بخشی از مقاله
چکیده
محاسبات مه در واقع چیزی جز همگرایی مجموعه ای از تکنولوژی ها، که به روشی مستقل برای مدتی کوتاه توسعه یافته، نیست. ادغام اینها در یک سناریوی واحد از فناوری اطلاعات در واقع پاسخ به نیازهای جدید معرفی شده توسط دستگاه ها و تقاضاها برای یک شبکه ی پرشتاب، مدیریت سرویس و حفظ حریم خصوصی اطلاعات است. محاسبات مه به طور چشم گیری بیشتر نیازهای ما از تقریبا همه ی لایه های پشته ی IT، مانند توسعه ی برنامه های کاربردی، مدیریت ترافیک شبکه، ارائه سرویس شبکه، حسابداری، مکانیزم همکاری برنامه های کاربردی و ... را پوشش می دهد. در این مقاله یک مرور گسترده از همگرایی زیرساخت های لازم و توسعه ی مفهومی به نام مه، نقاط بالقوه ی محاسبات مه مطرح و به موازات آن به بررسی چالش های در پیش رو برای عملی کردن این نقاط بالقوه مطرح شده است و در پایان راهکارهایی برای مواجه با این چالش ها در محاسبات مه بیان گردیده است.
-1 مقدمه
محاسبات مه، سناریویی است که در آن تعداد زیادی از از دستگاه های غیرمتمرکز بی سیم و یا مستقل با یکدیگر در طول شبکه ارتباط و به صورت بالقوه همکاری برقرار می کنند، تا وظایف پردازش و ذخیره سازی را بدون حمایت از شخص ثالث انجام دهند. این وظایف می تواند برای حمایت از توابع اصلی شبکه و برنامه ها و سرویس های جدید باشد. در واقع کاربران بخشی از دستگاه های خود را برای میزبانی این سرویس ها اجاره می دهند.[1] این تعریف شامل ویژگی هایی است که قسمت های اصلی یک مه را به صورت زیر شامل می شود:
1. حضور در همه جا
2. بهبود قابلیت های شبکه به عنوان محیطی برای میزبانی
3. پشتیبانی بهتر برای همکاری میان دستگاه ها به خاطر همپوشانی زیاد بین مه و ابر تمایز دادن آنها از هم کمی دشوار است. جدول - - 1 خصوصیات محاسبات ابری و مه را نشان میدهد.
اگرچه تلاش های تحقیقاتی توضیح داده نشان از این قضیه دارد که محاسبات مه در حال ظهور و اجرایی شدن است، اما مسیر برای این مهم دشوار است، چرا که مشکلات زیادی برای رسیدگی وجود دارد تا این مسئله را به واقعیت تبدیل کند. پس نیاز است که تا به وضوح کارهای تحقیقاتی آینده این مسائل را رسیدگی و شفاف سازی نماید. در ادامه ی این مقاله این چالش ها در بخش 2 بیان می شود. بخش 3 به بیان راهکارهای کلی انجام شده در راستای حل این چالش های میپردازد و در نهایت بخش 4 نتیجه گیری کلی مقاله را بیان می کند.
-2 چالش های محاسبات مه
در این بخش به بررسی چالش های بالقوه ای که در سر راه محاسبات مه وجود دارد، پرداخته ایم.
-1-2 برنامه های کشف/همگام سازی
دستگاه های مختلف نیاز به برخی توافقات متمرکز دارند، مانند ایجاد یک پشتیبان گیری اگر جفت های خیلی کمی در برنامه های ذخیره سازی وجود داشته باشد.
-2-2 محدودیت های محاسباتی/ذخیره سازی
روند فعلی در حال بهبود این قضیه به صورت ایجاد دستگاه های کوچک، کارایی بیشتر در مصرف انرژی و قدرتمند تر است. به عنوان مثال گوشی های امروزی نسبت به کامپیوترهای رومیزی 15 سال پیش قدرتمند تر شده است.
-3-2 مدیریت
علاوه بر راه اندازی یک مسیر ارتباطی در طول گره های پایانی، گره های محاسباتی اینترنت اشیا و برنامه های کاربردی اجرا شه در سطح بالا نیاز دارند که به درستی نصب و راه اندازی شده تا به درستی اجرا شوند. به خاطر وجود بیلیون ها دستگاه کوچک بالقوه، fog به شدت نیازمند مکانیزم مدیریتی غیرمتمرکز یا مقیاس پذیر است، که هنوز در این مقیاس بی سابقه در حال آزمایش شدن است. چیزی که با قطعیت می توان گفت این است در حال حاضر هیچ نوع کنترلی از نوع control انجام نشده است.
-4-2 امنیت
همان نگرانی های امنیتی که برای محیط های مجازی شده فعلی در نظر گرفته شده می تواند برای اثرگذاری روی برنامه های کاربردی دستگاه های میزبان مه هم پیش بینی شود. بررسی امنیت در چنین مسائلی باعث بروز چالش های جالب جدیدی می شود: اعتماد و حفظ حریم خصوصی . قبل از استفاده از دیگر دستگاه ها و یا ابرهای کوچک ** در شبکه برای اجرای نرم افزارهای مشابه، مکانیزم های Sandboxing و انزوا بایستی یک اعتماد دو طرفه میان احزاب کاری برقرار شود. Fog به برنامه های کاربردی این امکان را می دهد که داده های کاربران را در نرم افزار/سخت افزار شخص ثالث اجرا کند. این مسئله نگرانی در مرد حفظ حریم خصوصی داده ها و شفافیت برای شخص ثالث ایجاد می کند.
