在過去 10 年，云計(jì)算 開始風(fēng)靡全世界。當(dāng)一些公司認(rèn)識(shí)到他們使用云可以節(jié)省多少成本時(shí)，他們開始考慮將云計(jì)算應(yīng)用到其他業(yè)務(wù)方面，以便進(jìn)一步降低成本。此外，隨著云技術(shù)的不斷改進(jìn)，通過云得到的服務(wù)種類也越來越多。
隨著更多功能遷移到云中，云的局限性和缺陷變得更加明顯。用戶發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的云計(jì)算架構(gòu)不適合某些類型的項(xiàng)目和情形。具體來講，他們發(fā)現(xiàn)正處于高速增長(zhǎng)過程中的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 并不總是能夠很好地與云計(jì)算一起使用。讓我們來談?wù)勥@種情況。
那么 IoT 與云計(jì)算有何關(guān)系呢？實(shí)際上，二者關(guān)系密切，因?yàn)?IoT 的許多部分都由云計(jì)算提供助力。它可以是通過連接到云端在您的手機(jī)上遠(yuǎn)程控制恒溫器的簡(jiǎn)單情形?；蛘?，您可以使用云存儲(chǔ)來存儲(chǔ)某個(gè)安全攝像頭網(wǎng)絡(luò)錄制的視頻片段。總而言之，IoT 和云計(jì)算通常能夠很好地互補(bǔ)。
但是，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，隨著更多的智能設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，許多問題開始出現(xiàn)。其中一個(gè)問題通常是所有這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成的大量數(shù)據(jù)。例如，在安全攝像頭網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)每秒可能向服務(wù)器上傳大量視頻數(shù)據(jù)。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，攝像頭本身沒有存儲(chǔ)組件，因此所有這些視頻都必須存儲(chǔ)在主服務(wù)器上。
云計(jì)算通常無法處理的另一個(gè)問題是時(shí)間延遲。因?yàn)閿?shù)據(jù)只能在云中處理，所以記錄數(shù)據(jù)與從該數(shù)據(jù)中獲取結(jié)果之間始終存在一定的延遲。這種延遲在時(shí)間關(guān)鍵型系統(tǒng)中可能產(chǎn)生問題。設(shè)想一輛自動(dòng)駕駛汽車配備了傳感器來檢查周圍環(huán)境。當(dāng)汽車以 50 千米/小時(shí)的速度行駛時(shí)，在兩秒后獲得其環(huán)境的分析結(jié)果將變得毫無意義，因?yàn)槠嚹菚r(shí)將位于不同的位置。
這些問題的核心在于云計(jì)算架構(gòu)的中心化性質(zhì)。畢竟，只有網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)才有能力存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)。為了解決這個(gè)問題，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師們提出了一種架構(gòu)，在這個(gè)架構(gòu)中，計(jì)算能力更均勻地分布在網(wǎng)絡(luò)上。這些架構(gòu)將處理能力推送到網(wǎng)絡(luò)邊緣，使其更接近數(shù)據(jù)源。這些技術(shù)被稱為 霧計(jì)算和靄計(jì)算。
理解這兩種架構(gòu)以及它們之間的區(qū)別的最快方法是，了解日常的氣象學(xué)意義上的云、霧和靄現(xiàn)象。在現(xiàn)實(shí)生活中，一朵云密布著厚重的凝結(jié)水，高高掛在空中，離地面很遠(yuǎn)。另一方面，霧是位于云下方的更薄的凝結(jié)水，而靄是地面上漂浮的水滴形成的薄層。
從這一類比可以看出，云計(jì)算與實(shí)際的云類似，在云計(jì)算中，強(qiáng)大的計(jì)算能力位于遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的地方。霧計(jì)算發(fā)生在云下方的一層中，該層的基礎(chǔ)架構(gòu)將終端設(shè)備與中央服務(wù)器相連。最后，靄計(jì)算發(fā)生在地面上，其中的輕計(jì)算能力位于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)邊緣，位于傳感器和執(zhí)行器設(shè)備級(jí)別上。
（另一個(gè)術(shù)語是人們經(jīng)常使用的邊緣計(jì)算。不幸的是，這個(gè)術(shù)語似乎對(duì)不同的人有不同的含義。有些人使用邊緣計(jì)算作為靄計(jì)算的同義詞，而另一些人認(rèn)為它等同于霧計(jì)算。出于本討論的目的，我將避免使用邊緣計(jì)算這個(gè)術(shù)語，以避免產(chǎn)生混淆。）
讓我們明確一點(diǎn)：云、霧和靄計(jì)算是相互補(bǔ)充的。它們應(yīng)該相互協(xié)作，而不是相互對(duì)抗。每種計(jì)算都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)；因此，通過結(jié)合運(yùn)用它們，我們可以發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，最大限度地減少它們的不足。
