Internet of Things (IoT), the emerging computing infrastructure that refers to the networked interconnection of physical objects, incorporates a plethora of digital systems that are being developed by means of a large number of applications. Many of these applications administer data collection on the edge and offer data storage and analytics capabilities in the cloud. This raises the following problems: (i) the processing stages in IoT applications need to have separate implementations for both the edge and the cloud, (ii) the placement of computation is inflexible with separate software stacks, as the optimal deployment decisions need to be made at runtime, and (iii) unified fault tolerance is essential in case of intermittent long-distance network connectivity problems, malicious harming of edge devices, or harsh environments. This paper proposes a novel fault-tolerant architecture CEFIoT for IoT applications by adopting state-of-the-art cloud technologies and deploying them also for edge computing. We solve the data fault tolerance issue by exploiting the Apache Kafka publish/subscribe platform as the unified high-performance data replication solution offering a common software stack for both the edge and the cloud. We also deploy Kubernetes for fault-tolerant management and the advanced functionality allowing on-the-fly automatic reconfiguration of the processing pipeline to handle both hardware and network connectivity based failures.


翻译:互联网(IoT)是新兴的计算机基础设施,它是指物理物体的网络互联,它包含大量数字系统,正在通过大量应用开发,其中许多应用程序管理边缘的数据收集,并在云层中提供数据存储和分析能力。这提出了以下问题:(一) IoT应用的处理阶段需要为边缘和云分别安装不同的执行系统;(二) 计算位置不灵活,需要用单独的软件堆,因为最佳部署决定需要在运行时作出,以及(三) 统一断层容忍对于断续续长网络连接问题、边缘装置恶意损坏或恶劣环境至关重要。本文提议为IoT应用建立一个新的不易出错结构CEFIOT, 采用最新水平的云技术,并将这些技术用于边缘计算。我们利用Apac Kafka出版/填充平台作为统一的高性数据复制解决方案,为边际和云层提供共同的软件库,为边际网络连接、边缘设备恶意损坏或环境恶劣的环境。我们还采用基于网络的自动连通度管理功能,从而将软网的功能升级处理,从而实现自动连通性功能改造。

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