ОБЛАЧНЫЕ СЕР­ВИ­СЫ

Экс­пер­ты Gartner от­но­сят ту­ман­ные вы­чис­ле­ния к важ­ней­шим тех­но­ло­ги­че­ским тен­ден­ци­ям 2018 го­да. Кон­цеп­ция ту­ман­ных вы­чис­ле­ний бы­ла сфор­му­ли­ро­ва­на око­ло се­ми лет на­зад ком­па­ни­ей Cisco Systems и пред­по­ла­га­ла рас­ши­ре­ние об­лач­ных вы­чис­ле­ний до гра­ниц се­ти. Соо

Lan - - Колонка Редактора - Алек­сей Чер­но­бров­цев

Стан­дар­ти­за­ция ту­ман­ной ин­фра­струк­ту­ры

В слу­чае ту­ман­ных вы­чис­ле­ний (Fog Computing) часть функ­ций по об­ра­бот­ке и хранению дан­ных пе­ре­да­ет­ся гра­нич­ным уз­лам се­ти. При­бли­же­ние об­ра­бот­ки дан­ных к ко­неч­ным по­тре­би­те­лям поз­во­ля­ет ре­шать мно­гие за­да­чи, воз­ни­ка­ю­щие при экс­по­нен­ци­аль­ном ро­сте чис­ла под­клю­чен­ных к се­ти устройств. К та­ким устрой­ствам от­но­сят­ся мно­го­чис­лен­ные объ­ек­ты Ин­тер­не­та ве­щей (Internet of Things, IoT) и Про­мыш­лен­но­го ин­тер­не­та (Industrial Internet of Things, IIoT).

В 2015 го­ду был со­здан меж­ду­на­род­ный кон­сор­ци­ум OpenFog Consortium, ко­то­рый объ­еди­ня­ет ком­па­нии, ра­бо­та­ю­щие в об­ла­сти вы­со­ких тех­но­ло­гий, и ака­де­ми­че­ские ин­сти­ту­ты. Он взял на се­бя за­да­чу про­дви­же­ния и стан­дар­ти­за­ции ту­ман­ных вы­чис­ле­ний. Сре­ди ос­но­ва­те­лей OpenFog Consortium — ARM Holdings, Cisco, Dell, Intel, Microsoft и Прин­стон­ский уни­вер­си­тет. В на­сто­я­щее вре­мя в его со­став вхо­дят око­ло 60 ор­га­ни­за­ций.

В фев­ра­ле 2017 го­да кон­сор­ци­ум пред­ло­жил эта­лон­ную ар­хи­тек­ту­ру ту­ман­ных вы­чис­ле­ний: OpenFog Reference Architecture. А в июне 2018-го ас­со­ци­а­ция IEEE Standards Association при­ня­ла эту ар­хи­тек­ту­ру в ка­че­стве офи­ци­аль­но­го стан­дар­та.

Но­вый стан­дарт IEEE 1934 ре­гла­мен­ти­ру­ет при­ме­не­ние эта­лон­ной ар­хи­тек­ту­ры как уни­вер­саль­ной тех­но­ло­ги­че­ской плат­фор­мы для под­держ­ки при­ло­же­ний, тре­бу­ю­щих об­ра­бот­ки огром­ных мас­си­вов дан­ных, в част­но­сти за­дач Ин­тер­не­та ве­щей, ис­кус­ствен­но­го ин­тел­лек­та, се­тей 5G и ря­да дру­гих со­вре­мен­ных тех­но­ло­гий.

Этот стан­дарт, по мне­нию участ­ни­ков кон­сор­ци­у­ма и раз­ра­бот­чи­ков IEEE, при­зван обес­пе­чить ин­те­ро­пе­ра­бель­ность и «сквоз­ную» сов­ме­сти­мость дан­ных в еди­ной сре­де, фор­ми­ру­е­мой став­ши­ми уже тра­ди­ци­он­ны­ми об­ла­ка­ми и бур­но раз­ви­ва­ю­щим­ся ми­ром под­клю­чен­ных «ве­щей».

ТУ­МАН­НЫЕ ВЫ­ЧИС­ЛЕ­НИЯ

По мне­нию участ­ни­ков кон­сор­ци­у­ма, циф­ро­вые ин­но­ва­ции со­вре­мен­но­го ми­ра — IoT, ис­кус­ствен­ный ин­тел­лект, вир­ту­аль­ная ре­аль­ность, так­тиль­ный ин­тер­нет, се­ти 5G — спо­соб­ны ко­рен­ным об­ра­зом из­ме­нить про­из­вод­ствен­ные про­цес­сы, биз­нес и жизнь лю­дей. Од­на­ко пе­ре­ме­ще­ние зет­та­байт­ных объ­е­мов дан­ных, ге­не­ри­ру­е­мых под­клю­чен­ны­ми пред­при­я­ти­я­ми, зданиями, боль­ни­ца­ми, ав­то­мо­би­ля­ми, мо­жет при­ве­сти к воз­ник­но­ве­нию мно­же­ства про­блем в тра­ди­ци­он­ных об­лач­ных ин­фра­струк­ту­рах.

