Cloud Computing. Seminararbeit im Studiengang M.Sc. IT-Management and Information Systems an der Fachhochschule der Wirtschaft (FHDW)

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1 Seminararbeit im Studiengang M.Sc. IT-Management and Information Systems an der Fachhochschule der Wirtschaft (FHDW) Cloud Computing Vorgelegt von: René Büst Prüfer: Prof. Dr. Wilhelm Nüsser Prof. Dr. Eckhardt Koch Eingereicht am: 11. Oktober 2009

2 VERZEICHNISSE i Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis I III 1 Einleitung 1 2 Historische Entwicklung Entwicklung des High Performance Computing Supercomputer Cluster Computing Grid Computing Entwicklung des Business Computing Utility Computing Service Bureaus Application Service Provider Definition Eigenschaften & Hintergründe des Cloud Computing Der Begriff der Cloud Cloud Architektur Typen der Cloud Private Cloud Public Cloud Hybrid Cloud Dienste in der Cloud Infrastructure as a Service Platform as a Service Software as a Service Klassifikationen der Rollen in der Cloud Nutzen durch Cloud Computing Vorteile des Cloud Computing Nachteile des Cloud Computing Aktuelle Anwendungsbereiche des Cloud Computing Prozessverarbeitung Batch Prozessverarbeitung

3 VERZEICHNISSE ii Webseiten Marktübersicht Amazon Web Services GoGrid Google Salesforce.com Fallbeispiel Ausgangssituation Analyse der IT-Umgebung Handlungskonzept Einführungsphase Vorteile Kostenbetrachtung Nachteile Reflexion Reflexion & Ausblick 39 Literatur 43

4 VERZEICHNISSE iii Abbildungsverzeichnis 1 Der Gartner Hypecycle Die historische Entwicklung des Cloud Computing Grid Computing Application Service Provider Cloud Computing - Architektur Die Hybrid Cloud Services im Cloud Computing Nutzerrollen im Cloud Computing Ausgangssituation der Spielwaren GmbH Handlungskonzept für die Spielwaren GmbH Einführungsphase der Migration in die Cloud Vergleich der Kosten von Google Apps Professional mit einer Microsoft Exchange Lösung

5 1 EINLEITUNG 1 1 Einleitung Der Begriff Cloud Computing prägt seit nun mehr zwei Jahren das Bild der Informationstechnologie um Dienste und Infrastrukturressourcen über das Internet zu vermieten. Gartner sieht in Cloud Computing gar als den Hype siehe Abbildung 1 - an und prophezeit, dass es sich in den kommenden zwei bis fünf Jahren etabliert und die Welt der Informationstechnologie grundlegend verändern wird. Abbildung 1: Der Gartner Hypecycle 2009 Die Idee IT-Ressourcen zu mieten anstatt diese zu kaufen ist nicht neu und blickt auf eine lange Geschichte zurück, wie diese Arbeit zeigen wird. Cloud Computing verspricht kostengünstig und schnell IT-Ressourcen und Dienste zu beziehen, was zunehmend von den Großen der Internetbranche sowie Anbietern von Software as a Service Diensten, Hostingprodukten und Netz- und Infrastrukturen vorangetrieben wird. Letztendlich ist jedes dieser genannten Angebote aber nur ein Teil

