A computação em névoa é uma infraestrutura de computação descentralizada. Contudo, nela dados, computação, armazenamento e aplicativos estão localizados em algum lugar entre a fonte de dados e a nuvem. Assim como a computação de borda, a computação em névoa traz as vantagens e o poder da nuvem para mais perto de onde os dados são criados e utilizados. Inclusive, muitas pessoas usam os termos computação em névoa e computação de borda de forma intercambiável porque ambos envolvem trazer inteligência e processamento para mais perto de onde os dados são criados. Isso geralmente é feito para melhorar a eficiência, embora também possa ser feito por motivos de segurança e conformidade.
A metáfora do nevoeiro vem do termo meteorológico para uma nuvem próxima ao solo, assim como o nevoeiro se concentra na borda da rede. O termo é frequentemente associado à Cisco porque acredita-se que a gerente da linha de produtos da empresa, Ginny Nichols, cunhou o termo. Cisco Fog Computing é um nome registrado, contudo, a computação em nevoeiro está aberta à comunidade em geral.
Como funciona a computação em névoa?
A rede de névoa complementa e não substitui a computação em nuvem. Afinal, a nebulização permite análises de curto prazo na borda, enquanto a nuvem executa análises de longo prazo com uso intensivo de recursos. Embora os dispositivos e sensores de borda sejam onde os dados são gerados e coletados, às vezes eles não têm os recursos de computação e armazenamento para executar tarefas de análise avançada e aprendizado de máquina. Então, apesar dos servidores em nuvem terem o poder de fazer isso, eles geralmente estão muito longe para processar os dados e responder em tempo hábil.
Além disso, ter todos os endpoints se conectando e enviando dados brutos para a nuvem pela internet pode ter implicações de privacidade, segurança e legais. Especialmente ao lidar com dados confidenciais sujeitos a regulamentações em diferentes países. Os aplicativos populares de computação em neblina incluem redes inteligentes, cidades inteligentes, edifícios inteligentes, redes de veículos e redes definidas por software.
Computação em névoa versus computação de borda
De acordo com o OpenFog Consortium iniciado pela Cisco, a principal diferença entre edge computing e fog computing é onde a inteligência e o poder de computação estão localizados. Afinal, em um ambiente estritamente nebuloso, a inteligência está na rede local (LAN). Já os dados são transmitidos dos terminais para um gateway nebuloso, onde são então transmitidos para as fontes para processamento e transmissão de retorno.
Em contrapartida, na computação de borda, a inteligência e o poder podem estar no endpoint ou no gateway. Os defensores da computação de borda elogiam sua redução de pontos de falha porque cada dispositivo opera de forma independente e determina quais dados armazenar localmente e quais dados enviar para um gateway ou nuvem para análise posterior. Os defensores da computação em névoa sobre a computação de borda dizem que ela é mais escalável e oferece uma melhor visão geral da rede à medida que vários pontos de dados alimentam dados nela.
Deve-se notar, no entanto, que alguns engenheiros de rede consideram a computação em névoa simplesmente uma marca da Cisco para uma abordagem de computação de borda.
Como e por que a computação em névoa é usada?
Há vários casos de uso em potencial para computação em névoa. Um caso de uso cada vez mais comum para a computação em névoa é o controle de tráfego. Como os sensores – como os usados para detectar tráfego – geralmente são conectados a redes celulares, as cidades às vezes implantam recursos de computação próximos à torre de celular. Esses recursos de computação permitem análises em tempo real de dados de tráfego, permitindo assim que os sinais de trânsito respondam em tempo real às condições em mudança.
Este conceito básico também está sendo estendido para veículos autônomos. Ou seja, os veículos autônomos funcionam essencialmente como dispositivos de ponta devido ao seu vasto poder de computação a bordo. Esses veículos devem ser capazes de ingerir dados de um grande número de sensores, realizar análises de dados em tempo real e responder adequadamente.