Пе­ре­да­ча в об­ла­ка гро­мад­ных мас­си­вов дан­ных, их об­ра­бот­ка, фор­ми­ро­ва­ние управ­ля­ю­щих воз­дей­ствий и их до­став­ка за ра­зум­ное вре­мя тре­бу­ют очень вы­со­кой про­из­во­ди­тель­но­сти от об­лач­ных ре­сур­сов и ши­ро­чай­шей по­ло­сы про­пус­ка­ния от «сквоз­ной» се­те­вой ин­фра­струк­ту­ры. Од­на­ко по­стро­е­ние, под­держ­ка и раз­ви­тие по­доб­ных си­стем со­пря­же­ны с ги­гант­ски­ми затратами. Кон­сор­ци­ум OpenFog Consortium на­ме­рен раз­ра­бо­тать от­кры­тую ар­хи­тек­ту­ру, со­зда­ние ко­то­рой экс­пер­ты этой ор­га­ни­за­ции счи­та­ют од­ной из важ­ней­ших за­дач со­вре­мен­но­го под­клю­чен­но­го ми­ра.

Ин­фра­струк­ту­ра ту­ман­ных вы­чис­ле­ний, по опре­де­ле­нию OpenFog Consortium, яв­ля­ет­ся го­ри­зон­таль­ной си­стем­ной ар­хи­тек­ту­рой, ко­то­рая рас­пре­де­ля­ет вы­чис­ли­тель­ные мощ­но­сти, сред­ства хра­не­ния, се­те­вые функ­ции, сред­ства управ­ле­ния во всем кон­ти­ну­у­ме — от «ве­щей» до об­ла­ков — с це­лью при­бли­зить эти ре­сур­сы к ко­неч­ным поль­зо­ва­те­лям и уско­рить про­цес­сы при­ня­тия ре­ше­ний. Эта­лон­ная ар­хи­тек­ту­ра ту­ман­ных вы­чис­ле­ний на­це­ле­на на опре­де­лен­ный класс биз­нес-за­дач, для ко­то­рых облачные струк­ту­ры или ин­тел­лек­ту­аль­ные гра­нич­ные устрой­ства са­ми по се­бе недо­ста­точ­но эф­фек­тив­ны. Она до­пол­ня­ет тра­ди­ци­он­ную мо­дель об­лач­ных вы­чис­ле­ний, обес­пе­чи­вая вы­пол­не­ние при­су­щих им функ­ций на раз­лич­ных уров­нях се­те­вой то­по­ло­гии с со­хра­не­ни­ем та­ких тех­но­ло­ги­че­ских пре­иму­ществ, как вир­ту­а­ли­за­ция, кон­тей­не­ри­за­ция, ор­кест­ров­ка, управ­ля­е­мость, эф­фек­тив­ность.

Та­кая ар­хи­тек­ту­ра устра­ня­ет огра­ни­че­ния цен­тра­ли­зо­ван­ных об­лач­ных ре­ше­ний, предо­став­ляя необ­хо­ди­мые для кон­крет­ных за­дач ре­сур­сы и ка­на­лы свя­зи.

ЭТА­ЛОН­НАЯ АР­ХИ­ТЕК­ТУ­РА

Эта­лон­ная ар­хи­тек­ту­ра OpenFog Reference Architecture (OpenFog RA) опи­сы­ва­ет уни­вер­саль­ную плат­фор­му ту­ман­ных вы­чис­ле­ний, ко­то­рая при­ме­ни­ма для при­ло­же­ний лю­бых вер­ти­каль­ных рын­ков.

К ним от­но­сят­ся транс­порт, сель­ское хо­зяй­ство, ин­тел­лек­ту­аль­ные зда­ния и го­ро­да, здра­во­охра­не­ние, го­сти­нич­ный биз­нес, фи­нан­со­вые услу­ги и мно­гие дру­гие от­рас­ли, где внед­ре­ние ре­ше­ний IoT спо­соб­но по­вы­сить эф­фек­тив­ность и без­опас­ность и обес­пе­чить при­ня­тие ре­ше­ний в ре­жи­ме ре­аль­но­го вре­ме­ни.

Ар­хи­тек­ту­ра OpenFog RA ба­зи­ру­ет­ся на вось­ми ос­но­во­по­ла­га­ю­щих тех­но­ло­ги­че­ских прин­ци­пах (Pillars), ха­рак­те­ри­зу­ю­щих при­над­леж­ность си­стем к клас­су OpenFog (рис. 1).

Клю­че­вы­ми ат­ри­бу­та­ми от­кры­тых ту­ман­ных струк­тур, по­стро­ен­ных на ос­но­ве го­ри­зон­таль­ной «ту­ман­ной» ар­хи­тек­ту­ры си­стем­но­го уров­ня, яв­ля­ют­ся без­опас­ность, мас­шта­би­ру­е­мость, от­кры­тость,

ав­то­ном­ность, про­грам­ми­ру­е­мость, ра­бо­то­спо­соб­ность, ре­мон­то­при­год­ность, адап­тив­ность, а так­же иерар­хич­ность.

БЕЗ­ОПАС­НОСТЬ

Зна­чи­тель­ная часть при­ло­же­ний IoT, под­дер­жи­ва­е­мых ин­фра­струк­ту­рой на ос­но­ве OpenFog RA, име­ет кри­ти­че­ски важ­ное зна­че­ние для биз­не­са, управ­ле­ния про­из­вод­ством и жиз­ни лю­дей. По­это­му лю­бые ин­ци­ден­ты в об­ла­сти без­опас­но­сти мо­гут иметь са­мые се­рьез­ные по­след­ствия.

Ар­хи­тек­ту­ра OpenFog RA поз­во­ля­ет со­зда­вать вы­чис­ли­тель­ные сре­ды, осна­щен­ные ши­ро­ким спек­тром средств без­опас­но­сти, ко­то­рые используются во всех их ком­по­нен­тах — от «ве­щей» и устройств IoT до ту­ман­ных струк­тур и об­лач­ных сред. При та­ком под­хо­де за­щи­щен­ны­ми ока­зы­ва­ют­ся все ре­ше­ния и тех­но­ло­гии, ко­то­рые мо­гут быть при­ме­не­ны в уз­лах ту­ман­ных струк­тур — от чи­пов до при­ло­же­ний.

Спе­ци­фи­че­ский на­бор тре­бо­ва­ний к без­опас­но­сти фор­ми­ру­ет­ся с уче­том кон­крет­ных при­ме­не­ний, вер­ти­каль­ных рын­ков, ти­пов и ме­ста раз­ме­ще­ния та­ких уз­лов. Тем не ме­нее к за­щи­те ин­фра­струк­ту­ры предъ­яв­ля­ет­ся опре­де­лен­ный на­бор тре­бо­ва­ний, ко­то­рые необ­хо­ди­мо со­блю­дать при раз­ра­бот­ке ре­ше­ний на ос­но­ве эта­лон­ной ар­хи­тек­ту­ры. Преж­де все­го это кон­фи­ден­ци­аль­ность, ано­ним­ность, це­лост­ность, до­ве­рие, ат­те­ста­ция, про­вер­ка и из­ме­ре­ния.

Со­от­вет­ствие пе­ре­чис­лен­ным тре­бо­ва­ни­ям га­ран­ти­ру­ет, что ре­ше­ния OpenFog бу­дут раз­вер­ты­вать­ся в без­опас­ной вы­чис­ли­тель­ной сре­де, обес­пе­чи­ва­ю­щей за­щи­ту уз­лов, се­те­вых ком­по­нен­тов, про­цес­сов управ­ле­ния и ор­кест­ров­ки. Ар­хи­тек­то­ры и ди­зай­не­ры смо­гут со­сре­до­то­чить­ся ис­клю­чи­тель­но на тех про­бле­мах без­опас­но­сти и кон­фи­ден­ци­аль­но­сти, ко­то­рые ха­рак­тер­ны для устройств, ис­поль­зу­е­мых в их при­ло­же­ни­ях.

Все ту­ман­ные уз­лы долж­ны со­дер­жать ком­по­нен­ты до­ве­рен­но­го ап­па­рат­но­го обес­пе­че­ния (Hardware Root of Trust), управ­ле­ние ко­то­рым пе­ре­да­ет­ся при вклю­че­нии пи­та­ния, по­сле че­го це­поч­ка до­ве­рия рас­про­стра­ня­ет­ся на дру­гие ап­па­рат­ные и про­грамм­ные ком­по­нен­ты, а так­же на встро­ен­ное ПО.

Уз­лы, раз­ме­щен­ные на гра­ни­це се­ти, осу­ществ­ля­ют управ­ле­ние до­сту­пом и шиф­ро­ва­ние дан­ных. Они долж­ны обес­пе­чи­вать их кон­тек­сту­аль­ную це­лост­ность и изо­ля­цию, а так­же аг­ре­ги­ро­вать кон­фи­ден­ци­аль­ные дан­ные, преж­де чем они бу­дут на­прав­ле­ны на сле­ду­ю­щие уров­ни.

