Edge Computing: Fog Computing Arxitekturasini Ochib Berish

Bugungi o'zaro bog'langan dunyoda real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilishga bo'lgan talab keskin ortib bormoqda. An'anaviy bulutli hisoblash, garchi kuchli bo'lsa-da, ko'pincha kechikish, o'tkazuvchanlik cheklovlari va xavfsizlik muammolari bilan bog'liq qiyinchiliklarga duch keladi, ayniqsa Buyumlar Interneti (IoT) qurilmalari tomonidan yaratilgan katta hajmdagi ma'lumotlar oqimi bilan ishlashda. Aynan shu yerda edge computing va, xususan, fog computing o'z o'rnini egallaydi. Ushbu blog posti fog computing arxitekturasi, uning edge computing bilan aloqasi, afzalliklari, qiyinchiliklari va global miqyosdagi turli real hayotiy qo'llanilishlarini keng qamrovli o'rganishni taqdim etadi.

Edge Computing'ni Tushunish

Fog computing'ga chuqurroq kirishdan oldin, edge computing'ning kengroq tushunchasini anglab olish muhimdir. Edge computing - bu hisoblash va ma'lumotlarni saqlashni ma'lumotlar manbasiga yaqinlashtiradigan taqsimlangan hisoblash paradigmasi bo'lib, katta hajmdagi ma'lumotlarni markazlashtirilgan bulutli serverlarga uzatish zaruratini kamaytiradi. Bu yaqinlik kechikishni sezilarli darajada kamaytiradi, o'tkazuvchanlikdan foydalanishni yaxshilaydi va xavfsizlikni kuchaytiradi.

Germaniyadagi aqlli zavodni ko'rib chiqing. An'anaviy bulutli hisoblash zavod maydonidan olingan barcha sensor ma'lumotlarini qayta ishlash uchun uzoqdagi ma'lumotlar markaziga uzatishni talab qiladi. Biroq, edge computing yordamida ma'lumotlar mahalliy joyda qayta ishlanishi mumkin, bu esa ishlab chiqarish jarayonlariga real vaqtda o'zgartirishlar kiritishga va qimmatga tushadigan ishlamay qolishlarning oldini olishga imkon beradi. Bu yondashuv har bir millisekund ahamiyatga ega bo'lgan sanoat tarmoqlari uchun tobora muhim bo'lib bormoqda.

Fog Computing'ga Kirish: Bo'shliqni To'ldirish

Cisco tomonidan kiritilgan atama - fog computing, edge computing konsepsiyasini kengaytiradi. Edge computing odatda ma'lumotlarni to'g'ridan-to'g'ri qurilmada yoki yaqin atrofdagi kichik serverda qayta ishlashni nazarda tutsa, fog computing edge qurilmalari va bulut o'rtasida razvedka va qayta ishlash quvvati qatlamini ta'minlaydi. U vositachi sifatida ishlaydi, ma'lumotlarni faqat tegishli ma'lumotlarni keyingi tahlil yoki saqlash uchun bulutga yuborishdan oldin mahalliy darajada filtrlash va qayta ishlashni amalga oshiradi. Ushbu bosqichli yondashuv bir nechta afzalliklarni taqdim etadi.

Fog Computing'ning Asosiy Xususiyatlari:

• Yakuniy Qurilmalarga Yaqinlik: Fog tugunlari bulutli ma'lumotlar markazlariga qaraganda edge qurilmalariga yaqinroq joylashgan bo'lib, kechikishni minimallashtiradi.
• Geografik Taqsimlanish: Fog computing resurslari ko'pincha keng geografik hudud bo'ylab taqsimlanadi, bu esa mahalliy ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi.
• Mobillikni Qo'llab-quvvatlash: Fog computing foydalanuvchilar harakatlanayotganda uzluksiz ulanish va ma'lumotlarni qayta ishlashni ta'minlash orqali mobil qurilmalar va ilovalarni qo'llab-quvvatlay oladi.
• Heterogenlik: Fog computing sensorlar, aktuatorlar, shlyuzlar va serverlarni o'z ichiga olgan keng turdagi qurilmalar va platformalarni qo'llab-quvvatlaydi.
• Haqiqiy Vaqtdagi O'zaro Ta'sir: Fog computing real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi, bu esa hodisalar va vaziyatlarga darhol javob berishga imkon yaratadi.
• Tahlilni Qo'llab-quvvatlash: Fog tugunlari o'zlari to'plagan ma'lumotlar bo'yicha asosiy tahlillarni amalga oshirishi mumkin, bu esa bulutga yuborilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar hajmini kamaytiradi.

