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notes/NOTES.md

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+# Millionen langlebiger TCP-Verbindungen – Herausforderungen und Lösungen bei Update-Prozessen
+
+Ihr wollt in euren Urlaub starten, seid mit gepackten Koffern am Bahnhof. Beim Warten auf den verspäteten Zug habt ihr jede
+Menge Zeit zum überlegen. Ihr fragt euch: "Ist der Herd wirklich abgeschaltet?". Anders als in früheren Urlauben habt ihr aber
+einen smarten Herd daheim. Ihr öffnet eure App, stellt fest, dass alles in Ordnung ist, und könnt beruhigt in Urlaub starten.
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+IoT (also "Internet of Things") beschreibt genau diese Art von Geräten. Mein Name ist Bene. Ich bin Softwareentwickler mit Fokus
+auf Softwarearchitektur bei Scandio. Wir bei Scandio entwickeln für unsere Kunden maßgeschneiderte intelligente und kreative
+Softwarelösungen. Wir haben dabei einen Schwerpunkt unter anderem im Bereich "Internet of Things".
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+Ein Projekt aus diesem Bereich will ich heute vorstellen. Dabei geht es darum, wie die IoT-Geräte unseres Kunden mit
+verschiedenen Backends kommunizieren und um die Herausforderungen bei der Aktualisierung des Systems, das zwischen den Geräten
+und den Backends liegt.
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+## Inhalt
+
+Ein kurzer Überblick über den Vortrag: Nach dem Projektsetup (also Hintergrund, Motivation und Ziel des Projekts) beschreibe ich
+euch die Problemstellung etwas genauer und dann natürlich auch die Lösungen, also: wie sieht die Architektur des Systems jetzt
+aus, was genau passiert, wenn das System Updates bekommt, und zum Schluss noch: was wären unsere Wunschträume für die
+Architektur, wenn Zeit und Geld keine Rolle spielen würde oder wir ganz von vorne anfangen würden.
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+Eine organisatorische Bemerkung: wenn während des Vortrags Fragen aufkommen, stellt sie gerne sofort und ich werde sie so gut
+wie möglich beantworten.
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+## Über Scandio
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+Noch kurz ein paar Worte über Scandio: Vorhin habe ich ja schon gesagt, dass wir individuelle Software entwickeln, wobei wir
+neben IoT noch Stärken in den Bereichen Cloud und Systems Engineering, DevOps und Fullstack-Web-Entwicklung haben. Daneben
+unterstützen wir mit agilen Coaches und Beratern dabei, Prozesse zu optimieren. Insbesondere helfen wir als Atlassian Platinum
+Solution Partner unseren Kunden bei ihrer agilen Transformation.
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+## Projektsetup
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+[5] Das Projekt, von dem ich heute rede, hat den Namen "Heimdall".
+
+Heimdall ist in der nordischen Mythologie der Wächter der Götterbrücke Bifröst (das ist der Regenbogen im Bild) und Heimdall hat
+außergewöhnliche Wahrnehmungsfähigkeiten. Hier im Bild ist das durch das Hören symbolisiert. Genauso wie Heimdall die Verbindung
+zwischen den Welten überwacht, fungiert unser Heimdall-System als ein Gateway, das die Brücke zwischen einer Vielzahl von
+IoT-Geräten und verschiedenen Backend-Systemen bildet. Ähnlich der mythischen Figur hat unser Heimdall die Aufgabe, die
+Sicherheit, Stabilität und Effizienz dieser Verbindungen zu gewährleisten.
+
+Heimdall wird seit 2018 entwickelt und hat ein vollständig extern entwickeltes und verwaltetes System abgelöst. Bei diesem alten
+System hatte unser Kunde keinen Zugriff auf den Source Code oder Entwicklungsdetails. Daher wurde die Entscheidung für eine
+Neuentwicklung getroffen. Die fehlenden Informationen über das alte System gingen sogar so weit, dass wir bei der Migration zu
+unserem neuen System regelmäßig das alte System überlastet haben, da wir einfach keine Informationen bekommen konnten, welche
+Last das alte System aushält. Mit diesem Lock-In-Effekt war unser Kunde verständlicherweise unzufrieden und hat uns beauftragt,
+Heimdall neu zu entwickeln.
+
+Ich will hier einmal schematisch zeigen, welche Aufgabe Heimdall hat. Eure smarte Herdplatte von vorhin muss regelmäßig an das
+Herdplattenstatusbackend die Information senden, welche Herdplatten auf welcher Stufe angeschaltet sind. Gleichzeitig tauscht
