Heutzutage betrachten viele Unternehmen, die die Cloud eingeführt haben, Edge als eine natürliche Erweiterung ihrer Cloud-basierten Lösungen. Andererseits sind diejenigen, die noch ganz am Anfang ihrer Cloud-Reise stehen, viel bewusster mit Edge und Cloud umgegangen, so dass sie die Nutzung beider Technologien von Anfang an in Betracht ziehen.
Die Fragen lauten also:
Ist Edge etwas, das die Cloud ersetzen wird?
Oder bringt die Edge-Nutzung über die Cloud die alten Zeiten zurück: die On-Premise-Entwicklung?
Da es darauf keine eindeutige Antwort gibt, werde ich in diesem Artikel die Vor- und Nachteile eines solchen Ansatzes darlegen und versuchen, eine Frage aus dem Titel zu beantworten.
Was genau ist der Edge?
Der Begriff Edge hat mehrere Bedeutungen, von denen zwei am treffendsten sind. Nämlich das physische Gerät, das von der Cloud-Ebene aus gesteuert wird, aber vor Ort in der Nähe der Datenquelle oder des Prozesses platziert ist. Die zweite Bedeutung ist ein Software-Framework, das die Implementierung der benötigten Funktionen und die sichere Verwaltung dieses Software-Ökosystems ermöglicht.
Ist der Edge dasselbe wie die Cloud?
Edge Computing ist eine Anwendung, die z. B. Computer Vision und Datenverarbeitungstechniken in der Nähe der Datenquellen einsetzt. Cloud Computing zielt auf ähnliche Anwendungen ab, die jedoch in viel größerem Maßstab (und viel, viel mehr) durchgeführt werden. Edge Computing kann mit Geräten in Echtzeit interagieren, da es im Gegensatz zur Cloud kein Internet auf dem Weg dorthin gibt.
Die technische Perspektive des Edge Computing
Wie gesagt, ist Edge ein physisches Gerät, auf dem eine spezielle Software installiert ist. Je nach Edge-Betriebsumgebung sollte es unterschiedliche Erwartungen erfüllen. Im industriellen Umfeld sollte es beispielsweise auf einem PC der Industrieklasse aufgebaut sein (es sollte eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Staub und Vibrationen aufweisen), während bei der Verwendung in einem offenen Gesundheits- oder Wellness-Umfeld ein Smartband oder ein normales Mobiltelefon ausreicht.
Es ist erwähnenswert, dass für ein gutes Sicherheitsniveau in IoT-Lösungen Edge immer Cloud-native Protokolle verwenden sollte, die mit CA-signierten Zertifikaten gesichert sind, und dass es Hardwaresicherheit unterstützen sollte (HSM – Hardware Secure Module, ein Beispiel für die Implementierung dieses Standards könnte ein TPM – Trusted Platform Module – sein).
Was ist eine geschäftliche Perspektive für Edge?
Aus Unternehmensperspektive ist Edge ein Enabler, also etwas, das die in der IoT-Welt üblichen Herausforderungen lösen kann. Beispiele für solche Anwendungsfälle finden Sie unten.
A. Protokollübersetzung
Haben Sie sich jemals gefragt, wie Sie sich mit einem Gerät, das nicht „cloudish“ spricht, mit unserer Plattform verbinden können?
Oder ist es so alt, dass es keine Ahnung von Internetverbindungen hat?
Nun, jemand hat es getan, und die Antwort lautet: Edge! In diesem Anwendungsfall kann es auf mehrere Arten funktionieren, aber um es einfach zu halten: Edge ist eine Art Gateway, das auf der einen Seite ein solches Gerät verbindet und die Daten daraus liest, und auf der anderen Seite dieselben Daten (oder vielleicht nur einen kleinen Teil der verarbeiteten Daten) über Cloud Native-Protokolle wie AMQP oder MQTT an die Cloud sendet. Natürlich kann eine solche Übersetzung in verschiedenen Varianten erfolgen – Daten können mit einer Geräteentität assoziiert werden oder sie kann alle Geräteentitäten abstrahieren und als Datenproduzent fungieren – die Wahl liegt bei Ihnen (wenn Sie ein Architekt sind).
