Fog Computing ist die Zukunft der Cloud – nur sparsamer und effizienter

Ich kann nicht umhin, mich jedes Mal schuldig zu fühlen, wenn ich die Videokonferenz-App starte: Zoom, Meet, Teams, Skype usw. Diese Anwendungen, wie viele andere digitale Tools, haben meinen Kollegen und mir eine unverzichtbare Hilfestellung bei der Fortsetzung unserer Bildungs- und Forschungsaktivitäten in den schlimmsten Zeiten der Gesundheitskrise geleistet. Wir haben es schon vor der Krise genutzt, und niemand denkt ernsthaft darüber nach, in Zukunft darauf zu verzichten. Was mich an ihnen stört, ist nicht ihre Anwesenheit, sondern die Tatsache, dass sie eine Menge teurer und energieintensiver Rechenressourcen verbrauchen – und oft verschwenden.

Quand vous ouvrez une application de vidéoconférence, un réseau social, un système de travail collaboratif ou un jeu en ligne, votre ordinateur établit une connexion vers une ou plusieurs autres autres machine center » don jeu en ligne “English). Hier werden Ihre Daten übertragen, verarbeitet, transformiert und an die Personen weitergeleitet, mit denen Sie zusammenarbeiten. Ein Rechenzentrum ist eine riesige Scheune mit Zehntausenden, manchmal Hunderttausenden von Computerservern, auf denen viele Anwendungen gleichzeitig ausgeführt werden. Alle Rechenzentren bilden die „Wolke“, eine Basisinfrastruktur (im Sinne eines Straßennetzes oder eines Kanalnetzes), ohne die das Internet heute nicht funktionieren kann.

Das Hauptproblem bei der Cloud ist, dass sich die Rechenzentren, aus denen sie besteht, im Allgemeinen weit entfernt von ihren Benutzern befinden. Das sind sehr teure Infrastrukturen, und selbst die größten Betreiber haben nur wenige davon. Zum Beispiel hat Google etwa zwanzig davon auf der ganzen Welt. Am nächsten zu Frankreich sind Belgien, Holland, Irland …

Wenn ich online mit Kollegen in derselben Stadt wie ich interagiere, legt unser Netzwerkverkehr zur Verarbeitung Hunderte oder Tausende von Kilometern zu diesen Rechenzentren zurück, bevor er ungefähr dorthin zurückkehrt, wo er begonnen hat. Diese Entfernung erzeugt lange Antwortzeiten, was die Möglichkeiten der Anwendungsinteraktion einschränkt. Dadurch werden weitreichende Kommunikationsressourcen verschwendet, die wiederum unnötig viel Energie verbrauchen.

Es ist wenig bekannt, aber Internetverbindungen mit großer Reichweite verbrauchen so viel Strom wie die Rechenzentren selbst. Die gesamte digitale Welt (Computer, Telefone, Netzwerke, Rechenzentren) macht etwa 10 % des weltweiten Stromverbrauchs aus, was enorm ist.

Übergang von “Wolke” zu Nebel

Als Reaktion auf die Verschwendung von Ressourcen durch die Cloud wird von industriellen und akademischen Forschern eine neue Technologie namens „Fog“ oder „Edge“ entwickelt. Nebel soll die Wolke nicht durch etwas anderes ersetzen, sondern sie erweitern, um sie effizienter und energiesparender zu machen. Die Idee ist, zusätzliche Maschinen so nah wie möglich an den Benutzern hinzuzufügen, um die Netzwerkentfernungen zu verkürzen.

Um auf das Beispiel der Videokonferenzen mit Kollegen in der gleichen Stadt wie mir zurückzukommen: Durch die Verwendung von nahe gelegenen „Nebel“-Servern könnten wir den Verbrauch unnötiger Ressourcen erheblich reduzieren. Es ist jedoch keine Win-Win-Situation: Wenn ich mich mit einem Freund in den USA verbinden möchte, kommen wir nicht darum herum, irgendwie viele Daten über den Atlantik zu schicken. Aber wir wissen, dass die meisten Interaktionen im Internet Benutzer zusammenbringen, die nicht sehr weit voneinander entfernt sind.