В бо­лее слож­ных струк­ту­рах, под­дер­жи­ва­ю­щих сер­вис­ные мо­де­ли FaaS (Fog as a Service), це­поч­ки до­ве­рия фор­ми­ру­ют­ся от уз­ла к уз­лу и рас­про­стра­ня­ют­ся на облачные ком­по­нен­ты. Так как уз­лы мо­гут ди­на­ми­че­ски со­зда­вать­ся и рас­фор­ми­ро­вы­вать­ся, ис­поль­зу­е­мые для это­го про­грамм­ные и ап­па­рат­ные ре­сур­сы долж­ны быть до­ве­рен­ны­ми и ат­те­сто­ван­ны­ми.

МАС­ШТА­БИ­РУ­Е­МОСТЬ

Мас­шта­би­ру­е­мость обес­пе­чи­ва­ет­ся ди­на­ми­че­ским со­от­вет­стви­ем тех­но­ло­ги­че­ских

воз­мож­но­стей ту­ман­ных сред биз­нес-тре­бо­ва­ни­ям с уче­том та­ких фак­то­ров, как ра­бо­чие на­груз­ки, про­из­во­ди­тель­ность, сто­и­мост­ные по­ка­за­те­ли.

Мас­шта­би­ру­е­мость под­ра­зу­ме­ва­ет вне­се­ние из­ме­не­ний в от­дель­ные уз­лы се­ти пу­тем до­бав­ле­ния ап­па­рат­но­го и про­грамм­но­го обес­пе­че­ния, уве­ли­че­ние чис­ла уз­лов на осо­бо за­гру­жен­ных уров­нях или на со­сед­них с ни­ми ли­бо умень­ше­ние их ко­ли­че­ства по ме­ре необ­хо­ди­мо­сти, а так­же до­бав­ле­ние си­стем хра­не­ния дан­ных и средств ана­ли­ти­ки.

Это поз­во­ля­ет на­ра­щи­вать про­из­во­ди­тель­ность в ту­ман­ных струк­ту­рах, из­ме­нять раз­ме­ры се­тей при уве­ли­че­нии чис­ла при­ло­же­ний, «ве­щей» или ко­неч­ных поль­зо­ва­те­лей, рас­ши­рять функ­ци­о­наль­ность средств обес­пе­че­ния на­деж­но­сти и без­опас­но­сти. Кро­ме то­го, для адек­ват­ной под­держ­ки при­ло­же­ни­я­ми, ин­фра­струк­ту­рой управ­ле­ния и ор­кест­ров­ки огром­но­го чис­ла под­клю­чен­ных к се­ти «ве­щей» и объ­ек­тов осу­ществ­ля­ет­ся мо­ди­фи­ка­ция ап­па­рат­ных кон­фи­гу­ра­ций ком­по­нен­тов уз­лов, а так­же про­грамм­но­го обес­пе­че­ния.

Бу­дучи од­ним из важ­ней­ших прин­ци­пов мо­де­ли FaaS, мас­шта­би­ру­е­мость де­ла­ет воз­мож­ной «опла­ту по ме­ре ро­ста». Это осо­бен­но важ­но на эта­пе пер­во­на­чаль­но­го раз­вер­ты­ва­ния об­лач­ных си­стем, а так­же для долгосрочного успе­ха «ту­ман­ных» про­ек­тов.

ОТ­КРЫ­ТОСТЬ

От­кры­тость яв­ля­ет­ся фун­да­мен­таль­ным прин­ци­пом, ко­то­рый спо­соб­ству­ет фор­ми­ро­ва­нию мас­штаб­ной эко­си­сте­мы ту­ман­ных вы­чис­ле­ний, обес­пе­чи­ва­ю­щей раз­вер­ты­ва­ние и под­держ­ку плат­форм и при­ло­же­ний Ин­тер­не­та ве­щей. Она пре­пят­ству­ет огра­ни­че­нию чис­ла по­став­щи­ков и пре­ва­ли­ро­ва­нию про­при­е­тар­ных «фир­мен­ных» ре­ше­ний, ко­то­рое мо­жет при­ве­сти к удо­ро­жа­нию про­дук­тов, сни­же­нию их ка­че­ства и за­мед­ле­нию ин­но­ва­ци­он­но­го раз­ви­тия си­стем.

Бла­го­да­ря от­кры­то­сти уз­лы мож­но раз­ме­щать в лю­бых сег­мен­тах ту­ман­ных се­тей, рас­ши­рять се­ти пу­тем до­бав­ле­ния уз­лов, ис­поль­зо­вать ди­на­ми­че­ски фор­ми­ру­е­мые про­грамм­но-кон­фи­гу­ри­ру­е­мые уз­лы.

От­кры­тость обес­пе­чи­ва­ет ин­те­ро­пе­ра­бель­ность, под­дер­жи­ва­ет по­стро­е­ние ком­по­ну­е­мой ин­фра­струк­ту­ры, предо­став­ля­ет за­гру­жен­ным при­ло­же­ни­ям воз­мож­ность ис­поль­зо­вать сво­бод­ные ре­сур­сы, поз­во­ля­ет ре­а­ли­зо­вать прин­цип про­зрач­но­сти ме­сто­по­ло­же­ния (Location Transparency).