Como um veículo autônomo é projetado para funcionar sem a necessidade de conectividade na nuvem, é tentador pensar em veículos autônomos como dispositivos não conectados. Mesmo que um veículo autônomo deva poder dirigir com segurança na total ausência de conectividade na nuvem, ainda é possível usar a conectividade quando disponível.
Algumas cidades estão considerando como um veículo autônomo pode operar com os mesmos recursos de computação usados para controlar semáforos. Esse veículo pode, por exemplo, funcionar como um dispositivo de borda e usar seus próprios recursos de computação para transmitir dados em tempo real para o sistema que ingere dados de tráfego de outras fontes. A plataforma de computação subjacente pode então usar esses dados para operar os sinais de trânsito de forma mais eficaz.
Quais são os benefícios da computação em névoa?
Como qualquer outra tecnologia, a computação em neblina tem seus prós e contras. Contudo, algumas das vantagens da computação em névoa incluem o seguinte:
Conservação da largura de banda
A computação em névoa reduz o volume de dados enviados para a nuvem, reduzindo assim o consumo de largura de banda e os custos relacionados.
Melhor tempo de resposta
Como o processamento de dados inicial ocorre próximo aos dados, é possível reduzir a latência e aprimorar a capacidade de resposta geral. Afinal, o objetivo é fornecer capacidade de resposta em milissegundos, permitindo que os dados sejam processados quase em tempo real.
Independente de rede
Embora a computação em névoa geralmente coloque recursos de computação no nível da LAN – em oposição ao nível do dispositivo, que é o caso da computação de borda – a rede pode ser considerada parte da arquitetura da computação em névoa. Ao mesmo tempo, porém, a computação em névoa é independente da rede, no sentido de que a rede pode ser com fio, Wi-Fi ou até 5G.
Quais são as desvantagens da computação em névoa?
Obviamente, a computação em névoa também tem suas desvantagens. Algumas das quais incluem o seguinte:
Localização física
Como a computação em neblina está vinculada a um local físico, ela prejudica alguns dos benefícios “a qualquer hora/qualquer lugar” associados à computação em nuvem.
Possíveis problemas de segurança
Sob as circunstâncias certas, a computação em névoa pode estar sujeita a problemas de segurança, como falsificação de endereço de protocolo de Internet (IP) ou ataques man in the middle (MitM).
Custos de inicialização
A computação em névoa é uma solução que utiliza recursos de borda e de nuvem. Ou seja, há custos de hardware associados.
Conceito ambíguo
Embora a computação em névoa exista há vários anos, ainda há alguma ambiguidade em torno da definição de computação em névoa com vários fornecedores definindo a computação em névoa de maneira diferente.
Prós e contras da computação em neblina
A computação em névoa conserva a largura de banda da rede e melhora o tempo de resposta do sistema. Em contrapartida, pode apresentar problemas de privacidade e segurança.
Computação em neblina e a Internet das Coisas
Como a computação em nuvem não é viável para muitos aplicativos da Internet das Coisas (IoT), usa-se a computação em névoa. Isso porque a sua abordagem distribuída atende às necessidades de IoT e IoT industrial (IIoT), bem como a imensa quantidade de dados gerados por sensores inteligentes e dispositivos de IoT. Afinal, isso seria caro e demorado para enviar para a nuvem para processamento e análise. Além disso, a computação em névoa reduz a largura de banda necessária e reduz a comunicação entre os sensores e a nuvem, o que pode afetar negativamente o desempenho da IoT.
Computação em neblina e 5G
A computação em névoa é uma arquitetura de computação na qual uma série de nós recebe dados de dispositivos IoT em tempo real. Então, esses nós realizam o processamento em tempo real dos dados que recebem, com tempo de resposta de milissegundos. Os nós enviam periodicamente informações de resumo analítico para a nuvem. Um aplicativo baseado em nuvem analisa os dados recebidos dos vários nós com o objetivo de fornecer informações acionáveis.
