ارتفاع منابر حاسوبية مفتوحة المصدر

وفي السنوات الأخيرة، شهدت صناعة التكنولوجيا تحولا عميقا حيث تبتعد المنظمات عن الهياكل الأساسية، التي تُستخدم في شكل نماذج أكثر انفتاحا، وتُوزع، ومن أهم التطورات ظهور منابر حاسوبية مفتوحة المصدر، وتعالج هذه المنابر الحاجة المتزايدة إلى موارد حاسوبية مرنة وقابلة للقياس وفعالة من حيث التكلفة على حافة الشبكات - حيث تُنتج البيانات عن حلول مُسرّعة من خلال استخدام مصادر متعددة.

ما هو حاسب فوج؟

والحساب النقابي هو بنية أساسية حاسوبية لا مركزية توسّع نطاق خدمات الحوسبة السحابية إلى مصادر البيانات، مثل أجهزة الإيوت والأجهزة الاستشعار والخواديم المحلية، حيث لا يُركز مصطلح " الضباب " - الذي تصبو إليه ظاهرة الأرصاد الجوية التي تُنشأ بالقرب من الغلاف الأرضي الذي تُعده شركة سيسكو في عام 2014 لوصف نموذج يُنشئ موارد للحساب والتخزين والربط الشبكي بين السحابة وأجهزة المحسوب.

وتشمل الخصائص الرئيسية لحوسبة الضباب ما يلي:

• Low latency:] By processing data near the source, fog computing dramatically reduces the time required for data transmission, enabling real-time analytics and control.
• Bandwidth preservation:] instead of sending every bit of raw data to the cloud, fog nodes aggregate, filter, and preprocess data, significantly lowering network traffic and costs.
• Geographic distribution:] Fog nodes can be deployed across wide geographical areas, ensuring consistent performance even in remote or resource-constrained environments.
• Scalability:] The fog layer can scale horizontally by added more nodes, accommodating growing numbers of devices without overloading the central cloud.
• إذكاء الوعي بالأماكن: ] Fog nodes are aware of their physical location and can make context-sensitive decisions, which is critical for applications like autonomous vehicles, smart grids, and industrial functioning functioning.

وكثيرا ما يختلط الحوسبة بالحاسوب الحاجز، ولكنهما متكاملان، ويشير الحوسبة الحكيمة عادة إلى المعالجة التي تحدث مباشرة على جهاز نقطة النهاية (مثلا، آلة تصوير أو جهاز استشعار)، في حين أن حساب الضباب ينطوي على ترتيب هرمي أكثر تنظيما للزهور الوسيطة، ويشكلان معا سلسلة متصلة تُحدِد البيانات من الأجهزة إلى السحاب والخلف.

The Rise of Open-Source Fog Computing Platforms

فالتحول إلى منابر حاسوبية مفتوحة المصدر تقودها عدة قوى قوية، أولا، يتطلب نطاق وتنوع نشرات تكنولوجيا المعلومات برامجيات يمكن تكييفها مع عدد لا يحصى من تشكيلات المعدات والبروتوكولات وحالات الاستخدام، وكثيرا ما تغلق الحلول الأساسية المنظمات على بائعين محددين، وتحد من المرونة وزيادة التكاليف الطويلة الأجل، وتوفر برامج الموارد المفتوحة، على النقيض، الشفافية، والقدرة على التحوّل، والقدرة على الاندماج في النظم البحرية القائمة.

ثانياً، إن الطابع التعاوني للتنمية المفتوحة المصدر يعجل الابتكار، إذ تساهم مجتمعات المطورين والباحثين والمؤسسات في وضع الشفرة والإبلاغ عن الحشرات وتبادل أفضل الممارسات، مما يؤدي إلى سرعة التكرار والبدء بسرعة في إدخال سمات جديدة، فعلى سبيل المثال، مشروع مؤسسة إيدجكس (FLT:0) في إطار برنامج LF Edge (F) قد ازداد ليشمل مئات المساهمين من عشرات المنظمات، وجميعهم يعملون.