B. Edge Computing
Manchmal ist es notwendig, die gewonnenen Daten vor dem Senden an die Cloud vorzuverarbeiten. Das gilt zum Beispiel für die Daten von Beschleunigungsmessern. Bei der Verarbeitung solcher Rohdaten werden Tausende von Messungen pro Sekunde durchgeführt. Es macht also überhaupt keinen Sinn, sie in dieser Rohform an die Cloud zu senden. In diesem Szenario werden einige Berechnungen und Voraggregationen durchgeführt (Mittelwert, Standardabweichung usw.)
Quelle: Microsoft
C. Offline-Szenario
Dies ist ein praktischer Anwendungsfall, insbesondere in Bereichen wie Produktion, Schifffahrt oder autonome Fahrzeuge. Edge soll mit der Cloud kommunizieren und von der Cloud-Ebene aus aktualisiert werden, usw. In einer perfekten Welt sollte alles so funktionieren, wie es geplant ist, aber… Es gibt immer noch Organisationen, die weit von einer zuverlässigen Internetverbindung entfernt sind. Im Bereich der Schifffahrt kann man sich leicht vorstellen, dass es im Meer immer noch Orte ohne Netzanbindung gibt.
Was ist dann?
Wenn der Edge nur für die Datenerfassung oder eine gewisse Datenvorverarbeitung verwendet wird, ist das kein Problem. Der Edge puffert die Daten (wobei die einzige Einschränkung die Festplatte des Edge-Geräts ist), aber:
Was wäre, wenn einige Algorithmen z.B. die Fahrgeschwindigkeit unter Berücksichtigung des aktuellen Schiffszustands und von Kontextinformationen wie der Wettervorhersage berechnen würden?
In solchen Szenarien ist es ratsam, diese Arbeitslasten so nah wie möglich an den von den Edge-Geräten überwachten zu halten. Angenommen, die Netzwerkkonnektivität zur Cloud ist unterbrochen. In diesem Fall kann das Edge-Gerät auch ohne Zugriff auf die Cloud-Plattform den reibungslosen Betrieb der Produktionslinien sicherstellen und Berechnungen für potenzielle Probleme (wie die Überhitzung eines Schweißroboters) durchführen. Dieser Anwendungsfall ist eng mit dem Edge Computing selbst verbunden.
Erweitert der Edge die Cloud, oder erweitert die Cloud den Edge?
Wenn wir diese Frage ganz pragmatisch betrachten, ist die Antwort einfach: Die Cloud war vor dem Edge, also muss der Edge die Cloud erweitern. Live-Szenarien zeigen, dass eine 100%ige Pragmatik hier nicht immer anwendbar ist. Die ehrliche Antwort ist (meine Lieblingsantwort) – es kommt darauf an!
Das hängt davon ab, was Sie fragen, von der Architektur oder den Anwendungsfällen der Cloud und der Edge-Nutzung. Wenn alle wichtigen Arbeitslasten, vorausschauende Wartung, Langzeitspeicherung usw. in der Cloud ausgeführt werden und der Edge nur für die Datenaggregation, einfache Vorverarbeitung und Protokollübersetzung verwendet wird, kann man mit Fug und Recht behaupten, dass der Edge die Cloud erweitert.
Wenn andererseits alle wichtigen Arbeitslasten, Speicher usw. am Edge ausgeführt werden und eine Cloud nur ein Synchronisierungstool ist, mit dem Sie die KPIs, die OEE und die Produktionseffizienz all Ihrer Fabriken vergleichen können, das eine Data-Science-Umgebung und eine aggregierte Visualisierung bietet, können Sie mit Fug und Recht behaupten, dass die Cloud den Edge erweitert!
Wie Sie sehen, ist die Antwort nicht so einfach und erfordert ein umfassendes Wissen über die betroffenen Lösungen, daher müssen wir hier vorsichtig sein.