Fog Computing Arxitekturasi: Batafsil Ko'rib Chiqish

Fog computing arxitekturasi odatda quyidagi qatlamlardan iborat:

1. Edge Qatlami:

Bu qatlam IoT qurilmalarining o'zini o'z ichiga oladi – sensorlar, aktuatorlar, kameralar va boshqa ma'lumot yaratuvchi qurilmalar. Bu qurilmalar atrof-muhitdan xom ma'lumotlarni to'playdi.

Misol: Tokio kabi shahardagi aqlli ko'cha chiroqlari tarmog'ini ko'rib chiqing. Har bir ko'cha chirog'i transport oqimi, havo sifati va atrofdagi yorug'lik darajasi to'g'risida ma'lumot to'playdigan sensorlar bilan jihozlangan.

2. Fog Qatlami:

Bu qatlam edge qurilmalari va bulut o'rtasida joylashgan. U fog tugunlaridan iborat – serverlar, shlyuzlar, routerlar yoki hatto maxsus edge qurilmalari – bular ma'lumotlarni qayta ishlash, filtrlash va tahlil qilishni manbaga yaqinroq amalga oshiradi. Fog tugunlari zavodlar, shifoxonalar, transport markazlari va chakana savdo do'konlari kabi turli joylarda joylashtirilishi mumkin.

Misol: Tokio ko'cha chiroqlari misolida, fog qatlami shahar infratuzilmasi ichidagi bir qator mahalliy serverlar bo'lishi mumkin. Bu serverlar o'zlarining yaqinidagi ko'cha chiroqlaridan ma'lumotlarni yig'adi, transport harakatini tahlil qiladi, energiya sarfini optimallashtirish uchun yorug'lik darajasini real vaqtda sozlaydi va faqat umumlashtirilgan ma'lumotlarni markaziy bulutga yuboradi.

3. Bulut Qatlami:

Bu qatlam markazlashtirilgan ma'lumotlarni saqlash, qayta ishlash va tahlil qilishni ta'minlaydi. Bulut murakkabroq tahlillarni, uzoq muddatli ma'lumotlarni arxivlashni va modellarni o'qitishni amalga oshiradi. Shuningdek, u butun fog computing infratuzilmasini boshqarish va kuzatish uchun platformani taqdim etadi.

Misol: Tokio misolidagi markaziy bulut fog tugunlaridan umumlashtirilgan transport ma'lumotlarini qabul qiladi. U bu ma'lumotlardan uzoq muddatli tendensiyalarni aniqlash, shahar miqyosidagi transportni boshqarish strategiyalarini optimallashtirish va infratuzilma rejalashtirishni takomillashtirish uchun foydalanadi.

Arxitektura Diagrammasi (Konseptual):

[Edge Qurilmalari] ----> [Fog Tugunlari (Mahalliy Qayta Ishlash va Tahlil)] ----> [Bulut (Markazlashtirilgan Saqlash va Ilg'or Tahlil)]

Fog Computing'ning Afzalliklari

Fog computing an'anaviy bulutli hisoblash arxitekturalariga nisbatan bir nechta muhim afzalliklarni taqdim etadi:

1. Kamaytirilgan Kechikish:

Ma'lumotlarni manbaga yaqinroq qayta ishlash orqali fog computing kechikishni sezilarli darajada kamaytiradi, bu esa real vaqtda javob berish va tezroq qaror qabul qilish imkonini beradi. Bu avtonom transport vositalari, sanoat avtomatizatsiyasi va masofaviy sog'liqni saqlash kabi ilovalar uchun juda muhimdir.

Misol: O'z-o'zini boshqaradigan avtomobilda kutilmagan hodisalarga javob berish uchun past kechikish hal qiluvchi ahamiyatga ega. Fog computing avtomobilga sensor ma'lumotlarini mahalliy darajada qayta ishlash va bir zumda reaksiya bildirish imkonini beradi, bu esa xavfsizlikni yaxshilaydi va baxtsiz hodisalarning oldini oladi.

