Một số quy trình công nghiệp và kinh doanh quan trọng đến mức việc dựa vào điện toán đám mây sẽ làm chậm năng suất và hiệu quả của toàn hệ thống. Đây là lúc sương mù tính toán phát huy tác dụng.
Không gian công nghệ đang thay đổi nhanh chóng và thị trường bị chi phối bởi các công nghệ CNTT mới. Theo Gartner Hype Cycle 2022, nhiều công nghệ liên quan đến điện toán và lưu trữ hiện đang tạo được tiếng vang lớn trong thời gian ngắn.
Ví dụ: bộ nhớ tính toán, nền tảng đám mây tiêu chuẩn ngành, kiến trúc lưới an ninh mạng, v.v. chỉ là một số trong số đó. Đối với các hoạt động trên nền tảng đám mây trong ngành, điện toán sương mù là một công nghệ mới. Nó thu hẹp khoảng cách giữa điện toán biên tốc độ cao và điện toán đám mây tốc độ trung bình.
Nếu công ty của bạn xử lý các nhiệm vụ siêu tới hạn cần được thực hiện nhanh chóng với mức độ bảo mật cao, bạn sẽ chọn điện toán ranh giới. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu phần cứng điện toán biên không thể xử lý lượng dữ liệu mà máy tạo ra tại chỗ? Bạn đang sử dụng sương mù mạng.
Đọc tiếp để tìm hiểu cách xử lý sương mù từ đầu cũng như các tài nguyên chất lượng cao để nghiên cứu sâu hơn nhằm nắm vững cách xử lý sương mù cho mục đích kinh doanh hoặc chuyên môn.
Xử lý sương mù là gì?
Điện toán sương mù là mạng phi tập trung gồm cơ sở hạ tầng điện toán hoặc quy trình xử lý dữ liệu trong đó tài nguyên điện toán được đặt giữa thiết bị hoặc nguồn dữ liệu và bất kỳ trung tâm dữ liệu trung tâm hoặc cơ sở hạ tầng điện toán đám mây nào của bên thứ ba.
Cisco đặt ra thuật ngữ điện toán sương mù vào năm 2012 để xác định một giải pháp thay thế cho điện toán đám mây đến gần hơn với các máy móc hoặc ứng dụng mà tốc độ xử lý dữ liệu phải nhanh hơn nếu không quá trình có thể bị chậm lại hoặc thất bại.
Cuối năm 2015, các nhà phát triển phần cứng và phần mềm hàng đầu như Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings và Cisco Systems đã thành lập Hiệp hội OpenFog để thúc đẩy sự phát triển của xử lý sương mù.
Ngày nay, điện toán sương mù là tên gọi phổ biến trong các lĩnh vực công nghiệp nơi điện toán tốc độ cao cần được thực hiện ở rìa mạng đám mây. Nó có một số từ đồng nghĩa như đã đề cập ở đây:
Mạng sương mù là cầu nối giữa điện toán biên và điện toán đám mây. Để tiết kiệm chi phí băng thông và tăng tốc độ xử lý, các quy trình sản xuất hỗ trợ IoT, tự động hóa gia đình, hệ thống bảo mật, v.v. có thể triển khai một lớp sức mạnh tính toán bổ sung được gọi là sương mù.
Tầng điện toán này sẽ có khả năng lưu trữ, xử lý và phân tích. Tùy thuộc vào tập lệnh được cấu hình sẵn, dữ liệu sẽ đi thẳng đến cơ sở hạ tầng xử lý sương mù gần thiết bị IoT hơn hoặc các cảm biến thu thập dữ liệu từ môi trường vận hành.
Đây cũng chính là nơi bạn lưu trữ hệ thống điện toán biên của mình. Vì vậy, bạn có thể coi điện toán biên và sương mù ở gần nhau hơn, trong khi điện toán đám mây ở xa hơn nhiều.
Nếu điện toán biên không thể xử lý dữ liệu thì dữ liệu được thu thập sẽ được đưa vào hệ thống sương mù mạng. Nó sẽ xử lý dữ liệu hoặc hướng dẫn các hệ thống IoT bằng cách đưa ra các quyết định nhất định. Sau đó, nó sẽ lưu trữ dữ liệu đã xử lý trên đám mây cho mục đích lưu trữ.
Sương mù điện toán hoạt động như thế nào?
Cấu trúc mạng sương mù bao gồm các thành phần phần cứng và chức năng phần mềm khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng công nghiệp.
