Cloud Computing – Hype oder Wirklichkeit? Systemtechnische Grundlagen und Cloud-Management-Systeme Sandra Konz 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 1/29

Agenda Einleitung Begriffsbestimmung Systemtechnische Grundlagen Cloud-Management-Systeme Schussbetrachtung Begrüßung, Vorstellung der Person Gliederung 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 2/29

Einleitung Cloud Computing stellt IT-Dienstleistungen bedarfsgerecht zur Verfügung Ermöglicht Unternehmen ein hohes Maß an Flexibilität Cloud Computing stellt einen fundamentalen Wandel in der Informationstechnologie dar Der Begriff wird stark in den Medien diskutiert Laut dem Gartner Hype Cycle für Cloud Computing 2011 befindet sich Cloud Computing an der Spitze der Technologien und Erwartungen Basis: Variable Kostenmodelle und skalierbare, lose gekoppelte Ressourcen Positiv: Wettbewerbsvorteile z.B. durch kurze Einführungszeiten, reduzierte IT-Kosten Kritisch: Fragen der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Cloud Services Google Suche: Begriff deutlich mehr nachgefragt im Vergleich zu Grid Computing und SaaS [Smith, 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 3/29

Entwicklung zum Cloud Computing 1980 Grid Computing 1990 Utility Computing 2000 Software as a Service 2009 Cloud Computing Cloud Computing resultiert aus einem langjährigen Entwicklungsprozess und stellt eine Zusammenfassung und Weiterentwick-lung bereits bestehender Technologien dar! Stellt keine innovative Technologie dar, sondern Zusammenfassung und Weiterentwicklung bereits bestehender und etablierter Technologien Konzept trägt dem Wunsch nach immer flexibleren und leistungsstärkeren sowie benutzerfreundlicheren Technologien der IT Rechnung [Schulte, 2009a] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 4/29

Definition Cloud Computing Die „Wolke“ steht für das Internet, basierend auf der Darstellung des Internets als Wolke in grafischen Abbildungen für Netzwerktoppologien Keine einheitliche Definition in der Literatur Häufig verwendet wird die Definition der NIST [Vogel et al., 2011] „Cloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources […] that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction” NIST (National Insitiute of Standards an Technologie): Ein Modell für einen problemlosen, auf Abruf verfügbaren Netzzugriff auf einen gemeinsamen Pool aus konfigurierbaren Rechenressourcen (z.B. Netze, Server, Speicher, Anwendungen und Dienste), der schnell bereitgestellt und mit geringfügigem Verwaltungsaufwand bzw. minimalen Eingriffen durch den Dienstanbieter freigegeben werden kann [Mell/Grance, 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 5/29

Systemtechnische Grundlagen Cloud Computing Virtualisierung Grid Computing Utility Computing SOA & Webservices Wie bereits erwähnt, Konzept nicht neu und bestehende Technologien haben maßgeblichen Einfluss genommen Vorstellung der Basistechnologien und wie sie im Cloud Computing integriert sind 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 6/29

Virtualisierung (1/2) Technologien und Konzepte die eine abstrakte Sicht auf verschie- dene physikalische Ressourcen- landschaften ermöglichen Eine „virtuelle Maschine“ läuft als nachgebildeter Rechner auf einem realen System, in einer isolierten Umgebung Grundlage der meisten Cloud-Architekturen Virtualisierung ermöglicht eine effektive und flexible Nutzung der Ressourcen in dem eine virtuelle Maschine … Cloud: Grundlegende Architektur, physikalische Ressourcen werden in Pools gebündelt u. zusammen verwaltet [Baun et al., 2009] [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 7/29

Virtualisierung (2/2) Beispiel: Softwarevirtualisierung Aufteilung eines physikalischen Servers in mehre virtuelle, dadurch Bereitstellung der Cloud Services für mehre Kunden Cloud Computing nutzt die Virtualisierung um Ressourcen bei Bedarf automatisiert und flexibel bereitstellen zu können IT-Infrastruktur eines Cloud-Anbieters wird konsolidiert und kostengünstig betrieben Dadurch Angebot von kostengünstigen Cloud-Services möglich Ohne Virtualisierung (Technologien u. Konzepte) Cloud Computing in der heutigen Form nicht möglich [Baun et al., 2009/Mather et al., 2009] [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 8/29

