© Quelle: https://www.stateoftheedge.com/reports/state-of-the-edge-2020/

Matt Trifiro gehört zu den Herausgebern des Reports “State of the Edge”. Das Linux-Magazin wollte wissen, wie realistisch aktuelle Edge-Szenarien sind und ob Edge-Netzwerke die Abhängigkeit vom Internet steigern.

Linux-Magazin: Es scheint verschiedene Definitionen von Edge zu geben. Was bedeutet Edge für Sie, und warum ist Ihre Definition relevanter als andere?

Matt Trifiro: Für den ersten State-of-the-Edge-Report von 2018 stießen wir auf das Bedürfnis, ein Framework zu präsentieren, in dessen Rahmen die Industrie produktive Diskussionen über Edge und unsere gemeinsamen Business-Interessen führen kann. Eine der großen Herausforderungen für das Edge Computing war zu diesem Zeitpunkt – und in gewissem Maß bis heute – der Wildwuchs an verschiedenen Edge-Definitionen. Schaut man genau hin, stammen die meisten Edge-Definition von einem Anbieter oder beruhen auf dem Eigeninteresse eines Experten.

Daher gingen wir das Problem an wie die Verfasser eines Lexikons und befragten den Markt. Uns wurde natürlich klar, dass es viele Edges gibt. Wir realisierten aber auch, dass das eine Möglichkeit bot, Klarheit zu schaffen und ein Framework für produktive Diskussionen anzubieten, unabhängig vom Geschäft bestimmter Anbieter. Unser Framework folgt drei Prinzipien: Der Edge ist ein Ort und kein Ding. Es gibt viele Edges, aber der Edge, um den wir uns kümmern, ist die letzte Meile [1]. Und: Dieser Edge besitzt zwei Seiten: eine Infrastruktur- und eine Geräteseite.

2018 boten wir der Industrie diese Definition als Geschenk an, und die Industrie nahm sie in ihre Terminologie auf. Tatsächlich wurden diese Definitionen von Edge im Open Glossary des Edge Computing kanonisiert, einem Open-Source-Projekt der Linux Foundation [2]. Jeder darf dazu Kommentare, Vorschläge und Verbesserungen anbringen, was uns einen Korpus an Wissen beschert, das sich im Interesse der ganzen Industrie weiterentwickelt, kollektiv, in dem sich verschiedene Definitionen auf Basis ihrer Berechtigung durchsetzen und nicht auf der eines Marketing-Budgets.

Linux-Magazin: 700 Milliarden US-Dollar soll die Industrie in den nächsten 10 Jahren nach Schätzungen im Edge-Bereich ausgeben. Wer gibt das Geld aus und wofür?

Matt Trifiro: Das ist genau der Grund, aus dem wir so sorgfältig an einer standardisierten Definition von Edge gearbeitet haben: Wenn wir etwas so wichtiges wie eine Marktprojektion diskutieren, brauchen wir dafür ein sorgfältig zugeschnittenes Modell. Auf die Zahl von 700 US-Milliarden kamen wir auf Basis dieses Modells und seiner von uns relativ eng gesetzten Grenzen. Es fokussiert sich nur auf die Infrastrukturausgaben – und nicht auf die ökonomischen Auswirkungen. Ich habe Edge-Projektionen gesehen, die von mehr als einer Billion US-Dollar ausgehen, aber die schließen im Modell alles ein, etwa Jobs und Unternehmen, die aus der Edge-Technologie resultieren.

Ich sage nicht, dass die anderen Modelle falsch sind. Mein Punkt ist nur, dass wir deutlich machen müssen, was wir in die Projektion einschließen und was nicht.

Unsere 700-Milliarden-US-Dollar-Projektion schätzt die absolute Menge an Dollar, die zwischen heute und 2028 für eine sehr spezifische Komponente des Edge Computing ausgegeben werden: Für die Infrastruktur, um die Edge-Use-Cases zu unterstützen. Nicht die Geräte. Nicht den ökonomischen Einfluss. Der Report prognostiziert die Investitionen für Edge-Rechenzentren und IT-Infrastrukturen in Form von Kapitalausgaben (in Dollar gemessen) und den Energie-Fußabdruck der ausgelieferten IT-Infrastruktur (gemessen in Megawatt). Die vorausgesagten Kapitalausgaben liefern Einblick in die Marktchancen für Anbieter von Edge-IT-Ausstattung und Infrastruktur. Sie sagen nicht die Chancen für Gerätehersteller, Autohersteller oder auch die ökonomischen Auswirkungen des Edge vorher. Die gehören in künftige Berichte.

