Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Raspberry Pi Prototyp zu entwickeln, welcher die Container-Technologie nutzt. Die sich daraus ableitende Forschungsfrage lautet: „Ist es möglich skalierbare verteilte Anwendungen auf einem Raspberry Pi durch Nutzen der Container-Technologie bereitzustellen?“ Die Forschungsfrage soll durch das Ergebnis, ob es möglich ist skalierbare verteilte Anwendungen auf einem Raspberry Pi zu nutzen, beantwortet werden.
Für die elektronische Datenverarbeitung werden unterschiedlichste Ressourcen benötigt. Der Bedarf variiert je nach Komplexität der Funktion oder Anwendung. Damit diese Ressourcen so effizient wie möglich genutzt und horrende Kosten vermieden werden können, muss der Bedarf optimal ermittelt und realisiert werden können. Der Wert einer Applikation steigt im Zeitalter der Cloud vom Verletzungs- bzw. Verbreitungsgrad. Das daraus entstehende Problem ist demnach die Ermittlung einer effizienten Lösung, für die Bereitstellung von skalierbaren und verteilten Anwendungssystemen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Container Technologie
2.2 Container Orchestrierung
2.3 Docker Swarm
3 Prototyp einer Docker Infrastruktur auf dem Raspberry Pi
3.1 Prototyping
3.2 Komponenten
3.3 Umsetzung
3.4 Kritische Würdigung
4 Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Seminararbeit untersucht die Machbarkeit, skalierbare und verteilte Anwendungen mithilfe von Container-Technologien auf einem Raspberry Pi-Prototyp bereitzustellen und zu evaluieren.
- Technische Grundlagen von Container-Technologien und Orchestrierung
- Konzept und Definition von Prototyping in der Softwareentwicklung
- Hardware- und Software-Komponenten des Raspberry Pi
- Praktische Umsetzung einer Docker-Infrastruktur
- Kritische Analyse von Mobilität, Ressourcenlimitationen und Sicherheit
Auszug aus dem Buch
3.1 Prototyping
Prototypen werden dazu genutzt, um bei einer Soft- oder Hardware Entwicklung frühzeitige kritische Aspekte aufzeigen zu können.40 Ebenso können Diskrepanzen bzgl. der Vorstellung der Anwender sowie der Realisierungsoptionen zeitnah abgeglichen werden, da kritische Funktionen unter realitätsnahen Umständen realisiert werden können.41 Dies kann auf die Funktionsweise bezogen schrittweise (evolutionäres Prototyping) oder bezogen auf die Realisierungsoption ausprobiert und verglichen werden (experimenteller Prototyping).42 Durch den Prototypen erhalten Entwickler und Anwender ein Gefühl für das System. Zum einen werden die Anforderungen der Anwender klar die die Entwickler veranschaulicht, zum anderen wird den Anwendern klar dargestellt was am Ende des Projektes realisiert werden kann.43 Ein Prototyp stellt dabei keine ad-hoc Vorgehensweise dar, vielmehr wird zur Evaluierung ein systematisierter und ablauffähiger Demonstrator erstellt.44 Es drei verschiedene Arten von Prototypen:
• Labormuster werden dazu eingesetzt, um technische Fragestellungen zu untersuchen bzw. die Architektur zu beurteilen,
• Demonstratoren dienen dazu, in der Akquise grob die Richtung aufzuzeigen, in welche sich das Projekt entwickeln kann und
• Pilotsysteme sind Prototypen, die bereits die Anwender mit einbeziehen, da große Teile der finalen Funktionen implementiert sind und zur Bewertung des Systems genutzt werden können.45
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Problemstellung der effizienten Ressourcenbereitstellung in der Cloud sowie die Zielsetzung der Arbeit, ein skalierbares Container-System auf einem Raspberry Pi zu entwickeln.
2 Theoretische Grundlagen: Erläutert die Konzepte der Container-Technologie, der Container-Orchestrierung sowie die Funktionsweise von Docker Swarm als Basis für die verteilte Anwendung.
3 Prototyp einer Docker Infrastruktur auf dem Raspberry Pi: Detailliert die methodische Herangehensweise des Prototypings, die verwendeten Hardware-Komponenten und die praktische technische Umsetzung einer Stand-Alone Docker-Umgebung.
4 Schlussbetrachtung: Führt die Ergebnisse zusammen, bestätigt die Machbarkeit des Prototyps und diskutiert Anwendungsfelder wie Smart Home sowie Sicherheitsaspekte bei der Containerisierung.
Schlüsselwörter
Raspberry Pi, Docker, Container-Technologie, Orchestrierung, Prototyping, Cloud, IT-Architektur, Microservices, Skalierbarkeit, Debian, Virtualisierung, Smart Home, Linux-Kernel, Ressourcenmanagement, Docker Swarm
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der praktischen Nutzung von Container-Technologien auf einem Raspberry Pi, um skalierbare und verteilte Anwendungen bereitzustellen.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Zentrale Themen sind Container-Virtualisierung, Orchestrierung, die Architektur von Einplatinencomputern und die methodische Entwicklung von Prototypen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Beantwortung der Frage, ob es möglich ist, skalierbare verteilte Anwendungen mittels Container-Technologie auf der begrenzten Hardware eines Raspberry Pi zu realisieren.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Arbeit folgt dem Ansatz des Prototyping, bei dem ein systematisierter, ablauffähiger Demonstrator auf Basis von Debian und Docker entwickelt wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu Containern, die Spezifikation des Raspberry Pi und eine detaillierte Dokumentation der Docker-Installation und -Konfiguration.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Docker, Raspberry Pi, Container-Technologie, Prototyping und IT-Infrastruktur.
Warum wurde auf die Umsetzung eines Docker Swarm verzichtet?
Aufgrund der spezifischen Zielsetzung des horizontalen Prototyps und der Hardware-Ressourcen des Raspberry Pi wurde zugunsten einer einfacheren Stand-Alone Konfiguration auf Swarm-Komponenten verzichtet.
Welche Sicherheitsaspekte müssen bei der Containerisierung auf dem Raspberry Pi beachtet werden?
Der Autor betont die Notwendigkeit eines stetigen Updatemanagements, der Restriktion von Ports sowie den Bezug von Container-Images aus seriösen Quellen.
- Quote paper
- Andreas Schurr (Author), 2021, Docker auf Raspberry Pis. Technische Grundlagen und Prototyping, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1151596