ثالثا، إن فعالية التكلفة هي ميزة رئيسية، إذ أن البرامجيات المفتوحة المصدر تلغي رسوم الترخيص، وتخفض تكاليف التنمية المشتركة العبء المالي على أي منظمة بمفردها، وهذا أمر جذاب بصفة خاصة بالنسبة للبدء، ومؤسسات البحوث، والمؤسسات التي تنشر أساطيل كبيرة من الأجهزة التي تكون تكاليف الترخيص فيها باهظة.

وأخيرا، يعزز نموذج المصادر المفتوحة الثقة والأمن، حيث يمكن تحديد مواطن الضعف وتصحيحها بسرعة أكبر من النظم المغلقة، كما يمكن للمنظمات مراجعة البرامجيات لضمان الامتثال للأنظمة الصناعية وسياسات الأمن الداخلي.

الفوائد الرئيسية للمؤسسات والمطورين

• Cost-effective:] No licensing fees and shared development costs reduce total cost of ownership.
• Flexibility:] Customizable to specific equipment and use cases, allowing integration with legacy systems and proprietary protocols.
• دعم السلع الأساسية: ] تساهم المجتمعات النشطة في التحسين المستمر، والوثائق، والتشويش المستمر.
• Vendor Independence:] Avoids lock-in, enabling organizations to exchange providers or mix and match components as needed.
• Interoperability:] Open standards and APIs facilitate integration across different platforms and devices.

منابر حاسوبية مفتوحة المصدر

وقد برزت عدة منابر حاسوبية مفتوحة المصدر كقادة، لكل منها قواه متميزة وحالات استخدامه المستهدفة، ويلي ذلك ندرس أبرزها.

مؤسسة إدجكس

(أ) مؤسسة إيدجكس (FLT:1]) هي إطار محايد ومفتوح المصدر لحساب الحواف، يستضيفه مشروع شركة لينكس للكهرباء، وهي توفر بنية مرنة قائمة على الخدمات الصغرى يمكن أن تدار على مجموعة واسعة من المعدات، من بوابات منخفضة القدرة إلى أجهزة التحكم الصناعية المضغوطة.

ويناسب نظام إدغيكس بشكل خاص البذور الصناعية، والمباني الذكية، وبيئات التجزئة التي يجب أن تدمج فيها أجهزة متفرقة متعددة في نظام متماسك، ويتيح تصميم النظام النموذجي للمطورين الاستعاضة عن أي عنصر أو توسيعه دون التأثير على الآخرين، مما يجعله قابلاً للتكيف بدرجة عالية، وقد تم نشره في نظم الإنتاج على الصعيد العالمي، مع موقع شبكي قوي على شبكة الإنترنت ونظام إيكولوجي تجاري(0).

KubeEdge

KubeEdge] extends the popular Kubernetes container orchestration platform to edge and fog environments. Built by Huawei and now part of the Cloud Native Computing Foundation (CNCF), KubeEdge enables users to run containerized workloads across cloud and edge nodes with the same Kubernetes API.

The ClbeEdge consists of two main components: the cloud part (CloudCore) and the edge part (EdgeCore). CloudCore provides the control plane, while EdgeCore runs on resource-constrained edge devices, communicating over a reliable message bus. Key features include offline autonomy, tool management, and light weight runtime optimized for ARMscale manufactures. KubeEdge is ideal

Apache Edgent

( Apache Edgent] (سابقاً Apache Quarks) هو نموذج للوزن، وبرمجة مفتوح المصدر للمحللين في الوقت الحقيقي عند الحافة، وهو نموذج أنشأه أصلاً المعهد الوطني للإحصاء، يوفر إيدجين أداة للتواصل تستند إلى قاعدة جافا لبناء تطبيقات البيانات التي تبث على أجهزة ذات موارد محدودة من حيث المقارنة والذاكرة.