+das smarte Heizungsthermostat eures Nachbarn Nachrichten mit einem Backend aus, um herauszufinden, ob die Heizung nach oben oder
+unten geregelt werden sollte, und die smarte Dunstabzugshaube eurer Tante meldet an das entsprechende Backend, dass die Filter
+mal wieder eine Reinigung bräuchten. Heimdall sitzt zwischen den Geräten und den Backends und sorgt dafür, dass die richtigen
+Nachrichten das richtige Backend erreichen, und dass umgekehrt auch Nachrichten in die Gegenrichtung versendet werden können:
+beispielsweise kann das Herdplattenbackend die Herdplatte anweisen, sich abzuschalten. Die Geräte halten dazu eine Verbindung zu
+Heimdall aufrecht. Über diese Verbindung werden die Nachrichten dann ausgetauscht. 
+
+## Problemstellung
+
+[10] Das wichtigste Qualitätsziel bei Heimdall ist, dass diese Verbindungen zwischen Gerät und Heimdall so selten wie möglich
+unterbrochen werden. Das hat zwei Gründe: Zum einen kann ich als Nutzer nicht sehen, auf welcher Stufe mein Herd gerade kocht,
+wenn der Herd nicht mit Heimdall verbunden ist. Zum anderen finden einige Prozesse nach jeder Neuverbindung statt. Das kann
+potenziell zu Überlastung von Heimdall oder den Backends führen, wenn die Neuverbindungen zu häufig stattfinden.
+
+Ein Szenario gibt es aber, in dem Verbindungen auf keinen Fall gehalten werden können: nämlich wenn der Server, mit dem die
+Hausgeräte verbunden sind, ein Update bekommt und daher ersetzt werden muss. Deswegen ist eins der größten Ziele bei der
+Entwicklung der Architektur von Heimdall, dass solche Neustarts bei den meisten Konfigurationsänderungen des Systems nicht
+notwendig sind, sondern die Konfigurationsänderungen am Live-System durchgeführt werden können.
+
+## Lösungen
+
+Diesem Prinzip, dass Konfigurationsänderungen ohne Neustarts möglich sein sollen, werden wir bei der Betrachtung der
+Heimdall-Architektur noch öfter begegnen. Wir schauen uns jetzt mal an, wie Heimdall aufgebaut ist.
+
+Das Kernstück von Heimdall ist der sogenannte "Web Socket Manager", kurz WSM. Eure Herdplatte kann über euer heimisches WLAN mit
+Idem Internet kommunizieren. Nachdem die Firmware der Herdplatte gestartet und die Verbindung mit dem Internet hergestellt
+wurde, versucht die Herdplatte eine Websocket-Verbindung zum WSM zu öffnen. Dabei handelt es sich um eine dauerhafte Verbindung,
+über die zu beliebigen Zeiten Nachrichten in beide Richtungen entlang der Verbindung geschickt werden können. Die Verbindung
+wird so lange wie möglich aufrecht erhalten. Es gibt im Wesentlichen vier Gründe für den Abbruch der Verbindung: Das Gerät wurde
+abgeschaltet, die Netzwerkverbindung zwischen Gerät und WSM wurde unterbrochen, der WSM wurde beendet oder der WSM hat die
+Verbindung beendet. Im letzten Fall teilt also der WSM dem Gerät mit, dass über die Verbindung keine Daten mehr entgegengenommen
+oder verschickt werden können, ohne dass WSM oder Gerät beendet wurden. Gehen wir also mal davon aus, dass die Verbindung
+geöffnet ist und die Herdplatte mit dem WSM kommuniziert. Dann leitet der WSM die Nachrichten des Geräts an ein Backend weiter
+und umgekehrt werden Nachrichten vom Backend an das Gerät zurückgeleitet. Wenn es nur ein Gerät und nur ein Backend geben würde,
+wäre ich jetzt fertig mit der Präsentation. Das ist aber natürlich nicht alles.
+
+[15] In Wirklichkeit gibt es ja außer eurer Herdplatte auch noch den Thermostat eures Nachbarn, die Dunstabzugshaube eurer Tante
+und noch jede Menge andere Geräte, die mit den Backend-Systemen kommunizieren sollen. Unser Deployment ist in vier verschiedene
+Regionen aufgeteilt, und in der größten Region, der Region Europa, haben wir aktuell etwa 2,5 Millionen Geräte, die zur gleichen
+Zeit mit Heimdall verbunden sind. Deshalb gibt es auch mehrere WSM-Pods, also mehrere Instanzen des WSM. Zum einen wird dadurch
+die Skalierbarkeit des Systems verbessert, und zum anderen verlieren im Falle eines Crashs nicht alle Geräte gleichzeitig die
+Verbindung. Vor diesen Instanzen liegt ein Load Balancer, der versucht, die Verbindungslast möglichst gleichmäßig zu verteilen,
+um Rechenressourcen möglichst effizient nutzen zu können. Der Load Balancer routet die Verbindungen von den Geräten zum WSM im
+Round-Robin-Algorithmus, also: eure Herdplatte verbindet sich zuerst und wird an die erste Instanz geroutet, danach kommt die
