Megleno ra­ču­nal­ni­štvo

IoT, internet stvari, spreminja IT-okolje po vsem svetu in velja že za ključno teh­no­lo­gi­jo za številne projekte, usmerjene v pri­ho­dnost. Tra­di­ci­o­nal­ne ar­hi­tek­tu­re IoT, v katerih se podatki zbirajo in ob­de­lu­je­jo centralno, se zaradi omejitev, kot je pasovna širina, ne morejo neskončno širiti. Na področju fog ra­ču­nal­ni­štva se razvijajo možne rešitve za reševanje takšnih težav, povezanih z uvajanjem IoT.

Kaj je megleno ra­ču­nal­ni­štvo? Opre­de­li­tev

Fog computing je teh­no­lo­gi­ja v oblaku, pri kateri se podatki, ki jih ustvar­ja­jo končne naprave, ne nalagajo ne­po­sre­dno v oblak, temveč se najprej pred­ob­de­la­jo v de­cen­tra­li­zi­ra­nih mini po­dat­kov­nih centrih. Koncept vključuje omrežno strukturo, ki se razteza od zunanjega oboda omrežja (kjer podatke ustvar­ja­jo naprave IoT) do osrednje po­dat­kov­ne točke v javnem oblaku ali do zasebnega po­dat­kov­ne­ga centra (zasebni oblak).

Cilj »fogginga« je skrajšati ko­mu­ni­ka­cij­ske razdalje in zmanjšati prenos podatkov prek zunanjih omrežij. Fog vozlišča tvorijo vmesni sloj v omrežju, kjer se odloča, kateri podatki se ob­de­lu­je­jo lokalno in kateri se po­sre­du­je­jo v oblak ali v centralni po­dat­kov­ni center za nadaljnjo analizo ali obdelavo.

Naslednja shematska prikaz prikazuje tri plasti ar­hi­tek­tu­re ra­ču­nal­ni­štva v oblaku:

• Robni sloj: robni sloj vključuje vse »pametne« naprave (robne naprave) v ar­hi­tek­tu­ri IoT. Podatki, ki nastanejo v robnem sloju, se obdelajo ne­po­sre­dno na napravi ali pa se prenesejo na strežnik (vozlišče v meglenem sloju) v meglenem sloju.
• Fog sloj: fog sloj vključuje številne zmogljive strežnike, ki prejemajo podatke iz robnega sloja, jih pred­ob­de­lu­je­jo in po potrebi naložijo v oblak.
• Oblak: oblak je osrednja končna točka podatkov v ar­hi­tek­tu­ri fog ra­ču­nal­ni­štva.

Re­fe­renč­no ar­hi­tek­tu­ro za sisteme »fog« je razvil konzorcij OpenFog (danes Industry IoT Con­sor­ti­um (IIC)). Več belih knjig o ra­ču­nal­ni­štvu »fog« najdete na spletni strani IIC.

V čem se megleno ra­ču­nal­ni­štvo razlikuje od ra­ču­nal­ni­štva v oblaku?

Razlika med lokalnim in oblačnim ra­ču­nal­ni­štvom je v načinu za­go­ta­vlja­nja virov in obdelave podatkov. Oblačno ra­ču­nal­ni­štvo običajno poteka v cen­tra­li­zi­ra­nih po­dat­kov­nih centrih. Viri, kot sta računska moč in prostora za shra­nje­va­nje, so združeni na stre­žni­kih v ozadju in so strankam na voljo prek omrežja. Ko­mu­ni­ka­ci­ja med dvema ali več končnimi napravami vedno poteka prek strežnika v ozadju.

Sistemi, kot so tisti, ki se upo­ra­blja­jo v pametni pro­i­zvo­dnji, zahtevajo ne­pre­ki­nje­no izmenjavo podatkov med neštetimi končnimi napravami, kar takšno ar­hi­tek­tu­ro potiska prek njenih meja. Fog computing izkorišča vmesno obdelavo blizu vira podatkov, da zmanjša pretok podatkov v po­dat­kov­ni center.

V čem se megleno ra­ču­nal­ni­štvo razlikuje od robnega ra­ču­nal­ni­štva?

Vendar pa oblakovno ra­ču­nal­ni­štvo na meje njegovih zmo­glji­vo­sti ne potiska le pretok podatkov v obsežnih ar­hi­tek­tu­rah IoT. Drugi problem je za­ka­sni­tev. Cen­tra­li­zi­ra­na obdelava podatkov je zaradi dolgih prenosnih poti vedno povezana z zamudo. Končne naprave in senzorji morajo med seboj ko­mu­ni­ci­ra­ti prek strežnika v po­dat­kov­nem centru, kar povzroča zamudo pri zunanji obdelavi zahtevka in odgovora. Takšne za­ka­sni­tve postanejo pro­ble­ma­tič­ne v pro­i­zvo­dnih procesih, ki jih podpira IoT, kjer je obdelava in­for­ma­cij v realnem času nujna, da se stroji lahko takoj odzovejo, ko pride do incidenta.

