Giải thích trong 5 phút hoặc ít hơn

Một số quy trình công nghiệp và kinh doanh quan trọng đến mức dựa vào điện toán đám mây sẽ làm chậm năng suất và hiệu quả của toàn hệ thống. Ở đây, điện toán sương mù đến để giải cứu bạn.

Không gian công nghệ đang thay đổi nhanh chóng và công nghệ CNTT mới chiếm lĩnh thị trường. Theo Gartner Hype Cycle 2022, hiện tại, nhiều công nghệ liên quan đến tính toán và lưu trữ đang tạo ra sự cường điệu lớn trong thời gian ngắn.

Ví dụ: Lưu trữ điện toán, Nền tảng đám mây công nghiệp, Kiến trúc lưới an ninh mạng, v.v., là một số. Trong vận hành đám mây Công nghiệp, một công nghệ mới nổi là Điện toán sương mù. Nó tạo ra cầu nối giữa điện toán biên siêu nhanh và điện toán đám mây tốc độ trung bình.

Nếu doanh nghiệp của bạn yêu thích các nhiệm vụ siêu tới hạn phải diễn ra nhanh chóng với độ bảo mật cao, thì bạn chọn điện toán biên. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu phần cứng điện toán biên không thể xử lý lượng dữ liệu mà các máy đang tạo ra tại chỗ? Bạn sử dụng mạng sương mù.

Đọc tiếp để tìm hiểu về điện toán sương mù từ cấp độ nền tảng, cùng với một số tài nguyên học tập nâng cao chất lượng cao để thành thạo điện toán sương mù trong năng lực kinh doanh hoặc chuyên môn.

Điện toán sương mù là gì?

Điện toán sương mù là một mạng lưới cơ sở hạ tầng điện toán phi tập trung hoặc các 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 của bên thứ ba nào.

Cisco đã đưa ra thuật ngữ điện toán sương mù vào năm 2012 để xác định một giải pháp thay thế cho điện toán đám mây sẽ ở gần các máy hoặc ứng dụng có tốc độ xử lý dữ liệu phải nhanh hơn, nếu không quá trình có thể bị chậm hoặc lỗi.

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 OpenFog Consortium để thúc đẩy sự phát triển của điện toán sương mù.

Hiện tại, điện toán sương mù là một cái tên phổ biến trong các ngóc ngách công nghiệp, nơi việc xử lý dữ liệu tốc độ cao phải được thực hiện ở rìa của mạng đám mây. Nó có một vài từ đồng nghĩa, như đã đề cập ở đây:

• Mạng sương mù
• sương mù

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 an ninh, v.v., có thể triển khai một lớp sức mạnh tính toán bổ sung được gọi là tạo sương mù.

Lớp tính toán này sẽ có các ứng dụng lưu trữ, xử lý và phân tích. Tùy thuộc vào một bộ hướng dẫn được định cấu hình trước, dữ liệu sẽ được chuyển trực tiếp đến cơ sở hạ tầng điện toán sương mù gần thiết bị IoT hơn hoặc các cảm biến thu thập dữ liệu từ môi trường hoạt động.

Nó cũng là nơi bạn giữ hệ thống máy tính biên của mình. Vì vậy, bạn có thể coi điện toán biên và điện toán sương mù gần nhau hơn và điện toán đám mây ở xa hơn nhiều.

Nếu điện toán cạnh không thể xử lý dữ liệu, dữ liệu được thu thập sẽ chuyển đến hệ thống mạng sương mù. Nó sẽ xử lý dữ liệu và hướng dẫn các hệ thống IoT một số quyết định. Sau đó, nó sẽ lưu trữ dữ liệu đã xử lý trên đám mây cho mục đích lưu trữ.

Máy tính sương mù hoạt động như thế nào?

Khung mạng sương mù bao gồm các thành phần phần cứng và chức năng phần mềm khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng công nghiệp của nó.

