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Datenbearbeitungs- und -managementsystem (Kubernetes)

Das Systemmuster für die Datenbearbeitung und das -management wird in Kubernetes hauptsächlich mithilfe der Software ArcGIS Enterprise on Kubernetes bereitgestellt.

ArcGIS Enterprise on Kubernetes verwendet Microservices und Containerisierung, um eine cloudnative Architektur bereitzustellen, die entweder auf der Kubernetes-Plattform Ihrer Organisation oder im Kubernetes-Service Ihres Cloud-Anbieters ausgeführt wird. Es verwendet Container, um GIS-Prozesse in Microservices aufzuteilen, von denen jeder eine diskrete, fokussierte Funktion ausführt. Jeder Microservice wird in einem Container ausgeführt, der alles enthält, was zur Ausführung der jeweiligen Anwendung erforderlich ist. In einem Pod ist mindestens ein Container untergebracht. Zudem enthält er Speicherressourcen, eine Netzwerkidentität und eine Reihe von Regeln, wie der Container ausgeführt werden soll. Der Kubernetes-Cluster orchestriert und verwaltet die ArcGIS Enterprise on Kubernetes-Container.

ArcGIS Enterprise on Kubernetes ist für Organisationen vorgesehen, die Kubernetes nutzen, um ihre containerisierten Anwendungen zu orchestrieren und zu verwalten.

Zugehörige Ressourcen:

Basisarchitektur

Im Folgenden finden Sie eine typische Basisarchitektur für ein Datenbearbeitungs- und -managementsystem, das auf Kubernetes bereitgestellt wird.

Dieses Schema sollte nicht unbearbeitet übernommen werden und als Design für Ihr System verwendet werden. Es gibt viele wichtige Faktoren und Entscheidungen bezüglich des Designs, die Sie für Ihr System berücksichtigen sollten. Weitere Informationen finden Sie im Thema Verwenden von Systemmustern. Darüber hinaus zeigt das unten abgebildete Schema nur die Basisfunktionen des Systems. Bei der Bereitstellung erweiterter Funktionen können zusätzliche Systemkomponenten erforderlich sein.

Basisarchitektur des Datenbearbeitungs- und -managementsystems (Kubernetes)

Die oben dargestellten Funktionen entsprechen den ab Juli 2025 verfügbaren Funktionen.

Zu den wichtigsten Komponenten dieser Architektur gehören folgende:

  • Eine Basisbereitstellung von ArcGIS Enterprise on Kubernetes-Containern im Kubernetes-Cluster. Diese enthält vier Kategorien von Pods, die verschiedenen Systemfunktionen entsprechen. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu ArcGIS Enterprise on Kubernetes.
  • Bearbeitbare Daten in einer Enterprise-Geodatabase, die in relationalen Datenbank-Management-Systemen (DBMS) gespeichert ist und diesen Funktionen hinzufügt. Die Enterprise-Geodatabase unterstützt erweiterte Datenmodelle sowie erweiterte Datenbearbeitungs- und Datenmanagementfunktionen, z. B. die Unterstützung eines Long-Transaktionsmodells. Beachten Sie, dass das DBMS getrennt von ArcGIS Enterprise on Kubernetes gehostet und verwaltet wird und daher außerhalb des Bereichs des Kubernetes-Clusters dargestellt ist.
  • Der relationale Speicher kann zum Speichern der von ArcGIS verwalteten Daten verwendet werden, die über gehostete Feature-Layer bearbeitet werden können. Die Basisbereitstellung stellt auch gehostete Vektorkachel-Layer und gehostete (Karten-)Kachel-Layer bereit.
  • Der Objektspeicher bietet einen von ArcGIS verwalteten Speicher für hochgeladene und gespeicherte Inhalte, gehostete Kachel- und Bild-Layer-Caches sowie für Geoverarbeitungsausgaben. Ab ArcGIS Enterprise 11.2 kann der Objektspeicher so konfiguriert werden, dass cloudnativer Speicher von mehreren unterstützten Service-Providern verwendet wird.
  • Ein Load Balancer ist erforderlich, um Datenverkehr auf die einzelnen Worker-Knoten zu verteilen. Weitere Informationen finden Sie unter Systemnetzwerkanforderungen für ArcGIS Enterprise on Kubernetes.
  • ArcGIS Online, die SaaS-Infrastruktur von Esri, bietet in der Regel Grundkarten (z. B. eine Bilddatengrundkarte), Referenzdaten (z. B. Orte) sowie andere Positionsservices (einschließlich Geokodierung und Suche) für dieses System. Alternativ kann eine Organisation ihre eigenen Positionsservices hosten und verwalten, anstatt das SaaS-System von Esri zu verwenden. Weitere Informationen finden Sie im Muster für das Locations-Services-System.
  • Es gibt mehrere Anwendungen, die in diesem Muster häufig verwendet werden. Weitere Informationen über Anwendungen, die in Datenbearbeitungs- und -managementsystemen eingesetzt werden.