Linux-Magazin: Ein Beispiel im aktuellen “State of the Edge 2020”  [3] nennt das Steuern von Drohnen als Edge Use Case. Ist das nicht auch ein Beispiel dafür, wie weit weg Edge im Moment noch ist? Selbst den schnellsten Mobilfunknetzen würden wir heute keine Drohnensteuerung anvertrauen – aus Gründen der Latenz, der Sicherheit (Security) und der Gefahrlosigkeit (Safety). Wie weit weg, in Jahren, ist so ein Edge-Szenario also?

Matt Trifiro: Autonome Drohnen sind viel näher, als man denkt. Vapor IO, meine Firma, hat ein Labor in unserem Büro in Chicago, das autonome Drohnen vorführen kann, die ein Drahtlosnetzwerk verwenden. Drahtlose 5G-Technologie existiert bereits heute, befindet sich aber noch in der frühen Rollout-Phase. Bei Drohnen lassen sich die Over-the-Air-Aktualisierungen entlang bestimmter Korridore verlegen, was in einigen Gebieten bereits passiert.

Vorausgesetzt, die FAA (Federal Aviation Administration) bewegt sich weiterhin so schnell wie bisher, um unbemannte Drohnen zu unterstützen, werden wir in diesem Jahr den Ausbau dieser Möglichkeiten mit großem ökonomischen Erfolg in einigen Städten sehen. Autonome Drohnen werden Werte im Milliarden-Dollar-Bereich schaffen.

Zudem ist Edge nicht nur eine Drahtlostechnologie. Viele der existierenden Kabelnetzwerke, inklusive Kupfer und Glasfaser, haben für das Access Network (die Verbindung zwischen der Infrastruktur und den Geräten) die Latenz- und Sicherheitsprobleme bereits gelöst. Jetzt muss die lokale IT-Infrastruktur das noch am Infrastruktur-Edge unterstützen. Das wird 2020 im großen Stil passieren.

Linux-Magazin: Wir betrachten Atomkraftwerke mit Skepsis, und das mit Recht: Trotz hoher Sicherheitsstandards sind in der Vergangenheit mehrere Unfälle passiert. Krankenhäuser müssen auf Zettel und Stift umsteigen, wenn ein Trojaner die Infrastruktur verschlüsselt. Wenn Edge nun alle Gegenstände des Alltags vernetzt und das Internet (teilweise) ausfällt oder angegriffen wird: Landen wir dann nicht, deutlich stärker als heute, in der Steinzeit?

Matt Trifiro: Risiken stecken in jeder neuen Technologie und Infrastruktur, und wir müssen vorsichtig optimistisch darüber sein, wie wir sie beheben. Wir müssen sicherstellen, jeden Single Point of Failure zu minimieren oder abzustellen.

Für mich ist aber klar, dass die Edge-Infrastruktur die Widerstandsfähigkeit des Internets und speziell der verbundenen Geräte bedeutend verbessern wird. Weil sie dezentral funktioniert, kann man das Risiko auf viele verschiedene Sites verteilen und hat so keine Single Points of Failure mehr.

Mit sieben Standorten für Edge-Mikro-Rechenzentren in einer städtischen Region lässt sich über ein HA-Software-Failover in etwa eine Zuverlässigkeit von 99,9999999999 Prozent erreichen. Abgesehen von Katastrophen, die sich auf die gesamte Stadt erstrecken, erhöht das die Widerstandsfähigkeit des Netzwerks und der Applikationen, die daran hängen, deutlich.

Gerade der Einsatz von Infrastruktur-Edge-Computing kann viel dazu beitragen, die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit unserer gesamten vernetzten Ökonomie zu verbessern. Jede Site des Infrastruktur-Edge kann Software- und Hardware-Lösungen beherbergen, die allerneueste Sicherheitsdienste am äußersten Rand des Netzwerkes anbieten. In diesem Randbereich entdeckte Bedrohungen lassen sich auf diesen Bereich eindämmen, was verhindert, dass sie tiefer in die Infrastruktur oder das Internet eindringen.