Про­зрач­ность га­ран­ти­ру­ет уз­лам их раз­ме­ще­ние на лю­бом иерар­хи­че­ском уровне ту­ман­ной се­ти, а «ве­щам» IoT — оп­ти­ми­за­цию се­те­вых под­клю­че­ний и вы­бор наи­бо­лее удоб­ных марш­ру­тов до­сту­па к вы­чис­ли­тель­ным и дру­гим ре­сур­сам.

АВ­ТО­НОМ­НОСТЬ

Ав­то­ном­ность определяется спо­соб­но­стью вы­пол­не­ния уз­ла­ми ту­ман­ных се­тей пред­пи­сан­ных им функ­ций в усло­ви­ях от­ка­зов или от­сут­ствия под­дер­жи­ва­ю­щих их внеш­них сер­ви­сов. В ар­хи­тек­ту­ре OpenFog RA этот прин­цип рас­про­стра­ня­ет­ся на все уров­ни се­те­вой иерар­хии.

К при­ме­ру, в слу­чае опе­ра­ци­он­ной ав­то­ном­но­сти цен­тра­ли­зо­ван­ное при­ня­тие ре­ше­ний в об­ла­ке не яв­ля­ет­ся един­ствен­но воз­мож­ной оп­ци­ей. Бла­го­да­ря ав­то­ном­ной ре­а­ли­за­ции уз­лов по­доб­ные функ­ции вы­пол­ня­ют­ся ло­каль­ны­ми уз­ла­ми на гра­ни­це се­ти на ос­но­ве об­ра­ба­ты­ва­е­мых ими дан­ных.

Сре­ди дру­гих об­ла­стей, где ав­то­ном­ность необ­хо­ди­ма, — опре­де­ле­ние и ре­ги­стра­ция под­клю­ча­е­мых к се­ти объ­ек­тов, ор­кест­ров­ка, управ­ле­ние, обес­пе­че­ние без­опас­но­сти.

Ав­то­ном­ность — один из важ­ней­ших фак­то­ров по­вы­ше­ния эко­но­ми­че­ской эф­фек­тив­но­сти ту­ман­ных струк­тур, по­сколь­ку бла­го­да­ря ей затраты на пе­ре­да­чу в об­ла­ко боль­ших объ­е­мов необ­ра­бо­тан­ных дан­ных зна­чи­тель­но сни­жа­ют­ся.

ПРО­ГРАМ­МИ­РУ­Е­МОСТЬ

Про­грам­ми­ру­е­мость, ко­то­рая долж­на под­дер­жи­вать­ся и ап­па­рат­ны­ми ком­по­нен­та­ми, обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кий уро­вень адап­ти­ру­е­мо­сти при­ло­же­ний, раз­вер­ты­ва­е­мых в ту­ман­ных сре­дах. Это поз­во­ля­ет пол­но­стью ав­то­ма­ти­зи­ро­вать по­втор­ную по­ста­нов­ку за­дач, ко­то­рые долж­ны вы­пол­нять­ся уз­ла­ми ту­ман­ной се­ти или кла­сте­ра­ми, со­сто­я­щи­ми из несколь­ких уз­лов. Та­кой ре­зуль­тат до­сти­га­ет­ся бла­го­да­ря при­ме­не­нию ин­тер­фей­сов про­грам­ми­ро­ва­ния функ­ций, ко­то­рые опи­сы­ва­ют­ся уни­вер­саль­ны­ми ин­тер­фей­са­ми вы­чис­ли­тель­ных или уско­ри­тель­ных ком­по­нен­тов.

Про­грам­ми­ру­е­мость обес­пе­чи­ва­ет фор­ми­ро­ва­ние адап­тив­ной ин­фра­струк­ту­ры, от­ве­ча­ю­щей тре­бо­ва­ни­ям раз­лич­ных сце­на­ри­ев раз­вер­ты­ва­ния при­ло­же­ний IoT, а так­же поз­во­ля­ет оп­ти­ми­зи­ро­вать ис­поль­зо­ва­ние име­ю­щих­ся ре­сур­сов, для че­го, сре­ди про­че­го, применяется кон­тей­не­ри­за­ция.

В слу­чае ре­а­ли­за­ции в ту­ман­ных струк­ту­рах сер­вис­ных мо­де­лей про­грам­ми­ру­е­мость поз­во­ля­ет ло­ги­че­ски изо­ли­ро­вать ис­пол­ни­тель­ные сре­ды раз­лич­ных поль­зо­ва­те­лей. Она ав­то­ма­ти­зи­ру­ет об­нов­ле­ние средств без­опас­но­сти и поз­во­ля­ет быст­рее ре­а­ги­ро­вать на воз­ни­ка­ю­щие угро­зы.

