“云”里“霧”里
——霧計(jì)算時(shí)代的到來(lái)

蘇云沛（甘肅省蘭州一中，甘肅　蘭州　730000）

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“云”里“霧”里
——霧計(jì)算時(shí)代的到來(lái)

蘇云沛
（甘肅省蘭州一中，甘肅蘭州730000）

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展及科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、云計(jì)算、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了廣泛的推廣和普及。這些高新技術(shù)被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，為人們提供著各式各樣的服務(wù)。霧計(jì)算屬于云計(jì)算的延伸產(chǎn)物，霧計(jì)算不在是由強(qiáng)大的服務(wù)器組成，而是利用分散的各類功能的普通計(jì)算機(jī)所組成。由于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)用戶的信息量與數(shù)據(jù)量大幅度提升，霧計(jì)算的出現(xiàn)恰巧改善了這個(gè)現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；云計(jì)算；霧計(jì)算

1　概述

現(xiàn)在正在流行的“云計(jì)算”，是把大量數(shù)據(jù)放到“云”里去計(jì)算或存儲(chǔ)。解決了目前電腦或手機(jī)存儲(chǔ)量不夠，或者是運(yùn)算速度不夠快的問(wèn)題，當(dāng)然也帶來(lái)了其他很多好處。這個(gè)所謂的“云”的核心，就是裝了大量服務(wù)器和存儲(chǔ)器的“數(shù)據(jù)中心”。如果說(shuō)現(xiàn)在用了大量電能來(lái)維持的云計(jì)算中心，還能給廣大用戶提供互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)的話，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸量進(jìn)一步成指數(shù)式增長(zhǎng)，可能這個(gè)云中心會(huì)無(wú)法再維持下去。這個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，指的是大量無(wú)線終端和“云”之間的傳輸。隨著物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)。今后各種家庭電器以及大量傳感器，包括嵌入在可穿戴設(shè)備里的傳感器都會(huì)連網(wǎng)，從而產(chǎn)生極其大量的數(shù)據(jù)。而大量數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，可能造成數(shù)據(jù)中心和終端之間的I/O（輸入輸出）瓶頸，傳輸速率大大下降，甚至造成很大的時(shí)延。這些弊端和問(wèn)題將大大制約網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時(shí)給人們的生活帶來(lái)諸多不便。

2　身邊的云計(jì)算服務(wù)

現(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和娛樂(lè)的都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算的發(fā)展正改變著人們的生活方式和習(xí)慣。公共網(wǎng)盤(pán)，備份文件，備份手機(jī)通訊錄，存儲(chǔ)照片等工作每個(gè)人每天都在做，或保存至U盤(pán)，或保存至移動(dòng)硬盤(pán)，現(xiàn)在人們已經(jīng)習(xí)慣于將自己的各種文件，通訊錄和照片等放至云盤(pán)，存儲(chǔ)和使用都極其方便。電子商務(wù)，現(xiàn)在電子商務(wù)已經(jīng)進(jìn)入了我們生活的每個(gè)角落，對(duì)于哪些不愛(ài)逛街的人來(lái)說(shuō)，不用忍受逛街帶來(lái)的勞累，就能買到自己喜歡的東西。電子商務(wù)不僅僅用于日常生活，還廣泛應(yīng)用于企業(yè)之間的各種業(yè)務(wù)往來(lái)，這些表面看似點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可以完成的簡(jiǎn)單操作，其實(shí)背后往往涉及到大量數(shù)據(jù)復(fù)雜的運(yùn)算，這些都是通過(guò)云計(jì)算來(lái)完成的，我們只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，就可以完成復(fù)雜的交易。地圖導(dǎo)航，在沒(méi)有GPS的時(shí)代，我們每去一個(gè)新的城市或國(guó)家，都要買一張當(dāng)?shù)氐牡貓D。而現(xiàn)在，我們只需要一部手機(jī)，就可以擁有一張全世界的地圖，甚至還能得到地圖上得不到的信息，例如，天氣預(yù)報(bào)，交通路況，酒店、餐館、銀行等各種信息。這是基于云計(jì)算技術(shù)的GPS帶給我們這一切。