+smarte Glühbirne eures Freunds, die wird dann an die zweite Instanz geroutet, und nach der letzten Instanz beginnt das Spiel von
+vorne. Bei synchronen Aufrufen an das Backend kommt die Antwort an die richtige WSM-Instanz zurück. Allerdings führen synchrone
+Aufrufe zu zwei Nachteilen: zum einen muss der WSM auf die Antwort des Backends warten und so lange die Verbindung zum Backend
+offen halten. Wenn sehr viele Nachrichten auf einmal verschickt werden und das Backend langsam arbeitet, kann das zur
+Überlastung des WSM führen. Ein zweiter Nachteil von synchronen Aufrufen ist die stärkere Kopplung: die Verarbeitung der
+Nachricht schlägt nämlich fehl, wenn das Backend oder weiter innen liegende Systeme bei der Verarbeitung der Nachricht
+scheitern. Da sind asynchrone Aufrufe die bessere Lösung. Das heißt, dass entweder das Backend die Nachricht entgegennimmt und
+erst im Nachgang verarbeitet, oder dass der WSM die Nachricht an einen hochverfügbaren Message Broker schickt und die Backends
+die Nachricht in ihrer Geschwindigkeit zu einer späteren Zeit konsumieren können. Egal, für welche Lösung man sich hier
+entscheidet: das Backend muss eine Nachricht zurück an das Gerät senden, weiß aber noch nicht, mit welcher WSM-Instanz das Gerät
+verbunden ist. Übrigens hätten wir das selbe Problem auch ganz ohne asynchrone Aufrufe: sagen wir mal, euer Nachbar möchte seiner
+Heizung mitteilen, dass sie die Temperatur in der Wohnung auf 22 Grad hochregeln soll, weil er jetzt auf dem Heimweg ist. Dann
+muss das Heizungsbackend eine Nachricht an den Thermostat schicken. Wenn das Backend versucht, die Nachricht über eine zufällige
+Instanz des WSM zu schicken, ist die Chance nicht sehr hoch, dass der Thermostat gerade mit dieser Instanz verbunden ist.
+
+Hier kommen der Forwarding-Service (kurz FORS) und eine Adress-Datenbank ins Spiel. Jeder WSM-Pod schreibt nach einer geöffneten
+Verbindung mit einem Gerät die Geräte-ID zusammen mit der eigenen Adresse in die Adress-Datenbank. Der FORS fragt jetzt für ein
+Gerät die richtige Adresse ab und kann Nachrichten vom Backend an die richtige WSM-Instanz weiterleiten. Konkret schaut der
+Ablauf also so aus: Gerät 1 baut eine Websocket-Verbindung zu WSM-Pod 1 auf. In der Folge teilt WSM-Pod 1 der Adress-Datenbank
+mit: Gerät 1 ist mit dem Pod verbunden, der Adresse 1 besitzt. An der Kommunikation vom Gerät zum Backend hat sich nichts
+geändert. Wenn jetzt aber das Backend eine Nachricht an das Gerät senden möchte, dann wird die Nachricht an unseren
+Forwarding-Service geschickt. Der Forwarding-Service fragt die konkrete Adresse des richtigen WSM-Pods bei der Adress-Datenbank
+an und leitet die Nachricht entsprechend weiter. Dann ist die Nachricht beim richtigen WSM gelandet und kann an das Gerät über
+die Websocket-Verbindung geschickt werden.
+
+[20] Dazu kommt, dass es in Wirklichkeit nicht nur ein Backend gibt. Ein Message Mapping kann vom WSM genutzt werden, um zu
+entscheiden, an welches Backend ein konkreter Nachrichtentyp mit einer konkreten Version gesendet werden soll. Der Ablauf hier
+ist also: Das Gerät (der Einfachheit halber habe ich in diesem Bild nur noch ein Gerät) schickt die Nachricht mit dem Typ
+"/foo/config" und der Version 1 an den WSM. Der WSM findet mit Hilfe des Message Mappings heraus, dass Backend 1 für die
+Verarbeitung der entsprechenden Nachrichten verantwortlich ist und leitet die Nachricht entsprechend weiter. Wir sind also wie
+ein Postunternehmen dafür zuständig, dass die richtigen Nachrichten an den richtigen Empfänger gelangen, aber nicht dafür, dass
+die Nachrichten inhaltlich auch sinnvoll sind. Es findet also bei Heimdall keinerlei Validierung der Nachrichten statt. Das
+Message Mapping ändert sich regelmäßig. Deshalb ist es wichtig, dass eine Rekonfiguration ohne Neustart der WSM-Pods möglich
+ist, da sonst ja Verbindungen gekappt werden müssten.
+
+Der WSM hat noch diverse andere Aufgaben:
+
+* Er führt den TLS-Handshake durch. Das heißt: alle Informationen, die zwischen Gerät und WSM ausgetauscht werden, werden
+  verschlüsselt ausgetauscht. Dabei muss sich sowohl der Server, also der WSM, beim Gerät authentifizieren, als auch das Gerät
+  nachweisen, dass es sich tatsächlich um ein Gerät unseres Kunden handelt. Die Authentifizierungen finden statt, indem
+  überprüft wird, dass Gerät und WSM beide Zertifikate besitzen, die von einer vertrauenswürdigen Entität, also einer
