stringtranslate.com

Туманные вычисления

Консорциум OpenFog представлял собой объединение крупных технологических компаний, целью которого была стандартизация и продвижение туманных вычислений.

Туманные вычисления [1] [2] или туманные сети , также известные как туманные вычисления [ 3] [4], представляют собой архитектуру, которая использует периферийные устройства для выполнения значительного объема вычислений ( периферийные вычисления ), хранения и обмена данными локально и маршрутизируется через магистраль Интернета .

Концепция

В 2011 году возникла необходимость расширить облачные вычисления с помощью туманных вычислений, чтобы справиться с огромным количеством устройств IoT и большими объемами данных для приложений с малой задержкой в ​​реальном времени. [5] Туманные вычисления, также называемые граничными вычислениями, предназначены для распределенных вычислений, где к облаку подключаются многочисленные «периферийные» устройства . Слово «туман» относится к его свойствам, подобным облачным, но ближе к «земле», т. е. устройствам IoT. [6] Многие из этих устройств будут генерировать объемные необработанные данные (например, с датчиков), и вместо того, чтобы пересылать все эти данные на облачные серверы для обработки, идея туманных вычислений заключается в том, чтобы выполнять как можно больше обработки с использованием вычислительных блоков, совмещенных с устройствами, генерирующими данные, так что пересылаются обработанные, а не необработанные данные, и снижаются требования к полосе пропускания. Дополнительным преимуществом является то, что обработанные данные, скорее всего, потребуются теми же устройствами, которые сгенерировали данные, так что при локальной, а не удаленной обработке 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 сокращения задержек и снижения нагрузки на ЦП.

Туманные сети состоят из плоскости управления и плоскости данных . Например, на плоскости данных туманные вычисления позволяют вычислительным службам находиться на границе сети, а не на серверах в центре обработки данных. По сравнению с облачными вычислениями туманные вычисления подчеркивают близость к конечным пользователям и целям клиента (например, эксплуатационные расходы, политики безопасности, [7] эксплуатация ресурсов), плотное географическое распределение и осведомленность о контексте (что касается вычислительных и IoT-ресурсов), сокращение задержек и экономию пропускной способности магистральной сети для достижения лучшего качества обслуживания (QoS) [8] и аналитики периферии/потока, что приводит к превосходному пользовательскому опыту [9] и избыточности в случае сбоя, а также может использоваться в сценариях ассистированного проживания . [10] [11] [12] [13] [14] [15]

Туманные сети поддерживают концепцию Интернета вещей (IoT), в которой большинство устройств, используемых людьми ежедневно, будут подключены друг к другу. Примерами служат телефоны, носимые устройства для мониторинга здоровья, подключенные транспортные средства и дополненная реальность с использованием таких устройств, как Google Glass . [16] [17] [18] [19] [20] Устройства IoT часто ограничены в ресурсах и имеют ограниченные вычислительные возможности для выполнения криптографических вычислений. Узел тумана может обеспечить безопасность для устройств IoT, выполняя эти криптографические вычисления вместо этого. [21]

SPAWAR , подразделение ВМС США, разрабатывает и тестирует масштабируемую, безопасную, устойчивую к сбоям ячеистую сеть для защиты стратегических военных активов, как стационарных, так и мобильных. Приложения для управления машинами, работающие на узлах сети, «берут на себя управление», когда теряется подключение к Интернету. Варианты использования включают Интернет вещей, например, рои интеллектуальных дронов. [22]

Мельбурнский университет решает проблемы сбора и обработки данных с камер, устройств ЭКГ, ноутбуков, смартфонов и устройств Интернета вещей с помощью своего проекта FogBus 2, который использует Edge/Fog и Oracle Cloud Infrastructure для обработки данных в режиме реального времени. [23]

ISO/IEC 20248 предоставляет метод, посредством которого данные объектов, идентифицированных периферийными вычислениями с использованием автоматизированных носителей идентификационных данных (AIDC), штрих-кода и/или метки RFID , могут быть считаны, интерпретированы, проверены и сделаны доступными в «тумане» и на «грани», даже если метка AIDC переместилась. [24]

История

Термин «туманные вычисления» был впервые разработан Cisco в 2012 году. [25] 19 ноября 2015 года Cisco Systems , ARM Holdings , Dell , Intel , Microsoft и Принстонский университет основали консорциум OpenFog для продвижения интересов и развития туманных вычислений. [26] Управляющий директор Cisco Хелдер Антунес стал первым председателем консорциума, а главный стратег Intel в области Интернета вещей Джефф Феддерс стал его первым президентом. [27]

Определение

И облачные вычисления , и туманные вычисления предоставляют хранилище, приложения и данные конечным пользователям. Однако туманные вычисления ближе к конечным пользователям и имеют более широкое географическое распространение. [28]

«Облачные вычисления» — это практика использования сети удаленных серверов, размещенных в Интернете, для хранения, управления и обработки данных, а не локального сервера или персонального компьютера. [29]

Также известные как периферийные вычисления или туманные вычисления, туманные вычисления облегчают работу вычислительных, хранилищных и сетевых служб между конечными устройствами и центрами обработки данных облачных вычислений.