6 1 EINLEITUNG 2 dieses großen Puzzles. Nur die (Teil-)Kombination aller genannten Angebote führt am Ende zum Cloud Computing. Cloud Computing soll zu einer dauerhaften Verbesserung der Kostenstruktur durch Kostenreduktion führen, indem die benötigten Leistungen nur nach Bedarf genutzt und anschließend abhängig vom Verbrauch abgerechnet werden. Weitere Vorteile werden in der nachhaltigen Produktivitätssteigerung und Flexibilität einer Organisation gesehen. Aber auch die Anbieter von Cloud Computing Diensten können ihren Profit anhand einer besseren Auslastung ihrer Ressourcen und die Nutzung von Skaleneffekten steigern. Neben hellen existieren aber auch immer dunkle Wolken. Sicherheit, Datenschutz(!) und Qualitätssicherung sind Themen denen sich Anbieter von Cloud Computing Diensten stellen und Lösungen finden müssen. Des Weiteren macht Cloud Computing für die Anbieter nur Sinn, wenn sie ihre Angebote, Abläufe und Prozesse standardisieren. Stellt sich die Frage, ob Unternehmen bereit sind, sich ihre Geschäftsprozesse und die IT-Infrastruktur bis ins kleinste Detail diktieren zu lassen und die Angebote der Anbieter überhaupt den Anforderungen der Unternehmen entsprechen. Aufbau der Arbeit Die Arbeit beginnt im ersten Kapitel mit der historischen Entwicklung des Cloud Computing und leitet daraus eine Definition des Begriffs ab. Das zweite Kapitel beschreibt die grundlegenden Eigenschaften und zeigt den Hintergrund und die Terminologie um im dritten Kapitel die derzeit größten Anbieter im Cloud Computing Markt vorzustellen. Das Fallbeispiel im vierten Kapitel soll die Möglichkeiten aber auch die Gefahren des Cloud Computing aufzeigen um am Ende im fünften Kapitel eine Bewertung sowie einen Ausblick der Thematik vorzunehmen.

7 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 3 2 Historische Entwicklung Um eine Vorstellung davon zu bekommen wie Cloud Computing entstanden ist und eine passende Definition des Begriffs zu finden, sollte zunächst ein Blick auf die historische Entwicklung der dabei betroffenen Bereiche der Informationstechnologie (bis heute) geworfen werden. Die Entwicklung zeigt, dass zwei separate Zeitstrahle siehe Abbildung 2, zum Cloud Computing führen. Unter der Betrachtung und Analyse dieser beiden Zeitstrahle wird daraus am Ende eine Definition von Cloud Computing abgeleitet und Cloud Computing somit ebenfalls technologisch eingeordnet. Abbildung 2: Die historische Entwicklung des Cloud Computing 2.1 Entwicklung des High Performance Computing Die historische Entwicklung beginnt mit der Betrachtung des Zeitstrahls der Entwicklung des High Performance Computing (technologische Sicht), die von den Supercomputern, über die Computercluster bis hin zum Grid Computing führt.

8 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG Supercomputer Supercomputer sind Hochleistungsrechner die auf eine sehr hohe Verarbeitungsleistung ausgerichtet sind. Sie verfügen über ein Array von Prozessoren, die auf eine gemeinsame Peripherie und einen gemeinsamen Hauptspeicher zugreifen können. Die Aufgaben werden parallel auf mehrere Prozessoren verteilt und anschließend ebenfalls mit hoher Parallelität abgearbeitet. Da das Array dabei aus mehreren tausend Prozessoren bestehen kann, wird damit die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht. Die Rechnerarchitektur eines Supercomputers ist dabei speziell für eine bestimmte Anwendung angepasst, um die höchstmögliche Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen. [Adeli] In den 1970er wurden die ersten Supercomputer von der Firma Cray (benannt nach dem Unternehmensgründer Seymour Cray) hergestellt. Der erste Supercomputer bekam den Namen Cray-1 und verfügte über 250 MegaFLOPS. [WikiSup] Welche Ziele werden mit Supercomputern verfolgt? Der Wunsch aufwendige Abbildungen der Realwelt (Simulationen) und immer genauere Vorhersagen und aussagekräftige Gesamtergebnisse zu liefern ist in der Vergangenheit drastisch gewachsen. Hinzu kommt, dass Simulationen immer realitätsnaher werden und die beiläufigen Neben- und Randbedingungen zunehmen. Damit u.a. solche umfangreichen und hochparametrigen numerischen Probleme schnell gelöst werden können und immer mehr komplexere Zusammenhänge mit einbezogen werden können, sind Systeme mit extrem schneller und hoher Rechenleistung erforderlich. Für die Lösungen solcher Problemstellungen kommen Supercomputer zum Einsatz. Typischerweise werden Supercomputer heute in den folgenden Bereichen eingesetzt. In der Klimaforschung zur Wettervorhersage. Für die Auswertung hochauflösender bewegter Bilder in Echtzeit. Für den Einsatz in Verteidigungssystemen als Zentrale Einheit. In der Festkörperphysik. In der Weltraumforschung. Zur Berechnung von Filmsequenzen. In den Bereichen der Simulations- und Crashtechnik.