+  Certificate Authority (kurz CA) des Kunden signiert wurden.
+* Bei der Validierung des Zertifikats, das das Gerät ausweist, gibt es noch ein paar Details zu beachten. Nämlich gibt es etwa
+  10 verschiedene ausstellende CAs, also Certificate Authorities, denen der WSM vertrauen soll. Manche dieser CAs haben
+  Zertifikate ausgestellt, die inzwischen abgelaufen sind und die daher von einer Standard-Validierung nicht akzeptiert werden
+  würden. Das Problem dabei: für Firmware-Updates müssen auch Nachrichten über Heimdall ausgetauscht werden, und die
+  entsprechenden Geräte-Zertifikate können ohne ein Firmware-Update nicht aktualisiert werden. Deshalb muss Heimdall auf die
+  Validierung des Gültigkeitszeitraums für die entsprechenden CAs verzichten.
+* Manche Geräte-Zertifikate sollen außerdem sofort abgelehnt werden, weil die entsprechenden Geräte defekt sind. Das wird über
+  eine Datenbank mit blockierten Zertifikaten geregelt. Für das Blockieren eines Zertifikats ist wie beim Message Mapping kein
+  Neustart des WSM notwendig, sodass auch hier Neuverbindungen vermieden werden.
+* Noch einmal andere Geräte sind in einem Quarantäne-Status. Für diese Geräte dürfen nur bestimmte Nachrichten versendet und
+  empfangen werden, beispielsweise wieder Nachrichten im Zusammenhang mit Firmware-Updates. Wie die blockierten Zertifikate wird
+  das über eine eigene Datenbank konfiguriert und benötigt keinen WSM-Neustart.
+* Dann muss der WSM noch den Websocket-Upgrade durchführen (dazu sage ich später noch mehr).
+* Schließlich gibt es noch einen Corporate Handshake, der vom Protokoll unseres Kunden vorgesehen ist. Bevor dieser Handshake
+  abgeschlossen ist, dürfen keine anderen Nachrichten in beide Richtungen gesendet oder weitergeleitet werden.
+
+[25] Hier ist noch einmal eine Zusammenfassung des gesamten Heimdall-Systems, soweit es für den Vortrag relevant ist. Die
+Grundidee ist also, dass der WSM so selten wie möglich neugestartet werden muss. Das erreichen wir, indem Konfiguration, die
+sich regelmäßig ändern könnte, externalisiert wird und ohne Neustarts geändert werden kann. Das sieht man in diesem Bild durch
+das Message Mapping und die beiden Datenbanken zum Blockieren von Zertifikaten und für den Quarantäne-Status.
+
+Was passiert jetzt aber, wenn der WSM doch einmal neugestartet werden muss oder abstürzt? Wenn ein WSM-Pod kontrolliert beendet
+wird, werden die Verbindungen zu den entsprechenden Geräten nacheinander beendet. Dann verbinden sich die Geräte mit anderen
+Instanzen neu. Aktuell dauert dieser Prozess in unserer größten Stage mit etwa 2,5 Millionen Geräten knapp 3 Stunden. Da wir ja
+Round-Robin für das Load Balancing nutzen, hat der Ersatz-Pod, der hier gestartet wurde, danach deutlich weniger offene
+Verbindungen als die alten Pods. In der Praxis führt das nicht zu Problemen, denn die Last ist bei neuen Verbindungen mit
+Abstand am höchsten.
+
+Falls ein Pod (beispielsweise aufgrund eines Bugs) unkontrolliert beendet wird, versuchen sich alle Geräte auf einmal neu zu
+verbinden. Das würde zur Überlastung des Systems führen, daher gibt es einen Rate Limiter, der dafür sorgt, dass sich Geräte
+nicht zu schnell wieder verbinden können. Natürlich ist das ein ungünstiger Zustand, da die Funktionalität der noch nicht wieder
+verbundenen Geräte eine ganze Weile eingeschränkt sein kann.
+
+Jetzt kommen wir mal zum geplanten Fall: eine neue WSM-Version soll deployed werden. Das Deployment läuft dann so ab: In einem
+ersten Schritt werden 1/3 der Instanzen durch Instanzen der neuen Version als Canary-Deployment ersetzt. Diese neue Version
+läuft parallel zu der alten für eine Woche, bevor auch die übrigen Instanzen ersetzt werden. So können Fehler frühzeitig erkannt
+und behoben werden, bevor alle Geräte betroffen sind.
+
+[30] Das bedeutet übrigens nicht, dass nach dem Canary-Deployment 1/3 der Verbindungen auf der neuen Version stattfinden. Die
+Wahrheit ist hier etwas komplizierter: die Geräte, die sich nach dem Abschalten mancher der alten Instanzen neu verbinden,
+verbinden sich ja genauso häufig mit jeder der Canary-Instanzen wie mit jeder der alten Stable-Instanzen. In dem 7-Tage-Zeitraum
+gleichen sich die Anzahl der verbundenen Geräte dann etwas aus, weil Geräte regelmäßig auch aus anderen Gründen die Verbindung
+verlieren und sich neu verbinden. Nach einer Woche werden die übrigen 2/3 der Instanzen ersetzt und wie vorhin haben dann die