-5-2 استانداردسازی
هر عضو شبکه مانند ترمینال ها و نقاط پایانی و ... بایستی در دسترس بودن را برای میزبانی کامپوننت های دیگران اطلاع دهد.
-6-2 .پاسخ گویی/کسب درآمد
اینکه کاربران می توانند منابع اضافی خود را برای میزبانی برنامه ها به اشتراک بگذارند، یک مدل اقتصادی جدید را حول و حوش بحث fog به وجود آورد. یک سیستم مناسب با استفاده از این انگیزه ها می تواند ایجاد شود. این انگیزه ها می تواند مالی و یا غیره مانند نرخ داده های رایگان نامحدود باشد. از طرف دیگر نبود موجودیت کنترل مرکزی این مسئله را میتواند سخت کند.
-7-2 قابلیت برنامه نویسی
بخش کنترل کردن چرخه حیات برنامه ها در حال حاضر یک چالش در محیط محاسبات ابری است.[2] حضور واحد های کاربردی کوچک به نام droplet ها در بیشتر مکان ها یا دستگاه ها، خواستار در نظر گرفتن سطحی از انزوا است، بنابراین آن برنامه نویسان نیازی به سختی درگیر شدن با این مسائل سخت ندارند.[3] آسانی استفاده از رابط های برنامه های کاربردی برای برنامه نویسان به شدت بستگی به یک مکانیزم مدیریتی ساده دارد که آنها را با یک سطح انتزاع درست ایجاد می کند و حجم پیچیده ای از مه را مخفی می کند.
-3 ارائه راهکارهایی برای چالش های مه
در این بخش ، ما مسائل بالقوه ی موجود در بافت رایانش مه را مورد بررسی و بحث قرار خواهیم داد .
-1-1-3 شبکه های تعریف شده نرم افزار محور : - SDN -
"هنگامی که مفهوم شبکه ی تعریف شده ی نرم افزار محور با کنترل متمرکز فیزیکی - نه فقط منطقی - اجرا می شود ،این مفهوم با مفاهیم رایانش مه ، و با دستگاه مه که مانند کنترل کننده ی مرکزی عمل می کند ، شباهت دارد.."[4] در مه ، هر گره باید بتواند مانند یک روتر برای گره های بعدی عمل کند و نسبت به قابلیت تغییر پذیری گره انعطاف پذیر باشد. این بدان معناست که کنترل کننده نیز می تواند روی گره های انتهایی شبکه ی مه قرار داده شود . چالش های یکپارچه کردن شبکه های تعریف شده ی نرم افزار محور با شبکه ی مه، همساز کردن شرایط دینامیکی مانند قابلیت سیار سازی و پیوند بی سیمی به صورت ناپایا است .
تحقیقات اخیر پیشنهاد می دهند که طرح های متعدد شبکه های تعریف شده ی نرم افزار محور سیار می توانند برای شبکه اد هاک وسایل نقلیه / موبایل - منت / ونت - معماری شوند ، که نسبت تحویل بسته بالا را با سربار قابل قبول نشان می دهد. معماری انتخاب فرکانس شبکه ی تعریف شده ی مبتنی بر نرم افزار محور خود را با تغییراتی که از پورت های سیمی به واسط های ناهمگن بی سیم رخ می دهد ، منطبق می سازد و از اپلیکیشن هایی مانند مجازی سازی شبکه ی بی سیمی، رزرو امتیاز ترافیک و پرش فرکانسی پشتیبانی می کند. سوالات دیگری که مطرح می شوند شامل :
• چگونه ، عملیات به روز رسانی ، پیش بینی ، و حفظ نمودار اتصال به شبکه در دانه بندی متفاوت را انجام می دهد ؛
· چگونه کنترل کننده های مختلف مانند کنترل کننده ی ثابت متصل - در لبه ی زیر ساخت ها - یا کنترل کننده ی متناوب متصل - در انتهای دستگاه - با هم همکاری می کنند
· کنترل کننده ها در کدام قسمت شبکه ی مه قرار دارند ؛
· چگونه سیستم شبکه بندی تعریف شده ی نرم افزار محور توزیع شده باید طراحی شود که با نیازهای خشن رایانش مه مانند مرحله ی نهفتگی ، مقیاس پذیری ، و سیار بودن آن مطابقت داشته باشد. مجازی سازی توابع شبکه، توابع شبکه را با نمونه های ماشین مجازی تعویض می کند. از آن جایی که مجازی سازی، کلید اصلی در رایانش مه است و ماشین های مجازی می توانند به طور دینامیکی ایجاد، تخریب و ارجاع شوند، مجازی سازی توابع شبکه برای رایانش مه در بسیاری از جنبه های مجازی سازی دروازه ها، سوئیچ ها، متعادل کننده های بار ، فایر وال ها و دستگاههای تشخیص نفوذ و قرار دادن آن نمونه ها در گره های مه مفید خواهند بود.
اما مجازی سازی توابع شبکه هنوز در بافت رایانش مه مورد مطالعه قرار نگرفته است. در شبکه ی هسته ی سلولی، مشکلی که وجود دارد جابه جایی تابع در دروازه ی مجازی سازی شده و دروازه ی شبکه ی تعریف شده ی نرم افزار محور تجزیه شده است که موجب می شود سر بار شبکه در برابر محدودیت هایی همچون data-plane latency ، مراکز داده و control-plane overhead به حداقل برسد.
