Datenaustausch und -synchronisation Zuverlässiger Systembetrieb in anspruchsvollen Netzwerkumgebungen

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Softwaredefinierte Systeme brauchen auch unter schwierigen Netzwerkbedingungen einen verlässlichen Datenaustausch, damit Sicherheit, Leistung und konsistente Abläufe gewährleistet bleiben.

Ob Fahrzeuge, medizinische Geräte, Industrieanlagen oder Verteidigungsplattformen – der Übergang zu softwaredefinierten Systemen ist bereits in vollem Gange. Das Hindernis? Ein zuverlässiger Datenaustausch über unzuverlässige Netzwerke. Denn vor Ort – sei es beim Navigieren durch verstopfte Stadtstraßen, bei der Koordination medizinischer Geräte in einem Krankenhaus oder beim Einsatz in umkämpften Umgebungen – sind Netzwerke selten perfekt. Die Bandbreite ist begrenzt, Störungen sind an der Tagesordnung und Verbindungen brechen ohne Vorwarnung ab. Ohne die Möglichkeit, sicherzustellen, dass die Daten jeden Teilnehmer erreichen, scheitert die Zusammenarbeit zwischen den Systemen, was Risiken für Sicherheit, Leistung und Compliance mit sich bringt. Deshalb ist Zuverlässigkeit entscheidend. Die Lösung basiert auf einer datenzentrierten Architektur mit dem Software-Framework RTI Connext und den neuen Synchronisationsfunktionen von RTI Persistence Service. So wird sichergestellt, dass verteilte Systeme zuverlässig, konsistent und bereit sind, als Einheit zu agieren.

Ein zuverlässiger Datenaustausch stellt sicher, dass Systeme im Einklang agieren können und nicht als isolierte Geräte. Entscheidungen können auf der Grundlage vollständiger und konsistenter Informationen mit Zuversicht getroffen werden und der Betrieb kann nahtlos fortgesetzt werden, selbst wenn die Konnektivität nachlässt.

Permanent-Service als Grundlage für Zuverlässigkeit

In jedem verteilten System gibt es eine grundlegende Anforderung: Daten müssen verfügbar sein, wann und wo sie benötigt werden. Dies erfüllt der RTI Persistence Service mit drei Kernfunktionen:

• Leitet Daten von ausgefallenen Anwendungen weiter: Der Persistence Service verwaltet relevante Datensätze des Data Distribution Service (DDS™) und stellt sie auch spät hinzukommenden Abonnentenanwendungen zur Verfügung, selbst wenn die ursprüngliche veröffentlichende Anwendung nicht mehr läuft.

• Sorgt für die Konsistenz des Systems: Der Persistence Service kann auf mehreren Instanzen ausgeführt werden, die dieselbe Systemansicht teilen. Falls eine Instanz einen Teil der Daten verpasst, kann sie diese schnell von einer anderen abrufen.

• Bewahrt Daten für die nachträgliche Analyse auf. Der Dienst bietet zudem konfigurierbare Synchronisationsstufen mit der physischen Festplatte. Beispielsweise gibt es einen permanenten Modus, in dem Daten auch nach einem Neustart des Dienstes erhalten bleiben. Dadurch wird die Fehlertoleranz kritischer Systeme weiter verbessert.

Das Neue daran: Synchronisation zwischen Instanzen

Die neueste Erweiterung ermöglicht die Synchronisation zwischen Persistence-Service-Instanzen und stellt damit einen bedeutenden Fortschritt in Sachen Ausfallsicherheit dar. Mithilfe eines informellen Kommunikationsansatzes (Gossip-Style) werden Daten zwischen den Persistence-Service-Instanzen abgeglichen, sodass alle Datenknoten mit der Zeit auf denselben einheitlichen Informationsbestand zugreifen. Das Ergebnis ist eine ausfallsichere und effiziente Synchronisation gespeicherter Daten, die weder von einem zentralen Broker noch von einer ständigen Cloud-Verbindung abhängig ist.

Der Vorteil dieses neuen Synchronisationsmechanismus des Persistence Service besteht darin, dass jede Instanz neben den eigentlichen Daten auch eine Zusammenfassung der in ihrem Besitz befindlichen Daten weitergibt. Durch die Überprüfung dieser Informationen vor dem Senden der vollständigen Daten werden redundante Übertragungen vermieden, was eine effiziente und optimierte Datenverbreitung im Netzwerk sicherstellt.

Beispielszenario:

Man stelle sich ein Netzwerk von Geräten in einer rauen oder bandbreitenbeschränkten Umgebung vor, z.B. intelligente Traktoren auf einem Feld, Drohnen in umkämpftem Luftraum oder autonome Fahrzeuge, die durch die Straßen einer Stadt navigieren. In all diesen Fällen kann eine vorübergehende Unterbrechung der Verbindung zum Verlust kritischer Daten führen, wodurch Sicherheit, Leistung oder Missionsergebnisse gefährdet werden.

Hier kann die Synchronisierungsfunktion des Persistence Service Anwendungen dabei helfen, die Konsistenz der Daten von Anwendungen sicherzustellen. Jede Persistence- Service-Instanz tauscht Aktualisierungen mit ihren erkennbaren Persistence-Service-Nachbarn aus. Diese verbreiten dann fehlende Daten weiter, bis alle Persistence Service-Instanzen im System den gleichen Datenstand erreicht haben. So kann jedes Gerät – sei es ein Traktor, eine Drohne oder ein Fahrzeug –, letztendlich Daten erhalten, die ursprünglich von einem anderen Gerät generiert wurden, selbst wenn die ursprüngliche Quelle vorübergehend nicht erreichbar oder nicht mehr aktiv ist. All dies geschieht ohne die Notwendigkeit eines zentralen Servers oder einer permanenten Verbindung.

Sicherung des zukünftigen Betriebs

Die Synchronisierungsfunktionen des RTI Persistence Service bieten eine leistungsstarke Möglichkeit, die Zuverlässigkeit verteilter Systeme auch bei unzuverlässigen Netzwerken zu gewährleisten. Durch den effizienten Datenaustausch zwischen den Knoten erreichen die Systeme eine eventuelle Konsistenz, wodurch sichergestellt wird, dass keine kritischen Informationen verloren gehen und der Betrieb ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann.

In Verbindung mit den Stärken von RTI Connext in den Bereichen sicherer Datenumgang, Echtzeitleistung und Skalierbarkeit gibt der Persistence Service Unternehmen die Sicherheit, verteilte Systeme auch in den anspruchsvollsten Umgebungen einzusetzen.

Von der Verteidigungsindustrie über das Gesundheitswesen bis hin zum industriellen Sektor ermöglicht diese Erweiterung den Kunden, die Entwicklung zu beschleunigen, Risiken zu minimieren und ihre Betriebsabläufe zukunftssicher zu gestalten. Es geht nicht nur darum, Daten zu übertragen, sondern darum, Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit dort zu gewährleisten, wo es am wichtigsten ist.  (sg)

* Andrés Romero ist Application Engineer bei RTI Professional Services.

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