クラウド、エッジ、IoTを統合してより良いコンピューティングを実現する
新しいアーキテクチャは、クラウドとエッジデバイス間のリソース管理を改善することを目指している。
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クラウド・エッジ・IoTの連続体のアイデアは、IoTデバイス、エッジサーバー、クラウドプラットフォームなどの異なるコンピューティングリソースを一つのシステムにまとめることに焦点を当ててるんだ。この組み合わせによって、リソースのより良い活用、省エネ、全体的なパフォーマンスの向上が期待できるんだけど、まだ完全には実現してなくて、多様な環境を管理できる効果的なシステムを作るためにはやることがいっぱいあるんだ。
クラウド・エッジ・IoTの連続体
クラウド・エッジ・IoTの連続体は、様々なコンピューティングデバイスがよりシームレスに協力できるようにするんだ。これは小さなIoTセンサーから大きなクラウドサーバーまで、いろんなものを含むよ。これらの異なるリソースをつなげることで、処理能力やストレージの必要なアプリやサービスを簡単に実行できるようになるんだ。
このアプローチは、効率の向上、ハードウェアの寿命延長、ユーザー同士の協力、革新的なアプリ、プライバシーの向上など、たくさんのメリットをもたらすことができるんだけど、実際にこのアイデアを実現するのは複雑なんだ。開発者やシステム管理者はいろんなデバイスやオペレーティングシステムがうまく共存しないという多くの課題に直面してるよ。
現在のシステムの課題
今の開発者たちが直面してる大きな問題の一つは、異なる技術を扱うのが複雑だってことなんだ。多くのアプリは特定のライブラリやプロセッサ、フレームワークに依存してるから、開発者が連続体全体でうまく機能するシステムを作るのが難しいんだ。だから、組織はこの多様な環境のメリットを享受するのが難しいんだよ。
アプリが過剰に重くなっちゃったり、リソースの効率的な使い方ができずにエネルギーコストが増えたりもする。開発者は、いろんなデバイスやシステムで簡単に作業できる解決策を求めてるけど、今のツールはしばしば不十分なんだ。
提案された解決策
これらの課題に対処するために、新しいアーキテクチャが提案されてるんだ。このアーキテクチャは、アプリやサービスなどのワークロードを連続体の異なる部分で管理することを目指していて、自律的な振り付けというコンセプトを使うんだ。つまり、知能を持ったシステムが常に人が介入しなくてもタスクを管理できるってこと。
提案されたデザインは、リソースが限られたデバイスでも動く、より軽くて柔軟なソフトウェアであるWebAssembly(Wasm)を使うことに焦点を当ててる。このテクノロジーを使えば、アプリをいろんな環境で簡単にデプロイできて、全体的なパフォーマンスと効率が改善されるんだ。
提案されたアーキテクチャの主要コンポーネント
統一計算モジュール
この新しいアーキテクチャの基礎は、統一計算モジュールとして知られるソフトウェアパッケージなんだ。これらは連続体内のどのデバイスでも動作できるし、ハードウェアやオペレーティングシステムを気にせずに使えるんだ。Wasmを使うことで、これらのモジュールは安全かつ効率的に動作できる。
開発者は、一度アプリを書けばどこでも動かせるようにして、互換性の問題を心配しなくて済むようにするのが狙いなんだ。これによって、チームがクラウド・エッジ・IoTの連続体にある多様なリソースを最大限に活用できるアプリを作るのが楽になるよ。
ネットワークとデータファブリック
提案されたアーキテクチャのもう一つの重要な部分は、ネットワークとデータファブリックなんだ。このファブリックは、連続体内の異なるデータサービスをつなげて、データ交換に関する複雑さを隠してくれる。要するに、異なるアプリがホストされている場所に関係なく、互いに簡単にコミュニケーションできるようになるんだ。
ネットワークは最新のプロトコルを使って、データがさまざまなデバイスやアプリの間で自由かつ安全に流れるようにするんだ。このデザインによって、アプリは手間のかかるプロセスや不必要な遅延なしに必要なデータにアクセスできるようになるよ。
スマートスケジューラー
スマートスケジューラーは、連続体全体でワークロードやリソースを管理する上で重要な役割を果たすんだ。これらの知能を持ったシステムは、リアルタイムのデータやリソースの可用性に基づいて、異なるアプリをどこでどのように動かすかを決定するんだ。
すべてを管理するために中央集権型の権威に依存するのではなく、それぞれのスケジューラーは自分のドメイン内で自立して動くようになる。この柔軟性によって、リソースレベルや需要が変わった時に素早く調整できて、全体のシステムがより強靭で効率的になるんだ。
新しいアーキテクチャの利点
提案されたアーキテクチャは、開発者や組織がクラウド・エッジ・IoTの連続体のフルポテンシャルを活用しやすくすることを目指してるんだ。統一計算モジュールを使うことで、アプリをデプロイするプロセスが簡単になって、異なるデバイスでシームレスに動かせるようになる。
ネットワークとデータファブリックも、アプリ同士のコミュニケーションや協力を改善するのに貢献する。この接続性の向上は、より良い洞察やリソースの効率的な利用につながるんだ。
最後に、スマートスケジューラーを使うことで、変化する状況に適応する分散型の管理アプローチが可能になる。そして、その結果、アプリがより効果的にデプロイできて、環境への影響も抑えられるんだ。
今後の方向性
この提案されたアプローチは期待できるけど、実現するためにはまだやるべきことがたくさんあるんだ。統一計算モジュールやネットワークファブリックの開発はすでに進行中だけど、すべてのコンポーネントがうまく連携できるように、さらなる統合が必要なんだ。
それに、スマートスケジューラーやそのプロトコルに関する研究も必要で、連続体の複雑さを扱える強力で柔軟なシステムを作るためには、学術界と産業界の協力が重要だよ。
外部のソリューションとの統合を促進するためにオープンスタンダードの確立にも力を入れるべきで、アーキテクチャが柔軟で拡張可能であることを保証するんだ。
結論
クラウド・エッジ・IoTの連続体は、コンピューティングリソースの活用方法を改善する貴重な機会を提供してるんだ。多様なデバイスやシステムを組み合わせることで、効率やパフォーマンス、協力において大きなメリットが得られるんだ。提案されたアーキテクチャは、統一計算モジュール、強力なネットワークとデータファブリック、スマートスケジューラーを使ってこのビジョンを実現するための道筋を提示してる。