Zu den wichtigsten Interaktionen in dieser Architektur gehören folgende:

  1. Client-Anwendungen kommunizieren mit Unternehmensdaten- sowie Positionsservices über HTTPS, in der Regel über zustandslose REST-APIs. Bei diesem Systemmuster werden in großem Umfang speziell Feature-Services für die Bearbeitung genutzt, obwohl in der Regel auch mehrere andere Service-Typen verwendet werden.
  2. ArcGIS Enterprise-GIS-Services können TCP-Verbindungen mit dem Datenbankmanagementsystem (DBMS), das die Enterprise-Geodatabase hostet, speichern. Datenbank-Client-Software/-Treiber sind in ArcGIS Enterprise on Kubernetes für alle unterstützten Datenbankmanagementsysteme enthalten.
  3. Verweise auf Positionsservices, die von ArcGIS Online gehostet und verwaltet werden (z. B. Grundkarten), werden in der Regel registriert und für die Verwendung in ArcGIS Enterprise zur Verfügung gestellt. Einige Services werden bei der Installation von ArcGIS Enterprise automatisch referenziert, obwohl die zusätzliche Freigabe von Inhalten und Services zwischen diesen beiden Systemen manuell oder automatisch erfolgen kann. Weitere Informationen finden Sie unter Konfigurieren von ArcGIS Online-Utility-Services und verteilte Kollaboration.
Hinweis:

Für ArcGIS Enterprise-Bereitstellungen vor Version 11.4 ist möglicherweise ein ArcGIS License Manager erforderlich, um ArcGIS Pro-Lizenzen zu konfigurieren und zu verwalten. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu ArcGIS License Manager.

Weitere Informationen zu Interaktionen zwischen ArcGIS Enterprise-Komponenten finden Sie in der Produktdokumentation zu ArcGIS Enterprise on Kubernetes.

Funktionen

Im Folgenden werden die Fähigkeiten des Datenbearbeitungs- und -managementsystems unter Kubernetes beschrieben. Weitere Informationen finden Sie in der Funktionsübersicht und unter Vergleich der Funktionsunterstützung über Bereitstellungsmuster hinweg.

Funktionen, die in einem Datenbearbeitungs- und -managementsystem verwendet werden, aber in der Regel von anderen Systemen bereitgestellt werden, wie z. B. Grundkarten, Geokodierung und andere Positionsservices, die von einem Location-Services-System bereitgestellt werden, sind unten nicht aufgeführt. Weitere Informationen über zugehörige Systemmuster.

Basisfunktionen

Basisfunktionen stellen die gebräuchlichsten Funktionen dar, die von Datenbearbeitungs- und -managementsystemen bereitgestellt werden und die in der oben vorgestellten Basisarchitektur verfügbar sind.

Erweiterte Funktionen

Erweiterte Funktionen werden in der Regel hinzugefügt, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen oder branchenspezifische Datenmodelle und Lösungen zu unterstützen. In manchen Fällen können sie zusätzliche Softwarekomponenten oder Überlegungen zur Architektur erfordern.

  • Indoor-GIS kombiniert CAD-, BIM- und Realitätserfassungsdaten in einem einzigen System zur Bearbeitung und Verwaltung von Geodaten mit ArcGIS Indoors. ArcGIS Indoors ermöglicht es Organisationen, ein Indoor-GIS zu erstellen, das die Leistungsfähigkeit der Software für die Kartenerstellung, Wegfindung und Raumverwaltung allen zugänglich macht.

Die folgenden Funktionen werden bei Verwendung von Kubernetes als exklusivem Bereitstellungsmuster nicht unterstützt. Die Unterstützung dieser erweiterten Funktionen ist möglich, indem Sie ArcGIS Enterprise, insbesondere ArcGIS Server, unter Windows oder Linux bereitstellen und diese ArcGIS Server-Sites mit Ihrer Kubernetes-basierten Bereitstellung von ArcGIS Enterprise verbinden. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu den Funktionen des Windows/Linux-Bereitstellungsmusters sowie in der Dokumentation zum Verbinden einer Server-Site.

