Hledáte učebnici stylu, abyste se naučili mlžení od základních až po pokročilé úrovně? Vyzkoušejte tuto knihu o fog computingu od CRC Press na Amazonu.
Pozoruhodné rysy této knihy v pevné vazbě jsou následující:
- Úvod a základy fog computingu
- Architektura výpočetní mlhy
- Posouzení fog computingu v IoT
- Strojové učení v mlhovém počítání
- Informační bezpečnost v fog computingu
- Aplikace a nástroje pro simulaci mlhy
- Různé reálné aplikace fog computingu
#2. Fog Computing a Internet of Things
Tato konference na téma Fog Computing a Internet-of-Things se konala v nedávné minulosti. Zaměřila se na nově vznikající téma IT průmyslu.
Tato souhrnná kniha o počítačové konferenci je k dispozici na Amazonu v pevné vazbě a brožované verzi.
Zabalit se
Internet věcí a průmyslový internet věcí rychle roste. Podle Statista bylo v roce 2019 8,6 miliardy aktivních zařízení IoT a IIoT. V roce 2023 toto číslo vzrostlo na 15,14 miliardy. Pečlivě prozkoumaná prognóza stejné společnosti pro statistickou analýzu říká, že svět uvidí do roku 2030 přibližně 29,42 miliardy aktivních zařízení IoT.
Tato obrovská množství zařízení IoT v domácnostech, městských obcích a průmyslových odvětvích budou vyžadovat petabajty internetové šířky pásma, pokud plánují pracovat na infrastruktuře cloud computingu.
Nemluvě o tom, že některé kritické procesy IoT nikdy nedosáhnou vyšší rychlosti zpracování, pokud zůstanou v cloudu. Fog computing je rozumné řešení mezi cloudem a edge, a když se naučíte a zvládnete fog computing, můžete prozkoumat obchodní příležitosti nebo vysoce placené profesionální pozice.