НА­ДЕЖ­НОСТЬ, ГО­ТОВ­НОСТЬ И УДОБСТВО ОБ­СЛУ­ЖИ­ВА­НИЯ

Со­во­куп­ность этих свойств ха­рак­те­ри­зу­ет ра­бо­то­спо­соб­ность и ре­мон­то­при­год-

ность ту­ман­ных ин­фра­струк­тур. Они яв­ля­ют­ся неотъ­ем­ле­мым ат­ри­бу­том со­вре­мен­ной си­стем­ной ар­хи­тек­ту­ры, спо­соб­ствуя умень­ше­нию вре­ме­ни про­стоя, сни­же­нию рис­ков на­ру­ше­ния непре­рыв­но­сти биз­нес-про­цес­сов и упро­ще­нию тех­ни­че­ской под­держ­ки.

Тех­но­ло­гии, необ­хо­ди­мые для их ре­а­ли­за­ции и пред­став­ля­ю­щие со­бой важ­ней­шие ком­по­нен­ты ар­хи­тек­ту­ры OpenFog RA, охва­ты­ва­ют ап­па­рат­ные си­сте­мы, про­грамм­ное обес­пе­че­ние и опе­ра­ции. Они осо­бен­но нуж­ны при со­зда­нии ту­ман­ных ин­фра­струк­тур, ра­бо­та­ю­щих в усло­ви­ях про­мыш­лен­но­го про­из­вод­ства, небла­го­при­ят­ной при­род­ной сре­ды или раз­вер­ну­тых на уда­лен­ных пло­щад­ках ре­ше­ний, до­ступ к ко­то­рым за­труд­нен.

АДАП­ТИВ­НОСТЬ

Ар­хи­тек­тур­ные под­хо­ды OpenFog RA поз­во­ля­ют раз­ра­бот­чи­кам IoT-ре­ше­ний оп­ти­ми­зи­ро­вать раз­ме­ще­ние при­ло­же­ний, яв­ля­ю­щих­ся ком­по­нен­та­ми си­сте­мы при­ня­тия ре­ше­ний.

Дан­ные сен­со­ров и дру­гих устройств ге­не­ри­ру­ют­ся в ви­де раз­ли­ча­ю­щих­ся по объ­е­му мас­си­вов, ко­то­рые по­сту­па­ют в раз­ное (не опре­де­лен­ное за­ра­нее) вре­мя и при этом со­зда­ют весь­ма зна­чи­тель­ный се­те­вой трафик.

Из­влечь из них по­лез­ную ин­фор­ма­цию и сфор­ми­ро­вать по­лез­ный кон­текст, в том чис­ле ре­ко­мен­да­ции для биз­не­са, в боль­шин­стве слу­ча­ев ста­но­вит­ся воз­мож­ным толь­ко по­сле аг­ре­га­ции, со­по­став­ле­ния и ана­ли­за по­лу­чен­ных дан­ных.

Та­кие дей­ствия мо­гут вы­пол­нять­ся на об­лач­ном уровне, но это су­ще­ствен­но уве­ли­чи­ва­ет как за­держ­ки, свя­зан­ные с пе­ре­да­чей боль­ших объ­е­мов дан­ных на зна­чи­тель­ные рас­сто­я­ния, так и рас­хо­ды на опла­ту ка­на­лов свя­зи.

С по­мо­щью ар­хи­тек­ту­ры OpenFog RA мож­но при­бли­зить об­ра­бот­ку дан­ных к источникам их ге­не­ра­ции, что­бы при­ни­мать опе­ра­тив­ные ре­ше­ния сра­зу по­сле то­го, как дан­ные бу­дут пре­вра­ще­ны в осмыс­лен­ный кон­текст.

Это свой­ство ар­хи­тек­ту­ры ее раз­ра­бот­чи­ки на­зва­ли адап­тив­но­стью (Agility). Адап­тив­ность поз­во­ля­ет при­ни­мать стра­те­ги­че­ские ре­ше­ния на раз­лич­ных уров­нях иерар­хии ту­ман­ных струк­тур, быст­ро внед­рять ин­но­ва­ции и осу­ществ­лять мас­шта­би­ро­ва­ние в рам­ках об­щей ин­фра­струк­ту­ры.

ИЕРАР­ХИЧ­НОСТЬ

OpenFog RA до­пол­ня­ет тра­ди­ци­он­ные облачные ар­хи­тек­ту­ры в том чис­ле под­держ­кой иерар­хич­но­сти. Вы­чис­ли­тель­ные ре­сур­сы эта­лон­ной ар­хи­тек­ту­ры мо­гут быть пред­став­ле­ны в ви­де ком­по­нен­тов ло­ги­че­ской иерар­хи­че­ской ин­фра­струк­ту­ры, со­от­вет­ству­ю­щей тре­бо­ва­ни­ям раз­вер­ты­ва­ния ком­плекс­ных «сквоз­ных» си­стем IoT.

