Cloud Computing Potenziale

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1 Cloud Computing Potenziale Diskussionsdokument Raphael Volz, Abraham Taherivand Büro Karlsruhe, Waldhornstrasse 51, Karlsruhe 9. Juni

2 Executive Summary Cloud Computing kombiniert Best Practices aus Enterprise Computing der vergangenen Jahre. Neu ist die Aggregation mehrerer Ressourcen zu einer abstrakten Ressource, die dynamisch genutzt werden kann. Cloud Services betrieben durch IT-Hersteller sind insbesondere für KMU attraktive Angebote. Cloud Infrastruktur ist dann billiger, wenn eigene IT Ressourcen weniger als 70% ausgelastet sind. Etablierung und Einhaltung von Metriken (KPIs) ist erfolgskritisch für Cloud Service Anbieter. Anwendung von Cloud Computing Architekturprinzipien macht interne IT-Infrastruktur beherrschbarer und effizienter. Eine eigene Cloud Plattform kann mit Hilfe von Open Source Infrastrukturen etabliert werden. 2

3 Agenda Genese von Cloud Computing IT-Demand Perspektive eines KMU IT-Supply Perspektive... Kosten Sicht... Engineering Sicht Zusammenfassung 3

4 Virtualisierung erlebt eine Renaissance und ist Grundlage des Cloud Computing Ausgangssituation: Entwicklung Enterprise Computing Mainframe Client/Server Virtualisierung Cloud Computing Mainframe ist die Plattform für alle Anwendungen Verteilter Zugriff über Terminal Sprung-stete Erhöhung Kapazität IBM erfindet Virtualisierung für Mainframe Optimierung Vielzahl von Servern für spezielle Anwendungen Verteilter Zugriff über Netzwerkprotokolle Üblich: geringe Auslastung pro Server Ein Server beherbergt mehrere virtuelle Maschinen Virtuelle Maschinen teilen sich Ressourcen Effizientere Nutzung physischer Ressourcen Gruppierung mehrerer virtualisierter Server zu einer abstrakten Ressource Cloud Dynamische Nutzung von Ressourcen nach Bedarf Quelle der Bilder: Wikimedia Commons, Mainframe IBM 704 von LLNL 4

5 Amazon und Google kommerzialisieren die eigenentwickelten Infrastrukturen Genesis der Cloud Amazon und Google Consumer Internet Anbieter haben extreme Anforderungen an Hochverfügbarkeit Ausfallkosten = entgangener Umsatz Google: US$ / Minute Angebot Amazon: Speicherplatz (S3/CloudFront/Simple DB) Virtuelle Server (EC2, Elastic MapReduce) Amazon: US$ / Minute Messaging System (SQS) Yahoo: US$ / Minute Angebot Google: Massive Investition in Entwicklung eigener Plattformen & Infrastruktur Eigene Anwendungs- Plattform (Java/Python) Standardisiert Massiv-parallelisiert Fail-over und load-balanced Preismodell: I. CPU Stunden (Amazon nach Leistung, Google nach Nutzung) II. Datentransfer Anmerkung: Umsatz / Minute aus Jahresberichten 2008 Annahme: Totalausfall weltweit III. IV. Speicherplatz Anzahl Requests (Amazon) 5

6 IT-Hersteller übernehmen den Betrieb und vertreiben Cloud Services Cloud Service Beispiele <SalesForce> CRM ERP für KMU Kollaboration Budgeting CRM Übliches Preismodell: Anzahl Nutzer + Ressourcenverbrauch Fakturisierung 6

7 IT-Hersteller übernehmen den Betrieb und vertreiben Cloud Services Cloud Service Beispiele Motivation IT-Hersteller <SalesForce> CRM ERP für KMU Kollaboration Budgeting CRM Run Build Plan Skalenvorteile durch standardisierten Mehrmandanten Betrieb Erhöhung Margen durch Wegfall Zwischenhändler Vereinfachung Entwicklung durch Betrieb auf standardisierter Plattform Fakturisierung Legende: Wertschöpfung IT-Hersteller heute zukünftig 7

8 Agenda Genese von Cloud Computing IT-Demand Perspektive eines KMU IT-Supply Perspektive... Kosten Sicht... Engineering Sicht Zusammenfassung 8

9 Sharepoint und Exchange On Demand halbiert IT-Kosten für kleine Firmen KMU Kollaboration IT-Service - TCO 5 Jahre (in ) On Premise Personalkosten -54% Sachkosten On Demand Weitergabe Skaleneffekte an Kunden CAPEX entfällt im Mietverhältnis On Demand Wegfall Infrastrukturadministration reduziert Personalkosten Aufwendungen für Anwendungsadministration verbleiben Quelle: Volz Innovation Analyse Annahmen: 25 Nutzer, Marktpreise Mai 09 On Premise (Softwarehouse.de), On Demand (1&1 Hosted Sharepoint), On Premise inkl. Kauf Server, Softwarelizenzen und Anmietung Co-Location, Infrastrukturadmin 2 Tage pro Monat, Mannjahr 100T 9

