Debesų kom­piu­te­ri­ja

Daiktų in­ter­ne­tas(IoT) keičia IT aplinką visame pasaulyje ir jau dabar laikomas pag­rin­di­ne tech­no­lo­gi­ja daugelyje į ateitį ori­en­tuo­tų projektų. Tra­di­ci­nės IoT ar­chi­tek­tū­ros, kuriose duomenys renkami ir ap­do­ro­ja­mi cent­ra­li­zuo­tai, negali būti plečiamos be ribų dėl tokių ap­ri­bo­ji­mų kaip pra­lai­du­mas. „Fog computing“ srityje kuriamos galimos sprendimų galimybės, skirtos spręsti tokias su IoT diegimu su­si­ju­sias problemas.

Kas yra „fog computing“? Api­brė­ži­mas

„Fog computing“ – tai debesų tech­no­lo­gi­ja, kai galutinių įrenginių ge­ne­ruo­ja­mi duomenys nėra tie­sio­giai įkeliami į debesį, o iš anksto ap­do­ro­ja­mi de­cent­ra­li­zuo­tuo­se mini duomenų centruose. Ši kon­cep­ci­ja apima tinklo struktūrą, kuri driekiasi nuo tinklo išorinio perimetro (kur duomenis generuoja IoT įren­gi­niai) iki centrinio duomenų taško viešojoje debesyje arba pri­va­čia­me duomenų centre (pri­va­čio­jo­je debesyje).

„Fogging“ tikslas – su­trum­pin­ti ryšio atstumus ir sumažinti duomenų perdavimą per išorinius tinklus. „Fog“ mazgai sudaro tarpinį tinklo sluoksnį, kuriame nu­spren­džia­ma, kurie duomenys ap­do­ro­ja­mi lokaliai, o kurie per­duo­da­mi į debesiją arba centrinį duomenų centrą tolesnei analizei ar ap­do­ro­ji­mui.

Šiame sche­ma­tiš­ka­me paveiksle pa­vaiz­duo­ti trys „fog computing“ ar­chi­tek­tū­ros lygmenys:

• Pirmosios grandies lygis: pirmosios grandies lygis apima visus IoT ar­chi­tek­tū­ros „pa­žan­giuo­sius“ įren­gi­nius (pirmosios grandies įren­gi­nius). Pirmosios grandies lygyje ge­ne­ruo­ja­mi duomenys ap­do­ro­ja­mi tie­sio­giai pačiame įren­gi­ny­je arba per­duo­da­mi į „fog“ lygio serverį („fog“ mazgą).
• „Fog“ sluoksnis: „fog“ sluoksnis apima keletą galingų serverių, kurie gauna duomenis iš krašto sluoksnio, juos apdoroja ir, jei reikia, įkelia į debesį.
• Debesų sluoksnis: debesų sluoksnis yra „fog“ kom­piu­te­ri­jos ar­chi­tek­tū­ros centrinis duomenų galinis taškas.

„OpenFog Con­sor­tium“ (dabar „Industry IoT Con­sor­tium“ (IIC)) parengė „fog“ sistemų etaloninę ar­chi­tek­tū­rą. Daugiau in­for­ma­ci­nių dokumentų apie „fog“ kom­piu­te­ri­ją rasite IIC sve­tai­nė­je.

Kuo „fog computing“ skiriasi nuo „cloud computing“?

„Fog“ ir „cloud“ kom­piu­te­ri­jos skiriasi tuo, kaip teikiami ištekliai ir kaip ap­do­ro­ja­mi duomenys. „Cloud“ kom­piu­te­ri­ja paprastai vykdoma cent­ra­li­zuo­tuo­se duomenų centruose. Tokie ištekliai kaip ap­do­ro­ji­mo galia ir saugykla yra su­jun­gia­mi užkulisių ser­ve­riuo­se ir klientams teikiami per tinklą. Ryšys tarp dviejų ar daugiau galinių įrenginių visada vyksta per fone veikiantį serverį.

Tokios sistemos, kaip nau­do­ja­mos pa­žan­gio­jo­je gamyboje, rei­ka­lau­ja nuo­la­ti­nio duomenų mainų tarp daugybės galinių įrenginių, o tai verčia tokią ar­chi­tek­tū­rą dirbti viršijant jos ribas. „Fog computing“ tech­no­lo­gi­ja naudoja tarpinį ap­do­ro­ji­mą arti duomenų šaltinio, siekdama sumažinti duomenų srautą į duomenų centrą.

Kuo „fog computing“ skiriasi nuo „edge computing“?

Tačiau ne tik didelio masto IoT ar­chi­tek­tū­rų duomenų pra­lai­du­mas verčia debesų kom­piu­te­ri­ją dirbti ribose. Kita problema – vėlavimas. Cent­ra­li­zuo­tas duomenų ap­do­ro­ji­mas visada susijęs su laiko vėlavimu dėl ilgų perdavimo kelių. Galiniai įren­gi­niai ir jutikliai turi bendrauti tar­pu­sa­vy­je per duomenų centro serverį, todėl vėluoja tiek užklausos, tiek atsakymo išorinis ap­do­ro­ji­mas. Tokie vėlavimo laikai tampa problema IoT pa­lai­ko­muo­se gamybos pro­ce­suo­se, kur realaus laiko in­for­ma­ci­jos ap­do­ro­ji­mas yra būtinas, kad mašinos galėtų ne­del­siant reaguoti įvykus in­ci­den­tui.