2. Yaxshilangan O'tkazuvchanlikdan Foydalanish:

Fog computing ma'lumotlarni mahalliy darajada filtrlaydi va agregatsiya qiladi, bu esa bulutga uzatilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar hajmini kamaytiradi. Bu o'tkazuvchanlikdan foydalanishni yaxshilaydi va tarmoq tirbandligini kamaytiradi, ayniqsa cheklangan ulanish imkoniyatiga ega hududlarda.

Misol: Avstraliyadagi uzoq konchilik operatsiyasida sun'iy yo'ldosh o'tkazuvchanligi ko'pincha cheklangan va qimmat. Fog computing konchilik kompaniyasiga uskunalardan olingan sensor ma'lumotlarini mahalliy darajada qayta ishlashga imkon beradi va faqat muhim ma'lumotlarni masofadan kuzatish va tahlil qilish uchun bulutga yuboradi.

3. Kuchaytirilgan Xavfsizlik:

Fog computing nozik ma'lumotlarni mahalliy darajada qayta ishlash orqali xavfsizlikni kuchaytirishi, ma'lumotlarning buzilishi xavfini kamaytirishi va foydalanuvchi maxfiyligini himoya qilishi mumkin. Ma'lumotlar bulutga yuborilishidan oldin anonimlashtirilishi yoki shifrlanishi mumkin.

Misol: Shveytsariyadagi shifoxonada bemor ma'lumotlari juda nozik. Fog computing shifoxonaga bemor ma'lumotlarini mahalliy darajada qayta ishlash imkonini beradi, bu esa maxfiylik qoidalariga rioya qilishni ta'minlaydi va bemor maxfiyligini himoya qiladi.

4. Oshirilgan Ishonchlilik:

Fog computing bulutga ulanish uzilgan taqdirda ham ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilishni davom ettirishga imkon berib, ishonchlilikni oshirishi mumkin. Bu uzluksiz ishlashni talab qiladigan muhim ilovalar uchun juda muhimdir.

Misol: Shimoliy dengizdagi neft platformasida materik bilan aloqa ko'pincha ishonchsiz. Fog computing platformaga bulutga ulanish yo'qolgan taqdirda ham xavfsiz ishlashni davom ettirishga imkon beradi va uzluksiz ishlab chiqarishni ta'minlaydi.

5. Masshtablashuvchanlik va Moslashuvchanlik:

Fog computing o'zgaruvchan ehtiyojlarga moslasha oladigan masshtablanuvchan va moslashuvchan arxitekturani taqdim etadi. O'zgaruvchan ish yuklari va yangi ilovalarga moslashish uchun fog tugunlarini osongina qo'shish yoki olib tashlash mumkin.

6. Xarajatlarni Tejash:

Bulutga uzatiladigan ma'lumotlar hajmini kamaytirish va o'tkazuvchanlikdan foydalanishni yaxshilash orqali fog computing bulutli saqlash va tarmoq infratuzilmasi bilan bog'liq xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Fog Computing'ning Muammolari

Ko'plab afzalliklariga qaramay, fog computing bir nechta muammolarni ham keltirib chiqaradi:

1. Murakkablik:

Fog computing infratuzilmasini joylashtirish va boshqarish murakkab bo'lishi mumkin, bu taqsimlangan tizimlar, tarmoq va xavfsizlik sohasida mutaxassislikni talab qiladi. Geografik jihatdan tarqalgan fog tugunlari tarmog'ini boshqarish o'ziga xos qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.

2. Xavfsizlik:

Fog computing infratuzilmasini himoyalash tugunlarning taqsimlangan tabiati va ishtirok etayotgan qurilmalarning heterogenligi tufayli qiyin. Edge'dagi ma'lumotlarni himoya qilish kuchli xavfsizlik choralarini talab qiladi.

3. O'zaro Muvofiqlik:

Turli fog tugunlari va qurilmalar o'rtasida o'zaro muvofiqlikni ta'minlash qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa keng doiradagi sotuvchilar va texnologiyalar bilan ishlashda. O'zaro muvofiqlikni osonlashtirish uchun standartlashtirilgan protokollar va API'lar kerak.

