18.06.2014

Cloud Computing: Dienste sind im Alltag angekommen

Cloud Computing ist ein Begriff, der bereits seit einigen Jahren in der Welt der IT und den Medien Verbreitung gefunden hat. Seit etwa 2005 zuerst nur als ein Hypebegriff gehandelt, der den Datenriesen wie amazon und Google zugeschrieben wurde, erkannten vorausschauende IT-Entscheider und Unternehmen bereits früh das Potenzial dieser IT-Lösung.

Von: Lars Behrens   Drucken Teilen   Kommentieren  

Lars Behrens, Dipl.-Paed

Lars Behrens ist Geschäftsführer der Firma MaLiWi IT. Staatlich geprüfter Netzwerkadministrator, Microsoft MCP/Linux LCP. Er hat langjährige Erfahrung in der Beratung bei Planung und Einrichtung von IT-Systemen und Netzwerken und dem Support heterogener Systeme (Apple Macintosh, Microsoft Windows, Linux). Universitätsstudium der Pädagogik, mehrere Jahre Tätigkeit im Ausland. Seminar- und Kursleiter, Referent und Fachbuchautor. Weiterhin ist er Herausgeber von dem Online-Fachportal «InformatikPraxis» bei der WEKA Business Media AG.

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Cloud Computing

Ist Cloud Computing nur ein Hype, also eine vorübergehende Erscheinung kurzlebiger Moden im IT-Bereich? Oder ist es ein Thema, mit welchem sich Unternehmen ernsthaft befassen sollten? Und vor allem interessiert uns die Frage, welchen Nutzen Sie aus Cloud Computing ziehen können und was Sie bei der Befassung mit diesem Thema auch und gerade im Business-Umfeld beachten sollten.

Die Antwort ist überraschend eindeutig. Cloud Computing wird ohnehin bereits von den meisten unter uns genutzt. So verbirgt sich «Cloud Computing hinter vielseitigsten Produkten – ohne dass der Anwender sich dessen bewusst ist.» (Quelle: www.ferchau.de)   

Populäre Beispiele sind:

  • Apples iCloud
  • Cloud-Speicher-Dienste wie DropBox, SkyDrive oder Google Drive
  • Webmaildienste wie web.de
  • Der Voice Over IP-Dienst Skype 
  • Bekannte Social-Media-Plattformen wie Flickr, Facebook oder Twitter

Und im Business-Umfeld ist es oftmals schlichte Notwendigkeit, auf Cloud Computing zu setzen. Der Grund hierfür liegt in den immer gewaltigeren Datenmengen, die es im weltweiten Netz zu verarbeiten, vorzuhalten und zur Datensicherung abzuspeichern gilt. Wer diese explodierenden Mengen an Daten verwalten muss, wird seine IT-Infrastruktur fortlaufend ausbauen müssen – oder Cloud Computing nutzen.

Cloud Computing auch in Ihrem Unternehmen?

Vielleicht ist dies noch nicht unbedingt in Ihrem eigenen Unternehmen so – wenn Sie nur eine überschaubare Menge an Bildern, Emails, Office-Dokumenten und so weiter verwalten, kommen Sie gut mit dem klassischen Fileserver samt angeschlossenem Backupsystem aus. Aber bereits bei der Verwendung eines verteilten Dateisystems wie Microsofts DFS auf Ihrem Windows-Server 2008 nutzen Sie Aspekte von Cloud Computing: Die Daten sind losgelöst von einer einzelnen, lokalen Hardware, die Anwendung ist erweiterbar, relativ ausfallsicher und auf mehrere Server im Netzwerk verteilt.

Ansprüche an IT wachsen

Und die Ansprüche an die Nutzung der IT wachsen mit Sicherheit auch in Ihrem Unternehmen: Das Streaming von Musik, das Anschauen von Filmen und die ausgiebige Recherche im Internet sind heutzutage bei Weitem nicht mehr so verpönt wie noch vor wenigen Jahren, sondern haben breite Akzeptanz in Unternehmen gefunden – zumindest in solchen mit Bildschirmarbeitsplätzen.

Datenmengen und Anwendungen müssen im Netzwerk vorgehalten werden

Auch die Konstruktionszeichnungen des Bauzeichners, die Berechnungen des Ingenieurs oder die Artikelverwaltung am PC des Lagerarbeiters wollen irgendwo vorgehalten und abgelegt werden. Je mehr Ihre Kollegen oder Angestellten aber solche multimedialen oder auch statischen Inhalte im Netz nutzen, umso mehr stellt sich die Frage, wo und wie Sie alle diese Daten lagern.  