Vienas iš vėlavimo problemos sprendimų yra „edge computing“ – „fog computing“ kon­cep­ci­jos dalis, pagal kurią duomenų ap­do­ro­ji­mas ne tik de­cent­ra­li­zuo­ja­mas, bet ir vyksta tie­sio­giai ga­lu­ti­nia­me įren­gi­ny­je, esančiame tinklo pa­kraš­ty­je. Kiek­vie­nas išmanusis įrenginys turi savo mikro­val­dik­lį, lei­džian­tį atlikti pag­rin­di­nius duomenų ap­do­ro­ji­mo veiksmus ir bendrauti su kitais IoT įren­gi­niais bei ju­tik­liais. Tai ne tik sumažina vėlavimą, bet ir duomenų srautą cent­ri­nia­me duomenų centre.

Nors „fog computing“ ir „edge computing“ yra glaudžiai susiję, tai nėra tas pats dalykas. Esminis skirtumas yra tas, kur ir kada duomenys ap­do­ro­ja­mi. „Edge computing“ atveju duomenys ap­do­ro­ja­mi ten, kur jie ge­ne­ruo­ja­mi, ir daugeliu atvejų duomenys iš­siun­čia­mi iškart po ap­do­ro­ji­mo. Tuo tarpu „fog computing“ renka ir apdoroja ne­ap­do­ro­tus duomenis iš įvairių šaltinių duomenų centre, kuris yra įsikūręs tarp duomenų šaltinio ir cent­ra­li­zuo­to duomenų centro. Toks duomenų ap­do­ro­ji­mas leidžia išvengti ne­rei­ka­lin­gų duomenų ar rezultatų perdavimo į centrinį duomenų centrą. Tai, ar ge­riau­sias pa­si­rin­ki­mas yra „edge computing“, „fog computing“, ar abiejų derinys, labai priklauso nuo konk­re­taus naudojimo atvejo.

Kokie yra „fog computing“ pri­va­lu­mai?

„Fog computing“ siūlo spren­di­mus įvairioms prob­le­moms, su­si­ju­sioms su debesų tech­no­lo­gi­jo­mis pa­grįs­to­mis IT inf­rastruk­tū­ro­mis. Ši tech­no­lo­gi­ja teikia pirmenybę trumpiems ryšio marš­ru­tams ir iki minimumo sumažina duomenų siuntimą į debesį. Štai svar­biau­si pri­va­lu­mai:

1. Mažesnis tinklo srautas: „Fog“ kom­piu­te­ri­ja sumažina duomenų srautą tarp „IoT“ įrenginių ir debesies.
2. Sąnaudų taupymas naudojant trečiųjų šalių tinklus: tinklo teikėjai patiria dideles išlaidas dėl greito duomenų įkėlimo į debesį. „Fog computing“ jas sumažina.
3. Pri­ei­na­mu­mas ne­pri­si­jun­gus prie interneto: „fog computing“ ar­chi­tek­tū­ro­je IoT įren­gi­niai yra prieinami ir ne­pri­si­jun­gus prie interneto.
4. Mažesnis vėlavimas: „fog computing“ su­trum­pi­na ryšio kelius, pa­grei­tin­da­mas au­to­ma­ti­zuo­tus analizės ir sprendimų priėmimo procesus.
5. Duomenų saugumas: „fog“ kom­piu­te­ri­jo­je įrenginių duomenys dažnai yra iš anksto ap­do­ro­ja­mi vie­ti­nia­me tinkle. Tai leidžia įgy­ven­din­ti spren­di­mus, kai jautrūs duomenys gali likti įmonės viduje arba būti šif­ruo­ja­mi ar ano­ni­mi­zuo­ja­mi prieš įkeliant į debesį.

Kokie yra „fog computing“ trūkumai?

De­cent­ra­li­zuo­tas duomenų ap­do­ro­ji­mas mini duomenų centruose taip pat turi savų trūkumų. Pag­rin­di­niai trūkumai – išlaidos bei pa­skirs­ty­tos sistemos prie­žiū­ros ir valdymo su­dė­tin­gu­mas. „Fog computing“ sistemų trūkumai yra šie:

1. Didesnės įrangos išlaidos: „fog computing“ tech­no­lo­gi­jai rei­ka­lin­ga, kad daiktų interneto įren­gi­niai ir jutikliai būtų aprūpinti pa­pil­do­mais ap­do­ro­ji­mo moduliais, kurie už­tik­rin­tų vietinį duomenų ap­do­ro­ji­mą ir ryšį tarp įrenginių.
2. Didesni prie­žiū­ros rei­ka­la­vi­mai: de­cent­ra­li­zuo­tas duomenų ap­do­ro­ji­mas rei­ka­lau­ja daugiau prie­žiū­ros, nes ap­do­ro­ji­mo ir saugojimo vietos yra pa­skirs­ty­tos po visą tinklą ir, skir­tin­gai nei debesų sprendimų atveju, negali būti pri­žiū­ri­mos ar ad­mi­nist­ruo­ja­mos cent­ra­li­zuo­tai.
3. Papildomi tinklo saugumo rei­ka­la­vi­mai: „fog computing“ yra pa­žei­džia­ma „man-in-the-middle“ tipo atakoms.