3　云計(jì)算存在的問(wèn)題

3.1云計(jì)算的安全威脅

云計(jì)算技術(shù)從熱詞到落地，從企業(yè)到個(gè)人都在享受其帶來(lái)的福利，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、整合及利用為許多企業(yè)帶來(lái)商機(jī)，也為個(gè)人提供了更為便捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。但與此同時(shí)，用戶存儲(chǔ)在云端的個(gè)人信息數(shù)據(jù)安全也面臨著極大的挑戰(zhàn)。

我們經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)上或報(bào)紙上看到網(wǎng)上個(gè)人信息泄露事件頻發(fā)，英語(yǔ)考試考生信息"裸奔"，小米800萬(wàn)用戶數(shù)據(jù)泄露，130萬(wàn)考研用戶信息被泄露等等。這些事件僅是具有代表性的個(gè)人信息泄露事件。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，幾乎所有人都在使用各式各樣的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，我們已經(jīng)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)融為一體，從昵稱、姓名到銀行賬號(hào)、密碼，幾乎所有信息都存在于互聯(lián)網(wǎng)的各類云端、服務(wù)器中，個(gè)人信息隨時(shí)都可能遭遇泄露或被竊取。

3.2帶寬問(wèn)題

如果公司正在頭疼如何消減存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的開(kāi)支問(wèn)題，比起通過(guò)高速線纜來(lái)回傳數(shù)據(jù)，云端將是更好的選擇。但將規(guī)模放大到全球，人們需要從自己的移動(dòng)設(shè)備上獲取信息，帶寬就顯得捉襟見(jiàn)肘。包括航空公司的訂票服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物和影視服務(wù)等請(qǐng)求，對(duì)所有移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)，都在于帶寬限制在博弈。

從云端到移動(dòng)端發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程來(lái)看，現(xiàn)在的3G、4G甚至5G網(wǎng)絡(luò)仍然不夠快，隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代更多設(shè)備的接入網(wǎng)絡(luò)，情況將邊的更糟。

幸好還是有了解決之道的：不在拘泥于云計(jì)算，并研究如何在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上存儲(chǔ)和處理他們自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，或只是在設(shè)備之間、網(wǎng)絡(luò)上。思科公司為這一現(xiàn)象起了一個(gè)有趣的名字：霧計(jì)算（fog computing）。正如云計(jì)算一樣，霧計(jì)算也十分形象。云漂浮在高高的天上，十分抽象；而霧則貼近地面，就在你我身邊。它沒(méi)有強(qiáng)力的計(jì)算設(shè)備，只有一些弱小的、更為分散的計(jì)算機(jī)，處理家電、汽車、路燈等設(shè)備的數(shù)據(jù)。

4　霧計(jì)算的誕生

最初“霧計(jì)算”這個(gè)名字還是由美國(guó)紐約哥倫比亞大學(xué)的斯特爾佛教授（Prof. Stolfo）起的，不過(guò)他當(dāng)時(shí)的目的是利用“霧”來(lái)阻擋黑客入侵。后來(lái)美國(guó)思科公司把這個(gè)名詞接了過(guò)去，用于推銷產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略。

而IBM一直在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)“邊緣化”，準(zhǔn)備把很多“云計(jì)算”的工作逐步移到“霧計(jì)算”。就是把處于網(wǎng)絡(luò)中心的“數(shù)據(jù)中心”里的數(shù)據(jù)，移到網(wǎng)絡(luò)的邊緣處。

“霧計(jì)算”對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)有著明顯的積極效果：企業(yè)大量的內(nèi)部數(shù)據(jù)不用傳到“云”里再?gòu)摹霸啤崩飩骰貋?lái)，而是直接通過(guò)“霧”來(lái)處理，能大大提高企業(yè)效率。對(duì)于個(gè)人來(lái)說(shuō)，如果手機(jī)里的軟件需要升級(jí)，也不必到“云”里去升級(jí)，只需在最近的地方（如小區(qū)內(nèi)）通過(guò)“霧計(jì)算”的設(shè)備升級(jí)就可以了。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)，今后各種家庭電器以及大量傳感器，包括嵌入在可穿戴設(shè)備里的傳感器都會(huì)連網(wǎng)，從而產(chǎn)生極其大量的數(shù)據(jù)，而大量數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，可能造成數(shù)據(jù)中心和終端之間的I/O（輸入輸出）瓶頸，傳輸速率大大下降，甚至造成很大的時(shí)延。