Вы­чис­ли­тель­ные ре­сур­сы OpenFog мож­но рас­смат­ри­вать как ло­ги­че­скую иерар­хию, ба­зи­ру­ю­щу­ю­ся на функ­ци­о­наль­ных тре­бо­ва­ни­ях IoT-си­стем. В за­ви­си­мо­сти от их мас­шта­ба и ре­ша­е­мых за­дач иерар­хия мо­жет вклю­чать в се­бя сеть свя­зан­ных меж­ду со­бой ин­тел­лек­ту­аль­ных си­стем, рас­по­ло­жен­ных на раз­лич­ных фи­зи­че­ских или ло­ги­че­ских уров­нях ар­хи­тек­ту­ры. В то же вре­мя с за­да­ча­ми IoT мо­жет справ­лять­ся од­на фи­зи­че­ская си­сте­ма, как это преду­смат­ри­ва­ет­ся прин­ци­пом ав­то­ном­но­сти. Каж­дый уро­вень иерар­хии обес­пе­чи­ва­ет под­держ­ку опре­де­лен­но­го на­бо­ра функ­ций, необ­хо­ди­мых для ра­бо­ты IoT­си­стем. Мно­го­уров­не­вая ар­хи­тек­ту­ра си­стем IoT по­ка­за­на на рис. 2. Ее ниж­ний уро­вень фор­ми­ру­ют устрой­ства, в со­став ко­то­рых вхо­дят дат­чи­ки, ис­пол­ни­тель­ные ме­ха­низ­мы, ви­део­ка­ме­ры, смарт­фо­ны, план­ше­ты.

Мо­ни­то­ринг и управ­ле­ние осу­ществ­ля­ют­ся мик­ро­кон­трол­ле­ра­ми: они от­ве­ча­ют за про­вер­ку со­сто­я­ния про­ис­хо­дя­щих про­цес­сов, фор­ми­ро­ва­ние сиг­на­лов тре­во­ги, за­пуск при­ло­же­ний для при­вле­че­ния вни­ма­ния пер­со­на­ла или ав­то­ма­ти­че­скую кор­рек­ти­ров­ку си­ту­а­ции, ко­гда на­блю­да­ют­ся су­ще­ствен­ные от­кло­не­ния па­ра­мет­ров от за­дан­ных зна­че­ний.

На уровне опе­ра­ци­он­ной под­держ­ки вы­пол­ня­ет­ся ана­лиз по­то­ков дан­ных те­ле­мет­рии с пред­став­ле­ни­ем по­лу­чен­ных ре­зуль­та­тов — к при­ме­ру, вы­во­дом на мо­ни­то­ры об­слу­жи­ва­ю­ще­го пер­со­на­ла или пе­ре­да­чей в мо­биль­ные при­ло­же­ния. Со­от­вет­ству­ю­щие ана­ли­ти­че­ские воз­мож­но­сти неве­ли­ки и фо­ку­си­ру­ют­ся в ос­нов­ном на опе­ра­ци­он­ных ас­пек­тах фи­зи­че­ской сре­ды, за ко­то­рую от­ве­ча­ет си­сте­ма IoT. На этом уровне срав­ни­ва­ют­ся ис­то­ри­че­ские дан­ные, на­коп­лен­ные за неболь­шие пе­ри­о­ды вре­ме­ни, и ре­зуль­та­ты он­лай­но­во­го ана­ли­за но­во­го тра­фи­ка.

На уровне под­держ­ки биз­не­са ана­ли­зи­ру­ет­ся со­во­куп­ный объ­ем дан­ных плат­фор­мы IoT, по­сту­па­ю­щих из всех ее мно­го­чис­лен­ных си­стем, а кро­ме то­го, хра­нит­ся ин­фор­ма­ция о про­изо­шед­ших со­бы­ти­ях (в со­от­вет­ствии с пра­ви­ла­ми, уста­нов­лен­ны­ми в ор­га­ни­за­ции).

Об­ра­бот­ка на этом уровне пе­та­байт­ных мас­си­вов дан­ных по­мо­га­ет из­вле­кать

по­лез­ные для ком­па­нии све­де­ния, оп­ти­ми­зи­ро­вать биз­нес-пла­ни­ро­ва­ние, срав­ни­вать и по­вы­шать опе­ра­ци­он­ную эф­фек­тив­ность про­цес­сов, ис­поль­зуя, по­ми­мо про­че­го, ме­то­ды ма­шин­но­го обу­че­ния.

