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Sollte man einen Edge-Computing-Server virtualisieren?

Edge Computing erfordert viel Rechenleistung in einem möglichst kleinen Paket. Eigentlich ein idealer Kandidat für Container und Serverless Frameworks.

Um die Daten möglichst nahe an der Quelle ihres Entstehens verarbeiten zu können, haben IT-Teams ihre Workloads kontinuierlich an den Rand des Netzwerks – die Edge - verlagert. Also dorthin, wo zum Beispiel die Produktion stattfindet und die Sensoren stehen. Viele dieser Workloads laufen in virtuellen Umgebungen. Allerdings fragen sich einige IT-Profis, ob es Sinn macht, einen Edge-Computing-Server virtuell zu betreiben.

Die genaue Bedeutung von Edge Computing und dessen Implementierung außerhalb des Rechenzentrums steht noch zur Diskussion. Einige denken bei Edge Computing an intelligente Geräte. Andere sehen in Edge Computing zwischengeschaltete Gateways, die Client-Daten verarbeiten. Und eine dritte Gruppe stellt sich unter Edge Computing andere Mikro-Rechenzentren vor, die die Bedürfnisse von Remote-Mitarbeitern oder Außenstellen abdecken.

Trotz dieser verschiedenen Perspektiven haben sie alle ein gemeinsames Charakteristikum: Die Verarbeitung der vom Client generierten Daten erfolgt an der Netzwerkperipherie, also so nah wie möglich an der Datenquelle.

Edge Computing ist damit etwas ganz anderes als ein zentralisiertes Rechenzentrum. Zum Beispiel verwalten Administratoren Edge-Computing-Server in der Regel aus der Ferne und verwenden dabei Tools mit intermittierendem Netzwerkzugriff. Darüber hinaus sind Edge-Standorte typischerweise mit Platz- und Leistungseinschränkungen konfrontiert. Sie machen es schwierig, Kapazität zu einem bestehenden System hinzuzufügen oder die Architektur signifikant zu modifizieren. In einigen Fällen kann ein Edge-Standort auch eine spezielle Hardware erfordern oder es muss eine Verbindung zu anderen Edge-Standorten hergestellt werden.

Eine ganze Reihe von Faktoren drängen Unternehmen zum Edge Computing - insbesondere mobile Anwendungen und das Internet der Dinge, die riesige Datenmengen erzeugen. Ein Mega-Rechenzentrum kann die Anforderungen dieser Technologien nicht mehr erfüllen, dies würde eine Zunahme der Latenz und Netzwerkengpässe bedeuten.

Gleichzeitig machen die aufkommenden, neuen Technologien das Edge Computing praktischer und noch kostengünstiger als herkömmliche Ansätze, da sie die Grenzen des zentralisierten Modells erweitern.

Edge-Computing-Server und Virtualisierung

Um die Edge-Verarbeitung so effizient wie möglich zu gestalten, führen einige IT-Teams Container oder Serverless-Architekturen auf Bare Metal aus. Auf diese Weise versuchen sie den Overhead, der bei Hypervisoren und virtuellen Maschinen (VM) anfällt, zu vermeiden.

In einigen Fällen mag dies ein guter Ansatz sein – und selbst in einer Edge-Umgebung hat Virtualisierung Vorteile. Dies sind vor allem Flexibilität, Sicherheit, Wartung und Ressourcennutzung, um nur einige Beispiele zu nennen. Virtualisierung wird wahrscheinlich eine wichtige Komponente in vielen Edge-Szenarien bleiben, zumindest für zwischengeschaltete Gateways oder Mikro-Rechenzentren. Selbst wenn Anwendungen in Containern ausgeführt werden, lassen sie sich immer noch in VMs hosten.

Experten sehen die VM als eine wesentliche Komponente des Edge Computing. Viele sind der Meinung, dass Administratoren VM-Overlays verwenden können, um eine schnellere Bereitstellung zu ermöglichen und Workloads zwischen den Servern zu verschieben. Aber nicht nur die Experten sind darauf bedacht, Virtualisierung an die Edge zu bringen.

So stellt beispielsweise das Open-Source-Projekt StarlingX von Wind River Komponenten seines Titan-Cloud-Portfolios über die OpenStack Foundation zur Verfügung. Eines der Ziele des Projekts ist es, die Anforderungen an die Virtualisierung eines Edge-Computing-Servers zu erfüllen. Der Code enthält bereits einen Virtual Infrastructure Manager (VIM) sowie VIM-Helfer-Komponenten.