Ena od rešitev za problem za­ka­sni­tve je robno ra­ču­nal­ni­štvo, koncept v okviru meglenega ra­ču­nal­ni­štva, pri katerem obdelava podatkov ni le de­cen­tra­li­zi­ra­na, ampak poteka ne­po­sre­dno v končni napravi na robu omrežja. Vsaka pametna naprava je opre­mlje­na z lastnim mi­kro­kon­tro­ler­jem, ki omogoča osnovno obdelavo podatkov in ko­mu­ni­ka­ci­jo z drugimi napravami in senzorji interneta stvari. To ne le zmanjša za­ka­sni­tev, ampak tudi obre­me­ni­tev cen­tral­ne­ga po­dat­kov­ne­ga centra.

Čeprav sta fog computing in edge computing tesno povezana, nista isto. Ključna razlika je v tem, kje in kdaj se podatki ob­de­lu­je­jo. Pri edge com­pu­tin­gu se podatki ob­de­lu­je­jo tam, kjer nastanejo, in v večini primerov se podatki po obdelavi takoj pošljejo naprej. Nasprotno pa fog computing zbira in obdeluje surove podatke iz več virov v po­dat­kov­nem centru, ki se nahaja med virom podatkov in cen­tra­li­zi­ra­nim po­dat­kov­nim centrom. Takšna obdelava podatkov omogoča, da se izogne po­sre­do­va­nju ne­po­memb­nih podatkov ali re­zul­ta­tov v centralni po­dat­kov­ni center. Ali je najboljša rešitev edge computing, fog computing ali kom­bi­na­ci­ja obeh, je v veliki meri odvisno od po­sa­me­zne­ga primera uporabe.

Kakšne so prednosti ra­ču­nal­ni­štva v oblaku?

Fog computing ponuja rešitve za številne težave, povezane z oblačnimi IT-in­fra­struk­tu­ra­mi. Daje prednost kratkim ko­mu­ni­ka­cij­skim potem in omeji nalaganje podatkov v oblak na minimum. Tukaj so naj­po­memb­nej­še prednosti:

1. Manj omrežnega prometa: fog computing zmanjša promet med napravami IoT in oblakom.
2. Prihranki pri stroških z uporabo omrežij tretjih po­nu­dni­kov: ponudniki omrežij nosijo visoke stroške za hitro nalaganje v oblak. Fog computing te stroške zmanjša.
3. Raz­po­lo­žlji­vost brez povezave: v ar­hi­tek­tu­ri fog com­pu­tin­ga so naprave IoT na voljo tudi brez povezave.
4. Manjša za­ka­sni­tev: fog computing skrajša ko­mu­ni­ka­cij­ske poti, s čimer pospeši av­to­ma­ti­zi­ra­ne procese analize in odločanja.
5. Varnost podatkov: pri foggingu lokalno omrežje pogosto pred­ob­de­la podatke naprav. To omogoča izvedbo, pri kateri lahko ob­ču­tlji­vi podatki ostanejo znotraj podjetja ali se šifrirajo ali ano­ni­mi­zi­ra­jo, preden se naložijo v oblak.

Kakšne so slabosti ra­ču­nal­ni­štva v oblaku?

De­cen­tra­li­zi­ra­no ob­de­lo­va­nje v mini po­dat­kov­nih centrih pa prinaša tudi svoje slabosti. Glavni slabosti sta stroški ter za­ple­te­nost vzdr­že­va­nja in upra­vlja­nja raz­pr­še­ne­ga sistema. Slabosti sistemov meglenega ra­ču­nal­ni­štva so:

1. Višji stroški strojne opreme: za izvajanje fog ra­ču­nal­ni­štva morajo biti naprave IoT in senzorji opre­mlje­ni z dodatnimi pro­ce­sni­mi enotami, ki omogočajo lokalno obdelavo podatkov in ko­mu­ni­ka­ci­jo med napravami.
2. Večje zahteve glede vzdr­že­va­nja: de­cen­tra­li­zi­ra­na obdelava podatkov zahteva več vzdr­že­va­nja, saj so lokacije obdelave in shra­nje­va­nja raz­po­re­je­ne po celotnem omrežju in jih, za razliko od rešitev v oblaku, ni mogoče vzdr­že­va­ti ali upra­vlja­ti centralno.
3. Dodatne zahteve glede varnosti omrežja: fog computing je ranljiv za napade tipa „man-in-the-middle“.