NoSQL-Instanzen auf den Endgeräten Offline-First macht Edge Computing unabhängiger vom Netz

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Edge Computing ist mittlerweile weitaus mehr als die periphere Weiterverarbeitung lokal erfasster Sensordaten. Offline-First erweitert die Einsatzszenarien für neue Anwendungsmöglichkeiten sowohl im B2B- als auch im B2C-Bereich.

Edge Computing ist aus dem Stadium industrieller Anwendung herausgewachsen und fließt zunehmend auch in Anwendungen für Konsumenten ein. Die Abhängigkeit von einer ständig verfügbaren Online-Verbindung zu dem oder den zentralen Servern in der Cloud ist dabei ein limitierender Faktor und schränkt die Einsatzmöglichkeiten von Edge Computing spürbar ein. Deshalb wächst sowohl im Business-, als auch im Consumer-Bereich der Bedarf nach mehr Speicher- und Rechen-Fähigkeiten direkt im Edge-Device, und dabei ganz besonders bei mobilen Endgeräten.

Statt Online-First setzt sich stattdessen das Prinzip Offline-First immer mehr durch. Im Kern bedeutet es erstens Store, also das Speichern der Interaktionen, und zweitens Computer, also das Verarbeiten der Interaktionen auf dem Edge-Device.

Dabei werden Light-Instanzen der zentralen Datenbank direkt auf dem Endgerät installiert – entweder stand-alone oder integriert als Teil einer App. Neben der Datenbankfunktionalität sind auch ausgewählte Teilmengen oder die gesamten in der Database gespeicherten Daten auf dem Endgerät verfügbar. Eine Abfrage (Query) kann so von der Light-Instanz direkt vor Ort bearbeitet, und später mit der zentralen Datenbank durch ein inkrementelles Update der Daten in beiden Richtungen synchronisiert werden.

Maßnahmen zur Verkehrsberuhigung

Der erste Vorteil dieser Methode liegt in der Reduzierung des Online-Traffics. Wenn nicht jede Abfrage zum Server, und anschließend das Ergebnis wieder zum Edge-Device gesendet werden muss, ist der Bandbreitenbedarf weitaus geringer. Das Daten-Processing vor Ort reduziert Latenzzeiten, vermindert den Datenverkehr und damit auch die Belastung von Servern und Netzen. Der größte Vorteil ist jedoch die entfallende Abhängigkeit von der ständigen Verfügbarkeit von Online-Ressourcen.

Ein aktuell typisches Anwendungsfeld für die Erleichterung der Arbeitsabläufe durch Offline-First ist die Logistik. So übernimmt beispielsweise einer der größten weltweiten Logistik-Dienstleister das Tracking der Pakete direkt im Transporter. Adressensuche, Routenpläne, Sendungsverfolgung und der aktuelle Zustellstatus werden direkt in der mobilen App erfasst und verarbeitet – und bei stabiler Online-Verbindung mit den zentralen Informationen, etwa Routenänderungen, synchronisiert.

Gerade bei einem so zeitkritischen, kurzgetakteten und pufferlosen Workflow wie der Paketzustellung wäre die Abhängigkeit von einer jederzeit verfügbaren Internet-Verbindung extrem kontraproduktiv. Durch die Datenbank-Instanz auf dem mobilen Endgerät sind jedoch alle für den unterbrechungsfreien Zustellprozess notwendigen Informationen jederzeit verfügbar.

Dieser Aspekt greift auch bei einer großen deutschen Lebensmittelkette, die mit ihrer Offline-First-Anwendung repräsentativ für den Retail-Bereich steht. Man stelle sich Mitarbeiter in einem Lager vor, die mit ihren mobilen Edge-Devices wie Handhelds oder Tablets die Artikel suchen, Bestände erfassen, Preisänderungen vornehmen oder Inventur machen. Durch die durchgängige Verfügbarkeit der Produkt- und Inventardaten in den Datenbank-Instanzen auf ihren Geräten können sie dies unabhängig von der Online-Verfügbarkeit zur Zentrale tun.

Die inkrementellen Datenupdates werden automatisch in beiden Richtungen gefahren, sobald wieder eine Internet-Verbindung zur Verfügung steht. Schreibkonflikte die beispielsweise dann entstehen können, wenn zwei Mitarbeiter versehentlich die gleiche Regalreihe bearbeiten, werden automatisch durch Policies wie 'Last Change Wins' oder 'Many Updates Wins' gelöst. Im letzten Fall wird automatisch der Nachbestellprozess für ein bestimmtes Produkt ausgelöst, sobald die Änderungseingaben dafür eine vordefinierte kritische Grenze überschritten haben.

Offline-First für die Achterbahn

Auch in die App eines der großen Entertainment-Unternehmens der Welt ist die Light-Instanz der Datenbank integriert, um den Besuchern der Freizeitparks jederzeit erweiterte Dienste anzubieten, und gleichzeitig die Umsätze zu steigern. So können beispielsweise Reservierungen für Attraktionen, sei es die Achterbahn oder die Wasserrutsche, zeitrichtig bearbeitet werden, auch wenn die mobile Netzverbindung instabil oder nicht verfügbar sein sollte.

Die Reihenfolge der Reservierungen wird, sobald wieder eine Internet-Verbindung verfügbar ist, nach der Re-Synchronisation trotzdem automatisch richtig sortiert, jede also zum Zeitpunkt ihrer Eingabe auf dem Endgerät und nicht des Eingangs auf dem Server berücksichtigt. Zusätzlich können, falls notwendig, Peer-to-Peer-Netzwerke zwischen den Endgeräten von Besuchern aufgebaut werden.

Ebenso können beispielsweise auch ohne Internet-Verbindung die von Smartphones erfassten Wetterdaten dort direkt analysiert, mit dem Server synchronisiert, und aktiv Regenwarnungen ausgegeben werden – mit dem besucherschützenden und gleichzeitig umsatzfördernden Hinweis, an welchem Stand in der Nähe Regenschirme vorrätig sind. Und auch dafür kann man sich eine Reservierung sichern.

* Steffen Schneider ist Senior Solutions Engineer bei Couchbase.

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