Что такое туманные вычисления
За последнее десятилетие IT-индустрия перепрела серьезные изменения. Наиболее кардинальным решением стало появление облачных технологий в области хранения данных, вычислений, сетевого взаимодействия. Но в современных реалиях даже его возможностей уже недостаточно. Сегодня с наибольшими ограничениями столкнулся интернет вещей. Решить такие проблемы должны туманные вычисления. Это передовая концепция в облачной архитектуре, предполагающая обработку данных на периферийных устройствах сети – ПК, смартфонах, персональных гаджетах и пр., выводя их из облака. Познакомимся более подробно, что такое туманные вычисления, что стало причиной их развития, как они построены и где могут использоваться.
В чем же проблема?
Как показала практика, облачные технологии имеют ряд ограничений. И они негативно сказываются на удобстве работы. Судите сами:
- Необходимость в наличии интернет-соединения. Системы навигации, социальные сети, мессенджеры – все это требует от пользователя быть в сети. Но ведь есть на нашей планете места, где нет качественного интернет-покрытия. А что произойдет, если связь пропадет во время дистанционной хирургии?
- Задержка в доли секунды. Мы включаем ролик на youtube. Приложение связывается с облаком. На это тратится время. Пусть и миллисекунды, но все же это не режим «реального времени». А вот что будет, если речь пойдет не о просмотре виде, а об управлении беспилотным авто или умных дронах? Задержка даже в 100 миллисекунд спровоцирует аварию. Умные вещи требуют совершенно других скоростей.
- Новые технологии не могут работать со старым облаком. Особенно актуально это для интеллектуальной обработки данных и интернета вещей. Технологии, связанные с интеллектуальной обработкой данных, создают масштабные потоки информации, требуют мощных вычислительных ресурсов. При этом находятся они на персональных гаджетах, далеко от облака, что вызывает нехватку возможностей полосы пропускания.
Технологии идут вперед, а возможности для их реализации стоят на месте. И с этим надо что-то делать. На устранение таких проблем и направлены технологии туманных вычислений.
Эффективное решение: туманные вычисления
Наиболее уязвимое место виртуальных технологий – полоса связи между периферийными устройствами и облаком. Уменьшить нагрузку на нее можно только единственным способом – снизить количество передаваемых данных. Если же работы ведутся с время-чувствительными коммуникациями, требуется снизить время задержки. И реализовать это можно только, если весь аналитический блок перенести их облака на персональные компьютеры, смартфоны и другие периферийные устройства. Именно этим и занимаются туманные технологии. Они помогают решать ключевые проблемы интернета вещей, что и стало основной причиной их популярности.
Итак, туманные вычисления – это передовой подход к построению софтов, при котором центр обработки данных размещается не в облаке, а в непосредственной близости от конечных пользователей. Применяется он преимущественно для обслуживания транзакций, критически зависящих от времени. Без классического облака здесь не обходится. Но между ним и периферией включается несколько дополнительных слоев, мини-ЦОДов. Это и есть туманные облака. Они берут на себя время-зависимые операции, обрабатывают их. Так исключается обращение к основному облаку. Туманные слои способные покрывать географические территории так же, как сотовые операторы: в непосредственной близости от каждого пользователя есть своя «вышка». Все обработки выполняются в режиме реального времени. Здесь задержки составляют от 1 до 10 миллисекунд, что в 100-10 раз меньше, чем в случае использования основного облака.
Получается, что большие облака и туманные распределяют обязанности:
- Классическое облако выполняет задачи, для который время не критически важно. Также оно берет на себя работы, с которыми периферийные облака не справятся или их реализацию будет слишком дорогой.
- Туманные облака выполняют периферийные вычисления в режиме реального времени. Осуществляется передача отчетов и данных на облако. Они изначально поддаются обработке (рафинирование, агрегирование), что способствует снижению нагрузки на канал связи.
То есть туман – это новый этап в эволюции виртуальных технологий. Он открывает перед бизнесом новые возможности благодаря местной обработке данных. Подобные вычисления преимущественно работают с интернетом вещей, то есть с услугами и софтами, слабо совместимыми с Cloud или вовсе с ним не функционируют. Они требуют изначальной обработки информации или ее фильтрации перед отправкой в облако.
