与子同袍 · 2020年03月13日

开源雾计算软件框架FogLAMP介绍(一):雾计算的特点和挑战

雾计算是一个去中心化的计算基础设施,这个基础设施位置是在终端设备和云之间。本文先分享雾计算的特点和挑战。
作者:与子同袍
首发:物联网前沿技术观察

1.什么是雾计算

雾计算是一个去中心化的计算基础设施,这个基础设施位置是在终端设备和云之间。

这个基础设施上运行数据、计算、存储和应用程序。

云到雾再到边缘设备,其部署的数量是逐步递增的,云的数量级是千到万级别,雾计算的数量级是百万级,而边缘设备是十亿级以上。
1.jpg

雾计算可以用在各个行业,比如消费类产品物联网、智慧城市、交通物流、医疗健康、能源、农业、制造业等。

2.雾计算面临的环境

雾计算面临的运行环境比云计算的环境更为复杂更为碎片化:

  • 现场协议:CAN总线,Modbus、OPC-UA、OPC-DA,蓝牙、低功耗蓝牙、ZigBee、Z-Wave、Wi-Fi、PLC设备协议等。
  • 工业系统:传感器、执行器、HMI人机界面、SCADA监控软件、PLC、历史数据库等。
  • 硬件:雾计算的节点会有各种硬件厂家型号的CPU芯片。
  • 上云协议:MQTT,LWM2M,CoAP,AllSeen,HTTP,HTTPS,AMQP,DDS等。
  • 标准:oneM2M,Thread,AllSeen,IIC,OpenFog等。
  • 第三方集成:目前已经涌现出大量工业互联网软件,这些软件未来都需要和雾计算集成。

3.雾计算面临的挑战

雾计算的复杂性体现在如下几个方面:

  • 安全:传感器执行器安全、数据安全、网络安全、云安全、控制安全、区块链、PKI。
  • 可靠性:存储转发、传输可靠性、存储可靠性。
  • 网络:局域网、广域网、无线蜂窝网、窄带物联网。
  • 生命周期管理:配置、升级、更新。
  • 集成:IT/OT集成、传感器、边缘计算节点、雾计算节点、历史数据库、云。

4.云计算和雾计算技术栈对比

我们看下面这张图,下图对比了云计算基础设施技术栈OpenStack和雾计算技术栈。
2.jpg

从上图我们可以看到,雾计算技术栈需要这些组件:

  • 传感器, 执行器,控制器
  • 设备协议抽象层
  • 硬件平台基础设施
  • 网络, 计算,硬件加速, 存储
  • 雾计算节点安全
  • 雾计算节点管理
  • 硬件虚拟化
  • 软件平面
  • 应用软件开发支持
  • 应用软件服务
  • 性能和伸缩性:实时, QoS
  • 安全
  • 可管理性
  • 数据, 分析和控制
  • 跨雾计算的应用软件

5.对雾计算技术栈的一些观点

根据上述的分析,我们可以推出如下结论:

  1. 为了避免雾计算解决方案的碎片化,开源是唯一可行解决方案。
  2. 雾计算是基础设施软件,需要一个技术栈而不是一个软件来解决问题。因此,其技术栈也会比云计算基础设施OpenStack更为复杂。
  3. 由于雾计算的复杂性,单个公司无法成功,必须依靠众多企业和组织的共同努力。
  4. 雾计算节点数量规模至少上百万。因此考虑到部署成本,雾计算节点的软件成本必须大大降低。
  5. 雾计算不是云计算,比云计算复杂。但是也可以粗略地看作更更近地面更接地气的云,因此其服务模式需要比云上的简单的IaaS、PaaS、SaaS更为复杂。
  6. 客户需要把雾计算与他们的现有环境进行集成,才能产生价值。

6.有哪些雾计算软件

开源的雾计算软件有EdgeX Foundry,FogLAMP、Eclipse kura,kaa等。



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