Grid Computing (1/2) Ursprung in den 90er Jahren Architektur verteilter Systeme die Ressourcen einer virtuellen Organi- sation integriert Aufbauend auf dem WWW Lösung von Rechen- oder Dateninten- siven Aufgaben einzelner Organisa- tionen Koordination verteilter Rechner inner- halb eines Netzwerkes zur gemein- samen Zielerreichung Innerhalb des Grid Computing werden verteilte Rechner innerhalb eines Netzwerkes so koordiniert, dass ein gemeinsames Ziel realisiert werden kann Fokus: Bereitstellung von Infrastrukturen in Form von Speicher- u. Rechenressourcen [Bülbül et al., 2010] [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 9/29

Grid Computing (2/2) Grundlegende Konzepte: - Standardisierung - Automatisierung - Abstraktion von Hardware Cloud Computing übernimmt aus dem Grid Computing grundlegende Kon- zepte und Technologien Grundkonzept für eine Cloud Computing Infrastruktur Über standardisierte Schnittstellen erfolgt der Zugriff auf alle verfügbaren Rechnersysteme innerhalb des Grids, die über einen automatisierten Verteilungsalgorithmus ihre Aufgaben erhalten. Auf Basis der Standardisierung findet der Zugriff auf die unterschiedlichen Ressourcen statt Cloud: durch Grid Computing z.B. flexible u. elastische IT-Infrastruktur möglich [BITKOM, 2009] [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 10/29

Utility Computing Vision aus den Anfängen des Internets IT-Dienstleistungen werden innerhalb einer globalen Marktinfrastruktur auf Basis von standardisierten Einheiten bezogen Basis: Service-orientierte Infrastruktur Über hochverfügbare Datennetze eines Anbieter wird die jeweils benötigte Menge an Rechenkapazitäten und Speicherplatz bezogen Verbrauchsgerechte Abrechnung sowie fest definierte Preise und SLAs Grundzüge finden sich im Cloud Computing wieder Erst durch SOA implementierbar Cloud: Unternehmen bieten Leistungen wie Onlinespeicher, virtuelle Server u. Software als eine gebündelten Service an und rechnen diesen nach verbrauchter Leistung ab [Wanke, 2006 /Ederer, 2007] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 11/29

Service orientierte Architekturen Begriff wurde 1996 von Gartner geprägt und erstmals definiert Transformation von Funktionalitäten einer bestehenden IT- Architektur in Services Komponenten einer SOA sind voneinander unabhängige Services, die flexibel gebunden und orchestriert sind Architekturkonzept für das Cloud Computing unentbehrlich Verwendung: Aufteilung der Anwendungen in einzelne Services, die dann eigene Geschäftsprozesse darstellen Gemeinsame Nutzung und Verteilung der Services durch standardisierte Schnittstellen Komponenten: lose gekoppelt können sie über Nachrichten kommuniziert werden Über standardisierte Schnittstellen können die Services gemeinsam genutzt und verteilt werden Mit einer SOA können die Services so kombiniert werden, dass Veränderungen innerhalb der Geschäftsprozesse schnell nachvollzogen werden können [Champion et al., 2002/Baun et al., 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 12/29

Struktur einer SOA Interaktion durch Nachrichtenaustausch auf Basis von Servicebeschreibungen Veröffentlichung von Informationen über die Services durch den Serviceanbieter Vereinfachte Darstellung einer SOA in der ein Serviceanbieter und eine Servicenehmer interagieren Interaktion über Nachrichtenaustausch auf Basis von Servicebeschreibungen Serviceanbieter: Veröffentlich Infos über Service Servicenehmer: wählt Services über Discovery Agency aus Auswahl der Services durch den Servicenehmer über eine Discovery Agency [Champion et al., 2002] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 13/29