На практике туманные технологии позволяют получать отличный результат при работе с программами, которые:
- управляют транспортом: поезда, беспилотные авто и другие интеллектуальные машины;
- нуждаются в минимальной и полностью предсказуемой задержке в передаче информации: видеоконференции, игры, видео и пр.;
- требуют локального анализа данных: интеллектуальные системы электроснабжения, транспорта, управления работой трубопроводами и пр.
Туман – это не альтернатива, а дополнение Cloud, особенно в области администрирования, аналитики данных и пр.
Реализация и построение туманных облаков
Работает технология на стандартной структуре, которую мировое сообщество знает под термином OpenFog RA. Она была создана в 2015 году консорциумом OpenFog, в который вошли передовые компании из области IT-индустрии.
По своей инфраструктуре и архитектуре облачные и туманные вычисления очень схожи. И первые, и вторые используют серверы и процессоры периферийных гаджетов, коммутационные узлы, блоки хранения информации. Но вот техническая сторона у Fog и классического облака разная.
Архитектура туманного облака – некий аналог «прослойки» между классическим облаком, оборудованием, работающими с интернетом вещей и периферическими гаджетами. В отличие от построения Cloud, туман имеет свои особенности:
- хорошая динамическая приспособленность софтов к требованиям сети, что повысит качество услуг;
- наличие опции отслеживания географического положения, что предоставит удобные условия работы в случае мобильности периферийного устройства;
- способность находить ближайшую точку доступа и задействовать ее при работе сервиса на основании правил взаимодействия по горизонтали.
Согласно туманной архитектуре те полслойки, которые географически будут располагаться ближе к виртуальным дата-центрам, будут обладать более высокими вычислительными возможностями и объемами для хранения данных. А вот туманные облака, находящиеся ближе к персональным устройствам и сенсорам интернета вещей имеют более высокую скорость отклика и интерактивность.
Чтобы ПК или другой гаджет смог стать узлом туманной сети, владелицу необходимо дать оператору доступ к нему в фоновом режиме. Операторы же в свою очередь за такую услугу предоставляют дополнительные льготы такому пользователю.
Сценарии использования туманных вычислений
Уже сегодня существует огромное количество сценариев, использующих туманные вычисления. Но технологии, в том числе и смежные, не стоят на месте. И это дает старт развитию как Fog Computing, так и появления новых сценариев его применения.
Рассмотрим несколько примеров, где могут использоваться туманные вычисления:
Автономные системы управления транспортом
Работа всех автономных систем управления транспортом (ADS) основана на:
- применении сенсоров, способных одновременно работать в нескольких режимах;
- технологий компьютерного зрения;
- систем анализа картинки;
- сетевом, спутниковом размещении на картах;
- предиктивной аналитике, упрощающей управление транспортом водителю или самостоятельно управляющим им.
Программы, согласно которым функционируют данные системы, требуют мгновенного быстродействия. Поэтому их размещают в самом автомобиле.
Электронное здравоохранение
Туманные технологии в eHealth применяются для мгновенного снятия данных с датчиков, которые носит пациент. Это позволит врачам быстро принимать соответствующие меры в случае возникновения критических ситуаций. На практике такие системы применяются для мониторинга состояния здоровья пациентов, страдающих сахарным диабетом и автоматического выполнения инъекции.
Работает это так: сенсор срабатывает в случае критического повышения уровня глюкозы в крови. Через туманное облако он передает сигнал на введение лекарства – на теле пациента предусмотрен микро-шприц с одной дозой препарата. То есть человеку, страдающему сахарным диабетом, самостоятельно больше не надо контролировать уровень глюкозы в крови и лично делать уколы инсулина.
Облачные провайдеры
Буквально сразу после появления туманных технологий, ведущие мировые провайдеры Amazon, Google, Microsoft запустили в работу ряд проектов в области безсерверной архитектуры на базе собственных экосистем интернета вещей. Так, у Amazon это была платформа Greengrass – контейнер для реализации программного модуля. Google создала Android-платформу для интернета вещей. Microsoft работает с поддержкой функционала Azure.
Это не единственные проекты, которые сегодня находятся в разработке. Рынок постоянно развивается, совершенствуется, открываются новые направления. И все говорит о том. что речь идет о технологии будущего.
Если вам нужна помощь во внедрении туманных вычислений в собственные бизнес-процессы, обращайтесь за профессиональной помощью к специалистам компании «Xelent». Консультации можно получить по телефону и через форму обратной связи.