4. Boshqaruv:

Ko'p sonli fog tugunlarini boshqarish qiyin bo'lishi mumkin, bu markazlashtirilgan boshqaruv vositalari va avtomatlashtirilgan jarayonlarni talab qiladi. Fog computing infratuzilmasining sog'lig'i va ish faoliyatini kuzatish muhim ahamiyatga ega.

5. Resurs Cheklovlari:

Fog tugunlari ko'pincha qayta ishlash quvvati, xotira va saqlash kabi cheklangan resurslarga ega. Resurslardan foydalanishni optimallashtirish fog computing infratuzilmasining ish faoliyatini maksimal darajada oshirish uchun juda muhimdir.

Fog Computing'ning Haqiqiy Hayotdagi Qo'llanilishi

Fog computing keng ko'lamli sanoat va ilovalarda qo'llanilmoqda:

1. Aqlli Shaharlar:

Fog computing aqlli shaharlarda transport oqimini boshqarish, energiya sarfini optimallashtirish, havo sifatini nazorat qilish va jamoat xavfsizligini oshirish uchun ishlatiladi. Bu real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi, shaharlarga o'zgaruvchan sharoitlarga tezda javob berishga imkon yaratadi.

Misol: Singapurda fog computing transport kameralari va sensorlaridan olingan ma'lumotlarni tahlil qilish orqali transport oqimini optimallashtirish uchun ishlatiladi. Tizim tirbandlikni kamaytirish va sayohat vaqtlarini yaxshilash uchun svetofor signallarini real vaqtda sozlaydi.

2. Sanoat Avtomatizatsiyasi:

Fog computing sanoat avtomatizatsiyasida uskunalar ish faoliyatini kuzatish, texnik xizmat ko'rsatish ehtiyojlarini bashorat qilish va ishlab chiqarish jarayonlarini optimallashtirish uchun ishlatiladi. Bu real vaqtda ma'lumotlarni tahlil qilish va nazorat qilish imkonini beradi, samaradorlikni oshiradi va ishlamay qolish vaqtini kamaytiradi.

Misol: Germaniyadagi ishlab chiqarish zavodida fog computing robotlar va mashinalarning ish faoliyatini kuzatish uchun ishlatiladi. Tizim anomaliyalarni aniqlaydi va potentsial nosozliklarni bashorat qiladi, bu esa proaktiv texnik xizmat ko'rsatishga imkon beradi va qimmat uzilishlarning oldini oladi.

3. Sog'liqni Saqlash:

Fog computing sog'liqni saqlashda bemorlarning sog'lig'ini kuzatish, masofaviy yordam ko'rsatish va tibbiy diagnostikani yaxshilash uchun ishlatiladi. Bu real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi, shifokorlarga tezroq va asosliroq qarorlar qabul qilishga yordam beradi.

Misol: Qo'shma Shtatlardagi shifoxonada fog computing bemorlarning hayotiy belgilarini real vaqtda kuzatish uchun ishlatiladi. Tizim har qanday anormalliklar haqida shifokorlarni ogohlantiradi, bu esa zudlik bilan aralashuvga imkon beradi va bemor natijalarini yaxshilaydi.

4. Transport:

Fog computing transportda transport oqimini boshqarish, xavfsizlikni yaxshilash va yo'lovchilar tajribasini oshirish uchun ishlatiladi. Bu real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi, transport provayderlariga marshrutlarni optimallashtirish, kechikishlarni bashorat qilish va shaxsiylashtirilgan xizmatlarni taqdim etish imkonini beradi.

Misol: Yaponiyadagi poyezd tizimida fog computing yo'llar va poyezdlar holatini kuzatish uchun ishlatiladi. Tizim yoriqlar yoki eskirgan qismlar kabi har qanday potentsial muammolarni aniqlaydi, bu esa proaktiv texnik xizmat ko'rsatishga imkon beradi va baxtsiz hodisalarning oldini oladi.