Web Services Werden oft in Zusammenhang mit SOA genannt, basieren aber nur auf diesem Architekturkonzept Webservices sind Technologien mit denen innerhalb einer Organisation oder zwischen Organisationen Softwarekom- ponenten integriert werden Kommunikation über Web Services sinnvoll um potentiell un- zuverlässige Verbindungen zu verbessern Verteilte Systeme integrieren beim Cloud Computing hetero- gene Ressourcen, die sich weltweit an jedem Ort mit Internet befinden können Beispiel: Amazon Webservices (EC2, S3 etc.) [Baun et al., 2011] Amazon: Bestes Beispiel dafür das Webservices zu den grundlegenden Technologien von Cloud Computing gehören. Bei den angebotenen Services wie z.B. EC2 (Elastic Compute Cloud) oder S3 (Simple Storage Service) handelt es sich jeweils um einen eigenen Webservice, der separat über eine eigene Schnittstelle unabhängig angesprochen werden kann [Kossmann/Leymann, 2004] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 14/29

Cloud Computing Utility Computing Grid Computing SOA Virtualisierung Bereitstellung der Ressourcen, bedarfsgerecht und automatisiert Bündelung der Ressourcen zur gemeinsamen Nutzung, flexibel und elastisch Pay-per-Usage-Konzept Einfache Verwaltung durch standardisierte Schnittstellen Unabhängige Ressourcennutzung, unabhängig von Endgeräten mittels Internet Utility Computing Grid Computing SOA Virtualisierung Webservices Cloud Computing: die Bereitstellung von Ressourcen bedarfsgerecht, automatisch und flexibel (Virtualisierung), die Bündelung von Ressourcen zur gemeinsamen Nutzung, flexibel und elastisch (Grid Computing), im Rahmen eines Pay-per-Usage- Konzeptes (Utility Computing), einfach Verwaltet durch standardisierte Schnittstellen (Achitekturkonzept SOA) u. Nutzung der verteilten Ressourcen unabhängig von den Endgeräten (Webservices) [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 15/29

Cloud-Management-Systeme Anforderungen & Voraussetzungen Praxisbeispiel Für die Realisation von Cloud Computing Anwendungen ist eine exakte Steuerung und Kontrolle der Services Voraussetzung. Management-Systeme sind somit bei der Nutzung von Cloud-Services unerlässlich. Die Angeboten Leistungen müssen dargestellt, realisiert und vergütet werden Automatisierte Prozesse stellen die Skalierbarkeit u. Stabilität der Services sicher. 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 16/29

Anforderungen & Voraussetzungen Service Level Agreements Automatisierung Lebenszyklus Anforderungen und Voraussetzungen von Cloud-Management-Systemen 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 17/29

Service Level Agreements Dienstgütervereinbarungen über die Dienstgüte eines Services zwischen Anbieter und Kunde Vereinbarung erfolgt formell d.h. vertraglich und rechtlich bindend Vertrag wird aus der Sicht des Kunden be- schrieben Eigenschaften, Umfang und Qualität der Leistung werden vom Anbieter in einem Servicekatalog festgehalten Im Rahmen des Cloud Computing meist standardisierte SLAs die für alle Kunden gleichermaßen gelten Aber auch Unternehmensspezifische SLAs möglich SLA: die von einem Anbieter zu erbringenden Leistungen u. Abrechnungen werden fest vereinbart, wobei die Dienstgüte vertraglich u. rechtsbindend festgelegt wird Vertrag wird aus der Sicht des Kunden beschrieben u. Anbieter hält im Gegenzug die Eigenschaften, Umfang u. Qualität seiner Leistung in einem Katalog fest. Kostengünstig durch Standardisierung [Baun et al., 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 18/29

Automatisierung Voraussetzung um flexible Anwendungen bereitstellen zu können Automatisierte Prozesse beginnen beim Aufspielen von Systemimages bis zur Bereitstellung des Ausgangszustandes Häufig erfolgt die Bereitstellung eines von Dienstes auf Basis von Ensembles Wichtige Grundlage für fast alle Cloud-Architekturen um dynamische Skalierbarkeit und Fehlertoleranz zu gewährleisten Voraussetzung: Da sonst keine Skalierung der Anwendung innerhalb kürzester Zeit stattfinden kann Notwendig: Monitoringprogramm, dass selbstständig neue Instanzen aufsetzen u. starten kann Ensembles: Gruppe von gleichartigen, vollautomatisch überwachter Ressourcen – dadurch skalierbare Bereitstellung von Services mit gleichbleibendem Verwaltungsaufwand [Friedrichsen/Kepser, 2011/Baun et al., 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 19/29

