Technische Grundlagen,
                        Chancen und Probleme des
                                 Trends.




Cloud...
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Der Erfolg von...
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  1. 1. Technische Grundlagen, Chancen und Probleme des Trends. Cloud Computing Michael Xander Stuttgart, Januar 2010
  2. 2. Inhaltsverzeichnis i Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ................................................................................................................ i 1. Einleitung .......................................................................................................................1 2. Definitionen ...................................................................................................................2 3. Grundlagen Cloud Computing .........................................................................................3 3.1. Technologie ............................................................................................................................3 3.2. Architektur .............................................................................................................................3 3.3. Cloud-Types ............................................................................................................................4 3.4. Vor- und Nachteile .................................................................................................................5 4. Chancen und Probleme ...................................................................................................6 4.1. Potenzial .................................................................................................................................6 4.2. Unklare Fakten .......................................................................................................................6 4.3. Datensicherheit ......................................................................................................................6 4.4. Akzeptanz ...............................................................................................................................7 5. Fazit ...............................................................................................................................8 Literaturverzeichnis .............................................................................................................9
  3. 3. 1. Einleitung 1 1. Einleitung Das Internet revolutionierte die Computerbranche. E-Business revolutionierte sie erneut. Steht uns nun mit Cloud Computing eine erneute Revolution bevor? Viele Fakten sprechen dafür, doch die genaue Auswirkung kann man bis dato noch nicht vorhersehen. Doch was steckt eigentlich hinter dem Schlagwort “Cloud Computing“? Immer mehr Anwen- dungen finden ihren Weg vom stationären Computer in das Internet, die Cloud, als Weban- wendung. Konnte man einst nur statische Seiten besuchen, kann man heute quasi sämtliche Aufgaben im Browser erledigen. Mit “Google Text und Tabellen“ gibt es das virtuelle Office, mit “CodeRun“ (http://www.coderun.com/studio/) kann man zukünftig im Browser neue An- wendungen entwickeln, mit “Dropbox“ (http://www.getdropbox.com) kann man seine Daten sichern und synchroniseren, mit “activeCollab“ (http://www.activecollab.com/) ist ein kollabo- ratives Projektmanagement kein Problem mehr, mit “Pixlr“ (http://www.pixlr.com/) wird das stationäre Bildbearbeitungsprogramm überflüssig und dies sind nur wenige Beispiele neben den erfolgreichen sozialen Netzwerken. Doch was genau hat jetzt Cloud Computing mit sol- chen Diensten zu tun? Cloud Computing ermöglicht es den Diensten, die notwendigen Res- sourcen dynamisch zu Verfügung zu stellen. D.h. die Leistung ist abhängig von der Notwendig- keit. Somit können Besucherschwankungen problemlos abgefangen werden, während die Be- zahlung nur für den exakten Verbrauch erfolgt. Hierdurch lässt sich der Unterhalt erheblich flexibler gestalten, was die Barrieren für neue Anwendungen deutlich senkt. Zusammengefasst ist es eine neue Ära der Computer Infrastruktur, in der sich bereits jetzt Internetriesen wie Amazon, Google oder SalesForce behaupten. In dieser Ausarbeitung stehen die technischen Grundlagen sowie die Chancen und Probleme von Cloud Computing im Vordergrund. Aus forschungsökonomischen Gründen wurde die Architektur auf das Basismodell eingegrenzt. Im ersten Kapitel werden Definitionsversuche von Cloud Computing erläutert und zusammen- gefasst. Anschließend werden im nächsten Kapitel die technischen Grundlagen sowie Vor- und Nachteile behandelt. Das abschließende Kapitel vermittelt die Chancen und Probleme dieser Technologie. Am Ende dieser Arbeit folgt ein kurzes Fazit.