10 On Demand ERP attraktiv durch vereinfachte Umsetzung der GoBS KMU ERP IT-Service - TCO 5 Jahre (in ) On Premise -82% On Demand Personalkosten Sachkosten Quelle: Volz Innovation Analyse Annahmen: 3 Nutzer, Marktpreise Mai 09 On Premise (Lexware Financial Offi ce Pro), On Demand (Collmex Pro), On Premise inkl. Kauf Server, Softwarelizenzen und Anmietung Co-Location, Infrastrukturadmin 1 Tage pro Monat, Mannjahr 86 T Grundsätze ordnungsgemäßer DV-gestützter Buchführung (GoBS) erfordert Archivierung Praxis redundanter Datensicherung an mehreren Orten On Demand eliminiert Personalaufwendung der Archivierung On Demand vermeidet häufige Installation von Updates 10

11 On Demand Modell überführt Kauf in Miete und vermeidet Sachinvestitionen Organisatorische Perspektiven Transformation On Demand Personalkosten Miete OPEX Strom Zinsen Personalkosten Abschreibungen Anschaffungen Software CAPEX Hardware Infrastruktur Sachkosten Organisatorische Veränderungen IT-Controlling (SLAs) und IT-Procurement (Vertragstyp) 11

12 Agenda Genese von Cloud Computing IT-Demand Perspektive eines KMU IT-Supply Perspektive... Kosten Sicht... Engineering Sicht Zusammenfassung 12

13 Cloud Computing senkt Kosten durch Standardisierung Typischer IT-Stack einer Web-Anwendung 17.1 IT Service Reduktion Personalkosten Komponenten / Plattform Hoher Grad Wiederbenutzung Komponenten / Plattformen Homogenisierte Plattformen VM #17.1 VM #18.2 VM Reduktion Sachkosten Server Server Hardware Hohe Auslastung # 17 # 18 Homogenisierte Hardware Stromkreis # M Netzwerk Hub # N Infrastruktur Right-Sizing Infrastruktur Backbone Flur 13

14 Virtualisierung Hardware senkt Energiebedarf und steigert Auslastung Konsolidierung Infrastruktur durch Virtualisierung 1800 Watt 10 Einzelserver Auslastung pro Server max: 40% im Durchschnitt: 2% -40% 1000 Watt 1 Bladeserver 6 Blades n Virtuelle Maschinen Senkung Sachkosten durch Stromsparen (~1,5 T p.a.) Senkung Personalkosten durch Vereinfachung Infrastruktur-Administration Steigerung durchschnittliche Auslastung Server Quelle: Efficient Servers Consortium, März 2009, Report Energy Effi cient Infrastructure at Sozialwerk Nürnberg 14

15 Auslastung Data Center zentraler Treiber für Cloud Pricing Investition Data Center 10k Server / 80k VMs in T Betriebskosten T pro Jahr % 32% % AfA Sach Personal Grund Data Center Server Cloud Software Private Cloud Annahmen: Grund 1000 qm a 200, High-Density-Data-Center, Server 1 HE je 8 VM pro Server (8 GB Quadcore XEON 2,66 Gh), VMWare vsphere (Cloud Software), 100 T pro Mannjahr, 12 Infrastruktur-Administratoren (Server), 80 Admin für VMs Quellen: Eigene Analyse, Intel Data Center Study, Strombedarf nach SPEC.org, Marktpreise rabattiert CPU Kosten / VM+Tag 1,21 (70% Auslastung) 0,94 (90% Auslastung) 15

16 Ein eigenes Data Center schlägt Amazon EC2 Angebot wegen dessen Zusatzkosten CPU Kosten pro Tag Amazon EC2 vs. eigenes Data Center -33% Preis für Amazon CPU-Tag entspricht weitgehend Preis eigener Infrastruktur bei 70% Auslastung Aber: Viele Zusatzkosten treten Inhouse nicht auf (Beispiel: Datentransfer bei VM Deployment) Vorteile Amazon EC2 EC2 (per Hour) EC2 (1J fix) Eigenes DC (70%) + Datentransfer (bis zu 0,17 US$ pro GB) + Requests ( bis zu 0,01 US$ per Tsd.) + Speicherplatz ( bis zu 0,15 US$ pro GB/ Monat) Anmerkungen: Amazon EC2 Small Linux Instance US-Zone, $/EUR = 1,35 Quellen: Volz Innovation Analyse, Amazon EC2 Preise (Stand Mai 2009) Risiko- und Know-How bei Amazon Kosten-Effizient für kurzfristige Bedarfe (kein Invest) Nachteile Amazon EC2 Keine garantierten Service-Level Agreements Keine Pönalen Offene Fragen Datensicherheit 16

17 Agenda Genese von Cloud Computing IT-Demand Perspektive eines KMU IT-Supply Perspektive... Kosten Sicht... Engineering Sicht Zusammenfassung 17