Nó thường bao gồm các cổng điện toán thu thập dữ liệu từ các máy thông minh và nguồn dữ liệu tại chỗ. Ngoài ra, mạng sương mù có thể nhận dữ liệu từ nhiều điểm cuối khác nhau, chẳng hạn như bộ chuyển mạch và bộ định tuyến kết nối các tài sản kỹ thuật số trong mạng.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống sương mù tính toán chủ yếu là truyền dữ liệu từ và đến IoT hoặc các thiết bị cảm biến trong môi trường IoT. Đây là cách truyền dữ liệu xảy ra trong quá trình tạo sương mù:
- Bộ điều khiển tự động hóa giám sát các tín hiệu được đọc từ các thiết bị IoT, cảm biến và các máy thông minh khác được nối mạng.
- Bộ điều khiển tự động hóa chạy một ứng dụng hoặc thuật toán được lập trình, từ đó tự động hóa phần cứng IoT.
- Chương trình được cấu hình sẵn này sử dụng máy chủ OPC Foundation tiêu chuẩn để chuyển tiếp dữ liệu đến thiết bị tiếp theo trong đường dẫn sương mù mạng. OPC Foundation còn được gọi là Liên kết và nhúng đối tượng để kiểm soát quy trình (OLEPC) hoặc Truyền thông nền tảng mở (OPC).
- Chương trình cũng có thể sử dụng bất kỳ cổng nào khác.
- Máy chuyển đổi dữ liệu này thành giao thức dữ liệu có thể hiểu được bằng nhiều tiêu chuẩn truyền thông Internet khác nhau, chẳng hạn như HTTPS hoặc MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Giờ đây, mạng Internet hoặc mạng nội bộ có thể dễ dàng gửi dữ liệu đã chuyển đổi đến một hoặc nhiều nút sương mù ở rìa đám mây để phân tích.
- Các nút sương mù sẽ ngay lập tức hướng dẫn các thiết bị IoT được kết nối phải làm gì bằng cách phân tích tín hiệu môi trường.
- Sau đó, nút sương mù lưu trữ dữ liệu trên máy chủ đám mây từ xa cho mục đích kiểm tra, phân tích và lưu trữ.
Bây giờ hãy xem xét sự khác biệt ngắn gọn giữa xử lý sương mù và xử lý cạnh.
Sương mù máy tính vs. Xử lý cạnh
Sự khác biệt chính giữa mạng biên và mạng sương mù là vị trí của sức mạnh tính toán.
Với điện toán biên, khả năng tính toán và quyết định có thể được tích hợp vào thiết bị IoT. Ví dụ: camera an ninh thông minh có nhận dạng khuôn mặt được kết nối với mạng cục bộ (LAN) cũng như bộ lưu trữ đám mây.
Đôi khi, nhiều thiết bị IoT nhỏ hơn như bộ truyền động, cảm biến nhiệt độ, cảm biến chất lỏng, cảm biến chuyển động, v.v. được kết nối với trung tâm điện toán biên cũng có thể là kiến trúc mạng điện toán biên.
Ngược lại, điện toán sương mù đưa trí thông minh hoặc sức mạnh tính toán vào mạng LAN bằng cách sử dụng nút sương mù hoặc bộ tập trung sương mù. Hub thu thập tín hiệu trong thế giới thực từ các thiết bị và quy trình IoT, sau đó hướng dẫn các máy móc thông minh, được kết nối phải làm gì. Nút sương mù cũng chịu trách nhiệm gửi dữ liệu đến máy chủ đám mây trung tâm để phân tích chuyên sâu, dữ liệu không quan trọng đối với việc ra quyết định theo thời gian thực.
Tuy nhiên, một số chuyên gia IoT tin rằng việc tạo sương mù chỉ là một tiêu chuẩn của Cisco cho điện toán biên.
Sương mù máy tính vs. Điện toán đám mây
Bây giờ bạn có thể nghĩ rằng xử lý sương mù và điện toán đám mây rất giống nhau, điều quan trọng là phải biết sự khác biệt giữa xử lý sương mù và điện toán đám mây.
Điện toán đám mây tạo ra một trung tâm tập trung cho tất cả các nhu cầu về điện toán và lưu trữ của bạn. Nó làm cho mạng trở nên kém thông minh. Ngược lại; sương mù mạng mang lại trí thông minh cho rìa của mạng, cũng được kết nối với đám mây.
Trí thông minh biên như vậy giúp giảm tải cho điện toán đám mây và tài nguyên Internet.
Thành phần sương mù điện toán
Các công ty IoT khác nhau sử dụng những cách khác nhau để thiết lập hệ thống sương mù mạng. Vì vậy, có thể tìm thấy nhiều kiến trúc trong hệ sinh thái sương mù. Tuy nhiên, các yếu tố sau đây là phổ biến đối với bất kỳ kiến trúc sương mù tiêu chuẩn nào:
# 1. Các nút ảo và vật lý
Chúng chỉ đơn giản là các thiết bị của người dùng cuối như điện thoại di động, các cảm biến khác nhau trên dây chuyền sản xuất, loa thông minh, đèn thông minh và nhiều thiết bị khác tạo ra dữ liệu và thực hiện hướng dẫn.
