Woraus bestehen Wolken?

Woraus bestehen Wolken?
25 Aug 2017

Auf diversen CeBITs war das Thema bereits Motto und wahrscheinlich habe ich Glück, wenn diesen Satz überhaupt jemand zu Ende liest, denn Cloud Computing ist doch ein alter Hut.

Aber das kommt ganz darauf an! Richtig ist, dass alle großen (IT-)Unternehmen etwas zum Thema zu sagen haben, die jungen Erfolgreichen in Berlin ein Startup in diesem Bereich gegründet haben (oder in einem solchen arbeiten) und privat die meisten Smartphone-Benutzer bereits Cloud-Services nutzen, vielleicht ohne dass es ihnen bewusst ist: Sharing-Dienste (Fotofreigabe für Familienmitglieder, …), Backups, Mediendaten (Musik) sowie Adressbücher und Kalender bei den unterschiedlichen Anbietern – das kann man durchaus als Cloud Computing interpretieren.

Die fünf Charakteristiken des Cloud Computing

Doch fangen wir vorne an. Der Begriff „Cloud Computing“ ist eindeutig definiert – zumindest wurde eine Definition in den frühen Tagen der Cloud in allen wissenschaftlichen Papieren herangezogen. Das National Institute for Standards and Technology (NIST) hat festgelegt, dass man von Cloud Computing spricht, sobald 5 Bedingungen erfüllt sind:

  1. On-Demand Self-Service – Der Anwender ist in der Lage, ohne Interaktion mit dem Anbieter den Service zu nutzen, wann immer er ihn benötigt.
  2. Broad network access – Cloud Services werden gewöhnlich in großen Rechenzentren betrieben und sind sehr schnell ans Internet angeschlossen.
  3. Resource pooling – Es werden keine Ressourcen exklusiv für einzelne Nutzer vorgehalten, sondern die Anfragen aller Nutzer werden aus einem großen Ressourcen-Pool beantwortet, der für die Cloud bereit steht.
  4. Rapid elasticity – Es ist unerheblich, ob einer oder eintausend Anwender den Service nutzen und es ist egal, wie intensiv ein einzelner Anwender den Service verwendet: Die Software ist in der Lage, sehr schnell neue Ressourcen aus dem Pool zur Befriedigung des aktuellen Bedarfs heranzuziehen, Ressourcen aber auch wieder an den Pool zurückzugeben, sobald sie nicht mehr benötigt werden.
  5. Measured service – Der Anwender zahlt für die Nutzung eines Services, nicht für die Anschaffung, und hat keine laufenden Kosten, wenn er den Service nicht nutzt.

Diese Definition ist beinahe ein Jahrzehnt alt – „Cloud Computing“ tauchte als Begriff erstmalig 2007 bei Amazon auf – doch lassen sich die genannten Charakteristika auch bei jungen Cloud-Angeboten erkennen. Ein Beispiel hierfür sind Anbieter von Speicherplatz im Internet:

  1. Man kann selbst entscheiden, wie viel Speicher man benötigt (und ggf. einen entsprechenden Tarif auswählen),
  2. der Speicher ist schnell ans Internet angebunden (da man ihn sonst nicht sinnvoll nutzen könnte bei größeren Datenmengen),
  3. der Anbieter kauft nicht exklusiv Festplatten für einzelne Nutzer, sondern besitzt große Storage-Systeme, die er allen Anwendern zur Verfügung stellt (häufig benutzen solche Service-Anbieter im Hintergrund und intransparent für ihre Nutzer ebenfalls Cloud-Services anderer Anbieter),
  4. steht im Bedarfsfall sofort weiterer Speicherplatz zur Verfügung und
  5. zahlt man nur für die Menge der Daten, die man auf den Servern des Service-Anbieters speichert.

Servicemodelle

Die NIST-Definition, in der wir uns in diesem Artikel entlang hangeln, belässt es jedoch nicht nur bei der Definition der Haupteigenschaften, die ein Cloud-Angebot ausmachen. Sie führt ebenfalls drei verschiedene Service- Modelle ein, die man ebenfalls heute noch finden kann:

  • Software-as-a-Service (SaaS)
  • Platform-as-a-Service (PaaS)
  • Infrastructure-as-a-Service (IaaS).

Diese drei Servicemodelle hängen zusammen und können als Pyramide von aufeinander aufbauenden Schichten beschrieben werden, wobei SaaS an der Spitze der Pyramide steht und IaaS deren unterste Ebene darstellt.

In dieser Pyramide bildet die Infrastrukturschicht das Fundament, auf dem die Plattform aufbaut. Diese wiederum bildet die Basis, auf der schließlich die Software betrieben wird. Kurz: Ohne Infrastruktur- und Plattform-Schicht kann die Software in der Cloud nicht betrieben werden. Dieses Modell lässt sich auch am eigenen Computer fernab jeder Cloud- und Webtechnologie nachempfinden: Ohne die Infrastruktur (die Hardware: CPU, Arbeitsspeicher, Netzwerkkarte, Speichermedien, …) lässt sich die Plattform (Betriebssystem) und damit keine weitere Software betreiben. Dieses (ver)einfache(ende) Beispiel macht deutlich, warum und wie diese Schichten zusammenhängen. Natürlich ist es in der Realität deutlich komplizierter: Sowohl am eigenen Computer als auch in der Cloud. Interessierte finden Angebote aus den verschiedenen Schichten bei den Anbietern von Cloud-Services: Sie können Infrastrukturressourcen mieten (z.B. virtuelle Maschinen), oder Zugang zu einer Plattform verwenden, um ihre eigene Software dort zu betreiben, oder ein konkretes Software- Angebot eines Cloud-Betreibers verwenden, in dem sie sich weder um die Entwicklung noch den Betrieb von Software kümmern müssen.

In Teil zwei dieses Artikels werde ich kurz, beginnend mit der unteren Ebene, auf jede der drei Ebenen eingehen sowie Deployment-Modelle vorstellen.


Niels Fallenbeck

Niels Fallenbeck arbeitet seit mehr als zehn Jahren im Bereich der verteilten IT-Systeme im akademischen sowie kommerziellen Umfeld. Seine Promotion hat er in den Bereichen Virtualisierung und Grid-Computing abgeschlossen, einer dezentralen Infrastruktur für die Nutzung von Rechnenressourcen und zur Datenspeicherung. Seit 2007 beschäftigt er sich mit Virtualisierung, der Grundlage moderner Cloud-Infrastrukturen. Er hat als Postdoc bei Fraunhofer AISEC im Bereich IT- und Cloud-Security gearbeitet und war dort u.a. verantwortlich das Cloud Security Lab. Seit 2016 arbeitet er für das Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, einem der drei deutschen akademischen Höchstleistungsrechenzentren und einem Mitglied der Gauß-Allianz. Dort ist er für den Betrieb der Compute Cloud verantwortlich. Als Freiberufler berät und begleitet er Unternehmen auf ihrem Weg in die und in der Cloud.

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