Wird der Edge die Cloud ersetzen?
Die Frage, ob Edge Computing das Cloud Computing ablösen wird, ist ein Thema, das in der Welt der Technologie ständig diskutiert wird und sich weiterentwickelt. Sowohl Edge- als auch Cloud-Computing dienen unterschiedlichen Zwecken und haben ihre Stärken und Schwächen.
Erstens sollten wir erkennen, dass die Edge-Computing-Technologie nicht austauschbar ist und andere Technologien nicht ersetzen kann. Edge-Computer verarbeiten zeitkritische Daten, während sich Cloud Computing auf eher asynchrone Prozesse auf der Grundlage von Daten konzentriert.
Es ist wichtig hinzuzufügen, dass Edge und Cloud Computing nicht unbedingt in direkter Konkurrenz zueinander stehen, sondern sich in einer hybriden Architektur gegenseitig ergänzen können.
Diese beiden Paradigmen werden nebeneinander bestehen und integriert werden, um die vielfältigen Anforderungen der digitalen Landschaft zu erfüllen. Die Zukunft wird wahrscheinlich eine kontinuierliche Weiterentwicklung und Verfeinerung dieser Technologien erleben, um ein nahtloses, effizientes und reaktionsschnelles Computer-Ökosystem zu schaffen.
Ist es sinnvoll, den Edge ohne Cloud Computing-Leistung zu betreiben?
Hier ist die Antwort etwas einfacher als bei der vorherigen Frage, aber immer noch nicht so einfach, wie Sie vielleicht denken.
Natürlich kann der Edge alle Szenarien in den verschiedenen Bereichen abdecken, und in solchen Szenarien kann er als Standard-On-Premise-Server betrachtet werden, der eine benutzerdefinierte Lösung hostet. Ähnlich wie beim Edge mit Cloud-Konnektivität können wir Marktplätze nutzen, um einige fertige Komponenten auszuführen und sie als Container in unserem Microservices-Ökosystem zu betreiben.
So weit, so gut, aber die eigentliche Frage ist, ob eine Cloud-basierte Lösung oder eine On-Premise-Lösung verwendet werden soll.
Es gibt tonnenweise Artikel zu diesem Thema, die Sie vielleicht schon gelesen oder gesehen haben. Ich werde Ihnen daher einige Beispiele nennen – hohe Verfügbarkeit, Speicherredundanz, einfache Ressourcenbereitstellung oder superleichte Bereitstellung auf mehreren Edge-Geräten auf der Grundlage vordefinierter Metadaten (Tags wie Gerätetyp und -modell, Standort, Unternehmen, Softwareversion usw.).
Die Antwort auf diese Frage:
Ist es sinnvoll, den Edge ohne die Cloud zu betreiben? – ist ja.
Aber wie sieht es in der Realität aus?
Der Betrieb von Edge ohne die Cloud macht aus pragmatischer Sicht keinen Sinn.
Der Ressourcenverbrauch für ein Framework, das wir nicht vollständig nutzen werden, ist zu hoch. Stattdessen empfehle ich, Hardware vom Typ Edge zu kaufen und dort unsere benutzerdefinierte Lösung zu installieren, die alle unsere Leistungserwartungen erfüllt.
Edge Computing vs. Cloud Computing Vorteile
Die Cloud ist auf Skalierbarkeit ausgelegt, und die Ausführung aller ressourcenintensiven Arbeitslasten in der Cloud ist absolut sinnvoll, da wir (fast) „unbegrenzte“ Ressourcen zur Verfügung haben. Edge-Computing ist für etwas anderes konzipiert – sein Zweck ist es, Berechnungen in der Nähe der Datenquelle durchzuführen, wobei es in den meisten Fällen physisch mit ihr verbunden ist. Dadurch kann Edge viel schneller auf potenzielle Probleme reagieren als eine Cloud, die das Internet als Verbindungsmedium nutzen muss. In einem einfachen Szenario, in dem wir ein ML-Modell für die Erkennung von Überhitzungen trainieren und mit den Daten unserer Geräte vergleichen wollen, ist es hingegen absolut sinnvoll, ein Modell in der Cloud zu erstellen und zu trainieren, während es am Edge eingesetzt wird.