+zuerst deployeten Canary-Instanzen mehr offene Verbindungen als die zuletzt deployeten. Wie gesagt führt das allerdings in der
+Praxis zu keinen Problemen und gleicht sich auf Dauer von selbst aus.
+
+Jetzt habt ihr gesehen, wie das System tatsächlich aussieht. Natürlich haben wir in den gut 5 Jahren, in denen das Projekt
+existiert, auch dazugelernt und würden einige Dinge anders gestalten. Am Anfang des Vortrags habe ich ja schon gesagt, dass das
+Ziel wäre, den WSM so selten wie möglich updaten zu müssen. Dafür ist es hilfreich, wenn der WSM so wenige Aufgaben wie möglich
+bekommt. In einer idealen Welt sollte daher der WSM der kleinste Service im gesamten System sein. Die Realität ist: der WSM ist
+der mit Abstand größte Service des Heimdall-Systems.
+
+Woran liegt das? Aktuell hat der WSM einige Aufgaben:
+
+* TLS und alles, was dazugehört: die Terminierung der TLS-Verbindung, die Validierung der Geräte-Zertifikate, die Ausnahmen zur
+  Validierung der Zertifikate und das Blocklisting von Zertifikaten.
+* Der Websocket-Upgrade, also die Entgegennahme der initialen HTTP-Verbindung und der Wechsel zum Websocket-Protokoll
+* Der Corporate Handshake, der zu Beginn jeder Verbindung stattfinden muss
+* Das Message Routing an die Backends inklusive Offenhalten der Verbindungen und Warten auf Antworten
+* Die Quarantäne-Logik
+* Einige andere Workarounds, die im WSM diverse Spezialfälle abhandeln
+
+Um also den WSM möiglichst klein zu bekommen, müssen möglichst viele dieser Aufgaben ausgelagert werden. Oder umgekehrt: die
+Aufgaben, die unbedingt notwendig zum Halten der Verbindung sind, sollten aus dem WSM extrahiert werden.
+
+[35] Bevor ich einen Vorschlag vorstelle, wie wir das erreichen könnten, will ich noch einmal ein bisschen detaillierter
+erklären, wie das Websocket-Protokoll funktioniert. Das Gerät eröffnet zu Beginn eine TCP-Verbindung zum WSM. Es ist nicht
+besonders wichtig zu wissen, was TCP genau macht, sondern nur, dass man bei einer TCP-Verbindung Daten in beide Richtungen
+verschicken kann und dass die TCP-Verbindung jederzeit auf beiden Seiten geschlossen werden kann. Nach Öffnung der
+zugrundeliegenden Verbindung findet der TLS-Handshake mit Verschlüsselung und Authentifizierung statt. Ab diesem Zeitpunkt
+verläuft die Kommunikation verschlüsselt und der WSM kennt ein Zertifikat, das das jeweilige Gerät ausweist. Als nächstes wird
+vom Gerät der Websocket-Endpunkt aufgerufen und der WSM wechselt das Protokoll zum Websocket-Protokoll. Ab hier können beliebige
+Daten im Websocket-Protokoll zwischen Gerät und WSM hin und her geschickt werden. Dann passiert der Corporate Handshake und
+schließlich der Austausch von beliebigen anderen Nachrichten, beispielsweise über den Status der Geräte. Die Verbindung
+inklusive TLS-Terminierung muss von einem einzigen Server gehalten werden, wenn wir nicht komische Nichtstandard-Dinge mit
+Verschlüsselung tun wollen, was aus Security-Gesichtspunkten natürlich keine gute Idee ist. Allerdings könnte die gesamte
+Kommunikation, die nach der Entschlüsselung der Nachrichten, also unterhalb der ersten gestrichelten Linie, stattfindet,
+außerhalb des Services stattfinden, der die Verbindung hält.
+
+Hier wäre daher unser Vorschlag, um die Verbindungen noch länger halten zu können. Vor die übrigen Systeme wird ein Service
+gesetzt, den ich hier "Connection Holder" genannt habe und der nur dafür zuständig ist, die TCP-Verbindung zu den Geräten zu
+halten, die TLS-Verschlüsselung zu terminieren und zu Validieren, dass die Geräte-Zertifikate von einem bekannten Issuer
+ausgestellt wurden. Nach der TLS-Terminierung wird die TCP-Verbindung einfach an das Äquivalent des jetzigen WSMs
+weitergetunnelt. Wenn die WSM-Instanz beendet wird, kann der Tunnel an eine andere WSM-Instanz weitergeroutet werden, ohne die
+Verbindung zum Gerät abzubrechen. Damit der WSM Zertifikatslogik wie Blocklisting durchführen kann, muss zu Beginn des
+Verbindungsaufbaus zwischen Connection Holder und WSM das validierte Geräte-Zertifikat mitgeschickt werden. Außerdem müssen die
+Verbindungen eine eindeutige ID bekommen, sodass die WSM-Instanzen beispielsweise persistieren können, ob für eine gegebene
+Verbindung bereits der Corporate Handshake durchgeführt wurde. Natürlich könnten auch andere Aufgaben aus dem WSM ausgelagert
