`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

«Туманные» вычисления

+11
голос

С точки зрения метеорологии, облака и туман — явления родственные: и то и другое состоит из водяного пара. Однако ИТ-специалисты решили назвать «туманными» вычисления, которые радикально отличаются от облачных как по концепции, так и по архитектуре. В то же время они тесно связаны с облаком.

Считается, что IoT является движущей силой цифровой трансформации во всех аспектах нашей жизни и бизнеса. Растущее количество подключенных к Интернету устройств генерирует данные с все возрастающей скоростью. Существующая сегодня IoT-архитектура, опирающаяся только на облака, ведет к ограничениям в инфраструктуре и подключениям, замедляет внедрение и ценность, которую может предоставить эта трансформационная технология. В то же время выборочное смещение вычислений, связи, управления и принятия решений к местам, где генерируются данные, является перспективной областью для компьютерных наук и электротехники. Она называется туманными вычислениями (fog computing).

В 2015 г. компаниями ARM, Cisco, Dell, Intel, Microsoft и Принстонским университетом был образован OpenFog Consortium. Его целью являлось создание открытой эталонной архитектуры для туманных вычислений, которая получила название OpenFog Reference Architecture (OpenFog RA). Архитектура призвана помочь бизнес-лидерам, разработчикам ПО, архитекторам микрочипов и системным дизайнерам создавать и поддерживать аппаратные средства, ПО и системные элементы, необходимые для туманных вычислений. Ниже будут рассмотрены основные ее компоненты.

По определению Консорциума, туманные вычисления являются горизонтальной архитектурой системного уровня, которая распределяет вычисления, хранение, управление и сетевые функции ближе к пользователям на маршруте от облака к вещам. Эта архитектура должна рассматриваться как дополнение и расширение традиционной модели, базированной на облаке. Ее реализация может выполняться на множестве уровней сетевой топологии.

Туманные вычисления часто ошибочно называют граничными, или краевыми вычислениями (edge computing), однако здесь имеются ключевые различия. Первые взаимодействуют с облаком, тогда как вторые нет. Туманные вычисления являются иерархическими, тогда как краевые стремятся ограничиться малым числом уровней. В дополнение к вычислениям, «туман» также включает сетевые функции, хранение, управление и акселерацию.

Модель туманных вычислений смещает вычисления в облаке ближе к границам и, потенциально, непосредственно на IoT-сенсоры и исполнительные механизмы, которые также называются узлами. Они могут оперировать сообща со связанными облачными сервисами, чтобы обеспечить функции хранения, вычисления, сетевого взаимодействия и управления в зависимости от рабочей нагрузки.

Структура OpenFog состоит из этих узлов, или уровней, которые могут быть распределены, централизованы или быть комбинацией того и другого. Она может опираться и быть реализована на выделенных аппаратных средствах, ПО или на обоих. Общим знаменателем здесь является то, что эта структура распределяет ресурсы и сервисы вычислений, связи, управления и хранения по имеющимся устройствам, системам и облакам, чтобы достичь желаемой функции, удовлетворяя в то же время всем требованиям приложений.

Облачные и туманные вычисления не исключают, а дополняют друг друга, образуя взаимозависимый континуум. В этом континууме определение, что является облаком, а что конечным устройством, является относительным. Эти устройства взаимозависимы и взаимовыгодны: некоторые функции предпочтительнее выполнять в «тумане», тогда как другие — в облаке.

OpenFog RA управляется набором основных принципов, называемых в терминологии OpenFog опорами, или столпами.

«Туманные» вычисления

Они представляют собой ключевые атрибуты, которые система должна включать в себя, чтобы соответствовать определению OpenFog горизонтальной системной архитектуры, которая обеспечивает распределение функций вычисления, хранения, управления и сети ближе к источнику данных (пользователям, вещам и др.) вдоль непрерывного континуума от облака к вещам. В следующих разделах кратко описывается каждый столп архитектуры.

Безопасность. Многие IoT-приложения, поддерживаемые OpenFog RA, являются критическими с точки зрения сохранения конфиденциальности, важности выполняемых задач и даже жизнеобеспечения. Таким образом, любая компрометация безопасности в туманной сети может иметь серьезные последствия.

Безопасность в OpenFog RA не может быть одним решением, подходящим для всей архитектуры. Скорее, она описывает все механизмы, которые могут быть использованы, чтобы сделать туманный узел безопасным, — от кремния до кода.

Реализация безопасности имеет много различных описаний и атрибутов, таких как конфиденциальность, анонимность, целостность, доверительность, аттестация, верификация и измерение.

Столп безопасности OpenFog RA начинается с ясного определения базовых строительных блоков. Все туманные узлы должны использовать аппаратно-базированную неизменяемую основу доверия. Эта аппаратная основа доверия является проверенным надежным аппаратным компонентом, который получает управление при включении питания. Затем цепочка доверия расширяется на другие аппаратные, аппаратно-программные и программные компоненты.

Вследствие близости к границе узлы туманной сети часто являются первыми точками управления доступом и шифрованием. Это значит, что они должны обеспечить контекстуальную целостность, изоляцию и управление агрегированием чувствительных данных, прежде чем те покинут границу.

Масштабируемость. Возможность масштабируемости учитывает динамические, технические и бизнес-потребности, связанные с развертыванием туманных вычислений. Иерархические свойства и локализация узлов на логических краях сетей предоставляют дополнительные возможности для масштабирования. Так, индивидуальные узлы могут масштабироваться внутренне посредством добавления аппаратных или программных компонентов. Туманная сеть может увеличивать или уменьшать масштаб путем добавления или изъятия узлов либо на одном уровне иерархии, либо на смежных уровнях. Системы хранения, сетевая связность и аналитические сервисы могут масштабироваться вместе с туманной инфраструктурой.

