Calculul în ceață

IoT, internetul obiectelor, a transformat peisajul IT din întreaga lume și este deja considerat o tehnologie cheie pentru multe proiecte orientate spre viitor. Arhitecturile IoT tradiționale, în care datele sunt colectate și procesate centralizat, nu pot fi scalate la infinit din cauza unor limitări precum lățimea de bandă. În domeniul fog computing, se dezvoltă soluții posibile pentru a aborda astfel de probleme asociate cu implementarea IoT.

Ce este fog computing? O definiție

Fog computing este o tehnologie cloud în care datele generate de dispozitivele finale nu sunt încărcate direct în cloud, ci sunt preprocesate în mini-centre de date descentralizate. Conceptul implică o structură de rețea care se extinde de la perimetrul exterior al rețelei (unde datele sunt generate de dispozitive IoT) până la un punct final central de date într-un cloud public sau la un centru de date privat (cloud privat).

Scopul „foggingului” este de a scurta distanțele de comunicare și de a reduce transmisia de date prin rețele externe. Nodurile fog formează un strat intermediar în rețea, unde se decide ce date sunt procesate local și care sunt transmise către cloud sau către un centru de date central pentru analiză sau procesare ulterioară.

Ilustrația schematică următoare prezintă cele trei straturi ale arhitecturii de calcul în ceață:

• Stratul periferic: stratul periferic include toate dispozitivele „inteligente” ale unei arhitecturi IoT (dispozitive periferice). Datele generate de stratul periferic sunt fie procesate direct pe dispozitiv, fie transmise către un server (nod fog) din stratul fog.
• Stratul de ceață: stratul de ceață include o serie de servere puternice care primesc date din stratul de margine, le preprocesează și le încarcă în cloud, după cum este necesar.
• Stratul cloud: stratul cloud este punctul final central de date al unei arhitecturi de fog computing.

O arhitectură de referință pentru sistemele fog a fost dezvoltată de OpenFog Consortium (acum Industry IoT Consortium (IIC)). Puteți găsi mai multe documente tehnice despre fog computing pe site-ul web al IIC.

În ce se deosebește fog computing de cloud computing?

Ceea ce diferențiază fog computing-ul de cloud computing este furnizarea resurselor și modul în care sunt procesate datele. Cloud computing-ul are loc de obicei în centre de date centralizate. Resurse precum puterea de procesare și stocarea sunt grupate de servere backend și puse la dispoziția clienților prin intermediul rețelei. Comunicarea între două sau mai multe dispozitive finale are loc întotdeauna prin intermediul unui server în fundal.

Sistemele precum cele utilizate în producția inteligentă necesită schimbul continuu de date între nenumărate dispozitive finale, împingând o astfel de arhitectură dincolo de limitele sale. Fog computing utilizează procesarea intermediară aproape de sursa de date pentru a reduce fluxul de date către centrul de date.

În ce se deosebește fog computing de edge computing?

Nu numai debitul de date al arhitecturilor IoT la scară largă împinge cloud computing-ul la limitele sale. O altă problemă este latența. Prelucrarea centralizată a datelor este întotdeauna asociată cu o întârziere din cauza căilor lungi de transmisie. Dispozitivele finale și senzorii trebuie să comunice între ele prin intermediul serverului din centrul de date, ceea ce duce la o întârziere în procesarea externă a cererii, precum și a răspunsului. Astfel de timpi de latență devin problematici în procesele de producție susținute de IoT, unde prelucrarea informațiilor în timp real este o necesitate pentru ca mașinile să reacționeze imediat atunci când se produce un incident.

O soluție la problema latenței este edge computing, un concept din cadrul fog computing în care procesarea datelor nu este doar descentralizată, ci are loc direct în dispozitivul final, la marginea rețelei. Fiecare dispozitiv inteligent este echipat cu propriul microcontroler, care permite procesarea datelor de bază și comunicarea cu alte dispozitive și senzori IoT. Acest lucru reduce nu numai latența, ci și fluxul de date la centrul de date central.

Deși fog computing și edge computing sunt strâns legate, ele nu sunt același lucru. Diferența esențială constă în locul și momentul în care sunt procesate datele. În cazul edge computing, datele sunt procesate acolo unde sunt generate și, în majoritatea cazurilor, sunt trimise imediat după procesare. În schimb, fog computing colectează și procesează date brute din mai multe surse într-un centru de date situat între sursa de date și un centru de date centralizat. Prelucrarea datelor în acest mod permite evitarea transmiterii datelor sau rezultatelor irelevante către centrul de date central. Alegerea între edge computing, fog computing sau o combinație a celor două depinde în mare măsură de cazul de utilizare individual.

Care sunt avantajele fog computingului?

Fog computing oferă soluții pentru o serie de probleme asociate infrastructurilor IT bazate pe cloud. Acesta prioritizează căile de comunicare scurte și reduce la minimum încărcarea în cloud. Iată cele mai importante avantaje:

1. Trafic de rețea redus: fog computing reduce traficul între dispozitivele IoT și cloud.
2. Reducerea costurilor prin utilizarea rețelelor terțe: furnizorii de rețea suportă costuri ridicate pentru încărcarea de mare viteză în cloud. Fog computing reduce aceste costuri.
3. Disponibilitate offline: într-o arhitectură de fog computing, dispozitivele IoT sunt disponibile și offline.
4. Latență redusă: fog computing scurtează căile de comunicare, accelerând procesele automate de analiză și luare a deciziilor.
5. Securitatea datelor: în fogging, datele dispozitivelor sunt adesea preprocesate de rețeaua locală. Acest lucru permite o implementare în care datele sensibile pot rămâne în cadrul companiei sau pot fi criptate sau anonimizate înainte de a fi încărcate în cloud.

Care sunt dezavantajele fog computingului?

Procesarea descentralizată în mini-centre de date prezintă și o serie de dezavantaje. Principalele dezavantaje sunt costul și complexitatea întreținerii și gestionării unui sistem distribuit. Dezavantajele sistemelor de fog computing sunt:

1. Costuri mai mari pentru hardware: fog computing necesită ca dispozitivele și senzorii IoT să fie echipați cu unități de procesare suplimentare pentru a permite procesarea locală a datelor și comunicarea între dispozitive.
2. Cerințe de întreținere sporite: prelucrarea descentralizată a datelor necesită mai multă întreținere, deoarece locațiile de prelucrare și stocare sunt distribuite pe întreaga rețea și, spre deosebire de soluțiile cloud, nu pot fi întreținute sau administrate centralizat.
3. Cerințe suplimentare de securitate a rețelei: fog computing este vulnerabil la atacurile de tip „man-in-the-middle”.