ويعتبر الادجين ذا قيمة خاصة بالنسبة للسيناريوهات التي يجب أن تتخذ فيها الأجهزة قرارات فورية دون انتظار التجهيز السحابي - على سبيل المثال، الكشف عن الشذوذ في معدات المصنع، أو الصيانة المتوقعة، أو الدمج في أجهزة الاستشعار في الوقت الحقيقي، ويؤكد المنبر على وجود بصمة صغيرة وسهولة النشر، مما يجعلها مناسبة للعربينو، وخلية فرنات الحبيب، وكميات مماثلة منفردة.

OpenStack Edge Computing and StarlingX

كما ساهمت جماعة " سترينجكس " في حساب الضباب من خلال مشاريع مثل StarlingX]. وتوفر " ستارلنجكس " بنية أساسية سحابية كاملة ومفتوحة المصدر تُفضَّل إلى نشرات حافة وضبابية، وتشمل التفتيش، وإدارة الخدمات، وإدارة الأخطاء، وعناصر الربط الشبكي ذات الترددات المنخفضة، والمصممة لأداء يتسم بدرجة عالية من حيث التوقيت الحقيقي، وإدارة الاتصالات السلكية واللاسلكية.

وبالإضافة إلى ذلك، قام فريق الحاسوب التابع لشركة أوبن ستاك (FLT:0) بوضع هياكل مرجعية وأفضل الممارسات لنشر مجموعة التعبئة المفتوحة في بيئات الحافة، وهذه الجهود تساعد على سد الفجوة بين الحوسبة السحابية التقليدية ومطالب حاسبة الضباب، ولا سيما في تطبيقات الغازات الخماسية والفولطية.

مشاريع أخرى جديرة بالذكر

• FogLAMP (by Dianomic): ] An open-source platform for fog computing and IIoT that focuses on data collection, integration, and analytics.
• Mainflux:] A secure, scalable IoT platform with fog computing capabilities, built in Go and using a microservices structure.
• Eclipse ioFog:] A distributed computing platform that brings cloud-like capabilities to edge devices, supporting microservices and application management.

التحديات التي تواجه تطبيق نظام الحاسوب المفتوح باب العضوية

وعلى الرغم من وعده، فإن حساب الضباب المفتوح المصدر ليس بدون عقبات، ولا يزال الأمن شاغلا رئيسيا، إذ يمكن أن تُعاطى أو تُعرض للخطر الأوعية الفوجية، التي كثيرا ما تُنشر في بيئات مادية غير آمنة، وفي حين أن مدونة الموارد المفتوحة تسمح بمراجعة الحسابات، فإن مجموعة المعدات والبرامجيات المتنوعة تزيد من سطح الهجوم، ويجب على المنظمات أن تنفذ إدارة قوية للهوية، والتشفير، وبنيات الصفرية لحماية البيانات والأجهزة.

وثمة تحد آخر هو تجزؤ النظم الإيكولوجية، حيث يمكن أن يكون التكامل بين مختلف النظم صعباً، مع وجود برامج متنافسة متعددة، مع كل من هذه البرامج والأدوات والمعايير المجتمعية، ويمكن أن يبطئ هذا التجزؤ من الاعتماد، لا سيما بين المؤسسات التي تتطلب الامتثال للمعايير، وتعمل هيئات الصناعة مثل F Edge] على وضع أطر مشتركة وموجزات قابلية التشغيل البيني، ولكن التقدم المحرز تدريجي.

والتوحيد القياسي نفسه هو عقبة، إذ أن حساب الفوج ينطوي على مجموعة معقدة من المعدات المتوقفة على عملية التثبيت التطبيقي - ولا يغطي أي معيار واحد جميع الطبقات، إذ أن الجهود مثل الهيكل المرجعي المفتوح العضوية (المنشأ في المعهد الأوروبي للتعليمات لعام 1934) توفر مبادئ توجيهية، ولكن الالتزام طوعي، وبدون معايير واضحة، قد تواجه المنظمات قفل البائعين حتى مع البرامج الحاسوبية المفتوحة المصدر، حيث يمكن أن تكون الهجرة بين البرامج مكلفة.