Масштабирование может затрагивать многие аспекты функционирования туманной сети. К примеру, производительность, емкость, надежность, безопасность, аппаратные и программные средства.

Масштабируемость позволяет обеспечить базовую поддержку для удовлетворения бизнес-требований и позволяет использовать модель «плати по мере роста», что существенно с точки зрения экономии средств на начальном этапе развертывания.

Открытость. Открытость является существенной для успеха широкого разворачивания экосистемы туманных вычислений для IoT и приложений. Патентованные решения или продукты от одного производителя могут привести к ограничению диверсификации, что негативно повлияет на стоимость, качество и инновационность.

Открытость как фундаментальный принцип позволяет туманным узлам существовать повсюду в сети. Она позволяет объединять ресурсы посредством обнаружения. Это значит, что новые программно-определяемые узлы могут быть динамически созданы для решения бизнес-задач.

Автономность. Операционная автономность позволяет доставить необходимую функциональность в случае отказа внешних сервисов и должна быть обеспечена по всем уровням иерархии. Автономность на границе сети означает, что необходимая функциональность обеспечивается локальными устройствами. Принятие решений будет выполняться на всех уровнях иерархии, и уже больше не требуется, чтобы решения принимались только в облаке. OpenFog поддерживает автономность широкого ряда функций и по своей природе не опирается на централизованные сущности для функционирования. Автономность обеспечивается в таких областях, как обнаружение, оркестровка и управление, безопасность и функционирование.

Программируемость. Это свойство обеспечивает высоко адаптивное развертывание, при котором повторная постановка задачи на туманный узел или слой (туманный кластер) для обеспечения оперативной динамики может быть полностью автоматизирована. Повторная постановка задачи может быть выполнена с помощью встроенных в туманный кластер интерфейсов программируемости или с помощью таковых в туманных кластерах с более высоким порядком иерархии с помощью внутренних и межузловых коммуникаций. Эталонная архитектура OpenFog поддерживает различные сценарии развертывания с использованием предписывающих стандартов, технологий, API, фреймворков и контейнеров времени выполнения, поэтому решение для конкретного домена составляется из компонентов, предлагаемых в эталонной архитектуре.

Надежность, доступность, обслуживаемость (RAS). RAS реализуется во всех успешных системных архитектурах и, таким образом, приобретает большое значение и в архитектуре OpenFog. Аппаратное обеспечение, программное обеспечение и сетевая иерархия являются тремя основными областями системы RAS. Надежное развертывание позволит продолжать поставлять разработанные функции как при нормальных, так и при неблагоприятных условиях эксплуатации. Надежность аппаратных средств, ПО и сетевых устройств образуют базис для доступности и обслуживаемости.

RAS особенно важна для различных развертываний OpenFog в суровых условиях окружающей среды. Вот почему это важная особенность архитектуры OpenFog и почему аспекты RAS можно найти во всех реализациях OpenFog.

Маневренность. Маневренность (agility) является ключевым элементом, который позволяет быстро принимать правильные бизнес-решения на основе туманных вычислений. Прогнозируемые объемы данных, генерируемых IoT, означают, что маловероятно, что люди самостоятельно смогут их понять, получить знания и принять правильные решения о том, как наилучшим образом использовать свои IoT-активы в интересах своего бизнеса. В архитектуре OpenFog принцип маневренности заключается в том, чтобы ценные данные, генерируемые в IoT, могли быть быстро преобразованы в эффективные идеи, которые способствуют быстрым решениям и дополнительным уровням автоматизации для поддержки бизнес-интересов. Быстрые тактические ответные решения должны приниматься настолько близко к границе, насколько это возможно. Более стратегические, системные решения и управление политиками делаются на более высоких уровнях иерархии.

Иерархичность. Вычислительные ресурсы OpenFog можно рассматривать как логическую иерархию, базирующуюся на функциональных требованиях IoT-систем. В зависимости от масштаба и природы области проблем, которые должны быть решены, иерархия может состоять из сети соединенных интеллектуальных секционированных систем, распределенных по физическим или логическим уровням, или может быть реализована как единая физическая система, масштаб которой определяется сложностью проблемы. Ожидается, что большинство реальных систем будут базироваться на комбинации туманных и облачных вычислений, тогда как меньшинство систем могут быть либо туманными, либо облачными. Облачные вычисления разрабатывались с целью обеспечения масштабируемости и маневренности разделяемых ресурсов по запросу. Туманные вычисления предназначаются для обеспечения способности анализировать данные вблизи границы, чтобы повысить эффективность или иметь возможность функционировать при разрыве соединения с большей сетью (автономность).

Подводя итоги, можно сказать, что OpenFog — это архитектурная эволюция от традиционных закрытых систем и растущих только облачных моделей к подходу, который больше опирается на вычисления ближе к краю сети, когда они диктуются проблемами бизнеса или функциональными требованиями системы. Это может быть принято совместно с традиционным облаком, чтобы сформировать полную систему, которая обеспечивает интеллект для оперативного и стратегического принятия решений. Разработанная архитектура OpenFog приведет к созданию полностью совместимых систем, поддерживаемых динамичной экосистемой поставщиков для содействия преобразованиям бизнеса в эпоху технологической революции.

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT