Internet der Dinge zwischen Himmel und Erde

Fog Computing und die Cloud: Das Dreamteam für das IoT

Melanie Feldmann

© Shutterstock / Rashevskyi Viacheslav

Beim Internet der Dinge muss alles irgendwie in die Cloud, ist oft die einhellige Meinung. Für viele Anwendungen ist dies aber entweder nicht praktikabel oder schlicht nicht machbar. Hier setzt Fog Computing an. Es holt die Rechenpower aus der Cloud zurück an die Applikation.

Fog Computing – auch Edge Computing genannt – ist eine Antwort auf das Problem der schieren Masse im Internet der Dinge. Nicht alle Daten der Milliarden Geräte im IoT können in die Cloud geschickt werden. Auf der einen Seite kommt die Infrastruktur dem Wachstum des IoT kaum hinterher oder ist in abgelegenen Gegenden schlicht und einfach nicht gegeben. Auf der anderen Seite brauchen viele Applikationen Antworten auf ihre Daten möglichst schnell und deterministisch.

Deswegen geht es bei Fog Computing darum, die Rechenpower möglichst nah an die Anwendung zu setzen und die Daten eben nicht in die Wolken zu schicken, sondern am Boden verteilt wie der namens gebende Nebel. Um eventuell nur ausgesuchte Daten dann hinauf in den Himmel zu schicken. Ein Paper von Cisco nennt die Kombination aus Fog Computing und der Cloud als Erfolgsfaktor für IoT-Anwendungen: „Viele Applikationen brauchen sowohl die Lokalisierung durch Fog Computing als auch die Globalisierung der Cloud, vor allem für Analysen und Big Data.“

Hard- und Software für Fog Computing

Die Idee ist, Rechenpower in Geräten zu nutzen, die bereits im Feld installiert sind, wie Router oder Switche. An diesen Geräten kommen die Daten bereits vorbei. Man müsste sie nur mit weiterer Soft- und Hardware aufrüsten, damit sie beispielsweise Datenanalysen oder auch Maschinelles Lernen direkt vor Ort durchführen können. Eine weitere Variante ist es, zusätzliche Hardware in die Kommunikationskette zu integrieren, die so genannten Gateways. Vor allem in Bereichen, in denen auf bereits existierende, oft heterogene Technik aufgesetzt werden muss, beispielsweise in den Maschinenparks der Industrie, ist dies ein beliebter Ansatz. Hier trifft das IoT auf die Industrie 4.0. Die IoT-Geräte können mit verteilten Datensystemen wie Hadoop und Message Broker wie Apache Spark arbeiten.

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Die Systeme des Fog Computing treffen aber auf die gleichen Probleme wie alle verteilten SoftwaresystemeResilience und Redundanz sind hier besonders wichtig. Ausfälle einzelner Knoten dürfen nicht zum Totalausfall des ganzen Systems führen. Automatische Neustarts und andere Recovery-Szenarien sind ein Muss. Dementsprechend wichtig ist das Monitoring im Fog Computing, um frühzeitig auf Probleme reagieren zu können. Und sicher müssen die Daten auch noch sein, damit diese weder verändert noch gestohlen werden können.

Hindernisse und Lösungen

Forscher der Queen’s University in Belfast haben sich in einer Studie mögliche Use Cases für Fog Computing angeschaut. Sie kommen zum Schluss, dass Fog Computing die Effizienz und Performance von Anwendungen erhöhen könne. Als mögliche Probleme bei der Umsetzung zählen sie die Schwierigkeit auf, die einzelnen Knoten des Fog Computings in Cloud-Umgebungen zu integrieren. Cloud-Anbieter wie Amazon sind aber längst dabei Services und auch Hardware dazu auf den Markt zu bringen. Auf der Hausmesse re:invent stellte der Konzern zum Beispiel AWS Greengrass vor. Die Software ermöglicht es Anwendern, AWS Rechen-Power, Messaging, Daten-Caching und Synchronisierung auf IoT-Geräten zu nutzen. Auch Red Hat setzt mit einer Gateway-Strategie auf das Thema Fog Computing ohne es explizit so zu nennen. Und es gibt das OpenFog Consortium, das sich dem Thema Fog Computing angenommen hat und es vorantreiben will.

Geschrieben von
Melanie Feldmann
Melanie Feldmann
Melanie Feldmann ist seit 2015 Redakteurin beim Java Magazin und JAXenter. Sie hat Technikjournalismus an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg studiert. Ihre Themenschwerpunkte sind IoT und Industrie 4.0.
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