+werden, hier mal exemplarisch das Message Routing inklusive Warten auf die Antwort des Backends.
+
+[40] Schauen wir uns das ganze in der Laufzeitsicht etwas genauer an. Das Gerät öffnet also eine TCP-Verbindung inklusive TLS
+zum Connection Holder. Diese Verbindung soll jetzt möglichst lange bestehen bleiben. Der Connection Holder erstellt eine
+eindeutige Verbindungs-ID, die der WSM später nutzen kann, um Verbindungen zu identifizieren und ihren Status zu vergleichen.
+Der Connection Holder sucht sich per Load Balancing eine WSM-Instanz, zu der er eine TCP-Verbindung öffnet. Das Gerät öffnet
+eine Websocket-Verbindung zum Connection Holder, der wiederum eine Websocket-Verbindung zum WSM öffnet. Dort wird überprüft, ob
+das validierte Geräte-Zertifikat akzeptiert werden soll und gegebenenfalls kann der WSM an dieser Stelle die Verbindung sofort
+beenden. Andernfalls wird die Connection-ID persistiert, mit dem Status "hier existiert eine Verbindung, für die aber noch kein
+Corporate Handshake durchgeführt wurde". Die Antworten "101 Switching Protocols" sorgen dafür, dass die jeweiligen
+Websocket-Verbindungen geöffnet sind. Alle weiteren Nachrichten werden vom Connection Holder zwischen Gerät und WSM
+weitergetunnelt. Jetzt kann der WSM also wie gehabt den Corporate Handshake durchführen, würde danach auch wieder einen Status
+für die jeweilige Verbindung persistieren, und könnte dann Nachrichten wie zuvor weiterleiten. Wenn jetzt die TCP-Verbindung vom
+WSM beendet wird, öffnet der Connection Holder eine TCP-Verbindung zu einer anderen WSM-Instanz und versucht, auch dorthin eine
+Websocket-Verbindung zu etablieren. Durch die persistierte Connection-ID erkennt die zweite WSM-Instanz, dass der Corporate
+Handshake bereits durchgeführt wurde und behandelt die Verbindung entsprechend. Ab diesem Zeitpunkt werden Nachrichten an die
+zweite WSM-Instanz weitergetunnelt. Das Gerät merkt davon nichts.
+
+Von innen betrachtet würde der Connection Holder so aussehen: Außen liegt der TCP Connector, der die TCP-Verbindung zum Gerät
+entgegennimmt und die Connection-ID erstellt. Dann kommt ein Filter, der für die TLS-Terminierung inklusive Extraktion des
+Geräte-Zertifikats zuständig ist. Zum Schluss noch der Websocket-Filter, der die Websocket-Verbindungen zum WSM verwaltet.
+
+Was wären die Nachteile des vorgeschlagenen Refactorings? Zum einen natürlich die Entwicklungskosten, bestehend aus den
+Entwicklungskosten des Connection Holders, den notwendigen Refactorings im WSM sowie den notwendigen ausführlichen Tests, um zu
+gewährleisten, dass das System funktioniert wie geplant. Zum anderen käme in die Servicelandschaft bei Heimdall ein weiterer
+Service hinzu, der potenziell gewartet und beim Onboarding neuer Entwickler:innen berücksichtigt werden muss. Allerdings können
+die Nachteile relativiert werden, und es gibt auch einige Vorteile: zum einen ist das notwendige Refactoring im WSM minimal,
+denn nur die Logik für das Persistieren und Überprüfen des Verbindungsstatus kommt hinzu. Die Entwicklung des Connection Holder
+ist auch nicht sonderlich aufwändig, da er relativ wenige Aufgaben hat. Entsprechend hält sich auch der Overhead beim Onboarding
+in Grenzen. Der große Vorteil allerdings ist, dass der Connection Holder äußerst selten Updates benötigt. Hier ist zu erwarten,
+dass die Businesslogik sich sehr selten ändert, also werden Updates hauptsächlich aus Security-Gründen nötig werden. Der große
+Vorteil ist jetzt, dass WSM-Updates ohne Verbindungsneustarts möglich werden. Insbesondere führt das dazu, dass die Updates des
+WSM deutlich schneller stattfinden können und außen liegende Systeme weniger beeinflussen. Das führt zu einer verbesserten
+Time-To-Market bei neuen Features und zu verringerten Abhängigkeiten und Kommunikations-Overheads zu anderen Teams.
+
+Zusammenfassend können wir schon im aktuellen System zuverlässig dafür sorgen, dass Konfiguration schnell und unkompliziert ohne
+Neuverbindungen geändert werden kann. Neuverbindungen komplett zu vermeiden dürfte nicht möglich sein, aber wir haben Ideen, wie
+wir uns in diese Richtung verbessern können. Ich hoffe, ich konnte euch einen guten Einblick in die Herausforderungen geben, vor
+die uns die langlaufenden Verbindungen in Zusammenhang mit Systemupdates stellen.
+
+Hier seht ihr noch einmal, wie ihr mich erreichen könnt. Danke fürs Zuhören!