Национальный институт стандартов и технологий в марте 2018 года выпустил определение туманных вычислений, приняв большую часть коммерческой терминологии Cisco в качестве специальной публикации NIST 500-325, концептуальная модель туманных вычислений , которая определяет туманные вычисления как горизонтальную, физическую или виртуальную парадигму ресурсов, которая находится между интеллектуальными конечными устройствами и традиционными облачными вычислениями или центрами обработки данных . [6] Эта парадигма поддерживает вертикально изолированные, чувствительные к задержкам приложения, предоставляя повсеместные, масштабируемые, многоуровневые, федеративные, распределенные вычисления, хранение и сетевое подключение. Таким образом, туманные вычисления больше всего отличаются расстоянием от границы. В теоретической модели туманных вычислений узлы туманных вычислений физически и функционально работают между граничными узлами и централизованным облаком. [30] Большая часть терминологии не определена, включая ключевые архитектурные термины, такие как «умный», и различие между туманными вычислениями и граничными вычислениями в целом не согласовано.

Различия между периферийными и облачными вычислениями

В то время как периферийные вычисления обычно относятся к месту, где создаются экземпляры сервисов, туманные вычисления подразумевают распределение коммуникаций, вычислений, ресурсов хранения и сервисов на устройствах и системах, находящихся под контролем конечных пользователей, или вблизи них. [31] [32] Туманные вычисления представляют собой средний вес и промежуточный уровень вычислительной мощности. [33] Туманные вычисления часто служат не заменой, а дополнением к облачным вычислениям. [34] Туманные вычисления более энергоэффективны, чем облачные вычисления. [35]