9 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 5 Wie zu erkennen ist, handelt es sich in den Beispielen um Bereiche, in denen komplexe Systeme oder Teilsysteme untereinander stark verbunden sind. Diese Abhängigkeiten führen dazu, das Veränderungen in einem Teilsystem sich in der Regel auch parallel auf alle weiteren vorhanden Systeme auswirken, was eine hohe Rechenleistungen voraussetzt Cluster Computing Handelte es sich bei Supercomputern zu Beginn noch um Systeme mit spezieller Technologie, werden heute in der Regel gängige Servertechnologien eingesetzt. Dabei werden viele einzelne, in der Regel kostengünstige Server zu einem sogenannten Servercluster vernetzt, um über die Rechenleistung eines Supercomputers zu verfügen. Die Grundlagen des Cluster Computing legte Gene Amdahl als Computerarchitekt bei IBM. In seinem 1967 veröffentlichten Paper zum Thema Parallel Processing stellte er folgende These auf, die auch als Amdahl s Law bezeichnet wird und als Basis für Multiprozessor sowie Clustercomputer gilt. Das Gesetz besagt,... wie sich der nicht parallelisierbare Anteil eines Programms auf die Gesamtrechenzeit auswirkt... [AlLeOb]. Genauer bedeutet dies, dass die Geschwindigkeitszunahme in erster Linie durch den sequentiellen Anteil des Algorithmus beschränkt wird. Das ist darauf zurückzuführen, dass sich die Ausführungszeit nicht durch Parallelisierung verkleinern lässt.[amdahl] Die ersten Ideen einen Computercluster aufzubauen stammen aus den Zeiten, in denen auch die ersten Computernetzwerke aufgebaut wurden. Der Grundgedanke zum Aufbau solcher Netzwerke bestand darin, Ressourcen in Form von Computersystemen untereinander zu verbinden und damit einen quasi Computercluster aufzubauen. Durch die Einführung der Paket vermittelnden Netzwerke im Jahre 1962 durch die Firma RAND, wurde auf dieser Grundlage 1969 das ARPANET Projekt gegründet. Dieses gilt als das erste Commodity-Netzwerk auf Basis eines Computercluster, in dem vier unterschiedliche Computercenter miteinander verbunden wurden. Jedes dieser vier Computercenter war für sich selbst wieder ein Computercluster, die aber nur autonom arbeiteten. Aus dem ARPANET wurde später das Internet, weshalb das Internet auch als die Mutter aller Computercluster gilt, aus dem Grund, das quasi alle Computerressourcen inkl. aller bereits bestehenden Cluster zusammengeschlossen werden können.[wikiclus]

10 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 6 Ein Computercluster beschreibt also eine meist große Anzahl von einzelnen miteinander vernetzten Computern, die dazu verwendet werden einzelne Teilaufgaben, die zu einer Gesamtaufgabe gehören, parallel zu verarbeiten. Von außen betrachtet wirkt ein Computercluster wie ein einzelnes System. Die jeweiligen Knoten sind dabei unterneinander über ein schnelles Netzwerk verbunden. Durch den Aufbau solcher Serverfarmen wird die Rechenkapazität und Verfügbarkeit deutlich gegenüber eines einzigen Computers erhöht. Vor allem die Ausfallsicherheit eines solchen Computercluster ist ein entscheidener Vorteil gegenüber eines einzelnen Computersystems. Fällt innerhalb eines Clusterverbunds ein einzelnes System aus, hat das keinen direkten Einfluss auf alle anderen beteiligten Systeme innerhaln des Clusters. Es wird damit also eine Redundanz erzielt. Computercluster können am besten für die Verarbeitung von Batch-Jobs eingesetzt werden, bei denen viele parallele Teilberechnungen durchgeführt werden. Handelt es sich bei der Verarbeitung jedoch um Teilaufgaben, die im hohen Maße synchronisiert werden müssen, sind Computercluster dafür nicht geeignet, da der Kommunikationsoverhead zwischen den einzelnen Systemen den Performancegewinn, der durch die parallele Verarbeitung entsteht, wieder relativiert. [BauMe] Der erste kommerziel zu erwerbende Computercluster (ARCnet) wurde im Jahr 1977 von der Firma Datapoint vorgestellt. Mit dem sogenannten VAXCluster für ihr VAX-System hatte die Firma DEC im Jahr 1983 den ersten richtigen Erfolg im Bereich des kommerzielen Clustercomputing. [WikiClus] Arten von Computercluster Das Ziel des Cluster Computing ist die Bereitstellung einer sehr hohen Rechenleistung bzw. einer besonders ausfallsicheren Rechnerumgebung. Von diesen Zielen ausgehend werden verschiedene Arten von Computercluster und dadurch auch deren Einsatzfeld definiert. Bei Clustersystemen wird grundsätzlich zwischen homogenen und heterogenen Clustern unterschieden. Homogene Cluster zeichnen sich dadurch aus, dass die jeweiligen Computer, die dem Cluster angehören, alle das gleiche Betriebssystem und die gleiche Hardware einsetzen. Computer, die zu einem heterogenen Cluster gehören, dürfen über unterschiedliche Betriebssysteme und Hardware verfügen.

