مفهوم Fog Computing چیست؟ – قسمت دوم (پایانی)

در قسمت اول از سری مقالات Fog Computing به بررسی (Internet of Things (IoT و دلایل استفاده از آن در دنیای امروز پرداختیم و در این مقاله که قسمت دوم (پایانی) می باشد به بررسی نحوه عملکرد این تکنولوژی می پردازیم.

Fog Computing چیست؟

تکنولوژی Fog Computing، شرایط پیاده سازی Cloud در نزدیکی تجهیزاتی که داده‌های IoT را تولید و روی آن فعالیت انجام می‌دهند، فراهم می‌نماید. این تجهیزات Fog Node نامیده می‌شوند و از طریق اتصال شبکه در هر جایی مانند سطح کارخانه، بالای تیرهای برق، در امتداد مسیر ریلی، در وسایل نقلیه یا روی سکوهای نفتی قابل استفاده می‌باشند. هر تجهیزی با دارا بودن اتصال Network ، Storage و Computing، می‌تواند یک Fog Node باشد. به عنوان نمونه می‌توان از Controllerها، سوییچ‌ها، روترها، سرورهای Embed‌شده و دوربین‌های مداربسته نام برد.

طبق برآورد IDC، حجم داده‌های تحلیل شده در تجهیزاتی که به لحاظ فیزیکی در نزدیکی IoT قرار دارند، حدود 40 درصد می‌باشد. بنابراین استدلال این است که تجزیه و تحلیل داده‌های IoT در نزدیکی جایی که ارائه می‌شوند، موجب کاهش زمان تاخیر می‌گردد.

تاکید این نکته که تجزیه و تحلیل داده‌های IoT در نزدیکی مکان گردآوری آنها، موجب کاهش زمان تاخیر می‌گردد بسیار حائز اهمیت می باشد. این تکنولوژی چندین گیگابایت از ترافیک را از شبکه اصلی منتقل نموده و داده‌های حساس را در داخل شبکه نگه می‌دارد.

Fog به ایجاد Cloud در نزدیکی تجهیزات تولید کننده‌ی داده‌ها می‌پردازد.

انواع برنامه های مربوط به Fog

برنامه‌های Fog نیز به اندازه Internet of Things از تنوع برخوردار می‌باشند. قابلیت‌های معمول این برنامه‌ها شامل مانیتورینگ و یا تجزیه و تحلیل داده‌های Real-Time مربوط به اشیای متصل به شبکه و سپس آغاز یک فعالیت است. لازم به ذکر است که این فعالیت می‌تواند شامل ارتباطات ماشین به ماشین یا M2M و یا تعاملات انسان با ماشین یا HMI گردد. به عنوان نمونه می‌توان از قفل شدن درب، تغییر تنظیمات تجهیزات، استفاده از ترمز در قطار، زوم شدن دوربین، باز شدن دریچه در صورت ایجاد فشار، رسم نمودار میله‌ای یا ارسال هشدار به تکنسین برای انجام اقدامات پیشگیرانه نام برد؛ و البته شایان ذکر است که  این امکان و احتمالات نامحدود می‌باشند.

ایجاد برنامه‌های Fog در بخش تولید، نفت و گاز، خدمات رفاهی، حمل و نقل، معدن و بخش دولتی به سرعت در حال گسترش می‌باشد.

در هنگام بررسی Fog Computing توجه داشته باشید که:

• داده‌ها در دورترین لبه (Edge) شبکه جمع می‌شوند: وسایل نقلیه، کشتی‌ها، سطح کارخانه‌ها، جاده‌ها، مسیرهای ریلی و غیره.
• هزاران یا میلیون‌ها شیء، در یک محدوده جغرافیایی وسیع، در حال ایجاد داده‌ها می‌باشند.
• تجزیه و تحلیل و همچنین فعالیت بر روی داده‌ها، باید در مدت زمانی کمتر از یک ثانیه صورت گیرد.

نحوه عملکرد Fog

Developerها، برنامه‌های IoT را برای Fog Nodeها در لبه‌ شبکه نوشته و ارائه می‌دهند. Fog Nodeهایی که در نزدیک‌ترین مکان به لبه شبکه قرار دارند، داده‌ها را از تجهیزات IoT دریافت می‌کنند. سپس همانطور که در ادامه این مقاله در جدول نشان داده شده است، انواع مختلفی از داده‌ها توسط برنامه‌های Fog IoT به منظور تجزیه و تحلیل به مکان مناسب هدایت می‌شوند.

• داده‌های حساس به زمان، در Fog Nodeهای نزدیک به تجهیزاتِ تولید کننده‌ی داده، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گردند. برای مثال، مهم‌ترین مساله در شبکه توزیعCisco Smart Grid ، تایید این موضوع است که Loop‌های کنترل و محافظت به درستی کار کنند. بنابراین Fog Nodeهای نزدیک به سنسورهای ‌Grid می‌توانند علایم مشکل‌زا را مورد بررسی قرار داده و از طریق ارسال دستورات کنترلی به محرک‌ها، مانع بروز مشکل گردند.