18 Cloud Computing macht IT durch Standardisierung beherrschbarer Infrastructure vs. Platform as a Service 17.1 IT Service Platform (PaaS) Komponenten / Plattform Hoher Grad Wiederbenutzung Komponenten / Plattformen Homogenisierte Plattformen VM #17.1 VM #18.2 VM Infrastructure (IaaS) Server Server Hardware Hohe Auslastung # 17 # 18 Homogenisierte Hardware Stromkreis # M Netzwerk Hub # N Infrastruktur Right-Sizing Infrastruktur Backbone Flur 18

19 Cloud Computing tauscht Wertschöpfungstiefe gegen Lock-In? Eigene Wertschöpfung vs. externer Provider 17.1 IT Service Platform (PaaS) Typo Apache VM #17.1 VM #18.2 Komponenten / Plattform VM Eigene Wertschöpfung Infrastructure (IaaS) Server Server Hardware # 17 # 18 Stromkreis # M Netzwerk Hub # N Infrastruktur Provider Inkompatibilität Backbone Flur Provider Lock-In 19

20 Provider-Lock-In kann durch eigene Plattform Definition vermieden werden Do-it-yourself Amazon EC2 Do-it-yourself Amazon S3/EBS Open Source Framework: Eucalyptus Kernelement: Hierarchisches Netzwerk virtualisierter Rechnerknoten Open Source Framework: Hadoop / Distributed File System (HDFS) Basis für verteilte Verarbeitung von großen Datenmengen Deployment weist VM-Instanz einem freien Knoten zu eingebaute Replikation mit load balancing, und fail-over Legende: CC = Cluster Network, CLC = Cloud Controller, NC = Node Controller Verweis: (Eucalyptus), 20

21 KPI Einhaltung kritisch für Profitabilität und Erfolg als Plattform-Anbieter Key Performance Indicator (KPI) Monitoring (1/3) Processing Nodes System Health # Deployed VMs # Available Capacity Deployment Latency... Storage Nodes System Health I/O Throughput... Anmerkung: Deployment Latency ohne Datentransfer Image Quelle: Hyperic CloudStatus (www.cloudstatus.com) 21

22 KPI Einhaltung kritisch für Profitabilität und Erfolg als Plattform-Anbieter Key Performance Indicator (KPI) Monitoring (2/3) Processing Nodes System Health # Deployed VMs # Available Capacity Deployment Latency... Storage Nodes System Health I/O Throughput... Quelle: Yahoo! Hadoop Cluster, Presentation Introductio to Hadoop at ApacheCon Europe

23 KPI Einhaltung kritisch für Profitabilität und Erfolg als Plattform-Anbieter Key Performance Indicator (KPI) Monitoring (3/3) Processing Nodes System Health # Deployed VMs # Available Capacity Deployment Latency... Storage Nodes System Health I/O Throughput... Quelle: Hyperic CloudStatus (www.cloudstatus.com) 23

24 Cloud Plattformen sind bereits für vielfältige Anwendungen im Einsatz Einsatzbeispiele Hadoop ( Map Reduce Prinzip ) 7,25 Aufgabe Sortiere 1 TB Daten (Zeitbedarf in Min.) Google / Yahoo: Web Indexierung Heute: Weitere Anwendungen Large Scale Batch Processing Data Warehousing 3, Knoten Itanium 2 2,520 SAN Disk Quelle: 400 Knoten 2 Core / 8 GB RAM Tx2500 disk cluster 1, Knoten 2 QuadCore 16 GB RAM 4x 250GB disk pro Knoten Fraud Detection Nutzerbasis von Hadoop: Amazon/A9, AOL, Baid, Facebook, IBM, Joost, Last.fm, New York Times, PowerSet (nun Microsoft), Quantcast, Universitäten, Volz Innovation... 24

25 Zusammenfassung Cloud Computing kombiniert Best Practices aus Enterprise Computing der vergangenen Jahre. Neu ist die Aggregation mehrerer Ressourcen zu einer abstrakten Ressource, die dynamisch genutzt werden kann. Cloud Services betrieben durch IT-Hersteller sind insbesondere für KMU attraktive Angebote. Cloud Infrastruktur ist dann billiger, wenn eigene IT Ressourcen weniger als 70% ausgelastet sind. Etablierung und Einhaltung von Metriken (KPIs) ist erfolgskritisch für Cloud Service Anbieter. Anwendung von Cloud Computing Architekturprinzipien macht interne IT-Infrastruktur beherrschbarer und effizienter. Eine eigene Cloud Plattform kann mit Hilfe von Open Source Infrastrukturen etabliert werden. 25

26 Über Volz Innovation Wir unterstützen Organisationen bei der Prozessund Produktinnovation mit neuen Technologien. Unser Team vereint Wissen aus Logik, Softwareentwicklung, System Engineering, IT-Strategie und Management und verfügt über jahrelange Erfahrung in Forschung und Entwicklung. Unsere Projekte haben neue Produkte und Technologien in den Bereichen Internet, mobile Navigation, Enterprise Software und Cloud Computing geschaffen. Erleben Sie die preisgekrönten Ergebnisse unserer Labs unter labs.volzinnovation.com. 26

27 Sprechen Sie mit uns! Kontakt: 27

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