于是有人想出一個(gè)方法，在終端和數(shù)據(jù)中心之間再加一層，叫網(wǎng)絡(luò)邊緣層，如再加一個(gè)帶有存儲(chǔ)器的小服務(wù)器或路由器，把一些并不需要放到“云”的數(shù)據(jù)在這一層直接處理和存儲(chǔ)，可大大減少“云”的壓力，提高了效率，也提升了傳輸速率，減低了時(shí)延。這樣就誕生了“霧計(jì)算”。

5　霧計(jì)算的主要特點(diǎn)

極低時(shí)延。這對(duì)于目前正在蓬勃發(fā)展中的物聯(lián)網(wǎng)有著十分重要的意義，除此之外，網(wǎng)上游戲、視頻傳輸、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等也都需要極低的時(shí)延。

遼闊的地理分布。這正好與集中在某個(gè)地點(diǎn)的云計(jì)算（數(shù)據(jù)中心）形成強(qiáng)烈的對(duì)比。例如，如果需把信息和視頻發(fā)送到高速移動(dòng)的汽車時(shí)，可以沿著高速公路一路上設(shè)置無(wú)線接入點(diǎn)。

帶有大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)監(jiān)控環(huán)境。智能電網(wǎng)本身就是一種帶有計(jì)算和存儲(chǔ)資源的大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)，可以作為“霧計(jì)算”很好的應(yīng)用例子。

支持高移動(dòng)性。對(duì)于霧計(jì)算來(lái)說(shuō)，手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備可以互相之間直接通信，信號(hào)不必到云端甚至基站去繞一圈，因此可以支持很高的移動(dòng)性。

支持實(shí)時(shí)互動(dòng)。

支持多樣化的軟硬件設(shè)備。

支持云端在線分析。

這里舉一個(gè)應(yīng)用“霧計(jì)算”的“智能交通系統(tǒng)”的例子。這個(gè)系統(tǒng)把交通燈作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以和傳感器一起進(jìn)行互動(dòng)。傳感器可以探測(cè)出行人或騎自行車人的出現(xiàn)，測(cè)量出正在接近的汽車的距離和車速。

通過(guò)“霧計(jì)算”，這些智能交通燈可以與鄰近的智能交通燈進(jìn)行協(xié)調(diào)，可以對(duì)接近的汽車發(fā)出警告，甚至可以改變紅綠燈亮的周期，以避免出現(xiàn)交通意外。在智能交通系統(tǒng)的霧計(jì)算服務(wù)器里的數(shù)據(jù)，將傳到“云”里，再進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)分析。

再比如說(shuō)了很多年的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，它的特點(diǎn)是極低的功耗，電池可以5、6年換一次，甚至可以不用電池而使用太陽(yáng)能或其他能源來(lái)供電。這樣的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只有很低的帶寬及低端處理器，以及小容量的存儲(chǔ)器。傳感器主要收集溫度、

濕度、雨量、光照量等環(huán)境數(shù)據(jù)，不需要把這些傳到“云”里去，傳到“霧”里就可以了。這將是“霧計(jì)算”的典型的應(yīng)用。

在未來(lái)的生活中，“霧”將我們的各種電子設(shè)備和應(yīng)用緊密的聯(lián)系在一起，讓我們的生活更加便捷。

參考文獻(xiàn)：

［1］斯琴.梅麗婭.左巍.云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古廣播與電視技術(shù)，2014（1）：37-40

［2］張瀚斌.芻議霧計(jì)算的服務(wù)計(jì)算新模式［J］.中國(guó)新通信，2015（4）：50

［3］殷康.從云計(jì)算到霧計(jì)算［J］.高科技與產(chǎn)業(yè)化:2014（7）：76-79.

［4］楊志和.物聯(lián)網(wǎng)的邊界計(jì)算模型：霧計(jì)算［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014（12）：65-68.

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