11 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 7 Heutzutage werden drei Arten von Computercluster unterschieden und eingesetzt: Hochverfügbarkeit Cluster Hochverfügbarkeit Cluster werden verwendet die Verfügbarkeit zu steigern und für eine bessere Ausfallsicherheit zu sorgen. Aus diesem Grund darf die gesamte Hardware als auch die Software eines solchen Cluster in keiner Weise über einen Single- Point-of-Failure verfügen, da die Definition und der Zweck diesem wiedersprechen würde. Im Fehlerfall werden die Dienste von dem defekten Host des Cluster auf einen anderen Host automatisch übertragen. Einsatzgebiete solcher Clustersysteme sind Bereiche, in denen eine Ausfallzeit maximal einige Minuten pro Jahr erlaubt. Eine besondere Art von Hochverfügbarkeit Cluster sind die sogenannten stretched Cluster. In diesem Fall werden einzelne Hosts eines Cluster räumlich getrennt in verschiedene weit voneinander entfernte Rechenzentren untergebracht. Kommt es in einem der Rechenzentren zu einem nicht vorhersagbaren Problem, können die Hosts des anderen Rechenzentrums vollständig die Aufgaben übernehmen. Load-Balancing Cluster Load-Balancing Cluster werden dazu verwendet eine Lastverteilung auf mehrere Computer zu ermöglichen. Aus der Benutzersicht steht ihm nur eine zentrale Einheit gegenüber, die aber logisch gesehen aus mehreren vernetzten Systeme besteht. Um die Leistung des gesamten Cluster zu erhöhen, werden nicht die einzelnen Hosts für sich aufgerüstet, sondern ein zusätzlicher Host dem Cluster hinzugefügt. Einsatzbereiche sind Umgebungen, in denen die Anforderungen an die Rechenleistung extrem hoch sind. High Performance Computing Cluster High Performance Computing Cluster werden überwiegend dazu verwendet Berechnungsverfahren durchzuführen, wobei die Berechnungen auf mehrere Hosts verteilt werden. Hierbei werden zwei unterschiedliche Arten der Aufgabenverteilung unterschieden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Aufgaben in unterschiedliche Pakete zu verteilen, die dann parallel auf mehreren Hosts ausgeführt werden. Die andere Variante wäre, die Aufgaben auf die einzelnen Hosts direkt zu verteilen. Einsatzgebiete der High Performance Computing Cluster liegen überwiegend in den wissenschaftlichen Bereichen, aber auch die Serverfarmen für das Rendern von 3D-Computergrafiken und Computeranimationen gehören zu dieser Art von Cluster.