Im Falle von YouTube brauchen Sie sich ohnehin keine Gedanken mehr über die Nutzung von Cloud Computing zu machen, mit dem Anbieter von Videofilmen im Internet haben Sie bereits ein prominentes Beispiel der Nutzung von Cloud Computing. Wie sollten sonst YouTube, Facebook, Twitter und Co. ihre exorbitanten Datenmengen lagern, wenn nicht mittels eines Cloud-Systems?

Cloud Computing: nicht eindeutig definiert

Cloud Computing ist hier nur ein Teilaspekt solcher Betrachtungen, der Begriff ist zudem durch kein Kontrollgremium eindeutig definiert. Mancher versteht darunter vielleicht die Auslagerung bestimmter Dienste in eine imaginäre Computerwolke, ein anderer die Anmietung von Serverkapazitäten bei einem Provider, und ein Dritter möchte womöglich gleich seine gesamte IT in die Wolke befördern und hofft dadurch auf massive Kostenersparnis.

Reale Anforderungen an Cloud Computing

Cloud Computing ist aus realen Anfordernissen und Notwendigkeiten heraus entstanden. Davon sind als die wichtigsten zu nennen:

  • Flexibilität
  • Ausfallsicherheit
  • Loslösung der IT-Lösung von einer festen Infrastruktur  

Sehen wir Cloud Computing als eine Art Oberbegriff, beschreibt dieser weniger ein Produkt oder eine alleinstehende IT-Lösung, als vielmehr eine neue Form, Informationstechnologie zu nutzen.  

Merksatz: Der Grundgedanke von Cloud Computing liegt in der flexiblen und dezentralen Bereitstellung von IT-Ressourcen.  

Diese Bereitstellung kann durch einen Dienstleister erfolgen und die Inanspruchnahme dieser Dienstleistung durch einen oder mehrere Kunden, beispielsweise durch Sie. Ebenso gut können Sie aber auch selber die Cloud-Dienste einrichten und zur Verfügung stellen. Nutzen Sie einen solchen Dienst selber, handelt es sich um eine Private Cloud. Bieten Sie diesen Dienst nach aussen potenziellen Kunden an, sind Sie selber Cloud-Provider und betreiben eine Public Cloud. Bekannte Anbieter einer Public Cloud sind Amazon, Google und Microsoft, aber auch Apple mit der bereits erwähnten iCloud.  

Da die benötigten IT-Ressourcen aus einem Angebots- und IT-Infrastrukturpool eines oder auch mehrerer Dienstleister als Dienste (Services) über das Internet bezogen werden und da diese verteilten IT-Infrastrukturen dem Aussenstehenden so undurchsichtig und nebulös erscheinen, spricht man von diesem Pool als einer Wolke, der Cloud – daher der Begriff Cloud Computing.

Kein Cloud Computing ohne Netzwerk

Eine Binsenweisheit, die aber in der Praxis allzu gern übersehen wird: Sie als Kunde benötigen auf jeden Fall eine stabile Verbindung zum Internet sowie Workstations, mit denen Sie die Cloud-Dienste ansprechen können. Wie und wo hingegen die bezogene Leistung bereitgestellt wird, bleibt für Sie nicht sichtbar. Dies muss Sie aber auch nicht besonders interessieren, da es Sache des Anbieters der IT-Cloud ist.  

Da Cloud Computing als Service zu verstehen ist, kann man auch von Cloud Computing-Service(s) sprechen. Die Nutzung von Cloud Computing meint immer die Nutzung bestimmter Dienste, Anwendungen oder Ressourcen (wie immer man es nennen mag) auf flexibel und ausfallsicher verfügbaren IT-Infrastrukturen im Internet. Resultate von über 5,4 Millionen Benutzern eingegangen.» (zit. n. www.wikipedia.org)

Cloud Computing nutzt Virtualisierung

Cloud Computing umfasst einerseits recht neue Konzepte wie SaaS (Software as a Service), welches als integraler Bestandteil eines Cloud Computing anzusehen ist, und auf der anderen Seite bewährte Techniken wie etwa Virtualisierung, welche üblicherweise die technische Grundlage einer Cloud Computing-Infrastruktur darstellt.

Virtualisierung meint die Loslösung einer Software bzw. eines Betriebssystems von der für den Betrieb benötigten Hardware. Es werden ein oder mehrere Server benötigt, auf denen ein Virtualisierungs-Betriebssystem installiert wird.  