Die Wahl zwischen Edge- und Cloud-Computing ist eher virtuell, da beide unterschiedliche Anwendungsfälle adressieren, d. h.: Big Data, kompliziertes Computing, Rendering sind Aufgaben für die Cloud, während die Abdeckung von Offline-Szenarien, die statistische Analyse des Datenstroms oder die Übersetzung von Legacy-Protokollen in Cloud-Native-Protokolle die Aufgaben für den Edge sind. Viele Unternehmen wählen einen hybriden Ansatz, um die Stärken beider Paradigmen zu nutzen.
Ist der Edge nun eine neue Cloud oder nicht?
Ich werde diese Frage aus mehreren Blickwinkeln beantworten. Jeder Aspekt ist entscheidend und bestimmt die Antwort, denn lassen Sie uns zum Beispiel die Cloud definieren. Dies ist eine Abstraktion für Ressourcen und Dienste. Können wir unter diesem Gesichtspunkt sagen, dass der Edge eine neue Cloud ist – ja! Wenn Sie alles, was auf Ihrem Gerät vor sich geht und berechnet wird, abstrahieren, kann es als private Cloud mit begrenztem Zugang betrachtet werden.
Gehen wir weiter – was sind die cloudbasierten Dienstleistungsmodelle?
IaaS, PaaS und SaaS – was bewegt sich von IaaS zu PaaS?
Marc Russinovich zufolge nennt man diesen Übergang Innovation (ich denke in dieselbe Richtung)! Können wir also aus dieser Perspektive sagen, dass der Edge eine neue Cloud ist? Nein!
Bei der Definition von Innovation in der Cloud ist der Edge nichts anderes als ein weiterer Server vor Ort, auf dem eine benutzerdefinierte Software läuft.
Machen wir weiter – was ist mit dem Edge als Cloud-verwaltetes Framework? Die Antwort lautet: „Auf gar keinen Fall!“ Man kann nicht etwas Neueres, per Definition Besseres und Genialeres mit etwas Altem, Veraltetem oder gar Überholtem in diesem Zusammenhang verwalten – damit würde man sich selbst ins Knie schießen!
Und was ist mit der Hardware?
Kann es als eine neue Cloud betrachtet werden (Edge enable device)? Lassen Sie mich das so beantworten – ich habe das schon irgendwo gesehen. Ist es nicht zurück zu den On-Prem-Server und benutzerdefinierte Entwicklung in diesem Zusammenhang?
Wie Sie also sehen, gibt es keine einfache Antwort auf diese Frage, denn wie bei der künstlichen Intelligenz hängt alles vom Kontext ab, in dem wir sie stellen. Aber ich möchte Sie nicht hängen lassen. Es gibt eine Antwort, die interessant sein könnte, und die Theorie, die hinter dieser Frage steht, deckt sich tatsächlich mit realen Szenarien.
Der Edge sollte als eine natürliche Erweiterung der Cloud betrachtet werden, so wie die Cloud eine natürliche Erweiterung des Edge ist!
In IoT-Domänen gibt es „Bereiche“, in denen man nicht auf die Edge-Nutzung verzichten kann, und es gibt auch „Bereiche“, in denen die Edge unnötige Kosten verursacht – alles hängt vom Anwendungsfall ab und sollte den Bedürfnissen und Erwartungen des Kunden entsprechen. Das ist der wahre Grund, warum Cloud-Architekten so viel verdienen – die Notwendigkeit zu entscheiden, wo und wann welcher Dienst aus dem Portfolio von einigen Tausend Cloud-Diensten genutzt werden soll.
Ich hoffe, Sie finden in diesem Artikel etwas Interessantes, das Ihnen das Leben leichter macht, oder Sie können zumindest jemanden bei einem kleinen Kaffeeklatsch beeindrucken.