5. Chakana Savdo:

Fog computing chakana savdoda mijozlar tajribasini shaxsiylashtirish, inventarizatsiyani boshqarishni optimallashtirish va do'kon operatsiyalarini yaxshilash uchun ishlatiladi. Bu real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi, chakana sotuvchilarga takliflarni alohida mijozlarga moslashtirish, mahsulot joylashuvini optimallashtirish va isrofgarchilikni kamaytirish imkonini beradi.

Misol: Buyuk Britaniyadagi supermarketda fog computing mijozlar xatti-harakatlarini tahlil qilish uchun ishlatiladi. Tizim do'kon bo'ylab mijozlar harakatini kuzatadi, mashhur mahsulotlarni aniqlaydi va sotuvlarni oshirish uchun mahsulot joylashuvini sozlaydi.

Fog Computing va Edge Computing: Asosiy Farqlar

"Fog computing" va "edge computing" atamalari ko'pincha bir-birining o'rnida ishlatilsa-da, ba'zi asosiy farqlar mavjud:

• Qamrov: Edge computing - bu ma'lumotlarni manbaga yaqinroq qayta ishlash va tahlil qilishning barcha shakllarini o'z ichiga olgan kengroq tushuncha. Fog computing - bu edge qurilmalari va bulut o'rtasida razvedka va qayta ishlash quvvati qatlamini ta'minlaydigan edge computing'ning o'ziga xos turidir.
• Joylashuv: Edge computing to'g'ridan-to'g'ri qurilmaning o'zida sodir bo'lishi mumkin, fog computing esa odatda edge qurilmalariga yaqinroq joylashgan maxsus fog tugunlarini o'z ichiga oladi.
• Arxitektura: Edge computing qurilma va server o'rtasidagi oddiy nuqtadan-nuqtaga ulanish bo'lishi mumkin, fog computing esa odatda bir nechta fog tugunlariga ega bo'lgan murakkabroq taqsimlangan arxitekturani o'z ichiga oladi.

Aslini olganda, fog computing - bu taqsimlangan ma'lumotlarni qayta ishlashga yanada tuzilgan va masshtablanuvchan yondashuvni taklif qiladigan edge computing'ning maxsus amalga oshirilishidir.

Fog Computing'ning Kelajagi

Fog computing hisoblash kelajagida tobora muhim rol o'ynashga tayyor. IoT qurilmalari soni o'sishda davom etar ekan, real vaqtda ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilishga bo'lgan talab faqat ortadi. Fog computing bu talabni qondirish uchun masshtablanuvchan, moslashuvchan va xavfsiz arxitekturani taqdim etadi.

Kelgusi yillarda fog computing'ni qabul qilishga bir nechta tendensiyalar turtki bo'lishi kutilmoqda:

• 5G'ning o'sishi: 5G tarmoqlari tezroq va ishonchliroq ulanishni ta'minlaydi, bu esa murakkabroq fog computing ilovalarini yaratish imkonini beradi.
• Sun'iy intellektning yuksalishi: AI algoritmlari real vaqtda ma'lumotlarni tahlil qilish va qaror qabul qilish uchun tobora ko'proq edge'da joylashtiriladi.
• Xavfsizlikka bo'lgan talabning ortishi: Ma'lumotlarning buzilishi keng tarqalgani sari, tashkilotlar xavfsizlikni kuchaytirish va foydalanuvchi maxfiyligini himoya qilish uchun fog computing'ga murojaat qilishadi.

Xulosa

Fog computing - bu bulutli hisoblash imkoniyatlarini edge'gacha kengaytiradigan kuchli arxitektura paradigmasidir. Hisoblash va ma'lumotlarni saqlashni ma'lumotlar manbasiga yaqinlashtirish orqali fog computing kechikishni kamaytiradi, o'tkazuvchanlikdan foydalanishni yaxshilaydi, xavfsizlikni kuchaytiradi va yangi va innovatsion ilovalarni yaratishga imkon beradi. Muammolar saqlanib qolsa-da, fog computing'ning afzalliklari aniq va u bog'langan va aqlli dunyo kelajagida muhim rol o'ynashga tayyor. Texnologiya rivojlanishda davom etar ekan, fog computing, shubhasiz, global miqyosda zamonaviy IT infratuzilmasining yanada muhim tarkibiy qismiga aylanadi.