Стандарты

IEEE принял стандарты туманных вычислений, предложенные консорциумом OpenFog. [36]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бономи, Флавио (19–23 сентября 2011 г.). «Подключенные транспортные средства, Интернет вещей и туманные вычисления, 8-й международный семинар ACM по взаимодействию транспортных средств между сетями (VANET 2011), Лас-Вегас, Невада, США». www.sigmobile.org . Получено 07.08.2019 .
  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 . Архивировано из оригинала 2020-07-31 . Получено 2019-08-07 .
  3. ^ "IoT, от облачных до туманных вычислений". blogs@Cisco - Блоги Cisco . 2015-03-25 . Получено 2017-04-07 .
  4. ^ "Что такое туманные вычисления? Определение Webopedia". www.webopedia.com . 18 декабря 2014 . Получено 2017-04-07 .
  5. ^ Бономи, Флавио; Милито, Родольфо; Чжу, Цзян; Аддепалли, Сатиш (2012-08-17). «Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей». Труды первого выпуска семинара MCC по облачным вычислениям для мобильных устройств . ACM. стр. 13–16. doi :10.1145/2342509.2342513. ISBN 9781450315197. S2CID  207196503.
  6. ^ ab "Туман приближает облако к земле: Cisco внедряет инновации в области туманных вычислений". newsroom.cisco.com . Получено 24.01.2019 .
  7. ^ Форти, Стефано; Феррари, Джан-Луиджи; Броджи, Антонио (январь 2020 г.). «Безопасные развертывания на границе облака с доверием». Future Generation Computer Systems . 102 : 775–788. arXiv : 1901.05347 . doi : 10.1016/j.future.2019.08.020 .
  8. ^ Броджи, Антонио; Форти, Стефано (2017). «Развертывание приложений IoT с учетом QoS через туман» (PDF) . Журнал IEEE Internet of Things . PP (99): 1185–1192. doi :10.1109/JIOT.2017.2701408. ISSN  2327-4662. S2CID  2880664.
  9. ^ Cisco RFP-2013-078. Туманные вычисления, экосистема, архитектура и приложения: [1] Архивировано 19 января 2020 г. на Wayback Machine. Также доступно в интернет-архиве: [2].
  10. ^ Николудакис, Y.; Панагиотакис, S.; Маркакис, E.; Паллис, E.; Масторакис, G.; Мавромустакис, CX; Добре, C. (ноябрь 2016 г.). «Система экстренного реагирования на основе тумана для улучшенных интеллектуальных сред обитания». IEEE Cloud Computing . 3 (6): 54–62. doi :10.1109/mcc.2016.118. ISSN  2325-6095. S2CID  25475572.
  11. ^ «Что будет после облака? А как насчет тумана?». IEEE Spectrum: Новости технологий, инженерии и науки . Получено 07.04.2017 .
  12. ^ "Is There a Buzz Over Fog Computing?". Channelnomics . Архивировано из оригинала 2016-10-27 . Получено 2017-04-07 .
  13. ^ «Новые решения на горизонте — «туманные» или «пограничные» вычисления?». The National Law Review . Получено 07.04.2017 .
  14. ↑ Эволюция облаков: назад в будущее?: [3] Архивировано 09.10.2015 на Wayback Machine .
  15. ^ Аркиан, Хамид Реза; Диянат, Абольфазл; Пурхалили, Атефе (2017-03-15). «MIST: схема анализа данных на основе тумана с экономически эффективным предоставлением ресурсов для приложений краудсенсинга Интернета вещей». Журнал сетевых и компьютерных приложений . 82 : 152–165. doi :10.1016/j.jnca.2017.01.012.
  16. ^ Бономи, Ф., Милито, Р., Чжу, Дж. и Аддепалли, С. Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей. В Proc of MCC (2012), стр. 13-16. [4].
  17. ^ Cisco-представляет-видение-туманных-вычислений-для-ускорения-получения-отдачи-от-миллиардов-подключенных-устройств: [5].
  18. ^ IoT: Из облака в туман: [6] Архивировано 23 декабря 2015 г. на Wayback Machine .
  19. ^ Распределенный интеллект и туман Интернета вещей: [7].
  20. ^ Туманные вычисления хранят данные именно там, где они нужны Интернету вещей: [8].
  21. ^ Альраваис, Арва; Альхотаили, Абдулрахман; Ху, Чуньцян; Чэн, Сючжэнь (март 2017 г.). «Туманные вычисления для Интернета вещей: проблемы безопасности и конфиденциальности». IEEE Internet Computing . 21 (2): 34–42. doi :10.1109/MIC.2017.37. ISSN  1089-7801. S2CID  18074495.
  22. ^ [9].
  23. ^ Моррис-Рид, Райан (16.02.2022). «Университет Мельбурна использует Oracle Cloud для использования возможностей Интернета вещей». SecurityBrief Australia . Получено 18.04.2022 .
  24. ^ Хуан, Дицзян; Ву, Хуэйцзюнь (08 сентября 2017 г.). Мобильные облачные вычисления: основы и модели обслуживания. Морган Кауфманн. ISBN 9780128096444.
  25. ^ Патель, Сандипкумар; Патель, Ритеш (2022). «Туманные вычисления: комплексный анализ инструментов моделирования, приложений и исследовательских задач с вариантами использования» (PDF) . Журнал инженерной науки и технологий. Обзор . 15 (3): 63–83. doi :10.25103/jestr.153.08. S2CID  251463942.
  26. ^ Джанакирам, MSV (18 апреля 2016 г.). «Являются ли туманные вычисления следующим большим достижением в Интернете вещей». Журнал Forbes . Получено 18 апреля 2016 г.
  27. ^ «Консорциум промышленного Интернета». www.iiconsortium.org .
  28. ^ Ф. Бономи, Р. Милито, Дж. Чжу и С. Аддепалли, «Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей», в Трудах первого выпуска семинара MCC по мобильным облачным вычислениям, сер. MCC'12. ACM, 2012, стр. 13–16.
  29. ^ "cloud computing | Определение облачных вычислений на английском языке по Оксфордским словарям". Oxford Dictionaries | English . Архивировано из оригинала 27 сентября 2016 года . Получено 2017-11-10 .
  30. ^ Саркар, С.; Мисра, С. (2016). «Теоретическое моделирование туманных вычислений: парадигма зеленых вычислений для поддержки приложений IoT». IET Networks . 5 (2): 23–29. doi :10.1049/iet-net.2015.0034. ISSN  2047-4954. Архивировано из оригинала 6 октября 2016 г.
  31. ^ Чжан, Чианг (2016). «Надежное предоставление емкости для распределенных облачных/периферийных/туманных вычислительных приложений». Европейская конференция по сетям и коммуникациям 2017 г. (EuCNC). Том 3. С. 854–864. doi :10.1109/EuCNC.2017.7980667. hdl :11572/272828. ISBN 978-1-5386-3873-6. S2CID  19836815. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  32. ^ Остберг и др. (2017). «Надежное предоставление емкости для распределенных облачных/периферийных/туманных вычислительных приложений». Сети и коммуникации (EuCNC), Европейская конференция 2017 г. 3 ( 6): 854–864. doi :10.1109/JIOT.2016.2584538. S2CID  207018722.
  33. ^ Перера, Чарит; Цинь, Йонгруй; Эстрелла, Хулио К.; Рейфф-Марганец, Стефан; Василакос, Атанасиос В. (2017-10-09). «Туманные вычисления для устойчивых умных городов: обзор» (PDF) . ACM Computing Surveys . 50 (3): 32. arXiv : 1703.07079 . Bibcode :2017arXiv170307079P. doi :10.1145/3057266. ISSN  0360-0300. S2CID  12675271.
  34. ^ Мэтт, Кристиан (2018-04-19). "Туманные вычисления" (PDF) . Инженерия бизнес- и информационных систем . 60 (4): 351–355. doi :10.1007/s12599-018-0540-6. ISSN  2363-7005. S2CID  51874973.
  35. ^ Саркар, С.; Чаттерджи, С.; Мисра, С. (2018). «Оценка пригодности туманных вычислений в контексте Интернета вещей». IEEE Transactions on Cloud Computing . 6 (1): 46–59. doi :10.1109/TCC.2015.2485206. ISSN  2168-7161. S2CID  3823420.
  36. ^ "IEEE 1934-2018 — Стандарт IEEE для принятия эталонной архитектуры OpenFog для туманных вычислений". IEEE .