★ 沿著雲到物連續體的霧運算

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霧計算是思科對邊緣運算的看法，也是物聯網 (IoT)尤其是工業物聯網 (IIoT) 或工業物聯網 (IIoT ) 以及工業 4.0 及更多連接應用程序的重要演變。

正如「霧」一詞已經表明的那樣，霧運算和雲運算之間存在重要聯繫。它通常被稱為將雲擴展到連接的物聯網「事物」所在的地方，或者在數據生成源所在的「雲到事物連續體」的更廣泛範圍內。

霧運算從早期開始就一直在發展。正如您將在下文中閱讀和看到的那樣，霧運算被視為物聯網，以及 5G、嵌入式人工智慧(AI) 和「高級分佈式和連接系統」的必需品。

霧運算目的在應對傳統基於雲的物聯網系統，在管理物聯網數據和由雲到物連續體中的源生成的數據方面的挑戰。它透過將數據分析以及應用程序，和管理分散到具有分佈式和聯合運算模型的網路中，來實現這一點 - 換句話說：在邊緣的物聯網中。

霧運算與邊緣運算

霧運算，這個術語來自思科，不是一種網路技術。這是一種混合系統級架構方法，將雲運算和分佈式處理和分析能力的可能性帶到網路邊緣，在我們的範圍內是物聯網網路。

它以與邊緣運算不同的方式這樣做。在邊緣運算中，目標是將智慧、分析、運算、通信等非常接近，並越來越多地引入到可程式邏輯控制器，和其他更強大、更小的邊緣設備，以及經過分析等之後，以適當的系統或雲（或數據中心）。

霧運算和邊緣運算都是關於處理更接近源的數據 —— 兩者之間的一個顯著區別在於處理發生的位置。由於霧運算是雲端運算對創建數據的地方的延伸，它位於數據中心和終端設備之間。

霧運算正處於發展軌跡，將在物聯網、5G 和其他先進的分佈式，和連接系統中發揮關鍵作用（Christian Renaud，451 Research PR）

霧運算中的處理、運算、存儲和網路服務，都在這兩個位置之間啟用，通常在 LAN （局域網）等級。你可以說，從某種意義上說，霧運計算在某種程度上是雲環境的守門人。相比之下，在邊緣運算中，你更接近終端設備/環境中的端點。當然，這並不意味著邊緣運算發生在物聯網設備上。然而，運算通常只有一跳或幾跳，用於處理、儲存等的資源，透過微型數據中心發生在邊緣。

對於那些想要真正正式回答霧運算和邊緣運算之間區別的人，NIST （更多下文）有一個答案：「霧運算與雲一起工作，而邊緣是由雲和霧的排除定義的。霧是分層的，邊緣往往局限於少數外圍層。此外，除了運算之外，霧還涉及網路、儲存、控制和數據處理加速」。

霧是分層的，邊緣往往局限於少數外圍層

霧運算和邊緣運算：相同的驅動程序
霧運算和邊緣運算都有相同的驅動力：邊緣的數據處理和分析。然而，原因正在發生變化。
據 IDC 稱，到 2019 年，43% 的物聯網數據將在邊緣處理，然後發送到數據中心，進一步推動霧運算和邊緣計算。在研究物聯網對 IT 基礎設施的影響時，451 Research 發現，當今大多數組織都在邊緣處理物聯網工作負載，以增強安全性、處理即時操作動作觸發器，並降低物聯網數據儲存和傳輸要求。隨著大數據和人工智慧在邊緣進行分析，在該邊緣進行更繁重的數據處理，這種情況預計會隨著時間的推移而改變。
在較早的研究中，從 2017 年 3 月起，Forrester Research 表示，正如報告名稱所說，物聯網將催生一個新的邊緣運算基礎設施市場。除其他外，你可以通過 Microsoft Azure 資源中心下載它。
正如微軟在其「邊緣運算：物聯網將催生新的基礎設施市場」頁面上所說的那樣：「典型的分層網路，將無法處理物聯網帶來的巨大流量成長」。儘管時間框架略有不同，但到處都是幾乎相同的消息，當然要考慮到所有這些都會影響霧運算和邊緣運算的演變，這與之前多次提到的不同（同樣，儘管很多考慮到重疊的物聯網，和其他應用案例上下情境關聯、相似的範圍，因此可以互換使用它們，因此，根據定義，相同的市場在製造方面處於領先地位）。
霧節點在霧運算中的作用
在霧運算中，目標是使數據分析等盡可能靠近數據源，但在這種情況下是霧節點、霧聚合節點，或者當霧 (IoT) 應用程序如此決定時，是雲。這是與邊緣運算的本質區別。
換句話說：在霧運算中，霧物聯網應用程序將根據數據，決定什麼是數據分析的最佳位置，然後將其發送到那個地方。

霧節點可以是實體或虛擬元素，並與智慧終端設備或接入網路緊密耦合。霧節點通常在智慧終端設備所在的外圍層和雲之間，提供某種形式的數據管理和通信服務。霧節點，尤其是虛擬節點，也稱為小雲，可以聯合起來提供功能在分散地理位置上的水平擴展（2017 NIST 霧運算定義草案中的 NIST 霧節點定義）

如果數據對時間高度敏感（通常低於甚至遠低於一秒），則將其發送到離數據源最近的霧節點進行分析。如果它對時間不那麼敏感（通常是幾秒鐘到幾分鐘），它就會進入一個霧聚合節點，如果它基本上可以等待，它就會進入雲進行大數據分析等。

