Edge-Computing-Probleme in der Praxis

Wo die Challenges am Netzwerkrand lauern

23.09.2022
Von 
Peter Wayner schreibt unter anderem für unsere US-Schwesterpublikation InfoWorld.com und ist Autor verschiedener Bücher - unter anderem zu den Themen Open Source Software, autonomes Fahren und digitale Transaktionen.
Edge-Netzwerke bieten viele potenzielle Vorteile. Diese drei Problemfelder sollten Sie dabei jedoch berücksichtigen.
Edge Computing verspricht viele Vorteile, hält aber auch Herausforderungen bereit. Lesen Sie, welche.
Edge Computing verspricht viele Vorteile, hält aber auch Herausforderungen bereit. Lesen Sie, welche.
Foto: Oil and Gas Photographer - shutterstock.com

Wie viel Rechenleistung brauchen wir am Netzwerkrand? In der Vergangenheit (als Netzwerke noch nicht intelligent sein mussten) stellte sich diese Frage erst gar nicht. Das hat sich geändert, da es inzwischen möglich ist, beträchtliche Mengen an Rechenpower direkt an den Rand des Netzwerks zu verlagern. Die Argumente, die für Edge Computing sprechen, sind schnell zusammengefasst:

  • Wenn Pakete kürzere Entfernungen zurücklegen, sinkt die Reaktionszeit. Wenn Rechen-, Speicher- und Netzwerkfunktionen am Netzwerkrand bereitgestellt werden, resultiert das in niedrigeren Latenzen für Applikationen und Nutzer.

  • Gleichzeitig sinkt der Bedarf an Bandbreite zwischen entfernten Standorten und den zentralen Rechenzentren oder der Cloud, weil mehr Arbeit direkt am Edge erledigt wird. Das führt wiederum zu geringeren Kosten.

Doch trotz dieser Verheißungen gibt es auch einige Probleme, die sich nicht ausblenden lassen, wenn es um Edge Computing geht. Manchmal kommen dabei weitere Faktoren ins Spiel, die eine konventionelle Netzwerkarchitektur zur besseren Alternative machen. Im Folgenden haben wir die drei größten Edge-Problembereiche in der Praxis für Sie zusammengefasst.

1. Kosten vs. Edge

Bei einem Edge-Computing-Modell wird ein großes zentrales Cluster gegen viele lokale Rechner getauscht. Eine Edge-Maschine ersetzt dabei eine Instanz des zentralen Clusters.

Oft schafft das Modell jedoch neue Redundanzen, die die Kosten in die Höhe treiben - zum Beispiel, wenn es um Storage geht: Anstelle einer zentralen Kopie jeder Datei kann ein Edge-Netzwerk eine separate Kopie an jedem Edge-Knoten vorhalten. Im Fall von kleinen Edge-Netzwerken können zusätzliche Kopien der Redundanz zuträglich sein. Bei 200 oder mehr Edge-Knoten ist es somit möglich, dass die Speicherkosten rund 200-mal höher sind. Das lässt sich einschränken, indem die Daten nur auf den Knoten gespeichert werden, die von den einzelnen Benutzern aktiv genutzt werden - das Duplizierungs-Problem verschwindet dennoch nicht ganz. Ab einem gewissen Punkt beginnen die Kosten dafür sich auf die Gesamtkosten auszuwirken.

Die Duplizierung schafft Komplexität für die Software-Replikation und erhöht oft auch die Bandbreite. Bei statischen Inhalten kann das gut funktionieren - wenn die lokalen Rechner wie ein CDN agieren und wenig echte Arbeit leisten. Je mehr Rechenleistung jedoch hinzukommt, desto höher fallen die Kosten dafür aus, alle Kopien synchron zu halten.

Das wirkt sich auch auf die Bandbreitenkosten aus: Wenn am Edge "n" Kopien erstellt werden, können diese "n" Kopien die Bandbreitenkosten um den Faktor "n" erhöhen. Im Idealfall fungieren die Edge-Knoten als intelligente Caches, die die Gesamtbandbreite reduzieren. Viele Architekturen sind jedoch nicht ideal ausgestaltet. Dann führt die Replikation dazu, dass mehrere Kopien durch das gesamte Netz geschickt werden, was die Kosten für Bandbreite in die Höhe treibt. Mit anderen Worten: Je mehr Edge Computing sich dem Computing annähert und vom reinen Caching entfernt, desto größer ist das Potenzial für einen Kostenanstieg.

