? ? ? ?近年來,霧計算的話題得到大量引用,所謂霧計算,就是在該模式中數(shù)據(jù)、(數(shù)據(jù))處理和應用程序集中在網(wǎng)絡邊緣的設備中,而不是幾乎全部保存在云中,是云計算(Cloud Computing)的延伸概念,其概念已經(jīng)處在研究和實驗階段相當長的一段時間,但隨著物聯(lián)網(wǎng)最近的增長,霧計算或稱邊緣計算已經(jīng)開始從“創(chuàng)新觸發(fā)”階段演變到“期望膨脹的頂峰”階段。霧(邊緣)計算是一種計算數(shù)據(jù)的體系結(jié)構(gòu),應用程序和服務被從集中云推到網(wǎng)絡的邏輯終端,即邊緣。這種方法需要利用資源,可能無法連續(xù)連接到網(wǎng)絡,如筆記本電腦、智能手機、平板電腦、家用電器、制造工業(yè)機器、傳感器等等。有許多其他名稱的邊緣計算架構(gòu),如網(wǎng)格計算、對等計算、網(wǎng)格計算等。
? ? ? ?一、霧計算是去中心化的云計算
? ? ? ?在云計算架構(gòu)中,集中式服務器負責整個應用程序或設備所需的計算。然而,與物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)遵循同樣的原則變得越來越麻煩。物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)可以邏輯地分解為四個組成部分:數(shù)據(jù)、東西、人和過程。在數(shù)據(jù)層面,我們意識到,盡管龐大的數(shù)據(jù)量正在從連接的設備產(chǎn)生,大部分數(shù)據(jù)是暫時性的;即,數(shù)據(jù)的價值產(chǎn)生后幾分鐘內(nèi)就消失了。因此,處理這些數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)中提取的價值,數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和存儲的各種分析需求是完全不同的學科。
? ? ? ?霧(邊緣)計算模型將原有的云計算中心的部分或全部計算任務遷移到數(shù)據(jù)源的附近執(zhí)行,根據(jù)大數(shù)據(jù)的3V特點,即數(shù)據(jù)量、時效性,多樣性,通過對比云計算模型為代表的集中式大數(shù)據(jù)處理和霧(邊緣)計算為代表的邊緣式大數(shù)據(jù)處理,可以看出霧計算的優(yōu)勢。邊緣式大數(shù)據(jù)處理時代,數(shù)據(jù)類型更加復雜多樣,數(shù)據(jù)處理的實時性要求更高,數(shù)據(jù)量也超過ZB級,邊緣計算可以提高數(shù)據(jù)傳輸性能,保證處理實時性,降低云計算中心的負載。
? ? ? ?二、霧計算可以有效減少負載提升效率
? ? ? ?多個設備聚集在一起,連接到單個計算節(jié)點,形成一個較小的網(wǎng)絡。在某些情況下,單個設備分配給單個計算節(jié)點而不是群集。我們將基于一個假設性的使用情況的細節(jié)創(chuàng)造一個霧計算模型,假設你的手機有一個健身應用程序,跟蹤你每天燃燒的卡路里數(shù)量,并與你的目標和歷史表現(xiàn)相比,每天通過你所走的步數(shù)向你報告燃燒的卡路里量。你的手機配備各種傳感器如計步器、加速度計等。這些傳感器可以捕獲手機的每一個顆粒的運動的數(shù)據(jù);即在微秒級別捕獲電話的X和Y坐標。通過捕獲模式來研究X和Y坐標序列就可以研究你一天中走了多少步。假設你的手機在你的口袋里,當你行走時,在X坐標軸向前移動時Y坐標上有輕微的變化。手機傳感器傳來的坐標數(shù)據(jù)能夠形成一個模式來檢測一個完整的步行周期。使用這些模式,我們可以計算用戶走過的步數(shù)。現(xiàn)在,如果我們嘗試從一個簡單的云計算的角度,這個過程會一直收集一天中的全部日志數(shù)據(jù),從計步器上將約50MB發(fā)送到云端。然后服務器對數(shù)據(jù)進行分析,檢測走的步數(shù),將其轉(zhuǎn)換為燃燒的卡路里數(shù),并將結(jié)果發(fā)送回移動電話。如果有大約500萬用戶,需要通過網(wǎng)絡將巨大數(shù)據(jù)量發(fā)送到云端并在云端占用網(wǎng)絡計算和存儲資源。然而,如果我們使用霧計算架構(gòu),僅僅利用手機的內(nèi)部計算能力和存儲資源,就可以用來計算每30分鐘的步數(shù)。在一天結(jié)束時,智能手機上的應用程序可以發(fā)送用戶累計走過的步數(shù),數(shù)據(jù)的大小將遠小于1kb。
? ? ? ?三、霧計算的應用前景廣泛
? ? ? ?以一個制造業(yè)案例為例,假設大型公司在非洲建立了工廠生產(chǎn)清潔劑。想象整個流程中一個這樣的機器——攪拌機(垂直或水平攪拌機),它吸收不同的原料,并將它們進行攪拌,在制造過程中生產(chǎn)出合成混合物。攪拌機的運轉(zhuǎn)原理是以預設的轉(zhuǎn)速定時旋轉(zhuǎn),攪拌機筒吸收到不同的原材料,其運轉(zhuǎn)會耗費一定量的能源。
? ? ? ?如果我們利用物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng),讓這個設備成為“智能攪拌機”會怎樣?攪拌機安裝的大量傳感器為各種參數(shù)捕捉數(shù)據(jù),然后數(shù)據(jù)傳回服務器(云)進行后續(xù)分析。如何提供功率消耗的效率?這就是與霧計算的聯(lián)系。以前考慮的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是利用云存儲和分析數(shù)據(jù)做出決定,但是為了讓資產(chǎn)/機器成為“智能設備”,我們需要霧運算架構(gòu),也就是增加本地實時計算數(shù)據(jù)流的能力,并向歷史信號學習幫助機器做出決策來改善結(jié)果。這將是一個利用機器學習優(yōu)化機器功耗,搭建霧計算網(wǎng)絡的場景。
? ? ? ?簡而言之,通過推動計算邊緣化,我們也將智能推到邊緣,因此讓設備或資產(chǎn)能夠做出自主決策來改善結(jié)果,并成為智能設備。未來霧計算將與云計算相輔相成、有機結(jié)合,為萬物互聯(lián)時代的信息處理提供更完美的軟硬件支撐平臺。
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