Fog Computing - Điện toán sương mù là gì?

Điện toán sương mù mở rộng khái niệm điện toán đám mây lên một tầm cao mới, biến nó trở thành một điều lý tưởng cho Internet vạn vật (IoT) và các ứng dụng khác yêu cầu tương tác trong thời gian thực.

Điện toán sương mù là gì?

Điện toán sương mù là khái niệm về một loại cấu tạo mạng trải dài từ các ranh giới ngoài nơi dữ liệu được tạo đến nơi cuối cùng nó sẽ được lưu trữ, cho dù đó là trong đám mây hoặc trong trung tâm dữ liệu của khách hàng.

Sương mù là một lớp khác của môi trường mạng phân tán và được liên kết chặt chẽ với điện toán đám mây và Internet vạn vật (IoT). Cơ sở hạ tầng công cộng như một nhà cung cấp dịch vụ đám mây (IaaS) có thể được coi là điểm cuối cao cấp và mang tính toàn cầu cho dữ liệu. Các ranh giới của mạng là nơi dữ liệu từ các thiết bị IoT được tạo ra.

Điện toán sương mù là ý tưởng về một mạng phân phối kết nối hai môi trường này. Ông Mung Chiang, Hiệu trưởng trường Đại học Kỹ thuật Purdue và là một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của quốc gia về điện toán sương mù cho biết: “Điện toán sương mù cung cấp liên kết còn thiếu cho dữ liệu cần được đẩy lên đám mây và những gì có thể được phân tích cục bộ ở ranh giới."

Theo OpenFog Consortium, một nhóm các nhà cung cấp và tổ chức nghiên cứu ủng hộ sự tiến bộ của các tiêu chuẩn trong công nghệ này, điện toán sương mù là “cấu trúc tương đương với mức hệ thống, phân phối tài nguyên và dịch vụ của máy tính, lưu trữ, kiểm soát và kết nối mọi nơi từ Đám mây đến Vạn vật.”

So sánh tính năng của điện toán đám mây, điện toán ranh giới và điện toán sương mù

Sự phát triển này từ điện toán đám mây sang điện toán ranh giới và cuối cùng là điện toán sương mù đã vẽ nên một bức tranh sống động về nỗ lực không ngừng nghỉ của con người nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu, đảm bảo có sẵn các hệ thống hiệu quả, phản hồi nhanh và tiết kiệm chi phí nhất để đáp ứng những nhu cầu khác nhau.

Như vậy, người ta phải hiểu hiệu suất và tính hiệu quả của các giải pháp điện toán đám mây, điện toán ranh giới hoặc điện toán sương mù có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi khả năng và tính năng của các thiết bị cục bộ có liên quan. Các yếu tố hạn chế bao gồm khả năng xử lý, bộ nhớ và khả năng lưu trữ của thiết bị; cân nhắc về vị trí và độ trễ; khả năng truyền dữ liệu và khả năng mở rộng cũng như sự phù hợp tổng thể cho nhiệm vụ hiện tại.

Lợi ích của điện toán sương mù

Về cơ bản, sự phát triển của khung điện toán sương mù mang lại cho các tổ chức nhiều lựa chọn hơn cho việc xử lý dữ liệu ở bất cứ nơi đâu thích hợp nhất để thực hiện điều này. Đối với một số ứng dụng, dữ liệu có thể cần phải được xử lý nhanh nhất có thể - ví dụ: trong trường hợp dùng cho mục đích sản xuất, máy móc được kết nối cần có khả năng phản hồi sự cố càng sớm càng tốt.

Điện toán sương mù có thể tạo ra các kết nối mạng có độ trễ thấp giữa các thiết bị và điểm cuối phân tích. Cấu trúc này lần lượt làm giảm số lượng băng thông cần thiết so với việc tất cả dữ liệu được gửi trở lại một trung tâm dữ liệu hoặc đám mây để xử lý. Nó cũng có thể được sử dụng trong các tình huống mà không có kết nối băng thông để gửi dữ liệu, vì vậy nó phải được xử lý gần nơi nó được tạo ra. Là một lợi ích bổ sung, người dùng có thể đặt các tính năng bảo mật trong một mạng lưới sương mù, từ lưu lượng mạng được phân đoạn đến tường lửa ảo để bảo vệ nó.

Ứng dụng của điện toán sương mù

Điện toán sương mù mới được triển khai chính thức, nhưng có nhiều trường hợp sử dụng khác nhau đã được xác định là các kịch bản lý tưởng và tiềm năng cho điện toán sương mù.

Những chiếc xe được kết nối

Sự ra đời của những chiếc xe bán tự trị và tự lái sẽ chỉ đơn thuần làm tăng lên về mặt số lượng. Còn các xe ô tô hoạt động độc lập đòi hỏi khả năng phân tích cục bộ dữ liệu nhất định trong thời gian thực, chẳng hạn như môi trường xung quanh, điều kiện lái xe và việc chỉ đường. Các dữ liệu khác có thể cần phải được gửi lại cho nhà sản xuất để giúp cải thiện việc bảo dưỡng xe hoặc theo dõi việc sử dụng xe. Một môi trường điện toán sương mù sẽ cho phép truyền tất cả các nguồn dữ liệu này ở cả ranh giới (trong xe) và đến điểm cuối của nó (nhà sản xuất).

