Туманные вычисления
Туманные вычисления [1] [2] или туманная сеть , также известная как туман , [3] [4] — это архитектура, которая использует периферийные устройства для выполнения значительного объема вычислений ( периферийные вычисления ), хранения и связи локально и маршрутизируется через магистраль Интернета .
Концепция [ править ]
В 2011 году возникла необходимость расширить облачные вычисления за счет туманных вычислений, чтобы справиться с огромным количеством устройств Интернета вещей и большими объемами данных для приложений, работающих в режиме реального времени с малой задержкой. [5] Туманные вычисления, также называемые периферийными вычислениями, предназначены для распределенных вычислений, когда многочисленные «периферийные» устройства подключаются к облаку . Слово «туман» относится к его облачным свойствам, но ближе к «земле», то есть к устройствам Интернета вещей. [6] Многие из этих устройств будут генерировать объемные необработанные данные (например, от 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 совместно используемых вычислительных блоков. расположены рядом с устройствами, генерирующими данные, поэтому пересылаются обработанные, а не необработанные данные, а требования к пропускной способности снижаются. Дополнительным преимуществом является то, что обработанные данные, скорее всего, потребуются тем же устройствам, которые сгенерировали данные, поэтому 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, специальное оборудование (например, микросхемы обработки сигналов, выполняющие быстрые преобразования Фурье ) уже давно используется для уменьшения задержки и снижения нагрузки на ЦП.
Туманная сеть состоит из плоскости управления и плоскости данных . Например, на уровне данных туманные вычисления позволяют вычислительным службам размещаться 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] использование ресурсов), плотное географическое распределение и понимание контекста (что касается вычислительных ресурсов и ресурсов Интернета вещей), уменьшение задержек и экономия пропускной способности магистральной сети для достижения лучшего качества обслуживания (QoS). [8] и периферийная аналитика/потоковой анализ данных, что обеспечивает превосходное удобство работы с пользователем. [9] и резервирование в случае сбоя, а также его можно использовать в сценариях престарелых . [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. Примеры включают телефоны, носимые устройства для мониторинга здоровья, подключенные транспортные средства и дополненную реальность с использованием таких устройств, как Google Glass . [16] [17] [18] [19] [20] Устройства Интернета вещей часто имеют ограниченные ресурсы и ограниченные вычислительные возможности для выполнения криптографических вычислений. Туманный узел может обеспечить безопасность устройств Интернета вещей, выполняя вместо этого эти криптографические вычисления. [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, «вступают во владение» при потере подключения к Интернету. Варианты использования включают Интернет вещей, например, рои умных дронов. [22]
Университет Мельбурна 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 облачную инфраструктуру Oracle для обработки данных в режиме реального времени. [23]
ISO/IEC 20248 предоставляет метод, с помощью которого данные объектов, идентифицированных с помощью периферийных вычислений с использованием носителей автоматизированных идентификационных данных (AIDC), штрих-кода и/или RFID- метки, можно считывать, интерпретировать, проверять и делать доступными в «тумане» и на других устройствах. «Грань», даже если тег AIDC переместился дальше. [24]
История [ править ]
Термин «туманные вычисления» впервые был разработан компанией Cisco в 2012 году. [25] 19 ноября 2015 года компании Cisco Systems , ARM Holdings , Dell , Intel , Microsoft и Принстонский университет основали консорциум OpenFog для продвижения интересов и развития туманных вычислений. [26] Старший 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 [ править ]
И облачные вычисления , и туманные вычисления предоставляют конечным пользователям хранилище, приложения и данные. 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]
Туманные вычисления, также известные как периферийные вычисления или туманирование, облегчают работу вычислительных, хранилищ и сетевых служб между конечными устройствами и центрами обработки данных облачных вычислений.
Национальный институт стандартов и технологий в марте 2018 года опубликовал определение туманных вычислений, в котором использована большая часть коммерческой терминологии Cisco, в виде специальной публикации NIST 500-325 « Концептуальная модель туманных вычислений» , в которой туманные вычисления определяются как парадигма горизонтальных, физических или виртуальных ресурсов, которая находится между интеллектуальные конечные устройства и традиционные облачные вычисления или центры обработки данных . [6] Эта парадигма поддерживает вертикально изолированные, чувствительные к задержке приложения, обеспечивая повсеместное, масштабируемое, многоуровневое, федеративное, распределенное вычисление, хранение и сетевое подключение. Таким образом, туманные вычисления больше всего отличаются расстоянием от края. В теоретической модели туманных вычислений узлы туманных вычислений физически и функционально функционируют между граничными узлами и централизованным облаком. [30] Большая часть терминологии не определена, включая ключевые архитектурные термины, такие как «умный», а различие между туманными вычислениями и периферийными вычислениями не является общепринятым.
Различия с периферийными и облачными вычислениями [ править ]
В то время как периферийные вычисления обычно относятся к месту, где создаются экземпляры служб, туманные вычисления подразумевают распределение ресурсов связи, вычислений, хранения и услуг на устройствах и системах или рядом с ними под контролем конечных пользователей. [31] [32] Туманные вычисления — это средний вес и промежуточный уровень вычислительной мощности. [33] Вместо замены туманные вычисления часто служат дополнением к облачным вычислениям. [34] Туманные вычисления более энергоэффективны, чем облачные вычисления. [35]
Стандарты [ править ]
IEEE принял стандарты туманных вычислений, предложенные консорциумом OpenFog. [36]
См. также [ править ]
- Туманная робототехника
- Периферийные вычисления
- Росистые вычисления
- Мобильные периферийные вычисления
- Консорциум OpenFog
Ссылки [ править ]
- ^ Бономи, Флавио (19–23 сентября 2011 г.). «Подключенные транспортные средства, Интернет вещей и туманные вычисления, 8-й международный семинар ACM по межсетевому взаимодействию транспортных средств (VANET 2011), Лас-Вегас, Невада, США» . www.sigmobile.org . Проверено 7 августа 2019 г.
- ^ 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» . сайты.google.com . Архивировано из оригинала 31 июля 2020 г. Проверено 7 августа 2019 г.
- ^ «Интернет вещей: от облачных вычислений к туманным вычислениям» . blogs@Cisco — блоги Cisco . 25 марта 2015 г. Проверено 7 апреля 2017 г.
- ^ «Что такое туманные вычисления? Определение в вебпедии» . www.webopedia.com . 18 декабря 2014 года . Проверено 7 апреля 2017 г.
- ^ Бономи, Флавио; Милито, Родольфо; Чжу, Цзян; Аддепалли, Сатиш (17 августа 2012 г.). «Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей». Материалы первого издания семинара MCC по мобильным облачным вычислениям . АКМ. стр. 13–16. дои : 10.1145/2342509.2342513 . ISBN 9781450315197 . S2CID 207196503 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Туман приближает облако к земле: Cisco внедряет инновации в области туманных вычислений» . newsroom.cisco.com . Проверено 24 января 2019 г.
- ^ Форти, Стефано; Феррари, Джан-Луиджи; Броги, Антонио (январь 2020 г.). «Безопасное развертывание на границе облака с доверием» . Компьютерные системы будущего поколения . 102 : 775–788. arXiv : 1901.05347 . дои : 10.1016/j.future.2019.08.020 .
- ^ Броги, Антонио; Форти, Стефано (2017). «Развертывание приложений Интернета вещей с учетом качества обслуживания в тумане» (PDF) . Журнал IEEE Интернета вещей . ПП (99): 1185–1192. дои : 10.1109/JIOT.2017.2701408 . ISSN 2327-4662 . S2CID 2880664 .
- ^ 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] .
- ^ Николудакис, Ю.; Панагиотакис, С.; Маркакис, Э.; Паллис, Э.; Масторакис, Г.; Мавромустакис, CX; Добре, К. (ноябрь 2016 г.). «Аварийная система на основе тумана для улучшенной умной среды обитания». Облачные вычисления IEEE . 3 (6): 54–62. дои : 10.1109/mcc.2016.118 . ISSN 2325-6095 . S2CID 25475572 .
- ^ «Что будет после облака? А как насчет тумана?» . IEEE Spectrum: Новости технологий, техники и науки . Проверено 7 апреля 2017 г.
- ^ «Есть ли ажиотаж вокруг туманных вычислений?» . Каналномика . Архивировано из оригинала 27 октября 2016 г. Проверено 7 апреля 2017 г.
- ^ «Новые решения на горизонте — «туман» или «периферийные» вычисления?» . Обзор национального законодательства . Проверено 7 апреля 2017 г.
- ^ Эволюция облака: Назад в будущее?: [3] Архивировано 9 октября 2015 г. в Wayback Machine .
- ^ Аркиан, Хамид Реза; Диянат, Абольфазл; Пурхалили, Атефе (15 марта 2017 г.). «MIST: схема анализа данных на основе тумана с экономичным предоставлением ресурсов для краудсенсорных приложений IoT». Журнал сетевых и компьютерных приложений . 82 : 152–165. дои : 10.1016/j.jnca.2017.01.012 .
- ^ Бономи Ф., Милито Р., Чжу Дж. и Аддепалли С. Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей . В Proc MCC (2012), стр. 13-16. [4] .
- ^ Cisco-обеспечивает-видение-туманных-вычислений для ускорения-отдачи от миллиардов-подключенных-устройств: [5] .