盡管如此，您不需要同時(shí)使用所有這些方法。例如，假設(shè)您在一個(gè)偏遠(yuǎn)的地區(qū)構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化的農(nóng)場(chǎng)灌溉和監(jiān)控系統(tǒng)。如果沒有互聯(lián)網(wǎng)連接，您可以放棄云計(jì)算，簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)中。
如前面所述，霧計(jì)算是將計(jì)算能力用于設(shè)備傳感器與云服務(wù)器之間的連接的范例。此能力通常會(huì)配備在一個(gè)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備中，該設(shè)備連接所有傳感器并管理與云的連接。網(wǎng)關(guān)設(shè)備可能擁有不錯(cuò)的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所以它可以處理來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。
對(duì)于需要處理來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)的項(xiàng)目，以及最小化延遲至關(guān)重要的項(xiàng)目，霧計(jì)算非常適合?；谶@些特征，您可以看到自主駕駛車輛非常適合使用霧計(jì)算。
自主駕駛汽車依靠多個(gè)傳感器來獲得它周圍環(huán)境的全面解讀。但是，在云中處理所有這些數(shù)據(jù)是不可能的，因?yàn)槠囆枰M快獲得該數(shù)據(jù)的結(jié)果。擁有一個(gè)能立即處理該數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，是讓汽車正常行駛的關(guān)鍵。此外，網(wǎng)關(guān)設(shè)備必須能夠過濾和查找需要發(fā)送到云端進(jìn)行進(jìn)一步分析的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而減少所需的帶寬。
當(dāng)然，霧計(jì)算不是完全沒有缺點(diǎn)。霧計(jì)算的最大問題是，整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行完全依賴于網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這意味著網(wǎng)關(guān)可能是單點(diǎn)故障。類似自主駕駛車輛的系統(tǒng)中存在這樣的問題可能非常危險(xiǎn)，所以采用一種備份或冗余機(jī)制很重要。
靄計(jì)算旨在將計(jì)算能力放在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)邊緣上，并放在設(shè)備的實(shí)際傳感器上。此計(jì)算能力通常以嵌入在設(shè)備上的微芯片或微控制器的形式存在。因此，靄計(jì)算的處理能力更加有限。
您可能想知道，在傳感器上配備計(jì)算能力是否是必需的。畢竟，這些傳感器的職責(zé)只是記錄來自環(huán)境的數(shù)據(jù)，對(duì)吧？這些傳感器通常還有另一項(xiàng)工作，那就是將它們記錄的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。數(shù)據(jù)傳輸使用的電池電量比同等的計(jì)算進(jìn)程要多得多。因此，通過在傳感器上配備計(jì)算能力，數(shù)據(jù)可以在存儲(chǔ)之前先進(jìn)行處理、預(yù)處理和優(yōu)化。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將會(huì)小得多，在傳輸過程中消耗的能量也會(huì)更少。
盡管使用靄計(jì)算沒有什么重大缺點(diǎn)，但它要復(fù)雜得多。不僅用于靄計(jì)算的系統(tǒng)通常是特定于應(yīng)用的，傳感器通常也是異構(gòu)的，這些使得實(shí)現(xiàn)一個(gè)解決方案變得更加復(fù)雜。此外，靄計(jì)算架構(gòu)中提供的處理能力通常是有限的，這為任何可能的解決方案增加了更多的限制。
霧和靄計(jì)算的最后一個(gè)方面是安全性。使用霧或靄計(jì)算會(huì)提高系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)安全性。在這些計(jì)算架構(gòu)中，數(shù)據(jù)先在本地進(jìn)行處理，然后才發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器。這意味著可以先刪除或加密所有敏感數(shù)據(jù)，減少系統(tǒng)需要處理的安全威脅。
盡管其他架構(gòu)擁有所有這些優(yōu)勢(shì)，但云計(jì)算提供了最大量的計(jì)算能力。之前，我解釋了自主駕駛車輛如何非常適合霧計(jì)算，但不要忘記，我們需要分析和使用所有這些數(shù)據(jù)來提高車輛的性能。因?yàn)榉治鰯?shù)據(jù)需要大量的計(jì)算能力，而且不是一個(gè)時(shí)間敏感操作，還有什么比使用云計(jì)算更好的方法呢？
云、霧和靄計(jì)算都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著越來越多的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，正確使用所有這些范例將是確保我們的系統(tǒng)和應(yīng)用能夠與不斷成長(zhǎng)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)一起擴(kuò)展的關(guān)鍵。
轉(zhuǎn)自：https://developer.ibm.com/cn/blog/2018/cloud-fog-mist-edge-computing-iot/
聯(lián)系客服