2. Komplexität vs. Edge

Je nach Workload kann die Synchronisierung von Datenbanken zwischen mehreren Edge-Standorten zu einem Problem werden. Viele Anwendungen - etwa zum IoT-Monitoring oder um Notizen eines einzelnen Benutzers abzuspeichern - müssen nicht so häufig synchronisiert werden, da sie keine Konflikte verursachen. Solche grundlegenden Tasks sind ideal für Edge Computing geeignet. Sobald Benutzer jedoch um globale Ressourcen konkurrieren, wird die Bereitstellung schwieriger. Google beispielsweise hat Atomuhren in seinen Rechenzentren auf der ganzen Welt installiert und verwendet sie, um komplexe Schreibvorgänge in seiner Spanner-Datenbank zu regeln. Auch wenn die Anforderungen eines Unternehmens nicht mit denen von Google vergleichbar sein dürften, erfordert das Synchronisierungsproblem eine zusätzliche Infrastruktur- und Knowhow-Ebene.

Geht es um Edge Computing, sind einige Benutzer "schlimmer" als andere - insbesondere mobile Nutzer können ein großes Problem darstellen. Wenn sie sich von einem Standort zum anderen bewegen, stellen sie möglicherweise eine Verbindung zu einem anderen Edge-Knoten her, was wiederum zu Synchronisierungsproblemen führt. Auch Mitarbeiter, die zu Hause arbeiten, können von Zeit zu Zeit ihren Standort wechseln, denn "zu Hause arbeiten" bedeutet eigentlich "von überall arbeiten". Jedes Mal, wenn es zu einem solchen Knotenwechsel kommt, müssen die Webanwendungen ihren Schwerpunkt verlagern und die Edge-Knoten sich neu synchronisieren. Wenn auf dem alten Zugangsknoten noch Benutzerdaten zwischengespeichert sind, müssen diese verschoben und auf dem neuen Knoten gespeichert werden. Die dafür benötigte Zeit und Bandbreite kann die erwarteten Kosten- und Leistungsvorteile zunichtemachen.

Zudem sollten Sie die Anforderungen an die Business Intelligence nicht vergessen: Selbst wenn die Daten am Netzwerkrand verarbeitet werden, muss ein Großteil davon anschließend an einen zentralen Server übermittelt werden, wo sie etwa für Reportings verwendet werden können. Wenn das zu bestimmten Zeiten zu Lastspitzen führt, kann es die eingeplanten Einsparungen schmälern.

3. Compliance & Recht vs. Edge

In einigen Ländern wird bei Online-Käufen eine Umsatzsteuer erhoben, in anderen nicht. Hinzu kommen etwa in den USA individuelle Steuerregelungen von Bundesstaaten. In vielen Fällen hängen die anwendbaren Steuern vom physischen Standort der Hardware ab, auf der die Datenverarbeitung durchgeführt wird. Edge Computing kann die Verwirrung darüber, welche Gesetze nun gelten, zusätzlich verstärken. Steuern sind ein komplexes Thema, mit dem sich Interessierte beschäftigen sollten, bevor sie sich dafür entscheiden, Edge Computing einzusetzen.

Sowohl der Standort der Nutzer als auch der der Daten unterliegt Datenschutzgesetzen. Einige Länder fallen in den Geltungsbereich der DSGVO, andere in denen anderer Rahmenwerke. Zudem gibt es auch Regulationen wie HIPAA, die sich speziell damit befassen, wie mit Daten medizinischer Geräte umzugehen ist. Für Unternehmen bedeutet das: Sie müssen analysieren, welche Gesetze und Regularien für die jeweiligen Edge-Knoten gelten - und herausfinden, wie sie Compliance sicherstellen. Das gilt insbesondere dann, wenn sich Nutzer und Server in verschiedenen Ländern befinden. Dabei kann eine gangbare Lösung darin bestehen, alle Edge-Knoten in derselben Gerichtsbarkeit zu betreiben. (fm)

Dieser Beitrag basiert auf einem Artikel unserer US-Schwesterpublikation Network World.