  4. 4. 2. Definitionen 2 2. Definitionen Die Anzahl an unterschiedlichsten Definitionen von Cloud Computing ähnelt schon beinahe einem, sich zunehmend verdichtenden, Dschungel. So wurden beispielsweise auf der Web 2.0 Expo 2008 mehrere hochrangige Geschäftsleute zum Thema Cloud Computing interviewt, un- ter anderem der Softwareentwickler Tim O'Reilly. Die Antworten reichten dabei von „...working in the airplane“ bis hin zu umfangreichen Erklärungen, die auch ein McKinsey Re- port erfasst hatte. (Vgl. Joyent, 2008) Nachstehend werden zwei dieser Definitionen vorgestellt. Sie basieren auf einer Unterneh- mensbefragung und stammen von McKinsey & Company und dem amerikanischen Marktfor- schungs- und Beratungshaus Saugatuck Technology. McKinsey & Company Hardwarebasierter Service, der Rechen-, Netzwerk-, und Speicherkapazität anbietet. Dabei muss der Kunde sich nicht um die Hardware kümmern. Infrastruktur ist anpassbar und skalier- bar. (Vgl. McKinsey & Company, 2009) Saugatuck Technology „Cloud Computing umfasst On-Demand-Infrastruktur (Rechner, Speicher, Netze) und On- Demand-Software (Betriebssysteme, Anwendungen, Middleware, Management-und Entwick- lungs-Tools), die jeweils dynamisch an die Erfordernisse von Geschäftsprozessen angepasst werden. Dazu gehört auch die Fähigkeit, komplette Prozesse zu betreiben und zu managen.“ (Vgl. McKinsey & Company, 2009) Zusammengefasst geht es im Kern darum, dass Ressourcen dynamisch zur Verfügung gestellt werden, wodurch sich die Leistung flexibel an den Workload der Anwendung anpasst.
  5. 5. 3. Grundlagen Cloud Computing 3 3. Grundlagen Cloud Computing Cloud Computing ist eines der meist diskutierten Themen in der Computerbranche. Die Frage „Was ist Cloud Computing?“ wurde bereits im ersten Kapitel behandelt, doch um die Thematik in der Praxis besser zu verstehen, werden in diesem Kapitel die Grundlagen von Cloud Compu- ting vermittelt. Hierbei werden die eingesetzten Technologien, das Architekturmodell von Cloud Computing, die verschiedenen Cloud-Types sowie die wesentlichen Vor- und Nachteile von Cloud Computing erläutert. 3.1. Technologie Cloud Computing macht sich in erster Linie die Technologien Grid-Computing und Virtualisie- rung zum Nutzen. Das Fundament bilden dabei die Rechenzentren der Cloud-Computing An- bieter. Diese Serverkapazitäten werden zusätzlich durch Server-Virtualisierung erhöht. Auf einem Server laufen somit mehrere Instanzen, die wiederum als selbständiger Server benutz- bar sind. Für die Virtualisierung wird aus Kostengründen meistens auf das Open-Source Projekt XEN-Hypervisor zurückgegriffen. (Vgl. Hermann, 2009) Eine weitere Leistungssteigerung erfolgt durch die Parallelisierung mehrerer Instanzen. Bei- spielsweise werden je nach Workload weitere Instanzen automatisch hinzu- bzw. abgeschaltet. Allerdings muss auch die Software diese skalierbare und verteilte Arbeitsweise unterstützen. (Vgl. Hermann, 2009) Deshalb setzt man soggenannte Frameworks (Programmierumgebungen) ein, die oftmals schon vom Cloud Computing Anbieter bereitgestellt werden. So stellt zum Beispiel Amazon Web Services seinen Kunden das freie Framework Hadoop zu Verfügung. (Vgl. Varia, 2008) 3.2. Architektur Unter dem Stichwort Cloud Computing werden derzeit viele Internettechnologien zusammen- gefasst. Gleichermaßen wie bei der Definition gibt es noch kein standardisiertes Architektur- modell. Daher gibt es verschiedene Auffassungen, die allerdings immer die drei Schichten An- wendung, Plattform und Infrastruktur beinhalten oder genauer gesagt Software as a Service (SaaS), Platform as a Service (PaaS) und Infrastructure as a Service (IaaS). (Vgl. Masterson, 2009) Sie bilden die Grundbausteine der Cloud Computing Architektur. Die Anbieter unterscheiden sich dabei nach der Kundenorientierung auf diesen drei Schichten, wobei alle Schichten im Hintergrund vorhanden sind. Im Folgenden wird auf dieses Architekturmodell referenziert und deshalb auch nachstehend genauer erläutert. Anwendung - SaaS Auf der obersten Ebene befindet sich die Anwendung selbst. Anwendungen werden als Service im Abonnement über das Internet bezogen und laufen über den Browser ab. Die Daten, die das Programm bei seiner Laufzeit verarbeitet, werden beim Anbieter gespeichert. Auch über- nimmt der Anbieter die Aufgabe der Wartung und Sicherheit. Zudem sorgt er dafür, dass im-
  6. 6. 3. Grundlagen Cloud Computing 4 mer die neuste Version der Anwendung benutzt wird. Steht eine Aktualisierung des Prog- ramms bereit, spielt der Anbieter dieses automatisch ein, d.h. der Kunde hat keinerlei Aufga- ben der Verwaltung. Typische Anbieter sind SalesForce.com oder Google Apps mit den Office- Onlinediensten Kalender, Mail, Text und Tabellen etc. Plattform - PaaS Historisch gesehen handelt es sich bei Platform as a Service um eine Weiterentwicklung der SaaS Idee. Der Anbieter stellt dabei eine Entwicklungs- und Betriebsumgebung (Framework) für Anwendungen im Internet bereit. (Vgl. Golden, 2009) Die Anwendung kann vom Kunden selbst erweitert oder programmiert werden. Einige Anbieter stellen hierbei Programme oder Dienste bereit die zusammengeklickt werden können. So hat man beispielsweise bei For- ce.com eine Auswahl an über 135.000 Applikationen. Dazu gehören z.B. Projektmanagement-, Intranet-, CMR- oder Groupware-Systeme, die mit einem einfachen Klick aktiviert werden kön- nen. Das besondere an PaaS ist, dass die Anwendungen vom Anbieter selbst gepflegt werden. Aus diesem Grund können sich die Kunden auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren, da sie sich nicht um Wartung, Updates oder Sicherheit kümmern müssen. Anbieter in diesem Seg- ment sind vor allem Google mit der Google App Engine, Force.com der Plattformdienst von SalesForce und Windows Azure. Infrastruktur - IaaS Noch einen Schritt weiter, geht die Idee von Infrastructure as a Service. Hierbei stellt der An- bieter eine virtuelle Computerinfrastruktur bereit, die eine flexible Rechenleistung auf Abruf, für alle Arten von Anwendungen ermöglicht. (Vgl. Varia, 2008) Im Prinzip ist diese Schicht das Fundament von Cloud Computing, auf welches die anderen Technologien aufbauen. Denn hier wird die skalierbare Umgebung für alle Anwendungen bereitgestellt. Vorreiter in diesem Be- reich sind die Amazon Web Services. 3.3. Cloud-Types Es gibt verschiedene Typen von Cloud Computing. Die gebräuchlichste- und bekannteste Form ist die Public-Cloud. Hierbei erfolgt der Zugriff über den Anbieter via. Internet. Die Daten liegen in diesem Fall ausschließlich beim Anbieter. Diese Eigenschaft hat jedoch den negativen Effekt, dass z.B. Firmen die Kontrolle über sensible Firmendaten verlieren. Deshalb gibt es auch noch den Typ Private-Cloud (internal cloud), welcher die Cloud Computing Technologie im eigenen Rechenzentrum umsetzt. Somit würde ein eigenes skalierbares Rechenzentrum für sensible Daten entstehen. Allerdings hängt die Effizienz einer Private-Cloud komplett von dem vorhan- denen Rechenzentrum ab. Zudem würden positive Nebeneffekte wie die Wartungsfreiheit entfallen, da man diese fortan wieder selber durchführen müsste. Aus diesem Grund gibt es noch einen weiteren Typ, welcher beide Formen zu einer Hybrid-Cloud vereint. Diese profitiert von dem Zusammenwirken aus mehreren internen- und/oder externen Clouds bzw. Anbietern. Sensible Daten können somit weiterhin intern verarbeitet werden, während aufwendige Auf- gaben an die externe Cloud abgegeben werden können. (Vgl. CloudeEssential.com)