Überlegungen

Bei den folgenden Überlegungen wurden die Grundpfeiler des ArcGIS Well-Architected Framework auf das Muster des Datenbearbeitungs- und -managementsystems unter Kubernetes angewendet. Die hier gezeigten Informationen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern heben wichtige Überlegungen für das Design und/oder die Implementierung dieser speziellen Kombination aus System- und Bereitstellungsmuster hervor. Weitere Informationen zu den Grundpfeilern der Architektur des ArcGIS Well-Architected Framework.

Zuverlässigkeit

Zuverlässigkeit stellt sicher, dass Ihr System den Servicegrad bietet, der sowohl für das Unternehmen als auch für Ihre Kunden und die Projektbeteiligten erforderlich ist. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Zuverlässigkeit”.

  • Datenintegrität und Wiederherstellbarkeit sind von größter Bedeutung.
  • SLAs, die ein hohes Maß an Verfügbarkeit erfordern, sind häufige Vereinbarungen.
    • Architekturprofile sind vordefinierte Bereitstellungsprofile, die mit unterschiedlichen Redundanzgraden zwischen Pods korrelieren und Flexibilität über mehrere bekannte variable Abhängigkeiten hinweg bieten, z. B. Anforderungen an Hardware, Redundanz und organisatorische Nutzung.
    • Ziehen Sie das Architekturprofil “Erweiterte Verfügbarkeit” in Betracht, wenn eine erhöhte und erweiterte Redundanz über kritische Pods hinweg erforderlich ist.
  • Die Sicherung und Wiederherstellung auf Systemebene wird ebenfalls unterstützt.

Sicherheit

Sicherheit schützt Ihre Systeme und Informationen. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Sicherheit”.

  • Authentifizierung und Autorisierung sind fast immer erforderlich, abgesehen von einem Crowdsourcing-Erfassungsszenario (obwohl diese häufiger über SaaS oder PaaS bereitgestellt werden).
  • Eine Zugriffskontrolle ist auf allen Systemebenen möglich und wird häufig implementiert.
  • Die Überwachung wird häufig eingesetzt und in der Regel mithilfe des Editor-Trackings implementiert.

Weitere Informationen über Best Practices für die Sicherheit in ArcGIS Enterprise und Anleitungen zur Implementierung.

Performance und Skalierbarkeit

Performance und Skalierbarkeit zielen darauf ab, die Gesamt-Experience für die Benutzer im Hinblick auf das System zu optimieren und sicherzustellen, dass das System skaliert werden kann, um den sich ändernden Arbeitslastanforderungen gerecht zu werden. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Performance und Skalierbarkeit”.

  • SLAs, die eine hohe Performance erfordern, sind häufige Vereinbarungen.
    • Die Datenbankperformance ist in der Regel ein wichtiger Faktor für die Gesamtperformance des Systems.
    • Die Komplexität des Datenmodells kann sich auch auf die Systemperformance auswirken.
    • In der Regel sind leistungsstarke Netzwerke mit geringer Latenz erforderlich.
  • Die Performance bei der Bearbeitung ist von entscheidender Bedeutung, da sich selbst geringfügige Leistungseinbußen negativ auf die User Experience und die Gesamtproduktivität der Mitarbeiter auswirken können.
  • ArcGIS Enterprise on Kubernetes-Bereitstellungen können horizontal skaliert werden, indem die Anzahl der Pods angepasst wird, sowie vertikal, indem Arbeitsspeicher und CPU angepasst werden. Die Skalierung ist in der Regel vorab bestimmt und/oder reaktiv, da in den meisten Fällen die Benutzerbasis gut bekannt ist und sich die Anforderungen an das System vorhersehbar entwickeln.

Automatisierung

Die Automatisierung zielt darauf ab, den Aufwand für manuelle Bereitstellungs- und Betriebsaufgaben zu verringern, was zu einer höheren betrieblichen Effizienz sowie zur Reduzierung der vom Menschen verursachten Systemprobleme führt. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Automatisierung”.

  • Die Workflow-Automatisierung ist üblich, insbesondere bei großen Gruppen von Editoren, die zusammenarbeiten, um freigegebene oder verwandte Datensätze zu bearbeiten und zu verwalten. Weitere Informationen zu dieser erweiterten Funktion finden Sie unter ArcGIS Workflow Manager.
  • Die Datenverwaltung umfasst in der Regel einen mäßigen bis starken Einsatz von Automatisierung, wobei häufig Python-Skripte genutzt werden, um wiederholbare Aufgaben auszuführen oder Berichte über die Enterprise-Geodatabase zu erstellen. Weitere Informationen finden Sie unter ArcGIS API for Python.
  • Die Automatisierung der Systemverwaltung wird zu einem großen Teil von Kubernetes übernommen.
  • ArcGIS Enterprise on Kubernetes bietet Unterstützung für die Helm-basierte Bereitstellung und Konfiguration.