No entanto, essa arquitetura requer mais do que apenas recursos de computação. Requer conectividade de alta velocidade entre dispositivos e nós de IoT. Lembre-se, o objetivo é poder processar dados em questão de milissegundos. Então, obviamente, as opções de conectividade variam de acordo com o caso de uso. Um sensor de IoT em um chão de fábrica, por exemplo, provavelmente pode usar uma conexão com fio. No entanto, um recurso móvel, como um veículo autônomo, ou um recurso isolado, como uma turbina eólica no meio de um campo, exigirá uma forma alternativa de conectividade. Portanto, o 5G é uma opção especialmente atraente. Afinal, fornece a conectividade de alta velocidade necessária para analisar dados quase em tempo real.
Qual é a história da computação em névoa?
Em 2015, a Cisco fez parceria com a Microsoft, Dell, Intel, Arm e Princeton University para formar o OpenFog Consortium. Outras organizações, incluindo General Electric (GE), Foxconn e Hitachi, também contribuíram para este consórcio. Os principais objetivos do consórcio eram promover e padronizar a computação em névoa. O consórcio se fundiu com o Industrial Internet Consortium (IIC) em 2019.
A computação em neblina traz novas oportunidades de negócios e interrupções
Desde o início dos anos 2000, a computação em nuvem tem desempenhado um papel dominante na habilitação de muitos aplicativos dos quais confiamos em nossas vidas diárias e operações de negócios. No entanto, à medida que a internet das coisas continua a ganhar força, a computação em nuvem por si só se torna cada vez mais inadequada. Afinal, muitos aplicativos emergentes exigem serviços um pouco mais próximos da borda e não podem esperar que os dados viajem até a nuvem e voltem.
Então, a discussão evoluiu de simplesmente determinar como a computação em névoa preencherá as lacunas tecnológicas. Sabemos que a computação em névoa deve desempenhar um papel em um mundo de IoT. Portanto, precisamos começar a falar sobre as profundas oportunidades de negócios e interrupções que a computação em névoa trará.
A computação em neblina já está influenciando a forma como as redes de borda estão sendo construídas. Roteadores, switches, pontos de acesso sem fio, servidores de aplicativos e servidores de armazenamento na borda já estão convergindo em “nós de névoa” unificados. Eles geralmente apresentam uma plataforma de rede unificada que oferece suporte a tecnologias de rede heterogêneas e uma plataforma de computação comum que oferece suporte a aplicativos de vários fornecedores.
Aplicativos de diferentes provedores não precisarão mais de suas plataformas de hardware e software em silos. Essa convergência contínua de computação, rede e armazenamento na borda reduzirá significativamente a complexidade e o custo do sistema, aumentará a capacidade de gerenciamento do sistema e dos aplicativos e facilitará a interação entre os aplicativos. A convergência de rede e computação na borda também abrirá caminhos para a integração de tecnologias operacionais e tecnologias de informação.
Qual escolher?
Não é um ou/ou com neblina e nuvem. Pelo contrário, a névoa fortalece a nuvem conectando uma vasta gama de dispositivos a ela. A conexão de todos os dispositivos IoT em potencial diretamente à nuvem geralmente se mostra impraticável devido a capacidades limitadas em muitos dispositivos IoT, complexidade e custo excessivos para adicionar gerenciamento de conectividade em nuvem a todos os dispositivos IoT e limitações de escalabilidade impostas pela conexão de todos os dispositivos diretamente à nuvem. O Fog pode usar procedimentos e protocolos locais mais simples para interagir com os dispositivos e protegê-los da complexidade das interações diretas com a nuvem.
Além disso, a computação em névoa pode atuar como o proxy da nuvem para fornecer serviços em nuvem para dispositivos e sistemas de IoT. Por exemplo, um nó de neblina em um carro conectado pode atuar como proxy para dezenas de microcomputadores no veículo. Ao invés de exigir que cada microcomputador de bordo se conecte diretamente à nuvem para atualizações de software, a névoa pode recuperar os pacotes de atualização de software da nuvem e instalar as atualizações nos microcomputadores nos momentos certos.