12 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG Grid Computing Die Charakteristiken von Computercluster sind das Bereitstellen von reiner Rechnerleistung in einem lokalen begrenzten Bereich. Die nächste Herausforderung bestand also darin, die Rechenleistung nicht nur lokal, sondern auch global verfügbar zu machen und neben der Rechenleistung z.b. auch Daten und Applikationen bereitzustellen. Mitte der 1990er wurde der Begriff des Metacomputing als Möglichkeit zur Erweiterung von Paralleler Datenverarbeitung und Custer Computing eingeführt. Die Idee bestand darin, große Computersysteme über WAN-Leitungen (Wide Area Network) miteinander zu verbinden. [IWay] Im Jahr 1997 wurden erstmals zwei Supercomputer des High Performance Computing Center Stuttgart (HLRS) und des Pittsburgh Supercomputing Centre (PSC) miteinander verbunden. Trotz der Verfügbarkeit von hohen Bandbreiten innerhalb der nationalen und internationalen Forschungsnetzwerke scheiterte das Experiment auf Grund der Latenz. [HLPSC] Das Metacomputing bezieht sich aber lediglich nur auf Computer (Rechenleistung) im Allgemeinen. Ian Foster und Carl Kesselman stellten im Jahre 1999 ein neues erweitertes Konzept mit dem Namen Grid Computing vor, das neben Computer auch andere Arten von (IT-)Ressourcen wie Software, Datenbanken, Rechenleistung, Speicherplatz oder spezielle Hardware beinhalten und miteiander vernetzen kann. [TheGrid] Der Begriff des Grid wird abgeleitet aus dem englischen Wort Electrical Power Grid (Deutsch: Stromnetz), dessen Idee darin besteht, die Ressourcen den Benutzern so zur Verfügung zu stellen, als wenn sie den Strom aus der Steckdose bekommen würden. Dabei verfügt das Grid über standardisierte Schnittstellen, über die der Benutzer seine Anfragen übermitteln kann und ihm die Ressourcen dann automatisiert zugeteilt werden. Die Ressourcen sind dabei über das Internet verteilt und können unterschiedlichen virtuellen Organisationen angehören. Anhand der Schnittstellen kann der Status der Ressourcen abgefragt und diese direkt angesprochen werden. Ein entscheidener Vorteil liegt darin, dass der geographische Ort an dem sich die Ressource befindet nicht mehr von Bedeutung ist - siehe Abbildung 3. Auf Grund des beliebigen und weltweiten Zugriffs auf Ressourcen über das Internet gilt das Grid als Generalisierung des World Wide Web. Davon abgeleitet steht die Technologie des Grid Computing somit als die Basistechnologie für die Koordination und Verarbeitung organisationsübergreifender Geschäftsprozesse und den gemeinschaftlichen Austausch und die Nutzung von Ressourcen. [BaSch]

13 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 9 Abbildung 3: Grid Computing Quelle: [Grid] Das entscheidende Ziel des Grid Computings bestand also darin, Ressourcen gemeinschaftlich global zu nutzen sowie diese zu koordinieren und darüber hinaus gemeinsam Probleme institutionsübergreifend in dynamischen virtuellen Organisationen zu lösen. Genauer bedeutet dies, dass zu Beginn Formalitäten wie das Abrechnungsschema und die Zugangsrechte geklärt werden und anschließend der Zugriff auf die Ressourcen wie z.b. Rechnerleistung oder Anwendungen für die gemeinschaftliche Nutzung bereitgestellt werden. Der Begriff der virtuellen Organisation beschreibt in diesem Fall eine dynamische Allianz von Organisationen, die ein gemeinsames Interesse während der Nutzung des Grids vertreten. [GridAnatomy] Arten von Grid Computing Je nachdem wie die Ressourcen miteinander vernetzt sind und um was für ein Anwendungsszenario es sich handelt, können Grids in unterschiedliche Arten unterteilt werden. Nachfolgend werden fünf unterschiedliche Arten betrachtet. [BaSch] Compute Grids Compute Grids werden verwendet um einem Benutzer Rechnerleistung bzw. Rech-