ПЕР­СПЕК­ТИ­ВЫ

По­яв­ле­ние стан­дар­та IEEE 1934 на фоне по­вы­шен­но­го ин­те­ре­са к ту­ман­ным и гра­нич­ным вы­чис­ле­ни­ям, а так­же ро­ста по­пу­ляр­но­сти ре­ше­ний на ос­но­ве этих тех­но­ло­гий спо­соб­ству­ет фор­ми­ро­ва­нию и рас­ши­ре­нию эко­си­сте­мы по­став­щи­ков про­дук­тов и раз­ра­бот­чи­ков при­ло­же­ний, обес­пе­чи­ва­ю­щих со­зда­ние та­ких си­стем.

Ана­ли­ти­ки IDC утвер­жда­ют, что уже к 2020 го­ду на со­зда­ние гра­нич­ных ин­фра­струк­тур бу­дет на­прав­лять­ся бо­лее 18% средств, вы­де­ля­е­мых на си­сте­мы Ин­тер­не­та ве­щей. А по про­гно­зам экс­пер­тов 451 Research, к 2022 го­ду объ­ем ми­ро­во­го рын­ка ту­ман­ных вы­чис­ле­ний пре­вы­сит 18 млрд дол­ла­ров. Существенный вклад в его рост обес­пе­чат та­кие от­рас­ли, как энер­ге­ти­ка, транс­порт, здра­во­охра­не­ние и про­мыш­лен­ность.

Со­зда­ние эта­лон­ной мо­де­ли и по­яв­ле­ние на ее ос­но­ве стан­дар­та, ре­гла­мен­ти­ру­ю­ще­го сов­мест­ное ис­поль­зо­ва­ние ин­фор­ма­ци­он­ных, ком­му­ни­ка­ци­он­ных и опе­ра­ци­он­ных тех­но­ло­гий, спо­соб­ству­ют фор­ми­ро­ва­нию и раз­ви­тию это­го рын­ка. В опи­са­нии эта­лон­ной мо­де­ли пред­став­ле­ны при­ме­ры ее при­ме­не­ния в раз­лич­ных от­рас­лях, сце­на­рии раз­вер­ты­ва­ния мно­го­уров­не­вых си­стем

IoT, мо­де­ли вза­и­мо­дей­ствия ту­ман­ных и об­лач­ных сред.

При­ме­ром ста­нов­ле­ния од­но­го из сег­мен­тов рын­ка мо­гут служить бес­пи­лот­ные ав­то­ном­ные ав­то­мо­би­ли, за управ­ле­ние ко­то­ры­ми от­ве­ча­ет мно­же­ство вза­и­мо­свя­зан­ных уз­лов. Эти уз­лы долж­ны вза­и­мо­дей­ство­вать с уз­ла­ми дру­гих ма­шин, уз­ла­ми до­рож­ной ин­фра­струк­ту­ры, си­сте­ма­ми управ­ле­ния дви­же­ни­ем и об­лач­ны­ми при­ло­же­ни­я­ми бо­лее вы­со­ко­го уров­ня. Та­ким об­ра­зом, со­зда­ва­е­мые в ре­зуль­та­те рас­пре­де­лен­ные ту­ман­ные си­сте­мы бу­дут охва­ты­вать весь­ма зна­чи­тель­ные по пло­ща­ди тер­ри­то­рии.

Ар­хи­тек­ту­ра OpenFog RA от­кры­ва­ет воз­мож­ность по­стро­е­ния ин­фра­струк­ту­ры, под­дер­жи­ва­ю­щей услу­ги FaaS, ко­то­рые по­мо­га­ют упро­стить и уско­рить раз­вер­ты­ва­ние ту­ман­ных ре­ше­ний. Как утвер­жда­ют раз­ра­бот­чи­ки, в со­став FaaS вой­дут не толь­ко та­кие хо­ро­шо из­вест­ные сер­ви­сы, как Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS), но и мно­гие дру­гие услу­ги, со­здан­ные с уче­том спе­ци­фи­че­ских тре­бо­ва­ний об­лач­ных струк­тур.

Раз­ра­бот­чи­ки ар­хи­тек­ту­ры до­пол­ни­ли свои ре­ше­ния мо­де­ля­ми раз­вер­ты­ва­ния си­стем, при­ме­ра­ми воз­мож­ных ре­а­ли­за­ций, опи­са­ни­я­ми ва­ри­ан­тов иерар­хи­че­ско­го вы­стра­и­ва­ния уз­лов.

Ис­точ­ник: OpenFog Consortium

Рис. 1. Тех­но­ло­гии, фор­ми­ру­ю­щие ар­хи­тек­ту­ру OpenFog RA

Ис­точ­ник: OpenFog Consortium

Рис. 2. Мно­го­уров­не­вая иерар­хи­че­ская ар­хи­тек­ту­ра си­стем IoT

Ис­точ­ник: OpenFog Consortium

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.