Thành phố thông minh và lưới điện thông minh

Giống như những chiếc xe được kết nối, các hệ thống tiện ích này đang ngày càng tăng việc sử dụng dữ liệu thời gian thực để tăng hiệu quả cho các hệ thống. Đôi khi dữ liệu này ở các vùng sâu vùng xa, do đó việc xử lý gần nơi tạo ra nó là điều cần thiết. Lần khác, dữ liệu cần được tổng hợp từ một số lượng lớn các cảm biến. Cấu trúc điện toán sương mù có thể được đưa ra để giải quyết cả hai vấn đề này.

Phân tích theo thời gian thực

Một loạt các trường hợp sử dụng yêu cầu phân tích thời gian thực. Từ các hệ thống sản xuất cần phải có khả năng phản ứng với các sự cố khi chúng xảy ra, cho tới các tổ chức tài chính sử dụng dữ liệu thời gian thực để thông báo các quyết định giao dịch hoặc theo dõi gian lận. Triển khai điện toán sương mù có thể giúp tạo thuận lợi cho việc truyền dữ liệu giữa nơi tạo ra và nhiều nơi dữ liệu cần phải tới.

Điện toán sương mù và điện toán di động 5G

Một số chuyên gia tin rằng việc triển khai các kết nối di động 5G trong năm 2018 và xa hơn nữa có thể tạo ra nhiều cơ hội hơn cho điện toán sương mù. "Công nghệ 5G trong một số trường hợp yêu cầu triển khai mạng lưới ăng-ten rất dày đặc", Andrew Duggan, phó chủ tịch cấp cao về quy hoạch công nghệ và kiến ​​trúc mạng tại CenturyLink giải thích. Trong một số trường hợp, các ăng-ten cần phải cách nhau trong khoảng cách dưới 20 km. Trong một trường hợp sử dụng như thế, cấu ​​trúc điện toán sương mù có thể được tạo ra giữa các trạm này bao gồm một bộ điều khiển tập trung quản lý các ứng dụng đang chạy trên mạng 5G này và xử lý các kết nối đến các trung tâm dữ liệu hoặc đám mây.

Điện toán sương mù hoạt động như thế nào?

Một cấu trúc điện toán sương mù có thể có nhiều thành phần và chức năng khác nhau. Nó có thể bao gồm các cổng điện toán sương mù chấp nhận dữ liệu từ các thiết bị IoT đã thu thập được. Nó có thể bao gồm một loạt các điểm cuối thu thập dữ liệu chi tiết có dây và không dây, bao gồm cả các bộ định tuyến và thiết bị chuyển mạch. Các khía cạnh khác có thể bao gồm như thiết bị tiền đề của khách hàng (CPE) và các cổng để truy cập các nút giới hạn. Các cấu ​​trúc điện toán sương mù với ngăn xếp cao hơn cũng sẽ chạm tới các mạng và bộ định tuyến trung tâm và cuối cùng là các máy chủ và dịch vụ đám mây toàn cầu.

Hiệp hội OpenFog Consortium, nhóm phát triển kiến ​​trúc tham chiếu, đã vạch ra ba mục tiêu để phát triển một khung điện toán sương mù. Các môi trường sương mù nên có khả năng mở rộng theo chiều ngang, nghĩa là nó sẽ hỗ trợ nhiều trường hợp sử dụng dọc theo ngành; có thể làm việc trên đám mây với mọi thứ liên tục; và là một công nghệ cấp hệ thống, mở rộng từ mọi thứ, qua các giới hạn mạng, thông qua đám mây và qua các giao thức mạng khác nhau.

Điện toán sương mù và điện toán ranh giới có giống nhau không?

Helder Antunes, giám đốc cấp cao về đổi mới chiến lược của một công ty tại Cisco và là thành viên của Hiệp hội OpenFog, nói rằng điện toán ranh giới là một thành phần, hoặc một tập hợp con của điện toán sương mù. Hãy hình dung điện toán sương mù như cách dữ liệu được xử lý từ nơi nó được tạo ra đến nơi nó sẽ được lưu trữ. Còn điện toán ranh giới chỉ đề cập đến dữ liệu đang được xử lý gần nơi nó được tạo. Điện toán sương mù bao gồm không chỉ là điện toán ranh giới mà còn cả các kết nối mạng cần thiết để mang dữ liệu đó từ ranh giới tới điểm cuối của nó.

Xem thêm:

• Xây dựng hệ thống đám mây điện toán của riêng bạn với Ubuntu
• Đây là lý do 10 năm nữa, công ty nào cũng sẽ dùng blockchain
• Điểm lại những dấu mốc quan trọng trong lịch sử hơn 60 năm phát triển trí tuệ nhân tạo