14 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 10 nerkapazität, die ihm in seiner eigenen Umgebung nicht zur Verfügung stehen, verteilt bereitzustellen. Das Bereitstellen kann hierbei eine derzeit nicht verwendete Ressource - z.b. eine Workstation außerhalb der Geschäftszeiten sein, oder aber auch ein Hochleistungclustersystem. Data Grids Data Grids werden eingesetzt um große verteilte Datenmengen gemeinsam zu Nutzen und diese zu verarbeiten. Dabei wird eine sogenannte Data-Federation, eine organisationübergreifende Sicht auf alle Daten, die beispielsweise einem Projekt zugewiesen sind, definiert. Bei so einer Data-Federation handelt es sich um ein dezentral verwaltetes System, bei dem derjenige, der die Daten in dieser Umgebung zur Verfügung stellt auch die uneingeschränkte Kontrolle über diese Daten behält. Application Grids Application Grids waren der erste Ansatz um virtuelle Organisationen zu etablieren und damit die organisationsübergreifende gemeinsame Nutzung von Ressourcen voranzutreiben. Die Betreiber der Grids sollten dadurch eine höhere Auslastung und die Benutzer ein besseres Angebot erfahren. Themen, die innerhalb dieses Grids auftreten, sind sichere und schnelle Datenverbindungen, Authentifikationen, Authorisierungen und Single-Sign-On sowie Accounting und Abbrechnungsmöglichkeiten. Resource Grids Resource Grids sind die Erweiterung der Application Grids. Diese definieren ein Rollenmodell, in dem eindeutig zwischen einem Grid Benutzer, einem Grid Provider und einem Resource Provider unterschieden wird. Die Hierarchie ist logisch geordnert. Ein Grid Benutzer verwendet die Grid Infrastruktur des Grid Provider um die dort vorhandenen Ressourcen des Resource Providers zu nutzen. Für den Grid Benutzer unterscheidet sich die Funktionalität des Application- und des Resource Grids nicht. Das Konzept der beiden hat aber einen gravierenden Unterschied. Application Grids werden vertikal integriert, was bedeutet dass der Bedarf an Fremdleistungen sehr gering gehalten wird und die Komponenten individuell hinzugefügt werden. Dagegen müssen bei einem Resource Grid alle Schnittstellen definiert und offen gelegt werden, da jeder Ressource Provider über die Spezifikation der Grid Infrastruktur des Grid Providers informiert sein muss um dort ggf. seine Ressourcen anbieten zu können.

15 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 11 Service Grids Ein Service Grid verbindet das Konzept der Serviceorientierung mit der Technik der Resource Grids. Ein Service wird in diesem Zusammehang als ein Bündel von mehreren Komponenten betrachtet, von dem jede einzelne Komponente wiederum als Utility von einem anderen Resource Provider zur Verfügung gestellt wird. In dieser Form des Grids existiert eine übergeordnete Form des Grid Providers, der sogenannte Grid Service Provider, der im direkten Kontakt mit den Grid Benutzern steht und ihnen einen Komplettservice anbietet. Das bedeutet, dass der Grid Benutzer nicht darüber informiert ist, welcher Resource Provider ihm welche Ressource bereitstellt. 2.2 Entwicklung des Business Computing Die historische Entwicklung wird nun mit der Betrachtung des Zeitstrahls des Business Computing (serviceorientierte Sicht) fortgesetzt, der vom Utility Computing über die Service Bureaus bis hin zu den Application Service Providern führt Utility Computing Bereits 1961 definierte Prof. John McCarthy [WikiMcCarthy] das Time Sharing von Ressourcen wie z.b. die Nutzung von Rechnerleistung oder Anwendungen als Geschäftsmodell. Er stellte sich dabei vor, diese Ressourcen der Öffentlichkeit als ein Public Utility zur Verfügung zu stellen, also genau so, wie auch Strom, Wasser oder Gas bereitgestellt wird. Der Begriff Utility Computing wird von [Kircher] wie folgt definiert: Utility Computing beschreibt eine grundlegende Transformation der Bereitstellung und des Managements von IT-Services - von einem technologieorientierten zu einem geschäftsorientierten Ansatz. Diese Umstellung erfordert eine äußerst flexible und effizient verwaltete dynamische IT-Infrastruktur mit vollständiger Kostenkontrolle, flexibler Kostenverrechnung und aktivem SLA-Management. Beim Utility Computing bekommt also ein Kunde von einem Serviceanbieter Rechenkapazität (Ressourcen) und die gesamte Infrastruktur inkl. dessen Management

