Архитектура туманных вычислений

Облачные вычисления помогли решить много проблем традиционной модели типа «клиент-сервер». Однако облачные вычисления могут и не быть оптимальным вариантом для приложений, чувствительных к задержкам, которые требуют немедленного локального ответа.

Помимо работы с учётом местоположения и минимизации задержки, растущая популярность Интернета Вещей требует поддержки мобильной связи и территориального распределения. Устройства в Интернете Вещей потребуют данных реального времени и механизмов обеспечения качества обслуживания. Интернет Вещей охватывает практически безграничное количество устройств с поддержкой IP, которые могут контролировать или измерять почти что угодно. Но при этом все эти устройства разбросаны по земному шару (см. рисунок 20).

Рисунок 20 – Архитектура туманных вычислений.

Это может повлечь за собой некоторые проблемы, одна из которых заключается в создании каналов между этими устройствами и центров обработки данных, где эти данные можно будет анализировать, как показано на рисунке. Эти устройства могут производить большие объемы данных. Например, всего за 30 минут реактивный двигатель может создать 10 терабайт данных о производительности и состоянии. Отправлять все эти данные от устройств Интернета Вещей в облако для анализа и дальнейшей передачи решений на периметр не очень эффективно. Вместо этого часть анализа должна происходить на границе, например, на маршрутизаторах промышленного стандарта, созданных для работы в полевых условиях.

Туманные вычисления создают инфраструктуру распределенных вычислений рядом с границей сети, где выполняются простые задачи, требующие быстрого ответа. Это уменьшает загрузку сетей данными, улучшает отказоустойчивость за счет работы устройств Интернета Вещей во время потери сетевых подключений, а также повышает уровень безопасности, благодаря хранению чувствительных данных в пределах границы, где они необходимы.

Набор протоколов

Когда два устройства обмениваются данными по сети, сначала им необходимо согласовать определенный набор предустановленных правил (или протоколов). Протоколом называются правила общения, используемые устройствами и определяющие характеристики этого общения. При ежедневном личном общении правила для обмена данными по одному средству связи, например, по телефону, не обязательно совпадают с протоколом для использования другого средства связи, например, при отправке письма.

Протоколы определяют способ передачи и получения сообщений. Каждый язык, на котором общаются люди, имеет свод правил. Также и протоколы указывают, по каким правилам должны обмениваться данными устройства.

Группа взаимосвязанных протоколов, необходимых для выполнения функции связи, называется набором протоколов. Наборы протоколов позволяют обеспечить совместимость между сетевыми устройствами. Некоторые протоколы в наборе могут быть проприетарными (proprietary) и определяться конкретным поставщиком (vendor-specific). «Проприетарный» в данном контексте означает, что описание протокола и принципы его работы диктуются какой-то одной конкретной компанией. Некоторые проприетарные протоколы могут использоваться и другими организациями с разрешения владельца, а некоторые могут быть реализованы только на оборудовании, производимом поставщиком.

Наборы сетевых протоколов описывают следующие процессы.

– Формат или структура сообщения.

– Метод, посредством которого сетевые устройства обмениваются данными о каналах с другими сетями.

– Способ и время передачи сообщений об ошибках или системные сообщения между устройствами.

– Запуск и прекращение сеансов передачи данных.

Наборы протоколов могут быть реализованы аппаратно, программно или в сочетании этих двух способов. Каждый уровень отвечает за часть процесса по подготовке данных к передаче через сеть.