وعلاوة على ذلك، فإن التعقيد التشغيلي لإدارة الأساطيل الكبيرة من عوارض الضباب غير قابل للانتعاش، إذ يجب أن تتم عمليات التحديث والرصد وإدارة التشكيل عن بعد عبر أجهزة متجانسة، يوجد الكثير منها وصلات متقطعة، كما أن أدوات مثل كوبي إدج وستارلينجكس تساعد، ولكنها تتطلب مهارات متخصصة لا تزال شحيحة.

التوقعات المستقبلية لحواسيب الفوج المفتوحة

ومستقبل حاسبة الضباب المفتوحة المصدر مشرق، مدفوعاً بعدة اتجاهات متبادلة، وسيتيح انتشار شبكات الغازات الخمس فرصاً جديدة لتطبيقات منخفضة التردد، وشديدة التردد مثل المركبات المستقلة، وواقع معزز، وجراحة نائية يستفيد منها الجميع من حساب الضباب، وستؤدي برامج الموارد المفتوحة دوراً رئيسياً في التمكين من حالات الاستخدام هذه لأنها يمكن تكييفها حسب احتياجات شبكة ومعدات محددة.

ومن مجالات النمو الأخرى الاستخبارية الفنية والتعلم الآلي على الحافة، حيث يمكن للزوارق أن تدير نماذج للوزن الخفيف من أجل التنبؤ بحجم العمل الحقيقي دون إرسال بيانات إلى السحابة، وتتزايد إدماج الأطر المفتوحة المصدر مثل تينسورفللو ليت، وشركة أوبفينو، وشركة أنكس آند آند رونيت في منابر ضبابية، مما يتيح اتخاذ قرارات ذكية مباشرة في المصدر.

كما نرى اتجاها نحو إقامة منابر متبادلة تجمع بين الحاسب والتخزين والتواصل والتسريع (مثل وحدات التجهيز العالمي، ووحدات الدعم المالي، والرسوم الجمركية) في شكل رمز وحيد للضباب، والبرمجيات المفتوحة المصدر ضرورية لإدارة هذه الموارد المتباينة بكفاءة، ومشاريع مثل مبادرة Open Edge Computing Initiative [FLT:T:] و[2]

وأخيرا، فإن الطابع التعاوني الذي يتسم به مجتمع المصدر المفتوح يكفل إدماج الدروس المستفادة من عمليات النشر المبكر بسرعة في عمليات الإطلاق اللاحقة، ومع نضج النظام الإيكولوجي، يمكننا أن نتوقع تحسين الأمن، وتحسين التشغيل المتبادل، وأدوات الإدارة الأكثر تطورا، وستصبح المؤسسات التي تستثمر في حاسبة الضباب المفتوحة المصدر اليوم مؤهلة بشكل جيد لتسخير الموجة التالية من التطبيقات الموزعة والمباشرة.

دعوة إلى العمل من أجل المطورين والمهندسين المعماريين

If you are evaluating fog computing strategies for your organization, start by exploring one or more of the platforms discussed above.] EdgeX Foundry is a great entry point for industrial IoT; KubeEdge is ideal if you already use Kubernetes; Apache Edgent is suited for light weight devices analytics. Engage with the open.

وباختصار، فإن ظهور منابر حاسوبية مفتوحة المصدر للضباب يمثل تحولاً محورياً في كيفية التفكير في البنية التحتية الحاسوبية، إذ إن تقريب المعلومات من البيانات وتمكين مجتمعات المطورين من التعاون بحرية، فإن هذه البرامج تفتح مستويات جديدة من الكفاءة والابتكار والقدرة على التكيف في جميع الصناعات، ولم تعد الحافة مجرد مكان - بل هي منصة مفتوحة للجميع.