Nó thường bao gồm các cổng điện toán thu thập dữ liệu từ các nguồn dữ liệu và máy móc thông minh tại chỗ. Ngoài ra, mạng sương mù có thể chấp nhận dữ liệu từ các điểm cuối thu thập khác nhau 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 điện toán sương mù chủ yếu có nghĩa là vận chuyển dữ liệu từ và đến IoT hoặc các thiết bị cảm biến trong môi trường IoT. Đây là cách truyền dữ liệu diễn ra trong quá trình tạo sương mù:

• Bộ điều khiển tự động hóa giám sát tín hiệu đọc từ các thiết bị IoT được nối mạng, cảm biến và các máy thông minh khác.
• Bộ điều khiển tự động hóa chạy một ứng dụng hoặc thuật toán được lập trình để tự động hóa thiết bị IoT.
• Chương trình được định cấu hình sẵn này sử dụng máy chủ OPC Foundation tiêu chuẩn để truyền dữ liệu đến thiết bị tiếp theo trong đường dẫn mạng sương mù. 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 một giao thức dữ liệu mà nhiều tiêu chuẩn giao tiếp internet khác nhau có thể hiểu được, 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 tới một hoặc nhiều nút sương mù trên rìa của 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 ở xa cho mục đích kiểm toán, phân tích và lưu trữ.

Bây giờ, hãy tìm ra sự khác biệt ngắn gọn giữa điện toán sương mù và điện toán biên.

Máy tính sương mù Vs. Điện toán cạnh

Sự khác biệt chính giữa mạng biên và mạng sương mù là vị trí của sức mạnh tính toán.

Trong điện toán biên, khả năng tính toán và ra quyết định có thể được tích hợp sẵn trên thiết bị IoT. Ví dụ: các camera an ninh thông minh có khả năng nhận dạng khuôn mặt được kết nối với mạng cục bộ (LAN) cũng như với bộ nhớ 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 một trung tâm điện toán biên cũng có thể là kiến ​​trúc cho mạng điện toán biên.

Ngược lại, điện toán sương mù đặt trí thông minh hoặc sức mạnh tính toán trên mạng LAN bằng cách sử dụng nút sương mù hoặc trung tâm sương mù. Trung tâm thu thập các tín hiệu trong thế giới thực từ các thiết bị và quy trình IoT, sau đó hướng dẫn các máy thông minh, được kết nối về những việc cần làm. Nút sương mù cũng chịu trách nhiệm gửi dữ liệu đến máy chủ đám mây trung tâm để phân tích chuyên sâu, điều này không quan trọng đối với việc ra quyết định theo thời gian thực.

Tuy nhiên, một số chuyên gia IoT cho rằng sương mù chỉ là tiêu chuẩn của điện toán biên của Cisco.

Máy tính sương mù Vs. Điện toán đám mây

Bây giờ bạn có thể nghĩ điện toán sương mù và điện toán đám mây rất giống nhau, điều quan trọng là phải biết sự khác biệt giữa điện toán sương mù và điện toán đám mây.

Điện toán đám mây tạo ra một trung tâm tập trung cho tất cả các nhu cầu tính toán và lưu trữ. Nó làm cho một mạng không thông minh. Ngược lại; kết nối mạng sương mù mang trí thông minh đến rìa của mạng cũng được kết nối với đám mây.

Trí thông minh tiên tiến như vậy giúp giảm tải cho điện toán đám mây và tài nguyên internet.

Các thành phần của điện toán sương mù

Các công ty IoT khác nhau sử dụng các cách khác nhau để thiết lập hệ thống mạng sương mù. Do đó, bạn có thể tìm thấy nhiều kiến ​​trúc trong hệ sinh thái mạng sương mù. Tuy nhiên, sau đây là các thành phần phổ biến trong bất kỳ kiến ​​trúc phun sương tiêu chuẩn nào:

#1. Nút ảo và nút vật lý

Đây chỉ đơn giản là các thiết bị dành cho người dùng cuối như điện thoại di động, các cảm biến khác nhau trong dây chuyền sản xuất, loa thông minh, đèn thông minh và nhiều thiết bị khác tạo dữ liệu và thực hiện các hướng dẫn.

