雾计算架构深度解析

### 雾计算架构深度解析 #### 1. 雾计算架构概述 雾计算架构可大致分为两类：与应用无关的架构和特定于应用的架构。下面先介绍一个简化且通用的雾计算架构。 雾计算是一种分布式计算范式，其计算节点分布在服务架构的不同层级。常见的雾计算架构可看作是三层服务架构： - **第一层（Tier 1）**：这是服务架构的最底层，包含数十亿个边缘设备，如终端用户拥有的个人设备或网络边缘的各种物联网设备。边缘设备可以是移动的（如智能手机、汽车上的传感器、智能手表或笔记本电脑）或静态的（如停车场或建筑物中的传感器）。它们通常配备蓝牙、ZigBee 或 WiFi 等无线通信模块，以方便定期数据传输。这些设备通常由终端用户拥有，因此他们是这一层的主要利益相关者。 - **第二层（Tier 2）**：中间层，也称为雾计算层，由多个地理空间分布的雾实例组成。每个雾实例包含一组雾节点，如路由器、网关、交换机、接入点、机顶盒、个人计算机甚至小型服务器。除了常规任务（如数据包路由、数据包转发或地址解析）外，这些设备还配备了额外的计算和存储硬件，使其能够在本层执行一定的计算和决策任务。这一层的基础设施可能由一个或多个互联网服务提供商（ISP）拥有和管理，在某些情况下，也可能由专门的服务提供商管理，他们是主要的利益相关者。 - **第三层（Tier 3）**：最上层通常称为云计算层，涵盖了不同地理分布的云数据中心（DC）。与传统的云计算框架一样，数据中心由高端服务器和存储单元提供支持。云服务提供商（CSP）是这一层的主要利益相关者。 |层级|组成|主要利益相关者| | ---- | ---- | ---- | |Tier 1|数十亿边缘设备|终端用户| |Tier 2|多个雾实例，包含雾节点|ISP 或专门服务提供商| |Tier 3|云数据中心|云服务提供商| #### 2. 通信和网络模型 服务架构的最底层包含数十亿个智能、小型化且联网的边缘设备。假设这些边缘设备能够通过全球定位系统、地理信息系统（GIS）或全球导航卫星系统等技术感知并传输其地理空间位置。在同一地理位置附近的边缘设备会形成一个基于位置的逻辑集群，即虚拟集群（VC）。边缘设备在任何给定时间只能属于一个 VC，但设备的移动性使其可以根据位置在不同 VC 之间切换，这类似于手机的蜂窝切换。 数据向上传输（向雾层）时，会在中间的雾设备中进行处理。雾设备包括从路由器、交换机、网关和接入点到高端代理服务器和计算机等各种网络组件。雾计算架构可细分为两个层： - **雾抽象层**：负责管理雾资源、促进虚拟化并维护租户的隐私。 - **雾编排层**：由一个名为 foglet 的小型软件代理、一个分布式数据库和一个服务编排模块组成。foglet 监控设备状态，数据库用于确保可扩展性和容错性，服务编排模块负责基于策略的应用请求路由。 数据处理和分析在雾实例（FIs）中进行。之后，需要数据存储或基于历史数据分析的应用会被传输到云数据中心，而不需要这些的应用则在雾单元中处理。雾设备配备了有限的半永久性存储容量，可临时存储应用数据，因此能够实时为对延迟敏感的应用提供服务。云计算层的云数据中心具有强大的计算和存储能力，主要负责大量数据的永久存储和处理。与传统云架构不同，雾计算可防止云数据中心被大量查询轰炸，确保云层的高效和可控利用。 下面是一个简单的 mermaid 流程图，展示数据传输和处理过程： ```mermaid gr ```