  7. 7. 3. Grundlagen Cloud Computing 5 3.4. Vor- und Nachteile Cloud Computing bietet für den Kunden zwei wesentliche Vorteile. Zum einen sind die Kosten verbrauchsabhängig, d.h. die Bezahlung erfolgt je nach Bedarf. Dadurch bietet sich die Techno- logie besonders auch für Startup-Unternehmen an, denn es müssen so gut wie keine Anfangs- investitionen getätigt werden. Weder teure Hochleistungsserver noch Kühl- oder Wartungs- kosten fallen an. Es entsteht folglich eine Einsparung bei den eigenen IT-Kosten und beim ei- genen IT-Personal. Gleichzeitig lässt sich die Einführungszeit neuer Anwendungen erheblich verkürzen, weil die notwendigen Ressourcen bereits vorhanden sind. (Vgl. Kraus, 2008) Der zweite wesentliche Vorteil ist die automatische Skalierbarkeit, wodurch der Kunde immer die nötige Leistung zur richtigen Zeit hat (On-Demand Ressource). Ein Beispiel hierfür sind sai- sonale Internetseiten, wie die Internetseite der Fußball WM, denn hier ist nur zu einer be- stimmten Zeit ein Besucheransturm. Durch die skalierbare Architektur können diese Phasen optimal abgefangen werden, da die Last automatisch auf weitere Instanzen verteilt wird. (Vgl. Kraus, 2008) Dies ist beispielsweise auch bei aufwendigen Analysen hilfreich, weil die Prozess- zeit durch viele Instanzen enorm verkürzt werden kann, was sich wiederum positiv auf die anfallenden Kosten auswirkt. Zusätzlich muss sich der Kunde keine Gedanken über die Aufrüstungen der Hardware machen, außer es wird der entsprechende Cloud-Typ eingesetzt. Aufgrund der physikalischen Ausglie- derung der Dienste in die Cloud bzw. Internet hinein, hat der Kunde im Übrigen einen stand- ortunabhängigen Zugriff auf seine Daten und Dienste. (Vgl. Prokop, 2008) Nichtsdestotrotz hat auch Cloud Computing seine Schattenseiten. Im Zuge der Abgabe sensib- ler Firmendaten an einen Dritten, wird der Aspekt Datensicherheit am häufigsten bemängelt. Zwar versuchen die Cloud-Typen “Hybrid-Cloud“ und besonders “Private-Cloud“ diesen Nach- teil auszubessern, allerdings würden bei diesen Typen wichtige Vorteile einer Public-Cloud entfallen. Zumal garantieren die Anbieter keine 100-prozentige Verfügbarkeit (Service Level Agreement) der Dienste. Bekanntermaßen liegt die CIO Schmerzgrenze bei 99,99%. Aber bei- spielsweise garantiert Amazon bei den Amazon Web Service Diensten Amazon S3 eine Verfüg- barkeit von 99,99%, aber beim Cloud Dienst Amazon EC2 nur eine Verfügbarkeit von 99,95%, was unterhalb der CIO Schmerzgrenze liegt. Des Weiteren müssen Kunden unter Umständen ihre bestehende IT-Organisation sowie bestehende Anwendungen oder Prozesse an die Ska- lierbarkeit anpassen. (Vgl. Hermann, 2009) Ein weiterer Nachteil sind die hohen Wechselbar- rieren zu anderen Anbietern, denn bisher gibt es keine Standards, d.h. jeder macht es anders und bei einem Wechsel können erneut Anpassungen an der IT-Organisation und der Anwen- dung anfallen. Die Anbieter geben unabhängig davon keine Erfolgsgarantie kritischer Services, wie z.B. Analysen oder Stapelverarbeitungen, die Verantwortung trägt das Unternehmen also weiterhin selbst. (Vgl. Lochmaier, 2008)