VMware setzt sich ebenfalls für Edge Computing ein und arbeitet an Möglichkeiten zur Virtualisierung von Compute-Ressourcen über den gesamten Datenfluss, einschließlich der Edge-Umgebungen. Zum Beispiel bietet VMware eine hyperkonvergente Infrastruktur-Software auf Basis von vSANan. IT-Teams können die Software zur Unterstützung von Edge-Szenarien über VMware vSphere und das VMware Pulse IoT Center nutzen. Dies macht ein System möglich, das sicheres, unternehmensweit einsetzbares IoT-Geräte-Management und -überwachung integriert.

Auch andere Anbieter rücken immer näher an die Edge, und die Virtualisierung spielt dabei eine Schlüsselrolle. Obwohl Edge Computing nicht notwendigerweise Virtualisierung impliziert, schließt es sie keineswegs aus - und wird in der Tat auch oft in Anspruch genommen.

Verwaltung an der Edge

Mit Edge Computing kommen auf Administratoren, die versuchen, virtuelle Umgebungen zu managen, allerdings eine Reihe von Herausforderungen zu. Das Fehlen von Industriestandards für Edge Computing erhöht die Komplexität weiter.

Da sich die Computing-Ressourcen aus dem Rechenzentrum an die Netzwerkperipherie verlagern, wird das Anlagen- und Anwendungs-Management immer schwieriger. Vor allem, da ein Großteil davon aus der Ferne abgewickelt werden muss. Administratoren müssen sich Möglichkeiten für die Bereitstellung dieser Systeme einfallen lassen, die laufende Wartung durchführen und die Infrastrukturen und Anwendungen hinsichtlich von Leistungsproblemen und Problemstellen überwachen. Außerdem müssen sie Probleme wie Fehlertoleranz und Disaster Recovery angehen.

Wenn ein IT-Team nur eine Edge-Umgebung verwaltet, sollte es in der Lage sein, diese ohne allzu große Mühen zu warten. Muss das Team jedoch mehrere Edge-Umgebungen verwalten und muss jede einzelne Umgebung verschiedene Funktionen erfüllen und unterschiedlich konfiguriert sein, wachsen die Schwierigkeiten exponentiell an. Zum Beispiel könnten einige Systeme VMs ausführen, einige könnten Container ausführen und einige könnten beides tun. Die Systeme können auch auf unterschiedlicher Hardware laufen, unterschiedliche APIs und Protokolle verwenden und verschiedene Anwendungen und Dienste ausführen.

Admins sollten in der Lage sein, alle diese Umgebungen zu koordinieren. Gleichzeitig müssen sie aber dennoch unabhängig voneinander arbeiten können. Das ist nicht ganz einfach: Edge Computing steckt zweifellos noch in den Kinderschuhen, und die netzwerkweiten Management-Fähigkeiten haben noch Nachholbedarf.

Aber nicht nur das Management stellt eine Herausforderung dar. In einem Edge-Computing-Server treten oft Ressourcenengpässe auf. Doch solche Server machen es schwierig, die physische Struktur zu ändern oder schwankende Workloads zu bewältigen. Diese Herausforderungen gehen also über Funktionen wie die VM-Migration weit hinaus.

Angesichts der beim Edge Computing vorhandenen Herausforderungen beim Monitoring sind die Risiken unentdeckter Einbrüche sogar noch größer.

Darüber hinaus können Administratoren mit Interoperabilitätsproblemen zwischen den Quellgeräten und den Edge-Systemen sowie zwischen mehreren Edge-Systemen konfrontiert werden. Eine Lösung wird durch die unterschiedlichen Konfigurationen und das Fehlen von Industriestandards noch erschwert.

Eine der größten Herausforderungen für Administratoren ist, dass alle sensiblen Daten sicher und der Schutz der Privatsphäre garantiert sein müssen. Der verteilte Charakter des Edge Computing erhöht die Anzahl der Angriffsvektoren, was das gesamte Netzwerk anfälliger für Attacken macht. Auch die unterschiedlichen Konfigurationen erhöhen die Risiken.

Unter anderem kann ein System Container in VMs und das andere System Container auf Bare Metal laufen lassen - was zu Unterschieden in den Methoden führt, die die IT-Abteilung zur Sicherheitskontrolle einsetzt. Die verteilte Natur kann es auch erschweren, Compliance- und regulatorischen Anforderungen umzusetzen. Und angesichts der beim Edge Computing vorhandenen Herausforderungen beim Monitoring sind die Risiken unentdeckter Einbrüche sogar noch größer.

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Artikel wurde zuletzt im November 2018 aktualisiert

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