Definition: SQL-Database-Engine für IoT-Architekturkonzepte und Edge Computing Was ist Azure SQL Edge?

Azure SQL Edge ist eine relationale SQL-Datenbank-Engine von Microsoft, mit der sich das Architekturkonzept des Edge Computings für IoT-Anwendungen umsetzen lässt. Das relationale Datenbankmodul arbeitet ressourcenschonend und ist für den Einsatz auf Edge-Geräten optimiert.

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Azure SQL Edge: SQL-Datenbank-Engine von Microsoft, aus Azure bereitgestellt für IoT-Anwendungsszenarien beim Edge Computing.
Azure SQL Edge: SQL-Datenbank-Engine von Microsoft, aus Azure bereitgestellt für IoT-Anwendungsszenarien beim Edge Computing.
(Bild: gemeinfrei © Gerd Altmann / Pixabay )

Azure SQL Edge ist die Produktbezeichnung einer von Microsoft angebotenen SQL-Datenbank-Engine, die für den Einsatz auf IoT-Endgeräten optimiert ist. Mit Hilfe des ressourcenschonend arbeitenden relationalen Datenbankmoduls lässt sich das Architekturkonzept des Edge Computings für IoT-Anwendungen umsetzen.

Neben den typischen relationalen Datenbankservices bietet Azure SQL Edge Machine-Learning-, KI- und Streaming-Funktionen. Sowohl relationale als auch nicht relationale Daten sowie Zeitreihendaten lassen sich mit Azure SQL Edge verarbeiten, analysieren und streamen. Basierend auf der aktuellen Versionen der SQL-Server-Datenbank-Engine stellt Azure SQL Edge die gleiche Transact-SQL-Programmieroberfläche (T-SQL) zur Verfügung. Anwendungen sind einfach zwischen Cloud-, Edge- und On-Premises-Umgebungen portierbar.

Ausführbar ist Azure SQL Edge online, offline und in hybriden Umgebungen. Einsetzbare Hardware sind Geräte mit Linux-Betriebssystem und ARM64- oder x64-Architektur. Die Unterstützung von Windows ist ebenfalls geplant. Zur Orchestrierung der Geräte sind Lösungen wie Kubernetes nutzbar. Um Anwendungen in Azure SQL Edge zu entwickeln, lassen sich Tools wie Azure Portal, SQL Server Management Studio, Azure Data Studio, Visual Studio Code und andere verwenden. Die Bereitstellung von Azure SQL Edge ist als Modul in Azure IoT Edge oder als eigenständiges Azure SQL Edge Containerimage möglich.

Grundsätzliches zum Edge Computing

Azure SQL Edge ist ein Baustein von Microsoft zur Umsetzung des Architekturkonzepts des Edge Computings für IoT-Anwendungen. Edge Computing ist eine Variante des Cloud Computings, die sich sehr gut für Anwendungen des Internets der Dinge (Internet of Things - IoT) eignet. Sie verschiebt Datenverarbeitungs-Workloads von zentralisierten Cloud-Servern an den Rand des Netzwerks zu dezentralen Edge-Geräten.

Ein Teil der Daten lässt sich auf den Geräten lokal verarbeiten und muss nicht an zentrale Server übertragen werden. Die lokale Bereitstellung von IT-Ressourcen direkt am Ort der Datenerhebung oder der Datenentstehung und die dezentrale Datenprozessierung reduzieren die Latenzzeiten, verringern Netzlasten und machen Anwendungen echtzeitfähig. Darüber hinaus lässt sich die Grundfunktionalität der Anwendungen auch ohne Verbindung zur Cloud über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten. Microsoft bietet mehrere Produkte und Lösungen für das Edge Computing wie Azur IoT Edge oder Azure SQL Edge.

Die von Azure SQL Edge unterstützten Bereitstellungsmodelle

Microsoft sieht für Azure SQL Edge zwei unterschiedliche Bereitstellungsmodelle vor. Diese zwei Bereitstellungsmodelle sind:

  • die Bereitstellung als Modul für Azure IoT Edge,
  • die Bereitstellung als eigenständiges Azure SQL Edge Containerimage.

Azure SQL Edge für Azure IoT Edge ist als Modul über den Azure Marketplace verfügbar. Die SQL-Engine wird auf den IoT-Endgeräten innerhalb der Azure IoT Edge Laufzeitumgebung (Runtime) ausgeführt und ist über die Cloud-Schnittstelle von Azure IoT Edge über Azure IoT Hub von Remote managebar.

Azure IoT Edge wird für Azure SQL Edge jedoch nicht zwingend vorausgesetzt. Die SQL-Datenbank-Egine lässt sich auch als eigenständiger Azure SQL Edge Container bereitstellen und über Lösungen wie Kubernetes orchestrieren. So ist beispielsweise die Offlinebereitstellung unabhängig von Azure IoT Edge möglich.