• داده‌هایی که می‌توانند چندین ثانیه یا دقیقه برای یک Action منتظر بمانند، جهت تحلیل و فعالیت به یک Aggregation Node یا نقطه تجمیع فرستاده می‌شوند. در مورد Smart Grid، هر یک از ایستگاه‌های فرعی ممکن است Aggregation Node مخصوص خود را داشته باشد که وضعیت عملیاتی هر یک از Feederهای فرعی یا جانبی را گزارش می‌کند.
• داده‌هایی که حساسیت کمتری نسبت به زمان دارند، برای تجزیه و تحلیل بر حسب زمان (Historical Analysis)، تحلیل داده‌های حجیم و ذخیره‌سازی بلندمدت به Cloud ارسال می‌شوند. برای مثال، هر یک از هزاران یا صدها هزار Fog Node می‌تواند به منظور تجزیه و تحلیل بر حسب زمان و ذخیره‌سازی، یک خلاصه‌ی دوره‌ای از داده‌های شبکه را به Cloud ارسال نماید.

جدول  گسترش Cloud به لبه شبکه توسط Fog Nodeها

Haptics*: یک تکنولوژی کنترل کننده با استفاده از حس لامسه می‌باشد. یک تجربه واقعی، مستلزم بازخورد در مدت زمان کمتر از یک میلی ثانیه است.

بررسی فرآیند های Fog و Cloud:

Fog Node

• Feedهای مربوط به تجهیزات IoT را که از هر نوع پروتکلی استفاده می‌کند، به صورت Real-Time دریافت می‌کند.
• برنامه‌های فعال IoT را برای تحلیل و کنترل Real-Time با مدت زمان پاسخگویی میلی‌ثانیه اجرا می‌نماید.
• قابلیت ذخیره‌سازی موقت، اغلب به مدت 1تا 2 ساعت را ارائه می‌نماید.
• یک خلاصه‌ی دوره‌ای از داده‌ها را به Cloud ارسال می‌کند.

پلتفرم Cloud

• خلاصه داده‌ها را از تعداد زیادی Fog Node دریافت و جمع‌آوری می‌نماید.
• روی داده‌های IoT و داده‌های حاصل از سایر منابع، تجزیه و تحلیل انجام می‌دهد تا به اطلاعات کسب‌و‌کار دسترسی یابد.
• بر اساس این اطلاعات می‌تواند قواعد جدید برنامه را به Fog Nodeها ارسال نماید.

مزایای Fog Computing

این تکنولوژی Cloud را در نزدیکی تجهیزاتی قرار می‌دهد که داده‌ها را تولید نموده و روی آنها فعالیت‌هایی را انجام می‌دهند. این تکنولوژی از جهات زیر به نفع کسب‌و‌کار خواهد بود:

• چابکی بیشتر کسب‌و‌کار: Developerها با ابزار درست می‌توانند به سرعت برنامه‌های Fog را توسعه داده و آنها را در موارد لازم به کار برند. تولید کنندگان ماشین به مشتریان خود، MaaS را پیشنهاد می‌کنند. برنامه‌های Fog می‌تواند دستگاه‌ را مطابق با نیاز هر یک از مشتریان تنظیم نماید.

• امنیت بیشتر: روند محافظت از Fog Nodeها با استفاده از روش‌های کنترل مشابه و Policyها و شیوه‌های بکار رفته در سایر بخش های IT صورت می‌گیرد. علاوه بر آن از راهکارهای مشابهی جهت ارائه امنیت فیزیکی و امنیت سایبری استفاده می‌نماید.

• اطلاعات دقیق‌تر همراه با کنترل حریم خصوصی: به جای ارسال داده‌های حساس به ‌Cloud، این داده‌ها را به صورت Local تجزیه و تحلیل می‌کند. بنابراین تیم IT می‌تواند تجهیزاتی که داده‌ها را جمع‌آوری، تحلیل و ذخیره‌ می‌نماید، کنترل و مانیتور نماید.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی: پهنای باند را با پردازش داده‌های انتخاب شده به صورت Local، به جای ارسال آنها به Cloud برای انجام فرآیند تجزیه و تحلیل، حفظ می‌کند.

جمع‌بندی

Fog Computing، شرایطی را برای Cloud فراهم می‌آورد که بتواند تا دو اگزابایت داده‌ی حاصل از IoT در طول روز را مدیریت نماید. علاوه بر آن می توان چالش‌های مربوط به گسترش حجم زیاد داده‌ها، تنوع و سرعت را نیز با پردازش داده‌ها در نزدیک جایی که ایجاد شده‌ و مورد نیاز می‌باشند، حل نمود.

این تکنولوژی با حذف مسیر ارسال به Cloud جهت انجام فرآیند تجزیه و تحلیل، موجب تسریع کسب آگاهی و اطلاعات در مورد رویدادها و پاسخ‌دهی سریع به آنها می‌گردد. همچنین با انتقال چندین گیکابایت ترافیک از شبکه اصلی، نیاز به فرآیند پرهزینه‌ی افزایش پهنای باند را از بین برده و از طریق تحلیل داده‌های IoT در داخل همان فضا از این داده‌های حساس محافظت می‌نماید. در نهایت، سازمان‌هایی که از Fog Computing استفاده می‌کنند، به اطلاعات دقیق‌تر و سریع‌تری دست می‌یابند که موجب افزایش چابکی در کسب‌و‌کار، ارتقای سطح سرویس‌دهی و بهبود امنیت می‌گردد.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مفهوم Fog Computing چیست؟ – قسمت اول

مفهوم Fog Computing چیست؟ – قسمت دوم (پایانی)