Dieses Virtualisierungssystem, der Wirt oder Host, stellt die tatsächlich physisch vorhandenen IT-Ressourcen dann denn darauf virtualisiert betriebenen Gast-Systemen zur Verfügung. Der Wirt sorgt dafür, dass die Gäste die notwendigen Ressourcen (Arbeitsspeicher, Festplattenkapazitäten, Netzwerkanschlüsse) erhalten. Diese Zuteilung geschieht idealerweise im laufenden Betrieb, bei einigen Virtualisierungslösungen muss der virtualisierte Gast erst gestoppt oder heruntergefahren werden.

Speicher, RAM und RAID: Absicherung mittels bewährter Techniken

Sehr leistungsfähige Virtualisierungssysteme zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

  • Die Server sind geclustert, d.h. durch einen logischen Verbund mehrerer Einzelsysteme erscheint das System nach Aussen als ein einzelnes Ganzes. Der Ausfall einer Komponente betrifft nicht das gesamte System.
  • Die physischen Komponenten der Server sind redundant ausgelegt.  

Das bedeutet, dass nicht ein einzelnes Netzteil für die Stromversorgung sorgt, sondern deren zwei; die Festplatten werden im sogenannten RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) betrieben – mindestens zwei, eher drei, fünf oder mehr Festplatten sind wiederum als logische Einheit zusammengefasst. Fällt eine der Festplatten aus, wird diese im laufenden Betrieb ausgetauscht und dem Gesamtsystem hinzugefügt; ein solches Feature bezeichnet man als hot-swappable oder Hot-Swap. Der Arbeitsspeicher kann ebenfalls redundant und hot-swappable ausgelegt werden, ebenso die Netzwerkanschlüsse. Bei Letzteren achtet man hingegen eher auf eine Redundanz respektive Erhöhung der Leistungsfähigkeit durch sogenanntes Bonding. Hochleistungsserver, die immense Datenmengen verwalten müssen, werden ohnehin nicht mehr mit den allseits bekannten RJ45/RJ48-NICs (Network Interface Card) an das Netzwerk angeschlossen; hier kommen sehr leistungsfähige Techniken wie Fibre Channel oder iSCSI zum Einsatz.  

Die Einbindung von Speicherplatz als eine der Komponenten, die am kritischsten für den Betrieb ist, wird durch weitere Techniken flexibel und ausfallsicher gehalten. Auf einem lokalen System geschieht dies zuerst einmal durch den Aufbau eines RAID-Verbunds. Darauf kann ein LVM betrieben werden.  

LVM: Der Logical Volume Manager sorgt für eine Abstrahierung von physisch vorhandenen Laufwerken auf virtuell/logisch eingerichtete Laufwerke. Dazu werden Festplatten zu Volume Groups (VG) zusammengefasst. Mit LVM können dann dynamisch veränderbare Partitionen, die sogenannten Logical Volumes (LV) angelegt werden. Diese erstrecken sich in der Regel über mehrere Festplatten hinweg und man hat dann einen virtuellen Datenträger. LVM kommt hauptsächlich auf Linux- und Unix-Systemen zum Einsatz, aber auch moderne Windows-Server bieten mit den dynamischen Datenträgern ein entsprechendes Feature, mit dem sich die Grösse einer Partition auch nachträglich noch ändern lässt – auch dann, wenn schon Daten darin gespeichert wurden.  

NAS: Eine oder ein NAS, ein Network Attached Storage (= Speicher), ist ein Serversystem, welches mit einem möglichst minimalen Betriebssystem einen möglichst grossen Bereich seines eingebauten Festplattenspeichers über das Netzwerk zur Verfügung stellt. Professionelle NAS-Systeme kommen als Rackmodell daher (also geeignet für den Einbau in ein Standard-Serverrack) und beinhalten mindestens zwei gespiegelte (also identisch gehaltene) Festplatten – Stichwort RAID. In der Regel sind aber drei oder mehr Festplatten zu einem RAID 5 oder höher zusammengefasst. Es wird NAS-seitig mittels eines Netzwerkdatenprotokolls wie FTP, CIFS/SMB (Server Message Block), NFS, ssh/scp oder AppleTalk eine Freigabe angelegt und von den dazu berechtigten Client-Systemen im Netzwerk eingebunden.

Ein NAS verwenden viele inzwischen bereits im SOHO-(Small Office/Home Office) oder Heimbereich. Beispielsweise gibt es beim Migros-Ableger melectronics solche Geräte mit zwei eingebauten 1-Terabyte-Festplatten für weniger als CHF 300. Manchmal tragen solche Geräte dann sogar die Bezeichnung Cloud im Modellnamen.  