Linux-Magazin: Zieht Edge am Ende, trotz einiger Dezentralisierungstendenzen, nicht insgesamt eine weitere Zentralisierung des Internets nach sich?

Matt Trifiro: Dieser Schlussfolgerung würde ich nicht zustimmen. Edge ist schon per Definition dezentralisiert, und zwar massiv – speziell, wenn man es mit dem heutigen Internet vergleicht. Wenn man zum Beispiel heute in den Vereinigten Staaten einen Workload auf AWS schieben möchte, kann man diesen als EC2-Instanz auf zwei Orte verteilen: US West und US East. Das ist extrem zentralisiert. Nun stelle man sich einen zukünftigen Edge vor, der aus Tausenden (nicht Dutzenden) von AWS-Rechenzentren auf der ganzen Welt besteht. In dieser Zukunft kann man eine Workload nicht nur nach US West und US East ausliefern, sondern auch nach Chicago West und Shanghai East.

Auch die Datenwege im Internet werden sich weiter dezentralisieren. Aktuell passiert der Internet-Traffic typischerweise eine kleine Handvoll großer Knotenpunkte, die in Drehscheiben wie Atlanta und Dallas entstanden sind. Das heutige Internet verläuft durch eine relativ kleine Zahl dieser Hubs. In den USA gibt es zum Beispiel ein Dutzend bedeutender Knoten- und Austauschpunkte. Mit dem Ausbau der Edge-Infrastruktur entsteht ein Netzwerk kleinerer Edge-Knotenpunkte, das den Datenaustausch zwischen lokalen Netzwerken erlaubt, ohne Umweg über eine der Drehscheiben. Das erzeugt ein dezentralisiertes Internet jenseits dessen, was wir bisher kennen.

Linux-Magazin: Zumindest in einem Teilgebiet des Edge Computing werden die nötigen Berechnungen ja direkt auf den Endgeräten stattfinden, die dafür nur beschränkte Kapazitäten haben können. Gleichzeitig sind Technologien wie KI sehr ressourcenintensiv. Sind das nicht zwei gegenläufige, sich widersprechende Tendenzen?

Matt Trifiro: Nein. In einer Welt, in der sich unsere Geräte permanent mit Low-Latency-Netzwerken verbinden, können wir entscheiden und abwägen, wo die verschiedenen Dienste und Workloads laufen, was dann abhängig von der Anwendung und der Tageszeit variieren darf. So ließe sich ein aufwändiger Sensor mit einer Menge KI-Fähigkeiten entwickeln. Man könnte diese Arbeit aber auch an nahe gelegene Edge-Server auslagern und weniger teure Geräte einsetzen. Es wird ein Zusammenspiel geben, das vom zentralisierten Kern bis hinaus zum Gerät reicht, und die Entwickler werden die Wahl haben, wo in diesem Spektrum sie ihre Workloads laufen lassen.

Linux-Magazin: Edge müsste so reibungslos funktionieren wie das Stromnetz. Selbst das fällt aber gelegentlich aus, in manchen Gegenden sogar sehr häufig. Wie soll eine sehr viel komplexere Edge-Technologie, die schon softwareseitig ständig nach Updates verlangt, künftig eine sichere – im Sinne von gefahrlos (safe) und geschützt (secure) – und zuverlässige Infrastruktur gewährleisten?

Matt Trifiro: Das Geheimnis der Widerstandsfähigkeit in einer Edge-Welt sind die verteilte Infrastruktur und hochverfügbare Software. Ein sauber implementierter Kubernetes-Service lässt sich zum Beispiel in einem Edge-Rechenzentrum platzieren. Fällt das aus oder zerstört jemand das Glasfaserkabel, startet die Orchestrierungs-Engine den Dienst in einem nahegelegenen Ort neu.

Zudem helfen moderne Software-Techniken wie Continuous Integration, automatisiertes Testen, Blue/Green-Deployments und Rollbacks dabei, ein hoch zuverlässiges System zu entwickeln. Weil die meisten Edge-Rechenzentren darüber hinaus aus der Ferne kontrolliert werden, bringen sie häufig ein fortgeschrittenes Spektrum an Sensoren mit, die sich aus der Ferne analysieren und überwachen lassen, um fein abgestufte Optimierungen rund um den Energiebedarf vorzunehmen.