霧節點可以採用多種形狀。只要一個設備有能力（運算、儲存和連接）來做它需要在邊緣做的事情，它就可以是一個霧節點。它可以是交換機、路由器、工業控制器，甚至是某個工業位置的影像監控攝影機等等。霧計算可視化解釋 - 來源 Cisco 宣布推出 OpenFog 聯盟的博客文章

霧運算可視化解釋 —— 來源 Cisco 博客文章，宣布推出 OpenFog 聯盟

霧節點也可以位於許多地方：例如，在工廠生產線、石油鑽井平台或汽車內部，當然前提是有連接性。

很明顯，如果一個霧節點需要在幾毫秒或至少在一秒內，完成它需要做的事情，這通常是因為一個動作、自動化或其他需要遵循的。如果沒有連接，那就很難了。

霧運算在行動

基於霧節點中 (IoT) 數據的分析所採取的行動，如果霧應用程序將數據，從 IoT 感測器或 IoT 終端設備發送到該節點，也可以採取多種形式。

就像感測器（感測器和執行器）一樣，它根據輸入設置運動（輸出），從而非常快速地分析來自輸入的數據。該輸出或動作可以是任何東西，從自動降低溫度、改變系統中的參數或關閉/打開閥門或門，到發出警報、通過消息提醒工程師、觸發某種可視化/可讀形式的變化/可查看的顯示/圖表，例如在 SCADA/HMI 系統等中。

思科技術雷達上的霧計算 - 之前和之後 - 完整圖像和源 — 思科技術雷達上的霧運算 ——之前和之後—— 完整圖像和來源

簡單地說：不是透過網路傳輸所有數據然後在雲中進行處理，而是在靠近物聯網設備（收集數據的地方）附近執行一些操作，主要是分析操作，因此在網絡邊緣或端點，並更快地處理物聯網數據，原因有很多，但速度很重要，但也不會浪費因此可以節省的頻寬。

它還有更多內容，但簡而言之，這就是它的作用。當然，並非所有物聯網數據都需要如此快速地分析，以至於你需要的分析和運算能力如此接近源頭，而不僅僅是貧寬和延遲。這也與優先事項有關。

霧運算提供了許多好處，例如： 避免更多頻寬的成本、解決網路上的高延遲、更少的瓶頸、降低連接故障的風險、更高的分析和操作速度等。

OpenFog 聯盟和 OpenFog 參考架構

2015 年底，一系列物聯網領導者發起了 OpenFog 聯盟。目標：如新聞稿所述，透過開發開放式架構來加速霧技術的部署。創始合作夥伴不是最小的，包括（顯然）思科、ARM、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學。

將霧運算稱為分佈式雲技術，它支持物聯網、 5G 行動技術和人工智慧應用程序的許多即時、數據密集型功能，聯盟主席、思科的 Helder Antunes 早些時候寫了一篇博客文章，2018 年回顧 OpenFog 聯盟在 2017 年取得的一些成就。

霧運算的主要里程碑，無疑是如下圖所示的 OpenFog 參考架構的發布，描述了霧運算組件的各種相互關係。你還可以在本文底部的視片中瞭解有關 OpenFog 聯盟參考架構框架的更多信息。

OpenFog 參考架構 - 霧計算框架的各種組件以及它們如何互連 - 來源和禮貌 — OpenFog 參考架構 —— 霧運算框架的各種組件，以及它們如何相互連接 —— 來源和禮貌

對於那些對霧運算的使用感興趣的人來說，第二個值得注意的事實是 OpenFog 安全要求和方法的發布，它擴展了 OpenFog 架構的安全方面和分佈式雲環境中的安全挑戰，你可以在 PDF 中查看在這裡。

同樣在 2017 年 10 月，電氣和電子工程師協會標準協會表示，它將使用 OpenFog 參考架構作為其霧標準工作的基礎。正如 Helder Antunes 所寫，新成立的 IEEE P1934 霧運算和網路架構框架標準工作組，在 2018 年 4 月之前完成其工作的第一次迭代。你可以閱讀 IEEE 工作組關於霧運算和網路標準化工作/進展的更多資訊，在我們關於霧標準化的報導中。

霧運算的定義 —— 什麼是霧運算？

以下是該聯盟定義霧計算的方式：

「霧計算是一種系統級的橫向架構，它沿著從雲到物的連續統一體在任何地方分佈運算、儲存、控制和網路的資源和服務。透過將雲擴展到更接近產生物聯網數據，並對其採取行動的事物，霧使能夠在感測器附近執行延遲敏感運算，從而產生更高效的網路頻寬和更實用、更高效的物聯網解決方案。霧運算還透過更深入、更快的洞察力、更高的安全性和更低的營運費用，提供更大的業務敏捷性」。

然而，我們還要補充一點，NIST，以其在雲端運算等方面的工作，及其最近發布的區塊鏈草案而聞名，也加入了霧運算的演變，尋求霧運算的正式定義，就像它以前對各種雲服務所做的那樣等等。

隨著評論於 2017 年 9 月 21 日結束，NIST 特別出版物 800-191 （草案）將霧運算，定義為「位於智慧終端設備和傳統雲或數據中心之間的水准、實體或虛擬資源範式。這種範式透過提供無處不在的、可擴展的、分層的、聯合的和分佈式的運算、儲存和網路連接來支持垂直隔離、延遲敏感的應用程序」。

下面來自 NIST 霧運算定義草案的圖像，顯示了霧運算在服務於智慧終端設備的基於雲的生態系統的更廣泛範圍內。