Die verfügbaren Editionen von Azure SQL Edge

Azure SQL Edge ist in zwei Editionen als Entwicklungs-Edition und als Produktions-Edition verfügbar. Die Bezeichnungen für die Editionen sind Azure SQL Edge Developer und Azure SQL Edge. In der Grundfunktionalität und den bereitgestellten Features unterscheiden sich die Editionen nicht. Unterschiede sind in den Nutzungsrechten und den unterstützten Computing-Ressourcen zu finden. Für die Editionen sind jeweils unterschiedliche Anzahlen von Prozessorkernen und verschieden großer Arbeitsspeicher einsetzbar.

Das Preismodell für Azure SQL Edge

Für Azure SQL Edge sind keine Vorauszahlungen zu entrichten. Das Pricing erfolgt nutzungsbasiert und ist auf den tatsächlichen Verbrauch ausgerichtet. Microsoft sieht für Azure SQL Edge ein Pro-Gerät-Preismodell vor. Die Kosten für eine Azure SQL Edge Einheit beinhalten die Ausführung und Nutzung der Datenbank-Engine Azure SQL Edge auf einem Gerät. Die Abrechnung erfolgt nutzungsbasiert monatlich pro Gerät oder für ein oder drei Jahre im Voraus reserviert zu vergünstigten jährlichen Gerätepreisen.

Integrierte Machine-Learning- und Streaming-Funktionen von Azure SQL Edge

Neben den klassischen relationalen SQL-Datenbankservices bietet Azure SQL Edge einen erweiterten Funktionsumfang mit integrierten Machine-Learning-, KI- und Streaming-Funktionen. Mit Hilfe der Streaming-Funktionen lassen sich Daten in Echtzeit mit geringer Latenz analysieren und verarbeiten. Der Streaming-Funktionsumfang ist vergleichbar mit Azure Stream Analytics auf IoT Edge.

Dank der Integration der ONNX-Runtime (Open Neural Network Exchange Runtime) stellt Azure SQL Edge Machine-Learning- und Analysefunktionen zur Verfügung. In der Cloud trainierte Modelle können auf den Edge-Geräten bereitgestellt und Inferenzen lokal ausgeführt werden.

Sicherheitsaspekte von Azure SQL Edge

Um Azure SQL Edge mit hoher Sicherheit und unter Beachtung von Datenschutzvorgaben auf Edge-Geräte zu betreiben, sind verschiedene Sicherheitsmechanismen vorgesehen. Der Datenschutz lässt sich beispielsweise durch Transparent Data Encryption (TDE) und Always Encrypted sicherstellen. Weitere Sicherheitsmaßnahmen sind die rollenbasierte Zugriffssteuerung (RBAC - Role Based Access Control), die attributbasierte Zugriffssteuerung (ABAC - Attribute Based Access Control) und die Einhaltung von Sicherheitsvorschriften durch Datenklassifizierung.

Vorteile durch den Einsatz von Azure SQL Edge

Der Einsatz von Azure SQL Edge für IoT-Anwendungen bietet zahlreiche Vorteile. Zu diesen Vorteilen zählen:

  • Azure SQL Edge basiert auf der aktuellen Version der SQL-Server-Datenbank-Engine und bietet vergleichbare Funktionalität, Sicherheit und Leistung.
  • Nutzung der Transact-SQL-Programmieroberfläche (T-SQL) für eine einfache und schnelle Entwicklung von Anwendungen.
  • konsistente Anwendungsentwicklung und -verwaltung auch für Edge-Geräte.
  • Einfache Portierbarkeit von Anwendungen zwischen Edge-, Cloud- und On-Premises-Umgebungen.
  • Edge Computing mit echtzeitfähiger Datenanalyse und Verarbeitung.
  • Geeignet für Online-, Offline- und Hybridumgebungen.
  • Unterstützung von zwei Bereitstellungsmodellen (im Rahmen von Azure IoT Edge oder als eigenständiger Container).
  • Integrierte Datenstreaming-Funktionen und Unterstützung von Zeitreihendaten.
  • Integrierte KI- und ML-Funktionen und lokale Inferenz von in der Cloud trainierten ML-Modellen.
  • Nutzungsabhäniges Preismodell ohne Einmalkosten oder Vorauszahlungen.
  • Orchestrierung der Container mit Lösungen wie Kubernetes.
  • Schutz der Daten durch Transparent Data Encryption, Always Encrypted, rollenbasierte Zugriffssteuerung und attributbasierte Zugriffssteuerung.
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