Lebenszyklus (1/2) Cloud Services durchlaufen definierte Lebenszyklen In einem Servicekatalog werden Umfang und Qualität der Services vom Dienstanbieter abgebildet Berücksichtigung von Service Level Agreements Mit Ende der Nutzungsdauer werden die Serviceaufträge geschlossen Verfahren der Verbrauchserfassung bestimmen den aktuellen Status der entstandenen Kosten Nutzer wählt aus dem Servicekatalog nach Bedarf die für ihn relevanten Services aus SLA: Berücksichtigung u. Überwachung Ende Service: Abwicklung der Servicebausteine u. Zurücksetzung der Ressourcen Abrechnung: regelmäßig oder bei Erreichen eines Limits [Baun et al., 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 20/29

Lebenszyklus (2/2) 1. Definition des Cloud Service 2. Registrierung im Katalog 3. Start des Service Bevor spezifizierte Cloud Services den Kunden angeboten werden können, muss der Cloud Service zuvor definiert werde. Die Auslieferung erfolgt durch ein Service Management. Der Kunden hat nun Zugang zu seinen Services und kann mit diesen arbeiten, diesen modifizieren, einschränken und/oder erweitern. 4. Management der Services 5. Ende des Services [Eigene Darstellung] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 21/29

Service Managementcenter für Cloud Computing Praxisbeispiel Service Managementcenter für Cloud Computing Um den vorgestellten Anforderungen gerecht zu werden, bieten zahlreiche Unternehmen Cloud-Management-Systeme an. Am Markt findet sich eine kaum zu überblickende Anzahl von Lösungen IBM Lösung: Service Managementcenter für Cloud Computing 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 22/29

IMB Service Management Center Das IMB Service Management Center für Cloud Computing bietet eine transparente, kontrollierbare und automatisierte Lösung für dynamisch virtualisierte Umgebungen. Werkzeuge und Verfahren werden zur Verwaltung des gesamten Lebenszyklus eines Cloud Services und der SLAs bereitgestellt IMB biete eine übergreifende Lösung um Transparenz, Kontrolle und Automatisierung von dynamisch virtualisierten Umgebungen zu gewährleisten. Komplexität von Cloud-Computing-Strukturen kann deutlich reduziert u. effizient genutzt werden Werkzeuge u. Verfahren werden bereit gestellt den gesamten Lebenszyklus zu verwalten sowie SLA [IMB Corporation, 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 23/29

Tivoli Service Automation Manager IMB Software Tivoli Service Automation Manager Maximo SLA Manager Innerhalb des Centers biete IBM eine Vielzahl von Softwarelösungen an. Service Automation Manager: zur Verwaltung des gesamten Lebenszyklus, Software ermöglicht eine Automatische Anforderung, Implementierung, Überwachung u. Verwaltung von Cloud-Services SLA-Manager: Möglichkeit SLA Angebote, Verträge und die Bereitstellung von SLA zu überwachen [IMB Corporation, 2011] 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 24/29

Schlussbetrachtung Paradigmenwechsel in der Entwicklung von Informationstechnologien Cloud Computing ist keine neue Technologie sondern eine Zusammenfassung bereits etablierter technischer Möglichkeiten Cloud Computing ermöglicht einen benutzerfreundlichen Zugang zu Ressourcen mit geringem Kostenaufwand Bedürfnisse der Wirtschaft werden erfüllt Cloud Computing ist das Innovationsfeld der nächsten Jahre! Keine neue Technologie: Technische Möglichkeiten die sich im laufe der Zeit immer weiter Entwickelt haben und weiter Entwickeln werden Dynamische Anpassung der Infrastruktur an die Anforderungen der Anwendungen Wirtschaft: Bedürfnis nach der Lieferung von Services per Internet, Aufbau von neuen Geschäftsmodellen 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 25/29

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? 24.01.2012 Seminar Cloud Computing WS 2012 Sandra Konz 26/29

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