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)。這樣，就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”。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(dāng)于30個(gè)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(fèi)，因?yàn)樾屎艿汀９雀栉挥谌驍?shù)據(jù)中心的用電功率就達(dá)到3億瓦特，這一數(shù)字超過(guò)了3萬(wàn)戶美國(guó)家庭的用電量。
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。
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。這個(gè)方法叫做“霧計(jì)算”。
這個(gè)名字還是很有想象力，“云”漂浮在天上，看得見(jiàn)卻摸不著，而“霧”就在你眼前，接地氣，是個(gè)現(xiàn)實(shí)的物體。“霧計(jì)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(jì)算”的效果與特點(diǎn)
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。
霧計(jì)算的主要特點(diǎn)是：
★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。
“霧計(jì)算”與“云計(jì)算”
“霧計(jì)算”提供了當(dāng)?shù)毓?jié)點(diǎn)分布的地理位置信息，信息傳遞的時(shí)延非常低，而“云計(jì)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(guò)M2M(機(jī)器與機(jī)器之間通信)把傳感得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和過(guò)濾，然后放到HMI(人機(jī)界面)這一層進(jìn)行文本化及視覺(jué)化處理，可以讓用戶清晰地理解所有的分析過(guò)的數(shù)據(jù)資料。
這里“霧計(jì)算”起到了一個(gè)頻繁使用的“數(shù)據(jù)庫(kù)”的作用，而“云計(jì)算”中心就是一個(gè)把文件長(zhǎng)期存儲(chǔ)的地方了。由于“霧計(jì)算”的極低時(shí)延，這樣的大數(shù)據(jù)分析可以用手機(jī)來(lái)完成，真正做到“移動(dòng)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(shì)下，“云計(jì)算”本質(zhì)上的一些缺點(diǎn)顯得越來(lái)越明顯，如不能支持高移動(dòng)性、不支持地理位置信息及高時(shí)延等等，而“霧計(jì)算”正好能夠解決這些問(wèn)題，同時(shí)又可帶來(lái)大量新的應(yīng)用和新的服務(wù)。
這種“霧計(jì)算”的節(jié)點(diǎn)可以是今天人們正在用的無(wú)線路由器、機(jī)頂盒之類。在“霧計(jì)算”這個(gè)概念提出之前，2009年就有人提出過(guò)“云盒”(Cloud in a box)以及“小云”(Cloudlet)的想法和產(chǎn)品，用于周邊的手機(jī)和各種移動(dòng)設(shè)備，這與“霧計(jì)算”的想法是一致的。比如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是在實(shí)際看到的現(xiàn)實(shí)世界的影像上再疊加一層信息，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)復(fù)雜的視頻運(yùn)算，由于是實(shí)時(shí)要求，需要極低的時(shí)延。有人使用谷歌眼鏡再配上“小云”設(shè)備，達(dá)到了很好的用戶體驗(yàn)效果。
云計(jì)算需要大量帶寬，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬有限。用了“霧計(jì)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(guò)去，使這些數(shù)據(jù)盡可能本地化。最有價(jià)值的數(shù)據(jù)仍然可以通過(guò)“云”來(lái)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(fù)擔(dān)。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(shí)也可節(jié)省大量成本。
但“霧計(jì)算”并不與“云計(jì)算”形成競(jìng)爭(zhēng)，而是可以看作后者的延伸。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，一些公司利用裝備了無(wú)線通信設(shè)備的無(wú)人機(jī)、熱氣球給偏遠(yuǎn)地區(qū)提供寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也可以算為一種“霧計(jì)算”，而這種“霧計(jì)算”還真的很形象：漂浮在用戶和云彩之間，有點(diǎn)“霧”的味道。
“霧計(jì)算”有很多優(yōu)點(diǎn)，但涉及到未來(lái)大規(guī)模部署“霧計(jì)算”設(shè)備，必然會(huì)遇到各種問(wèn)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(guò)這些問(wèn)題在不久的將來(lái)一定能得到解決。
“云計(jì)算”、“霧計(jì)算”相繼出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的字典里。是不是我們接下來(lái)還可以期待“雪計(jì)算”、“彩虹計(jì)算”、“冰雹計(jì)算”，甚至“暴風(fēng)計(jì)算”的出現(xiàn)呢？