#2. Thiết bị hoặc nút sương mù

Đây thường là máy chủ sương mù, cổng sương mù và thiết bị sương mù. 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, các cổng sương mù đảm nhận việc định tuyến và định tuyến lại dữ liệu.

#3. Dịch vụ giám sát

Các API này đảm bảo các nút sương mù và thiết bị IoT không bị đình trệ và luôn giao tiếp.

#4. Chương trình xử lý dữ liệu

Các chương trình này chạy trên máy chủ sương mù để lọc, xử lý, làm sạch, 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 đơn vị cân bằng tải và giám sát việc sử dụng tất cả các nút sương mù.

#6. Ứng dụng và công cụ bảo mật

Luôn cần mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền và ở trạng thái nghỉ để đảm bảo tính toán sương mù an toàn. Các thành phần này đảm bảo mã hóa mạnh mẽ dữ liệu kỹ thuật 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 sử dụng để kiểm soát toàn bộ hệ thống.

Tại sao và khi nào bạn cần máy tính sương mù?

Điện toán sương mù cho phép các doanh nghiệp 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 người dùng tăng lên, điện toán đám mây có thể thất bại.

Điện toán đám mây là nguồn cung cấp sức mạnh tính toán chi phí thấp, nền tảng lập trình và lưu trữ dung lượng lớn. Tuy nhiên, bạn không thể chỉ dựa vào đám mây hoặc ảo hóa khi nói đến các quy trình đòi hỏi mức độ chính xác và tốc độ siêu tới hạn.

Khi nói về độ trễ gần như bằng không trong một nhà máy hoặc thành phố thông minh dựa trên hệ thống IoT, bạn phải thiết lập một hoặc nhiều hệ thống mạng sương mù tùy thuộc vào quy mô của môi trường IoT.

Một số lý do đáng chú ý khác để thực hiện sương mù là:

• Hệ thống IoT của bạn đang thu thập quá nhiều dữ liệu và bạn không cần tất cả dữ liệu này. Do đó, tạo sương mù có thể giúp bạn lọc dữ liệu.
• Thiết bị IIoT được nối mạng cần phản ứng trong vòng một phần nghìn giây kể từ khi phát hiện sự bất thường. Tốc độ như vậy chỉ có thể xảy ra với điện toán ranh giới hoặc điện toán sương mù.

Tiếp theo, hãy khám phá những lợi ích của điện toán sương mù.

Lợi ích của điện toán sương mù

Tìm bên dưới tiềm năng của mạng sương mù trong thành phố thông minh, gia đình và tự động hóa công nghiệp:

Giảm thiểu độ trễ

Nếu độ trễ rất quan trọng đối với doanh nghiệp của bạn, thì điện toán sương mù là một lựa chọn lý tưởng. Nó 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 có giá trị, mạng sương mù có thể đưa ra cảnh báo nhanh hơn, đảm bảo mất ít 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 vào máy chủ đám mây. Do đó, không cần một lượng lớn băng thông mạng. Nó không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào internet mà còn giảm chi phí cho các công ty.

Mặc dù các thiết bị được kết nối tiếp tục tạo dữ liệu để phân tích, nhưng các tác vụ được thực hiện tại điểm gần nhất. Kết quả là, hầu hết dữ liệu không cần vận chuyển.

Sự riêng tư

Mặc dù quyền riêng tư của dữ liệu là rất quan trọng trong thế giới hiện tại, nhưng điện toán sương mù sẽ giải quyết vấn đề đó. Bất cứ khi nào doanh nghiệp cần áp dụng một mức độ riêng tư nhất định, họ có thể sử dụng mạng sương mù.

