6 物聯(lián)網(wǎng)的計算 6.4 分布式計算-霧計算和邊緣計算

6.物聯(lián)網(wǎng)的計算物聯(lián)網(wǎng)概論主講教師：12物聯(lián)網(wǎng)五大關鍵要素什么決定了IoT的計算能力？物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺1234軟件程序硬件處理單元物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)中間件技術（介于操作系統(tǒng)和應用程序之間）分布式計算36.物聯(lián)網(wǎng)的計算6.36.16.26.4物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)中間件技術分布式計算需求：傳統(tǒng)的本地存儲、計算工具，以及傳統(tǒng)的離線分析工具都已經(jīng)不再適合因萬物互聯(lián)會生成海量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)場景。趨勢：新的海量數(shù)據(jù)存儲分析技術（大數(shù)據(jù)）和計算技術（云計算、霧計算、邊緣計算等）是物聯(lián)網(wǎng)的補充技術要素，也是未來的趨勢。5云計算的局限性@應用場景6場景1場景2場景3為什么需要霧計算和邊緣計算——云計算存在局限性問題：將數(shù)據(jù)從云端導入和導出實際上比想象的要更為復雜由于接入設備越來越多，在傳輸數(shù)據(jù)、獲取信息時，帶寬就不夠用物聯(lián)網(wǎng)設備要求具備可靠性，以保證出現(xiàn)服務故障的情況下也能執(zhí)行任務。解決：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，百分百依賴云端存儲和計算不現(xiàn)實，本地的處理和存儲能力越來越重要，這為霧計算和邊緣計算的產(chǎn)生提供了空間。7霧計算的基本概念霧計算是最近出現(xiàn)的詞，公認由思科公司于2011年提出。霧計算鼓勵能力很弱的節(jié)點參與計算，更加強調(diào)參與計算的節(jié)點數(shù)量，支持節(jié)點之間的對等互聯(lián)，是介于云計算和本地計算之間的半虛擬化服務計算架構。8霧——更接近地面的云和云計算相比，霧計算在位置上更接近設備，而并不像“云”那么高高在上，遠離設備。霧計算的實施實體并非集中放置的性能強大的服務器集群，而是由性能較弱（相對于服務器而言）、更為分散的各種功能計算機組成，滲入電器、工廠、汽車、街燈及人們生活中的各種物品。。9霧計算的位置和特點霧計算的位置：放在物聯(lián)網(wǎng)設備所構成的局域網(wǎng)內(nèi)。霧計算的特點：處理能力強的單個設備可以接收多個終端設備來的信息，處理后的信息發(fā)回需要的地方。霧節(jié)點：網(wǎng)絡內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關被稱為霧節(jié)點，可以進行數(shù)據(jù)收集、處理、存儲。多種來源的信息被收集到網(wǎng)關后，可以被處理和存儲，處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送回需要該數(shù)據(jù)的設備。10物聯(lián)網(wǎng)服務交付中云資源和霧資源的角色霧計算——智能設備與大規(guī)模的云計算和存儲服務之間的橋梁。霧計算：提供更佳延遲性能的服務。云計算：強大的計算、存儲和通信能力。移動網(wǎng)絡運營商是霧計算服務的潛在提供商，他們可以通過在其服務網(wǎng)絡甚至蜂窩塔處向企業(yè)提供作為IaaS、PaaS或SaaS模型之一的霧服務。11霧計算技術提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)性能12更好的延遲性能霧計算資源（基礎設施）位于智能對象和云數(shù)據(jù)中心之間，更靠近終端用戶，能提供更好的延遲性能，有望為實時交互性的服務帶來更佳的性能。更靈活的橫向擴展霧計算允許物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)更具橫向擴展性，例如，隨著最終用戶數(shù)量的增加，部署的“微型”霧中心的數(shù)量可以靈活增加，以應對不斷增加的負載。相比之下，云計算中心的部署成本高昂，增長，因為部署新的數(shù)據(jù)中心成本高昂。更分散的部署密度霧計算資源的部署比云計算更具地理上的分散性，有助于提供更具彈性（魯棒性）和移動性的分布式計算服務。支持霧云計算協(xié)同霧資源可以執(zhí)行數(shù)據(jù)聚合，將部分經(jīng)處理的數(shù)據(jù)（而非原始數(shù)據(jù)）發(fā)送到云計算平臺進一步處理，分擔了云計算中心的壓力，起到負載均衡的作用。更低的部署成本霧計算的基礎設施由存儲、處理和通信能力有限的“微型”中心構成，其成本大大低于云計算的數(shù)據(jù)中心，因此可以部署許多這樣的“微型”中心，使其更接近最終用戶。低延時位置感知廣泛的地理分布適應移動性的應用支持更多的邊緣節(jié)點霧計算的明顯特征13霧計算vs云計算小結云計算新一代集中式計算數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和應用程序依賴集中存放的服務器霧計算新一代分布式計算更接近網(wǎng)絡邊緣的分布式架構數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和應用程序集中在網(wǎng)絡邊緣設備14霧計算的實施主體：霧節(jié)點蜂窩基站15移動電話家庭網(wǎng)關理解霧計算vs邊緣計算的區(qū)別：以智能吸塵器為例規(guī)則：發(fā)現(xiàn)垃圾后馬上就收拾，在家里遍布的傳感器檢測到垃圾的瞬間將啟動吸塵器作業(yè)傳感器各自判斷有沒有垃圾，來發(fā)送啟動吸塵器的信號。集中化的霧節(jié)點(如IoT網(wǎng)關)需要從布在家中各處的多個傳感器那里先收集信息，再在霧節(jié)點處做判斷，如果檢測到垃圾的話就啟動吸塵器邊緣計算霧計算16邊緣計算vs霧計算：計算處理位置不同霧計算：處理能力主要處于局域網(wǎng)中，分布于局域網(wǎng)中的多個計算節(jié)點（網(wǎng)關）上。邊緣計算：處理能力更靠近數(shù)據(jù)源，實施邊緣計算的主體就位于終端設備或傳感器處。具體操作時，可通過把傳感器連接到可編程自動控制器（PAC）上，實現(xiàn)傳感器端的數(shù)據(jù)處理。一般地說，邊緣計算設備通常是配備有閃存的小型硬件，其處理器具備低功耗和安全性的特點。17邊緣計算vs霧計算：數(shù)據(jù)收集，處理，通信的方法不同霧計算：層次性和平坦的架