“云”里“霧”里
——霧計算時代的到來

蘇云沛（甘肅省蘭州一中，甘肅　蘭州　730000）

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“云”里“霧”里
——霧計算時代的到來

蘇云沛
（甘肅省蘭州一中，甘肅蘭州730000）

摘要：隨著時代的發展及科技的進步，計算機技術、通信技術、云計算、信息技術、網絡技術得到了廣泛的推廣和普及。這些高新技術被應用在各個領域，為人們提供著各式各樣的服務。霧計算屬于云計算的延伸產物，霧計算不在是由強大的服務器組成，而是利用分散的各類功能的普通計算機所組成。由于現在計算機用戶的信息量與數據量大幅度提升，霧計算的出現恰巧改善了這個現狀。

關鍵詞：計算機；云計算；霧計算

1　概述

現在正在流行的“云計算”，是把大量數據放到“云”里去計算或存儲。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，就是裝了大量服務器和存儲器的“數據中心”。如果說現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網云服務的話，當數據傳輸量進一步成指數式增長，可能這個云中心會無法再維持下去。這個數據傳輸，指的是大量無線終端和“云”之間的傳輸。隨著物聯網的到來。今后各種家庭電器以及大量傳感器，包括嵌入在可穿戴設備里的傳感器都會連網，從而產生極其大量的數據。而大量數據的發送和接收，可能造成數據中心和終端之間的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。這些弊端和問題將大大制約網絡的發展，同時給人們的生活帶來諸多不便。

2　身邊的云計算服務

現在人們的生活、工作、學習和娛樂的都離不開網絡，云計算的發展正改變著人們的生活方式和習慣。公共網盤，備份文件，備份手機通訊錄，存儲照片等工作每個人每天都在做，或保存至U盤，或保存至移動硬盤，現在人們已經習慣于將自己的各種文件，通訊錄和照片等放至云盤，存儲和使用都極其方便。電子商務，現在電子商務已經進入了我們生活的每個角落，對于哪些不愛逛街的人來說，不用忍受逛街帶來的勞累，就能買到自己喜歡的東西。電子商務不僅僅用于日常生活，還廣泛應用于企業之間的各種業務往來，這些表面看似點點鼠標就可以完成的簡單操作，其實背后往往涉及到大量數據復雜的運算，這些都是通過云計算來完成的，我們只需要進行簡單的操作，就可以完成復雜的交易。地圖導航，在沒有GPS的時代，我們每去一個新的城市或國家，都要買一張當地的地圖。而現在，我們只需要一部手機，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，天氣預報，交通路況，酒店、餐館、銀行等各種信息。這是基于云計算技術的GPS帶給我們這一切。

3　云計算存在的問題

3.1云計算的安全威脅

云計算技術從熱詞到落地，從企業到個人都在享受其帶來的福利，數據存儲、計算、整合及利用為許多企業帶來商機，也為個人提供了更為便捷的互聯網服務。但與此同時，用戶存儲在云端的個人信息數據安全也面臨著極大的挑戰。

我們經常在網絡上或報紙上看到網上個人信息泄露事件頻發，英語考試考生信息"裸奔"，小米800萬用戶數據泄露，130萬考研用戶信息被泄露等等。這些事件僅是具有代表性的個人信息泄露事件。在互聯網技術高度發達的今天，幾乎所有人都在使用各式各樣的互聯網服務，我們已經與互聯網服務融為一體，從昵稱、姓名到銀行賬號、密碼，幾乎所有信息都存在于互聯網的各類云端、服務器中，個人信息隨時都可能遭遇泄露或被竊取。

3.2帶寬問題

如果公司正在頭疼如何消減存儲數據的開支問題，比起通過高速線纜來回傳數據，云端將是更好的選擇。但將規模放大到全球，人們需要從自己的移動設備上獲取信息，帶寬就顯得捉襟見肘。包括航空公司的訂票服務、網絡購物和影視服務等請求，對所有移動設備發送的數據的業務，都在于帶寬限制在博弈。

從云端到移動端發送的數據傳輸過程來看，現在的3G、4G甚至5G網絡仍然不夠快，隨著物聯網時代更多設備的接入網絡，情況將邊的更糟。

幸好還是有了解決之道的：不在拘泥于云計算，并研究如何在物聯網設備上存儲和處理他們自身產生的數據，或只是在設備之間、網絡上。思科公司為這一現象起了一個有趣的名字：霧計算（fog computing）。正如云計算一樣，霧計算也十分形象。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。它沒有強力的計算設備，只有一些弱小的、更為分散的計算機，處理家電、汽車、路燈等設備的數據。

4　霧計算的誕生

最初“霧計算”這個名字還是由美國紐約哥倫比亞大學的斯特爾佛教授（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，用于推銷產品和網絡發展戰略。

而IBM一直在推動網絡“邊緣化”，準備把很多“云計算”的工作逐步移到“霧計算”。就是把處于網絡中心的“數據中心”里的數據，移到網絡的邊緣處。

“霧計算”對于企業來說有著明顯的積極效果：企業大量的內部數據不用傳到“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（如小區內）通過“霧計算”的設備升級就可以了。

隨著物聯網的到來，今后各種家庭電器以及大量傳感器，包括嵌入在可穿戴設備里的傳感器都會連網，從而產生極其大量的數據，而大量數據的發送和接收，可能造成數據中心和終端之間的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，在終端和數據中心之間再加一層，叫網絡邊緣層，如再加一個帶有存儲器的小服務器或路由器，把一些并不需要放到“云”的數據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。這樣就誕生了“霧計算”。

5　霧計算的主要特點

極低時延。這對于目前正在蓬勃發展中的物聯網有著十分重要的意義，除此之外，網上游戲、視頻傳輸、增強現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（數據中心）形成強烈的對比。例如，如果需把信息和視頻發送到高速移動的汽車時，可以沿著高速公路一路上設置無線接入點。

帶有大量網絡節點的大規模傳感器網絡，用來監控環境。智能電網本身就是一種帶有計算和存儲資源的大規模分布式網絡，可以作為“霧計算”很好的應用例子。

支持高移動性。對于霧計算來說，手機和其他移動設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備。

支持云端在線分析。

這里舉一個應用“霧計算”的“智能交通系統”的例子。這個系統把交通燈作為網絡節點，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，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調，可以對接近的汽車發出警告，甚至可以改變紅綠燈亮的周期，以避免出現交通意外。在智能交通系統的霧計算服務器里的數據，將傳到“云”里，再進行全局數據分析。

再比如說了很多年的無線傳感網絡，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。這樣的網絡節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、光照量等環境數據，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”的典型的應用。

在未來的生活中，“霧”將我們的各種電子設備和應用緊密的聯系在一起，讓我們的生活更加便捷。

參考文獻：

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中圖分類號：TP393.4