NAS-Systeme haben allerdings einen grossen Nachteil: Durch die Bereitstellung über ein Netzwerk-Freigabeprotokoll wie FTP, CIFS und so weiter entsteht ein sogenannter Overhead, also eine nicht unbeträchtliche Menge an Verwaltungsdaten des jeweiligen Protokolls, die ebenfalls über das Netzwerk geschickt werden müssen. Deswegen kommen im professionellen Umfeld NAS-Systeme eher für Backuplösungen zum Einsatz, bei denen die zu sichernden Daten dann halbwegs gemächlich durch die Datenleitungen tröpfeln dürfen.  

SAN: Ein SAN (Storage Attached oder Storage Area Network) dreht den Spiess quasi um. Hier wird nicht zuerst das Storage eingerichtet und dann über das Netzwerk freigegeben, sondern der Speicherplatz als solcher über eine schnelle Netzwerkanbindung an den oder die Server angebunden. Zur Anbindung dient meist Glasfaser (Fibre Channel), iSCSI oder Gigabit-Ethernet über Kupferleitungen.  

Erst mit einem SAN sind die für Cloud Computing-Systeme benötigten grossen Speichermengen mit den entsprechend hohen Übertragungsgeschwindigkeiten möglich. SAN-Lösungen sind allerdings relativ aufwendig einzurichten und nicht eben billig in der Anschaffung, dafür erreicht man dann ein Maximum an Kapazität, Geschwindigkeit und Ausfallsicherheit. Das gilt allerdings nur, wenn man auch die notwendigen Komponenten redundant auslegt: angefangen von der FC-Karte im Server über die SAN-Switches bis hin zum Disk Array und sämtlicher Peripherie.

Die Cloud als Funktionsprinzip

Es sollte also deutlich geworden sein, dass Cloud Computing ein gehöriges Mass an dahinter stehender IT-Infrastruktur benötigt – erst dann können Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit gewährleistet werden. Unter Skalierbarkeit versteht man die Anpassung der Komponenten, möglichst im laufenden Betrieb. Dem virtualisiert betriebenen MySQL-Server noch schnell ein paar Gigabyte RAM spendieren? Kein Problem! Das Exchange-Storage mal eben auf eine weitere Partition auslagern? Ebenfalls im Handumdrehen erledigt. Aber das alles gilt eben erst, wenn die dazu benötigten Komponenten dies hergeben.  

Als Endanwender oder Kunde, der Cloud Computing nutzen möchte, ist Ihnen all dies aber vielleicht nicht so wichtig. Sie wollen sich keine Gedanken über die benötigte Technik machen, sondern einfach Ihre Dateien, Emails, Bookmarks auf einem Speicherplatz im Internet auslagern, bestenfalls kurzzeitig ein wenig Rechenleistung für die Berechnungen Ihrer Ingenieure mieten. In diesem Falle ist für Sie Cloud Computing nur als Funktionsprinzip interessant.

Fazit: Cloud Computing als Funktionsprinzip

Wir haben also gesehen, dass Cloud Computing hardwareseitige Komponenten der Infrastruktur (Rechner, Speicher, Netze) ebenso enthalten kann wie softwareseitige Komponenten. Der Begriff der Software umfasst dabei Betriebssysteme und Anwendungen ebenso wie die Zurverfügungstellung von Middleware, Datenbanken, Management- und Entwicklungs-Tools – Cloud Computing eben als Funktionsprinzip.

Komponenten von Cloud Computing

Folgende Komponenten sollten unter dem Label Cloud Computing subsumiert werden können:

  • Rechenleistung on demand
  • SaaS (Software as a Service)
  • IaaS (Infrastructure as a Service)
  • Web-2.0-Funktionen
  • Social Networking
  • Softwareentwicklung, sinnvollerweise als verteilte Rechenleistung  

Hierbei sind die wichtigsten Dienste:

  • IaaS – Infrastructure as a Service: diese ist gewährleistet, wenn physikalische oder virtuelle Server angeboten werden. Der Cloud-Anbieter verwaltet diese Server und gewährleistet ihre Konnektivität.
  • PaaS Platform as a Service: hier sind höherwertige Funktionalitäten verfügbar, die den Betrieb von kundenspezifischen Anwendungen ermöglichen. Ein Beispiel wäre ein Dienst, mit dem Kunden eigene Webseiten betreiben können. Diese Plattform für Webseiten wird angeboten, ohne dass die Nutzer des Dienstes sich mit der Verwaltung von Servern beschäftigen müssen. Solch höherwertige Dienste können auch ganze Datenbanken, Process Engines oder Web-Services umfassen. Allgemein zählt Anwendungsfunktionalität, die nicht direkt von Menschen genutzt wird, sondern die in andere Anwendungen integriert wird, zu dieser Dienstklasse.
  • SaaS – Software as a Service: umfasst das Angebot von kompletten, anpassbaren Software-Anwendungen. Nutzer greifen auf diese Anwendungen über ein Netzwerk zu und teilen sich dabei Hardware- und Plattform-IT-Ressourcen, jedoch ohne dies zu bemerken oder sich gegenseitig zu beeinflussen. Viele Geschäftsbereiche, z.B. Customer Relationship Management (CRM) oder Enterprise Ressource Planning (ERP) können durch einen solchen Cloud-Dienst unterstützt werden.
  • BPaaS – Business Process as a Service: erlaubt es Kunden, komplette Geschäftsprozesse zu einem Cloud-Anbieter auszulagern und dadurch den Einsatz von Geschäftsprozesstechnologien umzusetzen. In diesem Fall bietet der Anbieter alle IT-Ressourcen, aber nicht unbedingt IT-basierte Dienstleistungen an, die ein Kunde für die Unterstützung seiner Geschäftsprozesse benötigt. BPaaS abstrahiert somit stärker von IT-Ressourcen und fokussiert die Geschäftsprozesse des Kunden. Für diese Prozesse stellt der Anbieter alle IT-Ressourcen, Personal etc. und führt die Prozesse für den Kunden aus. Welche konkrete Softwareanwendung, welche dedizierten Server(dienste) etc. hierfür verwendet werden, bleibt dem Kunden in der Regel verborgen.

Serverdienste in der Cloud

Viele Dienste im Internet sind bereits mit Cloud Computing verwirklicht:

  • Webmaildienste, die den Zugriff auf Ihre Emails von jedem internetfähigen Gerät aus ermöglichen.
  • Online-Backups auf Servern im Internet.
  • Videokonferenz-Systeme.
  • Teamlösungen für Projektmanagement oder ähnliche Kollaborationslösungen, also solche, bei denen ein verteiltes Team mit und an gemeinsamen Daten arbeitet, und das prinzipiell weltweit.
  • Abrechnungssoftware über das Internet im Browser.
  • Software über das Internet, üblicherweise als gemietetes Produkt, wie beispielsweise Office-Produkte.

Clientdienste in der Cloud

Interessanterweise nutzen viele Menschen bereits seit Jahren Cloud-Dienste, ohne sich dessen bewusst zu sein. Bekannte Beispiele sind etwa Webmail, Datenspeicherdienste im Internet wie Picasa als Bilderdienst oder Spotify oder iTunes Match für die audiophilen Nutzer.

Private Cloud/Public Cloud

Schliesslich müssen wir noch unterscheiden zwischen der sogenannten privaten (Private Cloud) und der öffentlichen Cloud (Public Cloud). Hier ist die Unterscheidung einfach:

  • Die Public Cloud als Bestandteil öffentlicher Cloud-Dienste beschreibt das Angebot eines Providers, der seine Dienste über das Internet anbietet. Beispiele wie Webmail oder Google-Docs wurden bereits genannt, aber auch Microsofts Office 365 oder SAP Business by Design fallen hierunter.
  • Bei einer Private Cloud wird die Cloud – oft aus Gründen des Datenschutzes und der IT-Sicherheit – weiterhin als In-House-Lösung betrieben, weist ansonsten aber typische Komponenten einer Cloud auf, vor allem Abstraktion der Hardware von dem Cloud-System mittels Virtualisierung, Hochverfügbarkeit, Skalierbarkeit und Wartungsarmut. Von Wartungsfreiheit wird in diesem Zusammenhang zwar gelegentlich gesprochen, aber die Anbieter und Entwickler der diversen Cloud-IT-Komponenten und -Lösungen haben bisher weder den Stein der Weisen noch das Perpetuum mobile entwickeln können.  

Ein wesentliches Merkmal vieler Cloud-Dienste ist, dass diese über einen Webbrowser genutzt werden können. Idealerweise geschieht dies über verschlüsselte Verbindungen.

  • Als Hybrid Cloud werden Mischformen dieser beiden Ansätze bezeichnet. So könnten bestimmte Dienste über Cloud-Provider im Internet umgesetzt werden, während sensible Anwendungen und Daten im Unternehmen verbleiben. Hierbei stellt die Trennung von kritischen und unkritische Geschäftsbereichen die eigentliche Herausforderung dar.
  • Einen Spezialfall stellen die sogenannten Community Clouds dar. Das sind Cloud-Dienste, die von mehreren Anwendern genutzt werden, um gemeinsam auf bestimmte Dienste zugreifen zu können. Ein typisches Szenario ist die temporäre Zusammenarbeit in einem Projekt.

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