霧計算(Fog Computing)

2021-02-13 ArkTeam

作者：HP@ArkTeam

1 概述

「霧計算」有兩種含義。一種是在2012年，由薩爾瓦多等人在一篇關於雲數據安全的文章[1]中提出，通過使用假信息做誘餌，「釣」出竊密的「鼴鼠」，進而達到保護用戶真實信息的目的，這一含義就是當前很熱的「網絡欺騙」。這一含義採用的很少，本文主要介紹另外一種含義。

另外一種含義由思科在2011年提出[2]，主要應對物聯網部署面臨的延遲、網絡帶寬、可靠性等挑戰。與雲計算將數據、數據處理和應用程式全部保存在雲中不同，霧計算將他們分散在網絡邊緣的設備中。即在雲伺服器和物聯網（IoT）設備之間，利用網絡設備（路由器、開關、機頂盒、代理伺服器、基站等）或者專用設備提供計算、存儲和網絡通信服務，使得數據和計算更靠近終端設備，進而降低雲伺服器的計算和存儲開銷，並且提高了應用系統的響應速度和網絡帶寬。「霧計算」這一名稱是因為相對雲而言霧更接近地面[3]。

在霧計算中利用網絡設備提供服務，擴展了雲，這一構想可能與思科本身是網絡設備製造商有關，因為這意味著出售更加高端的網絡設備來連接更多的設備和雲中心。


圖 1 霧計算示意圖


圖 2 霧計算優勢

2 應用案例

以智能交通燈為例。智能交通燈需要對車流量信息進行採集、並與一些傳感器不斷交互，進行計算並實時做出判斷，改變信號燈變換周期和時序，從而實現自動指揮交通。如果將信息傳到雲計算中心計算後再回傳，顯然不及時且可能出錯，而霧計算則可為智能交通燈提供就近的實時計算。相關數據聚合之後再發送到雲計算中心做進一步的全景和長期的數據分析。


圖 3 智能交通燈

3 發展

對於「霧計算」也有質疑的聲音，認為這是一種炒作，還有人提出了「霾計算」。但是不可否認霧計算在產業界和學術界都受到了重視。

Business Insider的優質搜索服務「BI智能」預測，在2020年，企業和政府將有58億個物聯網設備會使用霧計算。思科已經發布了多款與霧計算相關路由器、存儲等物聯網和網絡產品，投資混合數據中心和霧計算；推出基於霧計算的物聯網應用管理模塊、萬物互聯軟體及服務套件，實現數據的實時獲取和處理。安謀國際、思科、戴爾、英特爾、微軟及普林斯頓大學邊緣實驗室共同成立霧計算聯盟，該聯盟探索建立霧計算框架和架構，研究分散式運算、網絡和存儲及物聯網等相關技術，加速霧計算應用。

近年來「霧計算」相關論文正在逐年增多，從sci和ei檢索的「霧計算」相關論文（圖4）來看，這是一個處於上升期的方向(2017年還未結束，以標題中有「霧計算」進行檢索)。


圖 4 霧計算相關論文發表情況

儘管霧計算技術趨熱，目前其還處於發展階段，技術與標準尚未成熟，仍缺少大規模的實踐考驗。

參考文獻：

[1] Stolfo S J, Salem M B, Keromytis A D. Fog computing: Mitigating insider data theft attacks in the cloud[C]//Security and Privacy Workshops (SPW), 2012 IEEE Symposium on. IEEE, 2012: 125-128.

[2] Bonomi F. Connected vehicles, the internet of things, and fog computing[C]//The Eighth ACM International Workshop on Vehicular Inter-Networking (VANET), Las Vegas, USA. 2011: 13-15.

[3] Bonomi F, Milito R, Zhu J, et al. Fog computing and its role in the internet of things[C]//Proceedings of the first edition of the MCC workshop on Mobile cloud computing. ACM, 2012: 13-16.

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    It is an invaluable opportunity for the participants to gain coding experience, learn fog computing, and win awesome prizes.
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    http://shift.shanghaitech.edu.cn/summerschool2018/index.html點擊閱讀原文到活動主頁 ↓國際霧計算產學研聯盟 – OpenFogConsortium：http://www.openfogconsortium.org國際霧計算產學研聯盟大中華區
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  • 怎麼理解雲計算、霧計算、邊緣計算?
    因此，我們需要對計算資源進行重新整合併加以利用。這個時候，雲計算誕生了，接著便誕生了霧計算、邊緣計算等一系列的計算方式。今天就跟著現編一起來了解下它們到底是什麼吧！由於將數據導出到處到雲端的過程複雜、數據傳輸的帶寬限制以及傳輸的延時性等，在數據指數級上漲的今天，雲計算已經出現了一些瓶頸問題，這個時候，便出現了更貼近我們生活的霧計算。        霧計算主要是由各種性能相對較弱、更為分散的各種功能計算機組成，包含了電器、工業機器、汽車、路燈等人們生活中的各種智能終端物品。
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    •Futurum Research：不像雲計算依賴數據中心和通信帶寬來處理和分析數據，邊緣計算在網絡邊緣附近處理和分析數據，數據最初在邊緣附近加以收集。邊緣計算（專注於在網絡節點層面處理和分析的一類霧計算）.應被視為霧計算的一個事實上的要素。•State of the Edge 2018：將計算能力提供給網絡的邏輯末端，以便改善應用和服務的性能、運營成本和可靠性。