Integration

Die Integration verbindet dieses System mit anderen Systemen, um Unternehmensservices bereitzustellen und die Produktivität der Organisation zu steigern. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Integration”.

  • Die Integration mit anderen Informationssystemen wie Enterprise Asset Management (EAM), Customer Relationship Management (CRM) und Computer-Assisted Mass Appraisal (CAMA) ist üblich.
  • Der Datenaustausch und die Abstimmung zwischen Systemen ist sehr typisch.
    • Die Verwendung von ArcGIS-APIs und -SDKs ist weit verbreitet.
    • Integrationswerkzeuge und -anwendungen von Drittanbietern sind ebenfalls verfügbar.

Observability

Die Observability bietet Einblicke in das System und ermöglicht es dem Personal und anderen technischen Rollen, das System in einem fehlerfreien, stabilen Zustand zu halten. Weitere Informationen finden Sie in der Übersicht über den Grundpfeiler “Observability”.

  • Der erfolgreiche Betrieb von Datenbearbeitungs- und -managementsystemen profitiert in der Regel von einem guten Verständnis dafür, wie und von wem Daten bearbeitet werden. Zu diesen Informationen zählen unter anderem, wer was bearbeitet, die Art dieser Bearbeitungen, die Art der Bearbeitungstransaktionen, die Verwendung von Batchbearbeitungsfunktionen sowie das Gesamtvolumen und die Kadenz der Bearbeitungen. Die Verwaltung und Überwachung von Feature-Services ist besonders wichtig, einschließlich der Verwendung von Nachverfolgung und Überwachung von Bearbeitungen. Die Überwachung auf der Ebene der Enterprise-Geodatabase ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn mittlere bis große Teams von Editoren beteiligt sind. Weitere Informationen über das Erstellen und Verwalten von Enterprise-Geodatabases.
  • Feature-Service-Webhooks können auch zu Observability-Zwecken verwendet werden.
  • ArcGIS Enterprise on Kubernetes kann auf verschiedene Weise überwacht werden, z. B. durch Systemprotokolle und Zustandsüberwachung mit ArcGIS Enterprise Manager. Die Überwachung der Systemverfügbarkeit, Performance und Nutzung ist für dieses Systemmuster von größter Bedeutung. Neben der Überwachung der ArcGIS Enterprise-Software ist es wichtig, alle unterstützenden Komponenten und Infrastrukturen wie die Kubernetes-Umgebung, Datenbanken und andere Data Stores sowie die Compute-, Netzwerk-, Sicherheits- und andere Infrastruktur zu überwachen. Weitere Informationen über die Überwachung des Systemzustands und der -zuverlässigkeit.
  • Einige erweiterte Funktionen dieses Systemmusters, z. B. Workflow-Verwaltung und -Automatisierung mit ArcGIS Workflow Manager, bieten zusätzliche Unterstützung für die Observability. Weitere Informationen finden Sie in der entsprechenden Produktdokumentation.
  • Die Verwendung von Web Analytics kann auch für die Bearbeitung mit benutzerdefinierten webbasierten Anwendungen hilfreich sein.
  • Eine zusätzliche Beobachtung von Benutzeranmeldungen und Kontoänderungen kann über den konfigurierten Identity-Provider möglich sein, wenn SAML- und/oder OpenID Connect-Anmeldungen verwendet werden.

Sonstiges

Zu den weiteren Überlegungen für das Design und Implementieren eines Datenbearbeitungs- und -managementsystems unter Kubernetes gehören:

  • Für einen erfolgreichen Betrieb ist ein gutes Verständnis von GIS-, IT- und Datenbankkonzepten sowie der Technologie erforderlich. Dazu gehören Kenntnisse und Fähigkeiten, die für das ausgewählte Datenbankmanagementsystem (DBMS) sowie Kubernetes spezifisch sind.
  • Für Organisationen, die über die Ressourcen und das Personal verfügen, um Unternehmenssoftware auf Kubernetes bereitzustellen und zu warten, bietet die Option der Bereitstellung von ArcGIS Enterprise on Kubernetes eine Trennung der IT-Verwaltung und -Wartung von der GIS-Verwaltung.
  • Data Governance und die Ausrichtung an IT-Richtlinien und -Rollen, wie z. B. Data Steward und Datenbankadministrator, sollten bei der Implementierung dieses Systemmusters unbedingt berücksichtigt werden.

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