Linux-Magazin: Ein Problem heutiger 3G- und 4G-Netzwerke bleibt womöglich auch mit Edge bestehen: Es gibt kaum Anreize, die dazugehörige Infrastruktur auf ländliche Gegenden auszuweiten. Zudem sind Teile der nötigen Infrastruktur kaum gewinnbringend. Welche Motive kann es geben, um sich um die Middle-Mile-Architektur und Edge Datacenters auf dem Lande zu kümmern?

Matt Trifiro: Das ist eine legitime Sorge und ich vermute, wir müssen Lösungen in Betracht ziehen, die in der Vergangenheit funktioniert haben. In den USA gibt es das Konzept universeller Dienste. 1935 hat die USA die sehr erfolgreiche ländliche Elektrifizierungs-Administration ins Leben gerufen und 1944 die ländliche Telefon-Administration. Diese Organisationen haben die ländliche Infrastruktur mit Hilfe von Programmen erneuert, die langfristige und niedrig verzinste Darlehen anboten. Möglicherweise schließen Zukunftsprogramme wie der Connect America Fund (CAF) auch Edge mit ein.

Linux-Magazin: Ein weiteres Problem sind die unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Budgets in Nationalstaaten, Ländern und Regionen, sogar Städten. Bestimmte mobile Egde-Anwendungen benötigen eine durchweg funktionierende Infrastruktur, etwa Autos, Schiffe und Flugzeuge. Bleibt das autonome Fahrzeug an der Landesgrenze stehen? Wird es einheitliche Infrastrukturen geben oder kocht, wie die Elektroauto-Hersteller heut, jeder sein eigenes Süppchen?

Matt Trifiro: Meine Kristallkugel verfügt nicht über so eine feine Auflösung, aber ich behaupte, wir hatten diese Sorte Probleme in der Vergangenheit und wir haben sie meist gelöst. Heute ist es absolut erstaunlich für mich, dass ich ein Handy um die Welt tragen kann und es in fremden Netzen einfach funktioniert. Oder, dass ich eine siebenstellige Nummer wählen kann mit einer dreistelligen Landesvorwahl und jeden auf dem Planeten erreiche. Wir haben in der Vergangenheit erfolgreiche Modelle von Kompatibilität und Integration gesehen und sollten diese nachmachen.

Linux-Magazin: Sollte Edge in der angedachten Form kommen: Gibt es konkrete Projekte und Überlegungen, um den enormen Energie-Fußabdruck von Edge umweltfreundlich zu gestalten?

Matt Trifiro: Umweltfreundlichkeit ist einer der größten Trends im heutigen Rechenzentren-Design. Moderne Rechenzentren arbeiten an vielen geografischen Orten und während einer wachsenden Zahl an Monaten im Jahr bei Raumtemperatur (Free Cooling). Neue Kühltechnologien nutzen geschlossene Wasserkreisläufe und Kühlsysteme und brauchen kein Wasser von Außen. Und so weiter.

Letztlich müssen wir als Welt alternative Energie-Erzeugung ernster nehmen. Fossile Brennstoffe sind in jeder Industrie ein Problem, nicht nur in der Internet-Infrastruktur.

Linux-Magazin: Wir reden häufig über Security, aber selten über Safety, also Gefahrlosigkeit. Alltagstechnologien, an denen Menschenleben hängen, müssen oft komplizierte Tests absolvieren, um als gefahrlos zu gelten. Welche Rolle spielt die Gefahrlosigkeit beim Entwickeln von Edge-Technologien?

Matt Trifiro: Edge-Anwendungen, die ein Risiko für menschliches Leben bedeuten, müssen durch dieselben rigorosen Testphasen und unterliegen denselben Regulierungen wie Nicht-Edge-Anwendungen. Ich denke, es gibt vor dem Hintergrund dieser Herausforderung nichts besonders einzigartiges in Bezug auf Edge. Mit Blick auf das Core-to-Edge-Kontinuum bieten Edge-Rechenzentren ein kollaboratives Echtzeit-Monitoring und -Processing für Edge-Geräte an. Das sollte auch die Betriebssicherheit von Anwendungen und Geräten verbessern, die unsere physische Welt beeinflussen, etwa Autos.