16 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 12 zur Verfügung gestellt. Dabei wird der Kunde nach dem Prinzip pay per use, also bezahle nur das, was Du tatsächlich verbrauchst, abgerechnet - was auch den entscheidenen Ansatz beim Utility Computing ausmacht. Für Utility Computing wird oft auch der Begriff On-Demand Computing (deutsch: in etwa rechnen auf Anfrage ) verwendet. Das Ziel von Utility Computing ist klar: Steigerung der effizienten Nutzung der Computerressorucen und das Senken der dabei anfallenden Nebenkosten (Strom, etc.). Der große Vorteil von Utility-Computing ist eine bessere Wirtschaftlichkeit, da Unternehmen nur für die Computerressorucen bezahlen, die sie nutzen, wenn sie diese nutzen. Rechenzentren von Unternehmen sind in der meisten Zeit nicht ausgelastet. Server sind in der Regel im Durchschnitt mit 15% ausgelastet, sind also in 85% der Zeit im Leerlauf. Unternehmen statten ihre Rechenzentren grundsätzlich mit zu vielen Ressourcen aus. Dies ist auf der einen Seiten genau der richtige Ansatz, denn die Systeme müssen auch in Spitzenzeiten (z.b. Urlaubszeit bei einem Online Reiseveranstalter aber auch für unvorhersehbare Ereignisse) voll funktionsfähig sein und dürfen nicht plötzlich überlastet sein und ausfallen. Andererseits sind die Systeme für normale Zeiten total überdimensioniert. Um genau diese eben angesprochenen Spitzenzeiten abzufangen ist Utility Computing das richtige Konzept, da der Anbieter in der Zeit die (angemieteten Systeme) dynamisch vergrößern kann. Die Kosten sind in den normalen Zeit...relativ gering und konstant... und steigen nur während der Hochkonjunktur, da auch die Systeme wachsen. Anbieter von Utility Computing Diensten profitieren von den Größenvorteilen ihrer Systeme, da sie dieselbe Infrastruktur nutzen können, um damit mehrere Kunden zu bedienen. Wie zuvor im Grid Computing wird auch im Utility Computing der Begriff der Virtuellen Organisation verwendet, mit denen Organisationen Computer Ressourcen in dem Moment kaufen oder verkaufen, wenn diese gerade benötigt werden Service Bureaus Ein auf das Utility Computing aufbauendes und daher ebenfalls aus den 1960er stammendes Geschäftsmodell sind die sogenannten Service Bureaus. Die Idee der Service Bureaus bestand darin, die eigenen Ressourcen wie z.b. Computer oder Mitarbeiter für andere

17 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 13 Unternehmen gegen eine Gebühr zur Verfügung zu stellen. Weitere Dienstleistungen, die durch Service Bureaus übernommen wurden waren, u.a. die Bereitstellung von Speicherplatz, Datenverarbeitung, individuelle Programmierung, Mietsoftware, die auf den Systemen des Service Bureaus betrieben wird, aber auch Bereiche wie Desktop Publishing oder Bildverarbeitung gehörten zum Angebot. Um eine große Anzahl von Kunden zu erreichen und damit Skaleneffekte zu erzielen, wurden die Dienstleitungen zu Produkten zusammengefasst. Für die Verbindung von den Kunden zu den Service Bureaus wurden einfache Wählverbindungen oder private Mietleitungen verwendet. [SBMag] Application Service Provider Als die indirekten Nachkommen der Service Bureaus gelten die Application Service Provider. Application Service Provider sind Dienstleister, die über eine Datenverbindung Anwendungssoftware wie z.b. ein CRM-System (Customer Relationship Management) anbieten, das von einem Kunden gegen eine Nutzungsgebühr gemietet werden kann - siehe Abbildung 4. Der Vorteil für den Kunden besteht darin, dass er sich nicht mehr um die Administration der Software wie z.b. eine tägliche Datensicherung oder das Einspielen von Updates kümmern muss. Die Software befindet sich innerhalb der Infrastruktur auf den Servern des Application Service Providers, der sich um die gesamte Maintenance, was auch die Betreuung der Endbenutzer beinhalten kann, kümmert. Bekannte Anwendungen, die über einen Application Service Provider gemietet werden können, sind z.b. Office Suites, Lösungen, CRM-System oder ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning). [TamGue]