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src/diagrams/arch4.tex

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   \draw (Device) edge [<->] (WSM);
 
   \draw (WSM) edge [->, bend left=10] node [auto, sloped, swap] { \scriptsize /foo/config;v1 } (Message Mapping.325)
-        (Message Mapping.0) edge [->, response, bend left=10] node [auto, sloped] { \scriptsize Backend 2 } (WSM);
+        (Message Mapping.0) edge [->, response, bend left=10] node [auto, sloped] { \scriptsize Backend 1 } (WSM);
 
   \draw (WSM) edge [->] (Backend1);
   \draw (Backend1) edge [->,response] (FORS);

src/diagrams/deployment1.tex

@@ -10,7 +10,8 @@
   \draw[color=scandioblue,decorate] (0,3.13)--(3,3.13)--(6,4.13)--(8,4.13);
   \draw[color=green!60!black,decorate] (0,2.8)--(3,2.8)--(6,3.8)--(8,3.8);
 
-  \draw[color=scandiored,decorate] (0,3)--(3,3)--(6,0) (3,0)--(6,1)--(8,1);
+  \draw[color=scandiored,decorate] (0,3)--(3,3) (3,0)--(6,1)--(8,1);
+  \draw[color=scandiored] (3,3)--(6,0);
   \draw[color=scandiored, thick] (3,2.9)--(3,3.1) (3,-0.1)--(3,0.1);
 \end{tikzpicture}
 \end{document}

