漲姿勢！云計算又多了個兄弟——霧計算

　　和云計算相比，霧計算相對低調(diào)得多，且霧計算推出的稍晚些，霧計算介于云計算和個人計算之間的，是半虛擬化的服務(wù)計算架構(gòu)模型。和云計算相比，霧計算更接地氣。絕大部分的中小型數(shù)據(jù)中心部署云計算是非常困難的，而部署霧計算卻很容易。

　　現(xiàn)在正在流行的“云計算”，是把大量數(shù)據(jù)放到“云”里去計算或存儲。這樣，就解決了目前電腦或手機存儲量不夠，或者是運算速度不夠快的問題，當然也帶來了其他很多好處。

　　這個所謂的“云”的核心，就是裝了大量服務(wù)器和存儲器的“數(shù)據(jù)中心”。由于目前的半導(dǎo)體芯片和其他配套硬件還很耗電，全球數(shù)據(jù)中心的用電功率，相當于30個核電站的供電功率，而令人痛心的是其中90%的耗電量都被浪費，因為效率很低。谷歌位于全球數(shù)據(jù)中心的用電功率就達到3億瓦特，這一數(shù)字超過了3萬戶美國家庭的用電量。

　　如果說現(xiàn)在用了大量電能來維持的云計算中心，還能給廣大用戶提供互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)的話，當數(shù)據(jù)傳輸量進一步成指數(shù)式增長，可能這個云中心會無法再維持下去。這個數(shù)據(jù)傳輸，指的是大量無線終端和“云”之間的傳輸。隨著物聯(lián)網(wǎng)的到來，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，甚至造成很大的時延。

　　于是有人想出一個方法，在終端和數(shù)據(jù)中心之間再加一層，叫網(wǎng)絡(luò)邊緣層，如再加一個帶有存儲器的小服務(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，可大大減少“云”的壓力，提高了效率，也提升了傳輸速率，減低了時延。這個方法叫做“霧計算”。

　　這個名字還是很有想象力，“云”漂浮在天上，看得見卻摸不著，而“霧”就在你眼前，接地氣，是個現(xiàn)實的物體?！办F計算”所用的設(shè)備，就是小服務(wù)器或路由器，是處于大型數(shù)據(jù)中心與終端用戶之間的設(shè)備，可以放到小區(qū)、工廠、企業(yè)、家庭等里面。

　　“霧計算”的效果與特點

　　最初“霧計算”這個名字還是由美國紐約哥倫比亞大學(xué)的斯特爾佛教授(Prof。Stolfo)起的，不過他當時的目的是利用“霧”來阻擋黑客入侵。后來美國思科公司把這個名詞接了過去，用于推銷產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略。而IBM一直在推動網(wǎng)絡(luò)“邊緣化”，準備把很多“云計算”的工作逐步移到“霧計算”。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。

　　“霧計算”對于企業(yè)來說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”里再從“云”里傳回來，而是直接通過“霧”來處理，能大大提高企業(yè)效率。對于個人來說，如果手機里的軟件需要升級，也不必到“云”里去升級，只需在最近的地方(如小區(qū)內(nèi))通過“霧計算”的設(shè)備升級就可以了。

　　霧計算的主要特點是：

　　★極低時延。這對于目前正在蓬勃發(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、增強現(xiàn)實等也都需要極低的時延。

　　★遼闊的地理分布。這正好與集中在某個地點的云計算(數(shù)據(jù)中心)形成強烈的對比。例如，如果需把信息和視頻發(fā)送到高速移動的汽車時，可以沿著高速公路一路上設(shè)置無線接入點。

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

　　★支持高移動性。對于霧計算來說，手機和其他移動設(shè)備可以互相之間直接通信，信號不必到云端甚至基站去繞一圈，因此可以支持很高的移動性。

　　★支持實時互動。

　　★支持多樣化的軟硬件設(shè)備。

　　★支持云端在線分析。

　　這里舉一個應(yīng)用“霧計算”的“智能交通系統(tǒng)”的例子。這個系統(tǒng)把交通燈作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，可以和傳感器一起進行互動。傳感器可以探測出行人或騎自行車人的出現(xiàn)，測量出正在接近的汽車的距離和車速。通過“霧計算”，這些智能交通燈可以與鄰近的智能交通燈進行協(xié)調(diào)，可以對接近的汽車發(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)的霧計算服務(wù)器里的數(shù)據(jù)，將傳到“云”里，再進行全局數(shù)據(jù)分析。