18 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 14 Abbildung 4: Application Service Provider Quelle: [ASP] In der Anfangszeit der Application Service Provider gab es immer wieder Schwierigkeiten bei der Umsetzung dieses Modells, da die zu der Zeit vorhandene Hardware und die Telekommunikationstechnologie nicht leistungsfähig genug und die Mandantenfähigkeit der Software nicht gegeben war. 2.3 Definition Die beiden Zeitstrahle - siehe dazu auch Abbildung 2 - verdeutlichen die Entwicklung der Bereiche, die zum heutigen Cloud Computing führen. Aus dem Technologiebereich kristallisierte sich das Grid Computing heraus, das einen Ersatz für Hochleistungsrechner darstellt und die Möglichkeit bietet verteilte Ressourcen wie z.b. Rechenleistung nach Bedarf abzurufen. Der serviceorientierte Bereich hingegen bringt zwei Ideen hervor, die heutzutage wieder aufgegriffen werden. Das ist zum einen das Utility Computing, bei dem IT-Services und Rechenleistung abhängig nach dem Verbrauch abgerechnet werden und zum anderen die Application Service Provider, die Anwendungssoftware gegen eine Nutzungsgebühr bereitstellen und sich dabei um die gesamte Maintenance kümmern. Darüber hinaus wurden mit den Service Grids bereits die serviceorientierten Ansätze des Business Computing dem Grid Computing hinzugefügt.

19 2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG 15 Werden die Ergebnisse der Zeitstrahle zusammengefasst führt das zur folgenden Definition des Cloud Computing: Cloud Computing vereinigt die Technologien des Grid Computing mit der Serviceorientierung des Business Computing, indem über dynamisch skalierbar verteilte Infrastrukturen Ressourcen wie Hardware und Software von einem oder mehreren Anbietern zugleich bereitgestellt und anhand des Verbrauchs bzw. einer Nutzungsgebühr abgerechnet werden.

20 3 EIGENSCHAFTEN & HINTERGRÜNDE DES CLOUD COMPUTING 16 3 Eigenschaften & Hintergründe des Cloud Computing Nachdem im vorherigen Kapitel die historische Entwicklung des Cloud Computing beschrieben und daraus eine Definition hergeleitet wurde, befasst sich dieses Kapitel mit den Ideen und Konzepten des Cloud Computing und stellt in diesem Zusammenhang die gebräuchlichen Terminologien vor. 3.1 Der Begriff der Cloud Das Wort Cloud ist aus der Illustration der Netzwerktechnik abgeleitet, in der das Internet immer als Wolke (Cloud) dargestellt wird. Das hängt damit zusammen, dass es sich beim Internet um ein globales, dezentralisiertes Netz handelt, welches aus vielen lokalen und nationalen Netzen besteht, die miteinander verbunden sind. Wie Daten innerhalb des Internets ausgetauscht werden, ist von außen nicht direkt sichtbar. Da auf sämtliche Daten und Anwendungen im Sinne des Cloud Computing über das Internet zugegriffen wird, steckt nun alles in der Wolke. 3.2 Cloud Architektur Das Schlüsselkonzept des Cloud Computing ist ein riesiges Netzwerk bestehend aus vielen Servern, die in einem Grid organisiert sind. Alle Server verarbeiten die Anfragen parallel, indem die Ressourcen aller Beteiligten kombiniert werden um damit die Leistung eines Supercomputers zu erzielen, siehe auch Grid Computing. Die Server werden in diesem Fall von Dienstleistern betrieben und sind über mehrere Rechenzentren verteilt. Der Zugriff auf die Cloud erfolgt dabei über das Internet. Für den Benutzer stellt sich die Cloud nach außen wie eine Anwendung dar. Die gesamte Infrastruktur, die für die Verabeitung benötigt wird, ist dabei unsichtbar. Eine abstrakte Sicht der Cloud Computing Architektur illustriert Abbildung 5.

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