課題は残ってるけど、これらのソリューションの開発はコンピューティングの未来に大きな期待を持たせてるんだ。これらのアイデアを実現するための作業が続く中、最終的な目標は、アプリが活躍できてリソースが最大限に利用されるシームレスなエコシステムを作ることなんだ。
タイトル: Autonomous Choreography of WebAssembly Workloads in the Federated Cloud-Edge-IoT Continuum
概要: The concept of the federated Cloud-Edge-IoT continuum promises to alleviate many woes of current systems, improving resource use, energy efficiency, quality of service, and more. However, this continuum is still far from being realized in practice, with no comprehensive solutions for developing, deploying, and managing continuum-native applications. Breakthrough innovations and novel system architectures are needed to cope with the ever-increasing heterogeneity and the multi-stakeholder nature of computing resources. This work proposes a novel architecture for choreographing workloads in the continuum, attempting to address these challenges. The architecture that tackles this issue comprehensively, spanning from the workloads themselves, through networking and data exchange, up to the orchestration and choreography mechanisms. The concept emphasizes the use of varied AI techniques, enabling autonomous and intelligent management of resources and workloads. Open standards are also a key part of the proposition, making it possible to fully engage third parties in multi-stakeholder scenarios. Although the presented architecture is promising, much work is required to realize it in practice. To this end, the key directions for future research are outlined.
著者: Piotr Sowinski, Ignacio Lacalle, Rafael Vano, Carlos E. Palau
最終更新: 2023-08-06 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2308.03119
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2308.03119
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。
参照リンク
- https://wasi.dev/
- https://github.com/bytecodealliance/wasm-micro-runtime
- https://www.redhat.com/en/technologies/cloud-computing/openshift
- https://okd.io/
- https://k0sproject.io/
- https://k3s.io/
- https://sixsq.com/
- https://open-cluster-management.io/
- https://fleet.rancher.io/
- https://docs.liqo.io/en/v0.7.2/
- https://mesos.apache.org/
- https://dcos.io/
- https://re4dy.eu/
- https://aeros-project.eu
- https://newsroom.eclipse.org/eclipse-newsletter/2021/july/eclipse-zenoh-edge-data-fabric
- https://www.cncf.io/projects/open-service-mesh/
- https://www.cncf.io/online-programs/calico-networking-with-ebpf/
- https://cilium.io/
- https://github.com/flannel-io/flannel
- https://renode.io/
- https://learn.microsoft.com/en-us/azure/iot-edge/how-to-continuous-integration-continuous-deployment-classic?view=iotedge-1.4
- https://azure.microsoft.com/en-us/products/azure-sphere/
- https://opencontainers.org/
- https://ebpf.io/
- https://istio.io/v1.15/blog/2022/introducing-ambient-mesh/
- https://streampipes.apache.org/
- https://kiali.io/