- ^ IoT: Out Of The Cloud & Into The Fog: [6] Архивировано 23 декабря 2015 г. в Wayback Machine .
- ^ Распределенный интеллект и туман Интернета вещей: [7] .
- ^ Туманные вычисления сохраняют данные там, где это необходимо Интернету вещей: [8] .
- ^ Альравайс, Арва; Альхотайли, Абдулрахман; Ху, Чунцян; Ченг, Сючжэнь (март 2017 г.). «Туманные вычисления для Интернета вещей: вопросы безопасности и конфиденциальности» . IEEE Интернет-вычисления . 21 (2): 34–42. дои : 10.1109/MIC.2017.37 . ISSN 1089-7801 . S2CID 18074495 .
- ^ [9] .
- ^ Моррис-Рид, Райан (16 февраля 2022 г.). «Университет Мельбурна использует Oracle Cloud, чтобы использовать возможности Интернета вещей» . SecurityBrief Австралия . Проверено 18 апреля 2022 г.
- ^ Хуан, Дицзян; Ву, Хуэйцзюнь (08 сентября 2017 г.). Мобильные облачные вычисления: основы и модели обслуживания . Морган Кауфманн. ISBN 9780128096444 .
- ^ Патель, Сандипкумар; Патель, Ритеш (2022). «Туманные вычисления: комплексный анализ инструментов моделирования, приложений и исследовательских задач с примерами использования» (PDF) . Журнал инженерных наук и технологий. Обзор . 15 (3): 63–83. дои : 10.25103/jestr.153.08 . S2CID 251463942 .
- ^ Джанакирам, MSV (18 апреля 2016 г.). «Являются ли туманные вычисления следующим большим достижением в Интернете вещей» . Журнал Форбс . Проверено 18 апреля 2016 г.
- ^ «Промышленный интернет-консорциум» . www.iiconsortium.org .
- ^ Ф. Бономи, Р. Милито, Дж. Чжу и С. Аддепалли, «Туманные вычисления и их роль в Интернете вещей», в материалах первого издания семинара MCC по мобильным облачным вычислениям, сер. МСС'12. ACM, 2012, стр. 13–16.
- ^ «Облачные вычисления | Определение облачных вычислений на английском языке в Оксфордском словаре» . Оксфордские словари | Английский . Архивировано из оригинала 27 сентября 2016 года . Проверено 10 ноября 2017 г.
- ^ Саркар, С.; Мисра, С. (2016). «Теоретическое моделирование туманных вычислений: парадигма зеленых вычислений для поддержки приложений Интернета вещей» . Сети ИЭПП . 5 (2): 23–29. дои : 10.1049/iet-net.2015.0034 . ISSN 2047-4954 .
- ^ Чжан, Чан (2016). «Надежное предоставление мощности для приложений распределенных облачных/граничных/туманных вычислений». Европейская конференция по сетям и коммуникациям (EuCNC) 2017 г. Том. 3. С. 854–864. дои : 10.1109/EuCNC.2017.7980667 . hdl : 11572/272828 . ISBN 978-1-5386-3873-6 . S2CID 19836815 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Остберг; и др. (2017). «Надежное предоставление мощности для приложений распределенных облачных/периферийных/туманных вычислений». Сети и коммуникации (EuCNC), Европейская конференция 2017 г. по . 3 (6): 854–864. дои : 10.1109/JIOT.2016.2584538 . S2CID 207018722 .
- ^ Перера, Чарит; Цинь, Юнжуй; Эстрелла, Хулио К.; Райфф-Марганец, Стефан; Василакос, Афанасиос В. (9 октября 2017 г.). «Туманные вычисления для устойчивых умных городов: исследование» (PDF) . Обзоры вычислительной техники ACM . 50 (3): 32. arXiv : 1703.07079 . Бибкод : 2017arXiv170307079P . дои : 10.1145/3057266 . ISSN 0360-0300 . S2CID 12675271 .
- ^ Мэтт, Кристиан (19 апреля 2018 г.). «Туманные вычисления» (PDF) . Инженерия деловых и информационных систем . 60 (4): 351–355. дои : 10.1007/s12599-018-0540-6 . ISSN 2363-7005 . S2CID 51874973 .
- ^ Саркар, С.; Чаттерджи, С.; Мисра, С. (2018). «Оценка пригодности туманных вычислений в контексте Интернета вещей». Транзакции IEEE в облачных вычислениях . 6 (1): 46–59. дои : 10.1109/TCC.2015.2485206 . ISSN 2168-7161 . S2CID 3823420 .
- ^ «IEEE 1934-2018 — Стандарт IEEE для принятия эталонной архитектуры OpenFog для туманных вычислений» . Standards.ieee.org .