Especialista da Cisco lista principais desafios e oportunidades para adoção do conceito

Como qualquer tipo de implementação de sistema de computação de grande escala, a resposta curta para a pergunta “como deve ser minha implantação de fog computing” será “varia”. Mas como essa não é uma informação particularmente útil, o principal engenheiro e arquiteto de sistemas da Cisco, Chuck Byers, deu uma visão geral das muitas variáveis, técnicas e organizacionais, que incluem o design, o cuidado e a alimentação de uma configuração de fog computing.

Fog computing define a arquitetura que estende a capacidade computacional e o armazenamento da nuvem para as camadas de acesso da rede, permitindo que os dados sejam analisados e transformados em informações ou em ações antes de serem simplesmente transmitidos. Para a Cisco, fog é uma extensão da cloud para dentro do mundo físico, ou seja, para o mundo das ‘coisas’. Portanto, um novo paradigma para alavancar a internet das coisas.
Opções de computação em configurações de fog

A computação nas configurações de fog geralmente tem vários tipos de processadores, por isso é um ambiente heterogêneo. Os processadores RISC / CISC, como os fabricados pela ARM/Intel, proporcionam um excelente desempenho de thread único e um alto grau de programação. "Eles sempre terão um lugar importante nas redes de fog, e quase todos os nós terão pelo menos alguns núcleos dessa classe de CPU", disse Byers.
Eles estão longe de ser as únicas opções, no entanto. Matrizes de gate programáveis em campo podem ser úteis em casos de uso em que caminhos de dados personalizados são usados para acelerar cargas de trabalho e GPUs - como visto mais comumente em sistemas de jogos, mas também em profusão crescente no mundo da computação de alto desempenho - são ótimos para lidar com tarefas precisa de muito processamento paralelo.

"Onde uma boa CPU RISC ou CISC pode ter uma dúzia de núcleos, uma GPU grande pode ter mil núcleos", explica ele. "E se o seu sistema e algoritmos são passíveis de processamento paralelo, as GPUs são muito baratas e eficientes em consumo de energia".

Finalmente, as unidades de processamento Tensor, otimizadas para facilitar o machine learning e as tarefas baseadas em inteligência artificial, têm aplicações óbvias para aplicativos que dependem desse tipo de funcionalidade.
Armazenamento em fog computing

Há uma hierarquia de opções de armazenamento para fog computing que vai de barata, mas lenta a rápida e cara. Um NAS oferece grandes volumes de armazenamento, principalmente em uma rede distribuída, mas isso significa tempos de latência medidos em segundos ou minutos. Os discos rotativos podem funcionar bem para grandes bibliotecas de mídia ou arquivos de dados, enquanto fornecem tempos de resposta substancialmente melhores.

Mais acima na hierarquia, o armazenamento em flash, na forma de SSDs regulares, oferece um tradeoff bem conhecido no aumento do preço por GB para tempos de acesso muito mais rápidos. Isso poderia funcionar melhor para armazenamento em massa rápido, embora Byers também observe que há preocupações sobre a queda das velocidades de acesso após um número suficientemente grande de ciclos de leitura/gravação.

“Depois de escrever para um determinado endereço no chip mais de duas mil vezes, começa a ficar mais difícil reprogramá-lo, até o ponto em que, eventualmente, obterá falhas de gravação nesse setor do pen drive. Portanto, é preciso fazer uma coisa chamada nivelamento de camada em todo o array flash, para que escreva todos os endereços no array com o mesmo número de vezes - muitas vezes, o flash drive gerencie isso”, frisa ele.

Chips flash locais - aqueles não configurados em matrizes semelhantes a SSD - são uma boa solução para chaves de segurança, tabelas e arquivos de log, e no extremo mais caro do espectro, há memória principal. Isso é mais adequado para conteúdo popular, bancos de dados na memória e assim por diante.
Opções de rede

Não há nenhuma hierarquia facilmente digerível na profusão de opções de rede disponíveis, que são divididas em categorias com e sem fio, com a última ainda bifurcada em variedades licenciadas e não licenciadas.
Byers ofereceu uma orientação menos concreta sobre essa questão, dizendo “escolha os que fazem sentido para você”. A tecnologia sem fio tende a ser barata e de baixo impacto, e realmente a única opção para uma implantação de fog que precisa falar com dispositivos móveis.
A tecnologia sem fio licenciada tende a ser um pouco melhor controlada, com menos interferência potencial de fontes externas, mas as taxas de licenciamento e/ou uso serão obviamente aplicáveis.

De acordo com Byers, no entanto, a conexão com fio tende a ser preferível à rede sem fio, quando possível, porque são imunes à interferência e não usam o espectro de RF.

“Nós gostamos de redes de telefonia fixa, especialmente à medida que você se aproxima da nuvem, porque as redes de telefonia fixa tendem a ter mais largura de banda e muito menos despesas operacionais”, observou ele.
Opções de software

O ponto-chave, segundo Byers, é a modularidade. Os módulos de fog interligados por APIs baseadas em padrões permitem que os usuários substituam componentes diferentes de sua pilha de software sem interromper o restante do sistema indevidamente.
Opções de rede

Segurança da tecnologia

Alguns sistemas - aqueles que não monitoram ou controlam qualquer coisa particularmente crítica - têm requisitos de segurança "bastante modestos", de acordo com Byers. Outros, incluindo aqueles que têm atuadores capazes de afetar fortemente o mundo físico, são de missão crítica.

Reatores, elevadores, sistemas de aeronaves e similares “vão matar pessoas se elas forem hackeadas”, então protegê-las é da maior importância. Além disso, é provável que a regulamentação do governo tenha impacto sobre esses sistemas.
Dicas gerais

A eficiência energética pode entrar em jogo rapidamente em sistemas de fog computing grandes o suficiente, por isso cabe aos projetistas incluir silício de baixa potência, resfriamento ambiental, modos de energia seletiva sempre que possível.

Na mesma linha, Byers observou que funcionalidades que não precisam realmente fazer parte da configuração de fog devem ser movidas para a nuvem sempre que possível, para que as vantagens de virtualização, orquestração e escalabilidade da nuvem possam ser aproveitadas ao máximo.