Tất cả dữ liệu quan trọng của nhiệm vụ đều được phân tích cục bộ khi một nhóm CNTT giám sát và hỗ trợ thiết bị một cách cẩn thận. Chỉ các tập hợp con dữ liệu cần phân tích cấp cao hơn mới được gửi đến máy chủ đám mây.

Vì lý do này, dữ liệu được xử lý bằng điện toán sương mù tương đối an toàn hơn trước những kẻ xâm phạm quyền riêng tư.

Giảm chi phí

Chi phí thường là một mối quan tâm lớn đối với tất cả các loại tổ chức. Nếu họ chọn phun sương, chi phí chung cho công ty sẽ giảm. Vì loại máy tính này cần 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 truy cập trái phép và tội phạm mạng. Trong điện toán sương mù, các nút sương mù có thể được theo dõi và bảo vệ bằng cách sử dụng các điều khiển và chính sách tương tự mà các công ty có đối với phần còn lại của môi trường CNTT của họ. Do đó, dữ liệu vẫn an toàn trong quá trình vận chuyển và khi nghỉ ngơi.

Cải thiện độ tin cậy

Trong hầu hết các trường hợp, thiết bị IoT phải hoạt động trong điều kiện môi trường khó khăn. Mạng sương mù có thể cải thiện độ tin cậy của dữ liệu ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt này đồng thời giảm nhu cầu truyền dữ liệu lên đám mây.

Phân tích thời gian thực

Các công ty sử dụng điện toán sương mù cũng có quyền truy cập vào phân tích dữ liệu trong thời gian thực. Họ có thể tận dụng tính năng này để đi trước các đối thủ cạnh tranh.

Các công ty sản xuất và tài chính cần đưa ra quyết định ngay lập tức bằng cách sử dụng dữ liệu phân tích. Họ có thể hưởng lợi từ việc tạo sương mù với tốc độ truyền dữ liệu thời gian thực nhanh chóng.

Tài nguyên học tập

#1. Điện toán sương mù: Khái niệm, Khung và Ứng dụng

Bạn đang tìm một cuốn giáo trình dạng sách học phun sương từ cơ bản đến nâng cao? Hãy thử cuốn sách này về điện toán sương mù của CRC Press trên Amazon.

Sau đây là những đặc điểm đáng chú ý của cuốn sách bìa cứng này:

• Giới thiệu và khái niệm cơ bản về điện toán sương mù
• Kiến trúc điện toán sương mù
• Đánh giá điện toán sương mù trong IoT
• Học máy trong điện toán sương mù
• Bảo mật thông tin trong điện toán sương mù
• Ứng dụng và công cụ mô phỏng điện toán sương mù
• Các ứng dụng thực tế khác nhau của điện toán sương mù

#2. Điện toán sương mù và Internet vạn vật

Hội nghị tiến hành về Điện toán sương mù và Internet vạn vật đã diễn ra trong thời gian gần đây. Nó nhắm vào chủ đề mới nổi của ngành công nghệ thông tin.

Cuốn sách tóm tắt hội nghị máy tính này có sẵn trên Amazon ở các phiên bản bìa cứng và bìa mềm.

kết thúc

Internet vạn vật và Internet vạn vật công nghiệp đang phát triển nhanh chóng. Theo Statista, có 8,6 tỷ thiết bị IoT và IIoT đang hoạt động vào năm 2019. Con số này đã 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 thế giới sẽ chứng kiến ​​khoảng 29,42 tỷ thiết bị IoT hoạt động vào năm 2030.

Số lượng lớn thiết bị IoT tại nhà, thành phố thông minh và các ngành công nghiệp sẽ yêu cầu hàng petabyte băng thông internet nếu chúng dự định hoạt động trên 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 dính vào đám mây. Điện toán sương mù là một giải pháp hợp lý giữa đám mây và biên, đồng thời bạn có thể khám phá các cơ hội kinh doanh hoặc các vị trí chuyên nghiệp được trả lương cao khi học và thành thạo điện toán sương mù.