#2. Thiết bị hoặc nút phun sương
Đây thường là máy chủ sương mù, cổng sương mù và thiết bị sương mù. Các thiết bị sương mù lưu trữ dữ liệu trong khi cổng sương mù phân tích dữ liệu từ nhiều thiết bị sương mù. Cuối cùng, cổng sương mù đảm nhiệm việc định tuyến và chuyển hướng dữ liệu.
#3. Dịch vụ giám sát
Các API này đảm bảo rằng các nút sương mù và thiết bị IoT không bị chặn và luôn liên lạc với nhau.
#4. Các chương trình xử lý dữ liệu
Các chương trình này chạy trên máy chủ sương mù để lọc, xử lý, dọn dẹp, tái tạo và cuối cùng là lưu trữ dữ liệu trên đám mây.
#5. Hệ thống quản lý tài nguyên
Nó hoạt động như một bộ cân bằng tải và giám sát việc sử dụng tất cả các nút sương mù.
#6. Ứng dụng và công cụ bảo mật
Mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền và khi lưu trữ luôn cần thiết để đảm bảo xử lý sương mù an toàn. Những thành phần này cung cấp khả năng mã hóa mạnh mẽ cho dữ liệu số.
#7. GUI, phần mềm và ứng dụng
Đây là những ứng dụng và công cụ mà người dùng hoặc người vận hành nhà máy có thể kiểm soát toàn bộ hệ thống.
Tại sao và khi nào bạn cần xử lý sương mù?
Điện toán sương mù cho phép các công ty dựa trên IoT mở rộng quy mô hoạt động của họ. Họ không thể dựa vào điện toán đám mây vì khi bạn thấy lưu lượng truy cập hoặc số người dùng tăng lên, điện toán đám mây có thể thất bại.
Điện toán đám mây là nguồn cung cấp sức mạnh tính toán, nền tảng phát triển và lưu trữ giá rẻ. Tuy nhiên, bạn không thể chỉ dựa vào đám mây hoặc ảo hóa cho các quy trình đòi hỏi mức độ chính xác và tốc độ siêu tới hạn.
Nói về độ trễ gần như bằng 0 trong một nhà máy hoặc thành phố thông minh dựa trên IoT, nên thiết lập một hoặc nhiều hệ thống sương mù mạng tùy thuộc vào quy mô của môi trường IoT.
Một số lý do đáng chú ý khác để thực hiện tạo sương mù bao gồm:
- Hệ thống IoT của bạn thu thập quá nhiều dữ liệu và bạn không cần tất cả dữ liệu đó. Do đó, việc tạo sương mù có thể giúp lọc dữ liệu.
- Thiết bị IIoT được nối mạng phải phản hồi trong vòng một phần nghìn giây khi phát hiện sự bất thường. Tốc độ như vậy chỉ có thể xảy ra với xử lý biên hoặc sương mù.
Tiếp theo, hãy khám phá những lợi ích của việc xử lý sương mù.
Lợi ích của việc xử lý sương mù
Dưới đây bạn sẽ tìm thấy tiềm năng của mạng lưới sương mù trong thành phố thông minh, nhà ở và tự động hóa công nghiệp:
Giảm thiểu độ trễ
Nếu độ trễ đóng vai trò quan trọng đối với doanh nghiệp của bạn thì điện toán sương mù là sự lựa chọn hoàn hảo. Thực hiện phân tích dữ liệu tại một điểm gần với nguồn dữ liệu. Do đó, các công ty có thể mong đợi độ trễ tối thiểu so với các công nghệ khác.
Đặc biệt là trong các ngành như sản xuất và năng lượng nơi mỗi giây đều quý giá, sương mù web có thể đưa ra cảnh báo nhanh hơn, đảm bảo ít lãng phí thời gian hơn.
Sử dụng ít băng thông hơn
Trong điện toán sương mù, phân tích dữ liệu không liên quan đến việc di chuyển dữ liệu sang máy chủ đám mây. Do đó, không cần băng thông mạng lớn. Nó không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào internet mà còn giúp doanh nghiệp giảm chi phí.
Trong khi các thiết bị được kết nối tiếp tục tạo dữ liệu để phân tích, các tác vụ sẽ được thực hiện ở điểm gần nhất. Kết quả là hầu hết dữ liệu không yêu cầu vận chuyển.