Seine volle Bedeutung bekommt Nebel auch im Kontext der sehr rasanten Entwicklung des Internet of Things, was bedeutet, dass alle vernetzten Objekte, die es in unserem täglichen Leben, in der Wirtschaft, bei Behörden etc. Beispielsweise möchte ein Landwirt möglicherweise Sensoren auf seinen Feldern installieren, um Wetterbedingungen, Bodenfeuchtigkeit an einem bestimmten Ort, Pflanzenwachstum usw. zu messen. Eine automatisierte Verarbeitung der gesammelten Daten kann es beispielsweise ermöglichen, mit hoher Genauigkeit zu steuern, wie viel Wasser diesen oder jenen Teil des Feldes bewässern soll. Selbst wenn jeder Sensor nur wenige Daten produziert, produzieren alle vernetzten Objekte auf der Welt einen gesamten Netzwerkverkehr, der viel schneller wächst als die Kapazität des Internets.

Unter diesen Umständen wird es mittelfristig notwendig, diese Daten möglichst nah am Entstehungsort verarbeiten zu können. Fog bietet eine Infrastruktur, die für diese Art von Bedarf sehr gut geeignet ist.

Nebel erfordert technologischen Fortschritt

Nebel wird für mehrere Jahre keine Realität im Alltag sein. Auch wenn der Unterschied zwischen einer Wolke und einem Nebel schwach erschien, konnten Wolkentechniken nicht direkt wiederverwendet werden, um einen Nebel zu erzeugen. Die Cloud-Architektur beruht stark auf der Annahme, dass viele sehr leistungsfähige Geräte am selben Ort angeordnet sind und somit sehr schnell und kostengünstig miteinander kommunizieren können. Wenn wir in den Nebel gehen, zwingt uns die Nähe, die wir zwischen Servern und ihren Benutzern suchen, dazu, Server an vielen Standorten zu haben, um einen bestimmten Bereich abzudecken. Es werden kleinere Maschinen eingesetzt, die kostengünstiger, aber auch leistungsschwächer und vor allem mit Abstand zueinander angeordnet sind. Es ist eine neue Umgebung, die Sie zähmen müssen, um zu lernen, wie Sie das Beste daraus machen.

Dann ist die Zeit für den industriellen Transfer und die weite Verbreitung gekommen. Viele große Industriekonzerne positionieren sich in diesem Thema und starten enorme Investitionen, um bereit zu sein, wenn es an der Zeit ist, ihren Kunden zuverlässige und effiziente Business-Fog-Services anzubieten: Orange, Google, Microsoft, Hewlett Packard, Ericsson, Nokia usw. Die ersten Kunden werden, wie so oft in diesem Bereich, sicherlich Hightech-Unternehmen sein. Danach wird sich die Technologie schrittweise demokratisieren und öffentlichen Behörden, kleinen Unternehmen und schließlich der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Die Rolle von akademischen Forschern wie mir besteht darin, zu versuchen, die Grenzen unserer derzeitigen Systeme zu verstehen, eine Vision zu entwickeln, um auf die von uns identifizierten wissenschaftlichen Herausforderungen zu reagieren, und Lösungen zu entwickeln, um diese Vision in die Realität umzusetzen, um das Internet effizienter zu machen. widerstandsfähiger und sparsamer im Umgang mit den endlichen Ressourcen unseres Planeten.

Das wissenschaftliche Abenteuer von Mist ist noch nicht vorbei, und mein Team und ich haben die feste Absicht, weiterhin daran teilzunehmen. Es liegt in der Natur der akademischen Forschung auf diesem Gebiet, den Weg für unsere Industriepartner in Frankreich und Europa zu ebnen. Aber eine neue Frage taucht in meinem Kopf auf: Was wird die nächste technologische Revolution nach der Nebelrevolution sein und wie können wir am besten dazu beitragen?