Computing in der Wolke

Computing in der Wolke

26. September 2008 - Experten orten die Zukunft des Computings in der sogenannten Cloud. Wir zeigen am Beispiel der Amazon EC2 Services und Googles AppEngine, wie das funktioniert.
Artikel erschienen in IT Magazine 2008/17

In den letzten Jahren haben Webanwendungen stark an Bedeutung gewonnen. Damit wurden viele Service-Anbieter mit dem Problem der richtigen Dimensionierung ihrer Software und Hardware konfrontiert. Start-ups beispielsweise wollen sich für eine relativ kleine Nutzergruppe zunächst keine grossen Hardware-Investitionen leisten. Andererseits können Dienste in kurzer Zeit sehr stark an Nachfrage zulegen. Da immer komplexer werdende Webanwendungen auch eine recht komplex zu wartende Infrastruktur benötigen, stiessen manche Dienste (wie z.B. Twitter) an ihre Grenzen. Eine schnelle Skalierung ist aber kein triviales Problem, betrifft sie doch Hardware, Software, Storage-Lösungen sowie Netzwerkbandbreiten. Dazu kommt, dass manche Dienste stark schwankend ausgelastet sind. Da aber die eigene Infrastruktur immer an der Spitzenlast zu dimensionieren ist, folgen teure Investitionen, besonders an Hardware. Auch die Administration wird sehr komplex und kostspielig. Teure Initial-Investition in Hardware und Bandbreiten stellen für Start-ups mit unklaren Erfolgsaussichten natürlich ein Problem dar.



Selbst wenn man kein Start-up-Unternehmen leitet, ist das Betreiben eigener Hardware unter Berücksichtigung von Skalierbarkeit, Bandbreiten, Ausfallsicherheit, Security usw. alles andere als einfach. Was mit einem kleinen Server beginnt, wächst oft nach einiger Zeit zu einer schweren Belastung – besonders wenn Administration und Wartung grosser IT-Anlagen nicht in der Kernkompetenz der Firma oder der Organisation liegen. Viele IT-Serviceanbieter sind daher immer weniger bereit, sich mit komplexer und fehleranfälliger Hardware zu belasten. Dies ist oft nicht das Kerngeschäft und macht den Betrieb der eigentlichen Services nur schwieriger.



Cloud Computing ist ein Konzept, das einige Jahre alt ist. Die Idee ist einfach: Rechenkapazität und Services sollen nach Bedarf zu mieten sein. Auch bei stark unterschiedlichen Leistungsanforderungen wird dynamisches Skalieren ad hoc angeboten. Man bezahlt nach benötigter Leistung und überlässt die Wartung der Basissysteme spezialisierten Anbietern.
Ein weiterer, sehr wichtiger Gesichtspunkt ist der Aspekt der Effizienz und des Umweltschutzes, auch unter dem Schlagwort GreenIT zusammengefasst: Da nach Spitzenlast zu dimensionieren ist, bedeutet dies, dass die meisten Rechenzentren für den Routinebetrieb stark überdimensioniert sind. Dies verursacht nicht nur höhere Kosten, sondern auch eine überflüssige Belastung der Umwelt. Ein grosser Cloud-Computing-Anbieter kann hingegen Rechenleistung über viele Anwender hinweg ausbalancieren und in grösserem Massstab Rechenzentren auch auf die Leistung bezogen effizienter betreiben.
Cloud-Infrastrukturen haben meist ein einfaches Grundkonzept (siehe Abbildung): Die Basis, also die Hardware-, Netzwerk- und Software-Infrastruktur, wird vom Cloud-Anbieter zur Verfügung gestellt. Dieser kümmert sich auch um die Skalierung. Auch die nächste Ebene an Services wird vom Anbieter für Anwendungsentwickler zur Verfügung gestellt, darunter beispielsweise:



- Server-Virtualisierung/Images

- Storage Services

- Bezahl-Services wie bei Ebay/Paypal usw.

- Middleware-Komponenten wie Message Queues



Auf dieser Basis können dann die Cloud-Anwendungen geschrieben werden (Software as a Service, die nächste Idee, die in den 90ern gescheitert ist und jetzt wieder auflebt). Sie interagieren meist mit Browser-Clients; es können auch Fat-Clients oder andere Service Consumer sein, die beispielsweise über Webservice/REST Interfaces mit der Cloud-Anwendung «sprechen».




Grafik: So funktioniert Cloud Computing


Kommerzielle Anbieter

In diesem Artikel werden Amazons EC2 sowie Googles AppEngine näher diskutiert. Diese beiden bieten einerseits einen guten Überblick über die Bandbreite der momentan verfügbaren Services und sind andererseits die zur Zeit dominierenden Spieler am Markt.
Interessant ist die Entstehungsgeschichte dieser beiden Cloud-Services: Amazon und Google sind bekannte E-Commerce-Anbieter, die gleichzeitig über die Jahre eine leistungsfähige Basis-Infrastruktur zunächst für ihre eigenen Services aufgebaut haben. Daher ist deren Angebot nicht nur von theoretischen Cloud-Computing-Überlegungen getrieben oder «from scratch» entwickelt, sondern eigentlich von der anderen Seite her entstanden: beide benötigen eine mächtige Cloud-Computing-Infrastruktur für ihre eigenen Anwendungen. Diese etablierten Dienste werden nun an andere Kunden «vermietet». Dies hat positive und negative Effekte: Einerseits ist diese Infrastruktur erprobt und leistungsfähig, andererseits ist die Basis proprietär und nur schwer auf andere Anbieter portierbar.
Das Google-Angebot ist eher «monolithisch», bei Amazon können verschiedene Services der «Cloud» auch getrennt verwendet werden, beispielsweise die verschiedenen Storage-Services wie S3.

 
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