  8. 8. 4. Chancen und Probleme 6 4. Chancen und Probleme Hinsichtlich der Chancen und Probleme von Cloud Computing spalten sich die Meinungen in zwei Fronten. Viele sind vom Erfolg überzeugt, während andere das ganze Thema als einen einzigen großen Hype ansehen. In diesem Kapitel werden daher sowohl die Potenziale als auch die Probleme näher betrachtet. 4.1. Potenzial Bereits jetzt werden Vergleiche mit den Auswirkungen der industriellen Revolution, E-Business oder sogar der Erfindung des Computers gemacht. Cloud Computing sei der neue Stern am Himmel, welcher die ganze IT-Landschaft revolutionieren könne. Der Gartner Hype Cycle 2009 unterstützt diese These vollkommen, denn auch hier ist Cloud Computing das Thema Nummer eins. (Vgl. McKinsey & Company, 2009) In der Realität werden diese Erwartungen natürlich noch nicht erfüllt. Auch ist es abzuwarten inwiefern sich diese Technologie durchsetzen kann. Fakt ist allerdings, dass Cloud Computing sehr gut für anspruchsvolle Aufgaben oder saisonale Dienste geeignet ist. Darunter fallen z.B. Bild- und Videobearbeitungen sowie Konvertierungen. Beispielsweise nutzte die New York Times den Amazon EC2 Dienst (mit 100 Instanzen) um aus 11 Millionen Artikel, innerhalb 24 Stunden, PDF-Versionen zu generieren. (Vgl. Hermann, 2009) Des Weiteren eignet sich Cloud Computing hervorragend für Stapelverarbeitungen wie Analysen oder Nightly-Builds von Prog- rammen, da auch hier nur zu einer bestimmten Zeit, viele Ressourcen benötigt werden. Das- selbe gilt für Internetseiten mit starken Besucherschwankungen, wie z.B. Event-Internetseiten (Super Bowl) oder Internetseiten für Promotion-Zwecke. 4.2. Unklare Fakten Eines der größten Probleme von Cloud Computing sind die unklaren Fakten. Wie bereits er- wähnt, gibt es bisher keine standardisierte Definition. Infolgedessen fehlt auch ein technischer Standard für ein einheitliches Gesamtkonzept. Aus diesem Grund sind viele Führungskräfte verunsichert, was ergo auch die Entwicklung von Cloud Computing eingrenzt. 4.3. Datensicherheit Das wohl am meisten diskutierte Problem ist jedoch die Datensicherheit, denn im Falle einer Public-Cloud werden kritische Firmendaten an einen Dritten abgegeben. Die Kunden sind also vollständig auf die Sicherheit der Anbieter angewiesen. Dabei ist die Frage „Wie sicher sind meine Daten beim Cloud Computing Provider?“ noch nicht vollständig geklärt. So konnten zum Beispiel die Kunden eines Anbieters im Oktober 2006, durch eine Sicherheitslücke, kurzzeitig auf die Daten von anderen Kunden zugreifen. Ein anderes Problem sind die länderspezifischen Datenschutzgesetze, denn aufgrund der Skalierbarkeit werden je nach Bedarf neue Server hin zugeschaltet, wobei der Serverstandort nicht näher konfiguriert werden kann. (Vgl. Hermann,
  9. 9. 4. Chancen und Probleme 7 2009) Eine erste Abhilfe bietet z.B. Amazon mit der Vorauswahl eines Standortes innerhalb der USA oder Europa. 4.4. Akzeptanz Abschließend ist zu sagen, dass viele Führungskräfte noch eine gesunde Skepsis aufweisen. Einerseits ist dies auf die noch fehlende Kostentransparenz zurückzuführen, weil man von Be- ginn an nur schwer erahnen kann, ob man unter dem Strich tatsächlich Kosten einsparen kann. Andererseits ist aus der IT-Organisation heraus oftmals unklar wie die schwankenden Kosten einkalkuliert werden sollen. (Vgl. Kraus, 2008) Auch machen sich viele entscheidende Personen noch Gedanken über die Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit. In den USA zeigen jedoch be- reits viele Praxisbeispiele den Erfolg mit Cloud Computing. Neben dem bereites genannten Beispiel der New York Times setzen z.B. auch die Social-Network Dienste Facebook, Twitter und MySpace auf eine Cloud Computing Architektur um den Anforderungen der Benutzer standzuhalten.
