Erfahrungen beim Aufbau von Edge-Software-System-Testbeds

Core Concepts

In diesem Erfahrungsbericht teilen die Autoren Erkenntnisse aus dem Aufbau von fünf verschiedenen Edge-Computing-Testbeds. Sie beschreiben Fallstricke bei Architektur und Entwicklung sowie Erfahrungen aus der Nutzung ihrer Testbed-Tools in Lehrveranstaltungen zum verteilten Systemdesign.

Abstract

Der Artikel gibt einen Überblick über die Entwicklung von fünf verschiedenen Edge-Computing-Testbeds durch die Autoren über einen Zeitraum von sechs Jahren.
Zunächst wird das Konzept des Edge-Computing eingeführt, das die unbegrenzten Rechen- und Speicherressourcen zentralisierter Cloud-Rechenzentren um bedarfsgerechte Rechenleistung am "Rand" des Netzwerks nahe bei Endbenutzern und Geräten erweitert. Die Erforschung und Entwicklung von Edge-Software-Systemen, wie IoT- oder eHealth-Anwendungen, erfordert den Umgang mit der Komplexität geo-verteilter, heterogener Infrastruktur, die über ein unzuverlässiges Netzwerk verbunden ist. Daher ist es entscheidend, solche Softwaresysteme gründlich zu testen und zu evaluieren - sowohl in der Industrie als auch in der Forschung.
Da die tatsächliche Edge-Infrastruktur schwer zu beschaffen ist, bieten virtuelle Edge-System-Testbeds, die die physische Edge-Infrastruktur ohne den Aufwand einer tatsächlichen Bereitstellung geo-verteilter Ressourcen emulieren, eine kostengünstige Alternative für die Softwarebewertung. Die Autoren haben im Laufe der Jahre fünf Iterationen von Edge-Emulationstestbeds entwickelt, nämlich drei Versionen des MockFog-Toolkits und zwei Versionen des Celestial-Testbeds für Edge-Computing in Low-Earth-Orbit-Satelliten (LEO).
Die Entwicklung solcher Testbeds war eine lohnende Erfahrung, da es oft keine gut gepflegten Open-Source-Testbed-Tools mit den erforderlichen Funktionen gibt und der Aufbau eines benutzerdefinierten Testbeds für Edge-Infrastruktur das Verständnis für Edge-Software verbessert hat. Dennoch ist die Entwicklung eines maßgeschneiderten Edge-Testbeds von Grund auf keine leichte Aufgabe, und es gibt eine Reihe von Fallstricken bei der Auswahl der richtigen Tools für die Netzwerksimulation, der Entscheidung über Virtualisierungs- und Isolationstechniken oder der Wahl der richtigen Abstraktionen für Benutzer.
Der Artikel teilt daher die Erfahrungen der Autoren aus dem Aufbau von fünf Edge-Computing-Testbeds, um zukünftigen Forschern und Praktikern einen Vorsprung zu geben. Zunächst wird ein Überblick über die Geschichte der Testbed-Tools gegeben, gefolgt von einer Auswahl an Lektionen, die aus der Entwicklung gewonnen wurden. Abschließend werden Ansätze für zukünftige Arbeiten diskutiert.

Stats

Die Entwicklung eines maßgeschneiderten Edge-Testbeds von Grund auf ist keine leichte Aufgabe und erfordert die Überwindung einer Reihe von Fallstricken.
Die Konfiguration von 1.024 Hosts in Celestial mit dem Netzwerksimulationstool NetEm dauerte 3 Stunden und 24 Minuten.

Quotes

"Dennoch ist die Entwicklung eines maßgeschneiderten Edge-Testbeds von Grund auf keine leichte Aufgabe, und es gibt eine Reihe von Fallstricken bei der Auswahl der richtigen Tools für die Netzwerksimulation, der Entscheidung über Virtualisierungs- und Isolationstechniken oder der Wahl der richtigen Abstraktionen für Benutzer."

Key Insights Distilled From

Lessons Learned from Building Edge Software System Testbeds

by Tobias Pfand... at arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.16869.pdf

Deeper Inquiries

Wie können Edge-Testbeds so gestaltet werden, dass sie für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis leicht zugänglich sind?