　　再比如說了很多年的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，它的特點是極低的功耗，電池可以5、6年換一次，甚至可以不用電池而使用太陽能或其他能源來供電。這樣的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只有很低的帶寬及低端處理器，以及小容量的存儲器。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“霧計算”的典型的應(yīng)用。

　　“霧計算”與“云計算”

　　“霧計算”提供了當?shù)毓?jié)點分布的地理位置信息，信息傳遞的時延非常低，而“云計算”則提供了中心化的全局信息。許多應(yīng)用既需要“霧”也需要“云”，例如大數(shù)據(jù)技術(shù)里的數(shù)據(jù)分析，首先通過M2M(機器與機器之間通信)把傳感得到的數(shù)據(jù)進行處理和過濾，然后放到HMI(人機界面)這一層進行文本化及視覺化處理，可以讓用戶清晰地理解所有的分析過的數(shù)據(jù)資料。

　　這里“霧計算”起到了一個頻繁使用的“數(shù)據(jù)庫”的作用，而“云計算”中心就是一個把文件長期存儲的地方了。由于“霧計算”的極低時延，這樣的大數(shù)據(jù)分析可以用手機來完成，真正做到“移動數(shù)據(jù)分析”。

　　在物聯(lián)網(wǎng)將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的大趨勢下，“云計算”本質(zhì)上的一些缺點顯得越來越明顯，如不能支持高移動性、不支持地理位置信息及高時延等等，而“霧計算”正好能夠解決這些問題，同時又可帶來大量新的應(yīng)用和新的服務(wù)。

　　這種“霧計算”的節(jié)點可以是今天人們正在用的無線路由器、機頂盒之類。在“霧計算”這個概念提出之前，2009年就有人提出過“云盒”(Cloudinabox)以及“小云”(Cloudlet)的想法和產(chǎn)品，用于周邊的手機和各種移動設(shè)備，這與“霧計算”的想法是一致的。比如增強現(xiàn)實，是在實際看到的現(xiàn)實世界的影像上再疊加一層信息，需要進行實時復(fù)雜的視頻運算，由于是實時要求，需要極低的時延。有人使用谷歌眼鏡再配上“小云”設(shè)備，達到了很好的用戶體驗效果。

　　云計算需要大量帶寬，而無線網(wǎng)絡(luò)帶寬有限。用了“霧計算”，可以使所需的帶寬量大大降低，原則上可使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)“旁路”，即從互聯(lián)網(wǎng)邊上繞過去，使這些數(shù)據(jù)盡可能本地化。最有價值的數(shù)據(jù)仍然可以通過“云”來傳輸，但是大部分的數(shù)據(jù)流量可以從這些網(wǎng)絡(luò)中分流出去，從而大大減輕了云網(wǎng)絡(luò)的流量負擔。智能交通系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、智能汽車甚至健康醫(yī)療系統(tǒng)等，如果都是本地處理數(shù)據(jù)，只把最重要的數(shù)據(jù)傳到“云”的話，將變得非常高效，同時也可節(jié)省大量成本。

　　但“霧計算”并不與“云計算”形成競爭，而是可以看作后者的延伸。從這個意義上來說，一些公司利用裝備了無線通信設(shè)備的無人機、熱氣球給偏遠地區(qū)提供寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也可以算為一種“霧計算”，而這種“霧計算”還真的很形象：漂浮在用戶和云彩之間，有點“霧”的味道。

　　“霧計算”有很多優(yōu)點，但涉及到未來大規(guī)模部署“霧計算”設(shè)備，必然會遇到各種問題，比如網(wǎng)絡(luò)堵塞、軟件架構(gòu)、安全、隱私以及采用什么商業(yè)模式等等，不過這些問題在不久的將來一定能得到解決。

　　“云計算”、“霧計算”相繼出現(xiàn)在計算機技術(shù)的字典里。是不是我們接下來還可以期待“雪計算”、“彩虹計算”、“冰雹計算”，甚至“暴風(fēng)計算”的出現(xiàn)呢?