  10. 10. 5. Fazit 8 5. Fazit Der Erfolg von Amazon AWS und SalesForce zeigt bereits jetzt das Potenzial von Cloud Compu- ting. Jedoch schränken die fehlenden Standards und Unklarheiten die Entwicklung und Akzep- tanz ein. Die Tatsache, dass immer mehr Anwendungen den Weg in das Internet finden, lässt allerdings einen Erfolg von Cloud Computing erahnen. Von einer Revolution möchte ich per- sönlich aber noch nicht sprechen, denn es bleibt abzuwarten wie sich diese neue Technologie letztendlich durchsetzt.
  11. 11. Literaturverzeichnis 9 Literaturverzeichnis CloudeEssential.com (2010): Public Cloud, Private Cloud and Cloud Hybrid. http://www.cloudessential.com/cloudcomputing/types_of_cloud_computing.html, Zugriff am 11.01.2010 Golden, B. (2009): Cloud Computing – Die richtige Anwendungsarchitektur. Artikel vom 08.04.2009. http://www.searchdatacenter.de/index.cfm?pid=3899&pk=179769, Zugriff am 18.12.2009 Hermann, W. (2009): Grundlagen Cloud Computing. Artikel vom 16.03.2009. http://www.tecchannel.de/webtechnik/soa/1837978/grundlagen_cloud_computing_saas_virt ualisierung/, Zugriff am 23.12.2009 Joyent (2008): What is Cloud Computing – Interviews at the Web 2.0 Expo. http://www.youtube.com/watch?v=6PNuQHUiV3Q, Zugriff am 06.11.2009 Kraus, M. (2009): Cloud Computing – Modethema oder ein innovativer Weg aus der Wirt- schaftskrise?. Artikel vom 23.12.2008. http://www.searchdatacenter.de/specials/research- zone/viewpoints/articles/187614/, Zugriff am 23.12.2009 Lochmaier, L. (2008): Cloud Computing – ein Trend revolutioniert die Geschäftswelt, Teil 1. Artikel vom 12.12.2008. http://www.searchdatacenter.de/themenbereiche/virtual-desktop- infrastructure/strategien/articles/157338/, Zugriff am 28.12.2009 Masterson, M. (2009): Mehr als nur ein Hype – Cloud Computing. Artikel vom November 2009. http://t3n.de/magazin/mehr-nur-hype-cloud-computing-224115/, Zugriff am 27.12.2009 McKinsey & Company (2009): Clearing the air on cloud computing. Discussion Document March 2009. Prokop, D. (2008): Megatrend Virtualisierung und Cloud Computing – Neue Technik mit hoher Bedeutung für Netzwerk und Dienstanbieter. Artikel vom 10.11.2008. http://www.searchdatacenter.de/themenbereiche/virtualisierung/allgemein/articles/152771/, Zugriff am 21.12.2009 Varia, J. (2008): Cloud Architectures – Amazon Web Services. Whitepaper. http://jineshvaria.s3.amazonaws.com/public/cloudarchitectures-varia.pdf, Zugriff am 18.12.2009

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