Portanto, a computação em névoa permite muitos novos serviços que a nuvem sozinha não pode suportar de forma eficaz. Por exemplo, um sistema de névoa, mais poderoso que os endpoints, pode fornecer serviços de segurança locais. Esses serviços de segurança podem incluir monitoramento local do status de segurança dos terminais, credenciais de segurança e atualizações de software para os terminais e detecção e proteção de malware em nome dos terminais.
Fog-as-a-Service
O Fog as a Service permitirá que os usuários acessem sistemas privados e públicos de fog implantados próximos a eles. Ou seja, os clientes poderão armazenar seus dados e hospedar seus aplicativos nesses sistemas de névoa próximos. Um fabricante, por exemplo, pode armazenar seus dados confidenciais em um sistema de névoa privado implantado próximo às suas fábricas. Contudo, ele também pode ter seus aplicativos de controle de fabricação hospedados por sistemas de neblina locais. Os clientes podem simplesmente alugar espaços de armazenamento ou servidores de computação desses sistemas de névoa e gerenciar seus dados e aplicativos por conta própria. Os clientes podem até receber serviços turnkey de um operador de fog-as-a-service.
A névoa permitirá que jogadores de todos os tamanhos implantem e operem sistemas e serviços de névoa. Muitos novos operadores de nevoeiro locais e regionais surgirão, de maneira semelhante à ascensão dos operadores de serviços Wi-Fi locais e regionais. Isso interromperá ainda mais os modelos de negócios de nuvem centralizados existentes.
Até agora, vimos esforços fragmentados que tendem a enfatizar excessivamente a singularidade da computação na borda e ignorar a importância de integrar perfeitamente a computação na borda com os ecossistemas globais de computação de ponta a ponta. Os resultados são sistemas em silos para diferentes redes e verticais do setor, e até mesmo aplicativos em silos dentro de cada vertical do setor. Os clientes podem ser forçados a usar diferentes plataformas de computação de borda para 5G, redes de telecomunicações com fio, redes corporativas e até mesmo para diferentes domínios de aplicativos, como manufatura, cidades inteligentes e redes inteligentes.
O futuro da computação em névoa
Portanto, para uma computação em névoa bem-sucedida e, em última análise, uma IoT mais impactante, o setor precisa de uma plataforma comum que possa funcionar para vários setores verticais do setor. Organizações como o OpenFog Consortium estão atualmente desenvolvendo essas arquiteturas horizontais. Essa visão é análoga à do TCP/IP. Enquanto o TCP/IP fornece uma plataforma horizontal para distribuição de pacotes de dados de um lugar para outro, a plataforma de névoa horizontal fornecerá uma plataforma horizontal para distribuir funções de computação de um lugar para outro, além de recursos adicionais para agrupar os recursos distribuídos para atender às necessidades do usuário e para gerenciar e proteger os recursos distribuídos.
Esta plataforma de névoa horizontal funcionará não apenas sobre, mas também dentro de qualquer rede sem fio e com fio. Por exemplo, a mesma plataforma fog funcionará dentro de um sistema sem fio 5G para permitir que os provedores de serviços de telecomunicações movam funções avançadas de controle de rede e aplicativos de usuário para as redes de acesso de rádio, pois o suporte a essa computação de borda móvel requer os mesmos recursos essenciais de um sistema de uso geral. plataforma de neblina.
Distribuição de funções
Esses recursos incluem distribuir funções de computação de um lugar para outro, agrupar e orquestrar recursos de computação em diferentes lugares para dar suporte a aplicativos de ponta a ponta, gerenciar os ciclos de vida das funções e recursos de computação, dar suporte a aplicativos de diferentes provedores (multilocação), e protegendo os recursos e aplicativos distribuídos. Isso também resolverá o problema do silo, e os clientes poderão investir em uma plataforma em vez de em vários silos.
A IoT apresenta muitos desafios únicos, mas nenhum é mais importante do que resolver os desafios de infraestrutura. A computação em névoa desempenhará um papel vital, mas à medida que começa a preencher as lacunas tecnológicas atuais, também apresenta novas e empolgantes oportunidades para os players de tecnologia que podem ajudar os clientes a adotar totalmente a IoT.