Sự riêng tư
Mặc dù quyền riêng tư về dữ liệu là rất quan trọng trong thế giới ngày nay, nhưng điện toán đám mây sẽ đảm nhiệm việc đó. Bất cứ khi nào các công ty cần áp dụng một mức độ riêng tư nhất định, họ có thể sử dụng mạng sương mù.
Tất cả dữ liệu quan trọng được phân tích cục bộ khi nhóm CNTT giám sát và bảo trì thiết bị chặt chẽ. Chỉ các tập hợp con dữ liệu yêu cầu phân tích ở cấp độ cao hơn mới được gửi đến máy chủ đám mây.
Vì lý do này, dữ liệu được xử lý bằng sương mù tương đối an toàn hơn trước những kẻ xâm nhập quyền riêng tư.
Giảm chi phí
Chi phí thường là mối quan tâm lớn đối với các tổ chức thuộc mọi loại hình. Nếu họ chọn phun sương, tổng chi phí của công ty sẽ giảm. Vì kiểu tính toán này yêu cầu ít băng thông mạng hơn nên chi phí vận hành sẽ giảm đáng kể.
Bảo mật tối đa
Tất cả dữ liệu do IoT tạo ra phải được bảo vệ khỏi sự truy cập trái phép và tội phạm mạng. Trong điện toán sương mù, các nút sương mù có thể được giám sát và bảo vệ bằng cách sử dụng các biện pháp kiểm soát và chính sách tương tự mà các công ty áp dụng cho phần còn lại của môi trường CNTT của họ. Do đó, dữ liệu của bạn luôn an toàn trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.
Cải thiện độ tin cậy
Trong hầu hết các trường hợp, thiết bị IoT phải hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Mạng sương mù có thể cải thiện độ tin cậy của dữ liệu ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt này đồng thời giảm nhu cầu tải dữ liệu lên đám mây.
Phân tích thời gian thực
Các công ty sử dụng điện toán đám mây cũng có quyền truy cập vào phân tích dữ liệu theo thời gian thực. Họ có thể sử dụng tính năng này để dẫn đầu đối thủ.
Các công ty sản xuất và tài chính cần đưa ra quyết định ngay lập tức bằng cách sử dụng phân tích. Họ có thể hưởng lợi từ việc tạo sương mù do truyền dữ liệu theo thời gian thực nhanh chóng.
Phương pháp giáo dục
# 1. Điện toán sương mù: Các khái niệm, khung và ứng dụng
Bạn đang tìm kiếm một hướng dẫn tạo sương mù từ cơ bản đến nâng cao? Hãy thử cuốn sách này về tính toán sương mù của CRC Nhấn vào Amazon.
Dưới đây là những đặc điểm đáng chú ý của cuốn sách bìa cứng này:
- Giới thiệu và các tính toán cơ bản trong sương mù
- Kiến trúc xử lý sương mù
- Đánh giá sương mù điện toán trong IoT
- Học máy trong xử lý sương mù
- Bảo mật thông tin trong xử lý sương mù
- Ứng dụng và công cụ mô phỏng sương mù
- Các ứng dụng xử lý sương mù trong thế giới thực khác nhau
#2. Điện toán sương mù và Internet vạn vật
Một hội nghị về sương mù điện toán và Internet of Things đã diễn ra gần đây. Nó tập trung vào chủ đề mới nổi của ngành CNTT.
Cuốn sách tóm tắt hội nghị CNTT này có sẵn tại Amazon trong bìa cứng và mềm.
Bản tóm tắt
Internet vạn vật và Internet vạn vật công nghiệp đang phát triển nhanh chóng. Theo Statista năm 2019, đó là 8,6 tỷ thiết bị IoT và IIoT đang hoạt động. Con số này tăng lên 15,14 tỷ vào năm 2023. Một dự báo được nghiên cứu cẩn thận bởi cùng một công ty phân tích thống kê cho biết đến năm 2030 sẽ có khoảng 29,42 tỷ thiết bị IoT đang hoạt động trên thế giới.
Số lượng lớn thiết bị IoT trong gia đình, thành phố thông minh và các ngành công nghiệp sẽ yêu cầu băng thông internet hàng petabyte nếu chúng có kế hoạch hoạt động trong cơ sở hạ tầng điện toán đám mây.
Chưa kể rằng một số quy trình IoT quan trọng sẽ không bao giờ đạt được tốc độ xử lý nhanh hơn nếu chúng bám vào đám mây. Xử lý sương mù là một giải pháp hợp lý giữa đám mây và biên. Khi bạn tìm hiểu và thành thạo về xử lý sương mù, bạn có thể khám phá các cơ hội kinh doanh hoặc các vị trí nghề nghiệp được trả lương cao.
