Software-Architekturen im Zeitalter der Dinge

Das Internet der Dinge ist in aller Munde: Milliarden von Sensoren und Geräten nehmen Daten auf und geben sie zur Analyse weiter. Damit Farmer wissen, wann sie ernten sollen, oder das Auto sich selber in die Werkstatt fährt, wenn was nicht stimmt. Solch eine Vision hat immense Implikationen auf Architekturen: Skalierbarkeit, Verfügbarkeit, Datenübertragung und -Sicherheit usw. Andererseits machen sich Architekten schon lange Gedanken um sogenannte „Ultra Large-Scale Systems“. Dieser Vortrag betrachtet den „IoT Hype“ aus dem Blickwinkel des Architekten.

Zielpublikum: Architekten, Entwickler, Technische Projektleiter
Voraussetzungen: Praktische Erfahrung in Software-Architektur und -Entwicklung
Schwierigkeitsgrad: Fortgeschritten

Sie lernen:
Dieser Talk betrachtet den “IoT Hype” aus dem Blickwinkel des Software Architekten: was bedeutet IoT in der Praxis, welche Prinzipien, Patterns, Practices und Architecture Styles liegen IoT zu Grunde, und wie sind tragfähige IoT Architekturen gestaltet?

Erweiterte Beschreibung:
Das Internet der Dinge ist in aller Munde: Milliarden von Sensoren und Geräten nehmen Daten auf und geben sie zur Analyse weiter, damit Farmer wissen, wann sie ernten sollen, das Auto sich selber in die Werkstatt fährt, wenn was nicht stimmt, und der Kühlschrank Bescheid gibt, wenn die Milch sauer wird.
Solch eine Vision zu implementieren, hat immense Implikationen auf Architekturen: Skalierbarkeit, Verfügbarkeit, Datenübertragung und -Sicherheit und vieles mehr. Andererseits machen sich Architekten schon lange Gedanken darüber, welche Architektur-Prinzipien, Stile und Muster sogenannten “Ultra Large-Scale Systems" zugrunde liegen. Also mal wieder alte Ideen in neuer Verpackung oder wirklich neue Herausforderungen?
Dieser Vortrag betrachtet den “IoT Hype” aus dem Blickwinkel des Software-Architekten.

Themenabfolge:
Die ersten 20 - 25 Minuten des Vortrags nehmen folgende Themen ein:

1. Diskussion der Definition und des Scope von IoT: basierend auf der Vielfalt existierender (und teilweise unterschiedlicher) Definitionen, den Schwerpunkten der IoT-Konzeptions- und -Standardisierungsarbeit und einiger pragmatischer Ansätze, IoT-Systeme zu bauen
2. Control is an Illusion: Ultra large-scale Systems: Anhand der ULS-Studie www.sei.cmu.edu/library/assets/uls_book20062.pdf und weiteren Essays: “Don’t control, but observe“ (Hohpe, „97 things every architect should know”) wird diskutiert, welche grundlegenden Eigenschaften IoT-Systeme haben. Insbesondere, dass diese nicht aktiv steuerbar sind
3. The future is already here, it’s just unevenly distributed … but it’s difficult to make predictions, especially about the future: Anhand von Beispielen wird dargestellt, dass das IoT in Teilen schon jetzt Realität ist. Beispielsweise Verkehrsflussberechnung auf Basis von Bewegungsinformationen von Mobiltelefonen und Geodaten; Flottenmanagement in der Logistik, aber dass zur Vision von IoT noch viel Weg zu gehen ist: z.B. meldet ein Kühlschrank immer noch nicht, wenn die Milch abgelaufen ist, und schlägt keine Rezepte vor, für die alle Zutaten vorhanden sind
4. Die Zeit für IoT ist gekommen. Der technische Fortschritt in IKT ist aktuell so rasant was Fähigkeit und Preis von Technologien betrifft, z.B. in Sensorik, Batterien, Konnektivität, dass es sich ernsthaft lohnt, sich mit IoT-Systemen systematisch zu beschäftigen. Zum einen werden schon jetzt konkrete Use Cases realisiert (So weiß Google über Nest und Smartphones, wie viele Leute im Haus leben, was sie beruflich machen, wann sie in Urlaub sind usw.), zum anderen werden bereits Referenzarchitekturen erarbeitet: IoT-A, Industrial Internet Reference Architecture (IIRA), Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0).
5. Anwendungsfälle: Ein kurzer Abriss über verschiedene, teilweise lang bekannte Anwendungsfälle wird gegeben.

Die nächsten ca. 60 Minuten des Vortrags nehmen folgende Themen ein:

1. Technische Anforderungen an IoT-Systeme: z.B. für Stromversorgung, Kommunikation, Analyse, Sicherheit, Datenmanagement, Resilience und Skalierbarkeit. Fokus wird auf Themen gelegt, die in „klassischen Systemen“ nicht so extrem evident sind, wie in IoT-Systemen.
2. Architekturstile, Patterns und Prinzipien für IoT-Systeme: Überblicksartig werden verschiedene architektonische Mittel zur Gestaltung von IoT-Architekturen vorgestellt, einige ausgewählte davon auch im Detail präsentiert, z.B. zu
   - Event Streaming,
   - asynchroner Kommunikation,
   - strategischer (planerischer) und taktischer (reaktiver) Verarbeitung von Daten,
   - Datenanalyse (in Realzeit)
   - Datensparsamkeit und Datenkontextualisierung,
   - verteilt föderative Verarbeitungslogik
   - End Point Security
   - (Daten) Privacy
3. Diskurs Microservices. Ist eine Microservice-Architektur eine geeignete architektonische Basis für ein IoT-System? Microservices sind in aller Munde, auch im IoT-Umfeld. Kann eine IoT-Architektur sinnvoll und tragfähig aufgebaut werden, indem jedes Ding seine Intelligenz in Form von Microservices anbietet? Können die Microservices eines Dings so entwickelt und deployed werden, wie es der Architekturstil vorsieht? Sind Randbedingungen zu beachten, welche der Microservice-Architekturstil noch nicht berücksichtigt? Oder sind Microservices schlichtweg ungeeignet für die Gestaltung einer IoT-Architektur?

Die letzten 5 - 10 Minuten fassen die Kernaussagen des Vortrags zusammen und diskutieren diese rückblickend:
- IoT-Systeme sind nicht einfach zu gestalten, die Zeit dafür ist aber reif, was Basistechnologien und Use Cases angeht,
- die Gestaltung von Referenzarchitekturen ist im Gange, auch wenn viele anspruchsvolle Anforderungen bestehen.
- Aber: Trotz allem gibt es konkrete architektonische Architekturstile, Patterns und Prinzipien, auf denen ein Architekt aufsetzen kann, der konkrete IoT-Systeme gestaltet.
Der Vortrag ist im Dialogstil zwischen den beiden Vortragenden. Zur weiteren Auflockerung steuern beide Vortragenden konkrete reale Anekdoten zu IoT aus ihrer Berufspraxis zu den jeweiligen Gesprächsthemen bei.