Um Edge-Testbeds für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis zugänglich zu machen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden:

Abstraktionsebene erhöhen: Stellen Sie eine benutzerfreundliche Oberfläche bereit, die es Benutzern ermöglicht, Testbeds ohne detaillierte technische Kenntnisse zu konfigurieren und zu nutzen. Dies kann durch die Implementierung von GUIs oder CLI-Tools erfolgen, die die Interaktion mit dem Testbed vereinfachen.

Automatisierung von Prozessen: Integrieren Sie Automatisierungstools, die es Benutzern ermöglichen, komplexe Abläufe mit wenigen Klicks oder Befehlen auszuführen. Dies kann die Einrichtung von Testumgebungen, das Starten von Testszenarien und das Sammeln von Ergebnissen umfassen.

Dokumentation und Schulung: Bieten Sie umfassende Dokumentation und Schulungsmaterialien an, die auch für Anfänger verständlich sind. Tutorials, Beispiele und Erklärungen können Benutzern helfen, das Testbed effektiv zu nutzen, auch ohne tiefgreifendes technisches Wissen.

Vordefinierte Szenarien und Konfigurationen: Implementieren Sie vorkonfigurierte Szenarien und Testumgebungen, die Benutzer einfach auswählen und starten können. Dies erleichtert den Einstieg und ermöglicht es Benutzern, schnell mit dem Testen von Edge-Anwendungen zu beginnen.

Wie können Edge-Testbeds so gestaltet werden, dass sie für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis leicht zugänglich sind?

Um Edge-Testbeds für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis zugänglich zu machen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden:

Abstraktionsebene erhöhen: Stellen Sie eine benutzerfreundliche Oberfläche bereit, die es Benutzern ermöglicht, Testbeds ohne detaillierte technische Kenntnisse zu konfigurieren und zu nutzen. Dies kann durch die Implementierung von GUIs oder CLI-Tools erfolgen, die die Interaktion mit dem Testbed vereinfachen.

Automatisierung von Prozessen: Integrieren Sie Automatisierungstools, die es Benutzern ermöglichen, komplexe Abläufe mit wenigen Klicks oder Befehlen auszuführen. Dies kann die Einrichtung von Testumgebungen, das Starten von Testszenarien und das Sammeln von Ergebnissen umfassen.

Dokumentation und Schulung: Bieten Sie umfassende Dokumentation und Schulungsmaterialien an, die auch für Anfänger verständlich sind. Tutorials, Beispiele und Erklärungen können Benutzern helfen, das Testbed effektiv zu nutzen, auch ohne tiefgreifendes technisches Wissen.

Vordefinierte Szenarien und Konfigurationen: Implementieren Sie vorkonfigurierte Szenarien und Testumgebungen, die Benutzer einfach auswählen und starten können. Dies erleichtert den Einstieg und ermöglicht es Benutzern, schnell mit dem Testen von Edge-Anwendungen zu beginnen.

Wie können Edge-Testbeds so gestaltet werden, dass sie für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis leicht zugänglich sind?

Um Edge-Testbeds für Benutzer ohne tiefes technisches Verständnis zugänglich zu machen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden:

Abstraktionsebene erhöhen: Stellen Sie eine benutzerfreundliche Oberfläche bereit, die es Benutzern ermöglicht, Testbeds ohne detaillierte technische Kenntnisse zu konfigurieren und zu nutzen. Dies kann durch die Implementierung von GUIs oder CLI-Tools erfolgen, die die Interaktion mit dem Testbed vereinfachen.

Automatisierung von Prozessen: Integrieren Sie Automatisierungstools, die es Benutzern ermöglichen, komplexe Abläufe mit wenigen Klicks oder Befehlen auszuführen. Dies kann die Einrichtung von Testumgebungen, das Starten von Testszenarien und das Sammeln von Ergebnissen umfassen.

Dokumentation und Schulung: Bieten Sie umfassende Dokumentation und Schulungsmaterialien an, die auch für Anfänger verständlich sind. Tutorials, Beispiele und Erklärungen können Benutzern helfen, das Testbed effektiv zu nutzen, auch ohne tiefgreifendes technisches Wissen.

Vordefinierte Szenarien und Konfigurationen: Implementieren Sie vorkonfigurierte Szenarien und Testumgebungen, die Benutzer einfach auswählen und starten können. Dies erleichtert den Einstieg und ermöglicht es Benutzern, schnell mit dem Testen von Edge-Anwendungen zu beginnen.