src/slides.html

@@ -19,17 +19,43 @@
     </div>
 </section>
 
+<section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
+  <h2 style="margin: 48px;">Über Scandio</h2>
+  <center class="r-stretch" style="display: grid; grid-template-columns: 1fr 1fr 1fr; gap: 36px; justify-items: center;">
+    <img src="consulting.png" style="height: 200px;">
+    <img src="development.png" style="height: 200px;">
+    <img src="operations.png" style="height: 200px;">
+    <small>
+      <b>CONSULTING</b>
+      <p>
+        Wir analysieren und beraten; von Cloud-Architektur über agile Beratung bis hin zu Migrationen in die Atlassian Cloud.
+      </p>
+    </small>
+    <small>
+      <b>DEVELOPMENT</b>
+      <p>
+        Webanwendungen oder Softwarearchitektur, IoT oder Data Science: unsere Teams decken jeden Aspekt von agiler
+        Softwareentwicklung ab.
+      </p>
+    </small>
+    <small>
+      <b>SYSTEMS ENGINEERING</b>
+      <p>
+        Mit Best Practices aus dem DevOps-Bereich and agilen Methoden entwicken unsere Teams maßgeschneiderte
+        Cloud-Architekturen.
+      </p>
+    </small>
+  </center>
+  <p style="margin: 48px;"><a href="https://www.scandio.de/">www.scandio.de</a></p>
+</section>
+
 <section data-background-color="black">
   Projektsetup
 </section>
 
 <section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
   <h2>Heimdall</h2>
-  <ul>
-    <li class="fragment">Gateway zwischen IoT-Geräten und verschiedenen Backends</li>
-    <li class="fragment">Entwickelt seit 2018</li>
-    <li class="fragment">Ablösung eines vollständig extern verwalteten Systems</li>
-  </ul>
+  <img src="/heimdall-bifrost.jpg" style="width: 45%;">
 </section>
 
 <section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
@@ -39,29 +65,10 @@
   </center>
 </section>
 
-<section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
-  <h2>Qualitätsanforderungen</h2>
-  <ul>
-    <li class="fragment">Vermeidung von Verbindungsabbrüchen</li>
-    <li class="fragment">Wenige Neuverbindungen zur gleichen Zeit</li>
-    <li class="fragment">Keine Validierung oder Modifikation von Nachrichteninhalten</li>
-    <li class="fragment">Verbindungsdetails transparent gegenüber Backends</li>
-  </ul>
-</section>
-
 <section data-background-color="black">
   Problemstellung
 </section>
 
-<section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
-  <h2>Systemupdate</h2>
-  <ul>
-    <li class="fragment">Updates an der Logik und Konfiguration von Heimdall</li>
-    <li class="fragment">Vermeidung von Neuverbindungen in den meisten Fällen</li>
-    <li class="fragment">Kontrollierte Neuverbindungen, falls Verbindungsabbrüche notwendig</li>
-  </ul>
-</section>
-
 <section data-background-color="black">
   Lösungen
 </section>
@@ -96,49 +103,15 @@
 </section>
 
 <section data-background-image="/backgrounds/normal.svg" data-background-position="top right">
-  <h2>Aufgaben WSM</h2>
-  <div class="r-stack">
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS
-        <ul>
-          <li>Terminierung</li>
-          <li>Validierung von Clientzertifikaten</li>
-          <li>Ausnahmen zur Validierung der Zertifikate</li>
-          <li>Blocklisting von Clientzertifikaten</li>
-        </ul>
-      </li>
-    </ul>
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS</li>
-      <li>Websocket-Upgrade</li>
-    </ul>
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS</li>
-      <li>Websocket-Upgrade</li>
-      <li>Corporate Handshake</li>
-    </ul>
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS</li>
-      <li>Websocket-Upgrade</li>
-      <li>Corporate Handshake</li>
-      <li>Message Routing</li>
-    </ul>
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS</li>
-      <li>Websocket-Upgrade</li>
-      <li>Corporate Handshake</li>
-      <li>Message Routing</li>
-      <li>Quarantäne</li>
-    </ul>
-    <ul class="fragment fade-in-then-out" style="width: 100%; margin-top: 0;">
-      <li>TLS</li>
-      <li>Websocket-Upgrade</li>
-      <li>Corporate Handshake</li>
-      <li>Message Routing</li>
-      <li>Quarantäne</li>
-      <li>Logik zur Nachrichtenformatierung</li>
-    </ul>
-  </div>
+  <h2>Aufgaben des WSM</h2>
+  <ul>
+    <li class="fragment">TLS</li>
+    <li class="fragment">Websocket-Upgrade</li>
+    <li class="fragment">Corporate Handshake</li>
+    <li class="fragment">Message Routing</li>
+    <li class="fragment">Quarantäne</li>
+    <li class="fragment">Kleinere spezifische Workarounds</li>
+  </ul>
 </section>
 
 <section data-background-image="/backgrounds/normal-fewer-hexagons.svg" data-background-position="top right">

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@@ -12,7 +12,7 @@
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 // Override theme settings (see ../template/settings.scss)