Cloud Computing: Ein umfassender Überblick

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Beim Cloud Computing werden Datenverarbeitungsressourcen über das Internet bereitgestellt. Die Nutzer benötigen keine aktiv verwaltete IT-Infrastruktur mehr, um über das Netz auf IT-Systeme und -Dienste zugreifen zu können. Für den Zugang auf einen gemeinsam genutzten Pool konfigurierbarer Ressourcen ist lediglich ein Gerät mit einem Internetbrowser, einer Internetverbindung sowie einem Benutzernamen und einem Passwort erforderlich.

Die bedarfsorientierte und dezentralisierte Natur des Cloud Computing hat zusammen mit seiner Kosteneffizienz unsere Arbeitsweise revolutioniert: Um Projekte zu starten, müssen Start-ups keine umfassenden Investitionen mehr tätigen und Arbeitnehmern ist es möglich, schneller und von überall auf ihre Anwendungen zuzugreifen. Außerdem können große Unternehmen ihren Energieverbrauch reduzieren, indem sie die den Serverbestand aktiv verkleinern.

Das, was Cloud Computing ausmacht, ist die Virtualisierung. Darunter versteht man das Erstellen einer virtuellen (Zweit-)Version – beispielsweise von einer Computerhardware. Dabei wird mithilfe spezieller Software eine virtuelle oder von der Software kreierte Variante einer Computerressource erstellt, anstelle der tatsächlichen Version der gleichen Ressource. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten der Virtualisierung.

Die bei der Virtualisierung verwendete Software, ein sogenannter Hypervisor, ermöglicht die Erstellung von IT-Systemen, die sich an Änderungen der Arbeitslast anpassen lassen. Instanzen von Cloud Computing für Hardware oder Software können je nach Bedarf bereitgestellt werden. In der Praxis bedeutet dies, dass das System mehrere Kunden auf einem einzigen Server zusammenfassen kann: Dabei verfügt jeder über eine virtuelle Maschine, die nicht davon beeinflusst wird, was andere Klienten auf demselben Server tun. Benötigt ein Kunde viel mehr Rechenleistung, kann diese bei Bedarf bereitgestellt werden, ohne dass diese Steigerung die Geschwindigkeit der anderen virtuellen Maschinen beeinträchtigt.

Was sind die wesentlichen Merkmale von Cloud Computing?

Nach Angaben des National Institute of Standards and Technology weist das Cloud Computing fünf wesentliche Merkmale auf:

  • On-demand Self Service

Alles, was Sie für den Zugang zum Cloud Computing benötigen, ist ein Gerät mit einem Browser, eine Internetverbindung sowie einen Benutzernamen und ein Passwort für den Dienst Ihrer Wahl. Die Interaktion mit einem Support ist nur selten erforderlich. Gleichzeitig ist eine komplette eigene IT-Infrastruktur ebenfalls keine Voraussetzung mehr. Dadurch reduzieren sich im Unternehmenskontext die Investitionskosten und die Zeit bis zur Markteinführung erheblich.

  • Broad Network Access

Um Cloud Computing nutzen zu können, benötigen Sie ein Netzwerk, meistens mit Internetzugang. Bei privaten cloudbasierten Diensten kann sich das Gerät überall im Unternehmen befinden.

  • Ressource Pooling

Anbieter von Cloud-Diensten verwenden ein Multi-Tenant-Modell, bei dem ein einziger Server durch Virtualisierung mehrere Clients gleichzeitig und sicher beherbergen kann. Dieser Prozess wird als Ressource Pooling bezeichnet.

  • Rapid Elasticity

Rapid Elasticity ist beim Cloud Computing der Begriff für skalierbare Bereitstellung, also die Fähigkeit, anpassbare Dienste anzubieten. Nutzer von Cloud Computing können automatisch zusätzlichen Speicherplatz in ihren Services anfordern – eine Bereitstellung, die dem Endnutzer nahtlos erscheinen kann. Wie das Pooling von Ressourcen erfolgt dies durch Virtualisierung.

  • Measured Service

Der Abrechnungsprozess ist transparent. Jeder Kunde zahlt nur für die Ressourcen, die er genutzt hat.

Die drei Servicemodelle des Cloud Computing

Beim Cloud Computing gibt es drei verschiedene Servicemodelle. Jedes wird dadurch definiert, wer die Verantwortung und die Eigentumsrechte für die verschiedenen Aspekte der IT-Infrastruktur innehat: IaaS, PaaS & SaaS

Servicemodelle des Cloud Computing im Vergleich
Servicemodelle des Cloud Computing im Vergleich
  • IaaS (Infrastructure as a Service)

Bei IaaS stellt der Anbieter seinen Nutzern Rechenleistung in Form einer reinen IT-Infrastruktur zur Verfügung, die in der Regel aus Servern, Virtualisierungs-, Speicher- und Netzwerkkapazität besteht. Der Kunde baut anschließend ein IT-Netzwerk auf diesem Rahmen auf.

Die bekanntesten IaaS-Anbieter sind Microsoft (Azure) und Amazon Web Services (AWS). PRTG bietet Sensoren zur Überwachung der Dienste beider IaaS-Anbieter. Es gibt drei verschiedene Azure-Sensoren, die jeweils einen anderen Aspekt dieses Microsoft-Dienstes überwachen, sowie Sensoren zum Monitoring von AWS-Alarmen und -Kosten.

  • PaaS (Platform as a Service)

Mit dem PaaS-Modell bietet der Anbieter seinen Nutzern, meist Entwicklern, eine Vielfalt von Hardware- und Softwarediensten an. Dazu gehören zur grundlegenden Infrastruktur, die IaaS definiert, die Middleware und ein Betriebssystem. Darüber hinaus umfasst PaaS oft einige Anwendungen, die Entwickler dann zum Entwerfen, Testen und Bereitstellen ihrer eigenen Anwendungssoftware nutzen können. Die Integration von Datenbanken ist in der Regel in PaaS verfügbar.

Sowohl AWS als auch Microsoft Azure bieten ebenfalls eine Vielzahl von Cloud-Diensten im PaaS-Modell an. Jedoch ist die Branche hier stärker umkämpft und der Wettbewerb wächst. Zu den anderen bekannten Anbietern gehören Heroku, VMware Cloud Foundry und Oracle. PRTG enthält Sensoren zur Überwachung von PaaS-spezifischen AWS-Diensten wie EC2, EBS und ELB.

  • SaaS (Software as a Service)

Bei SaaS ist das Cloud-Service-Unternehmen für alle Elemente der Software und ihr ordnungsgemäßes Funktionieren verantwortlich – vor allem in Bezug auf die zugrundenliegende Infrastruktur und Hardware. Dazu ist der SaaS-Cloud-Anbieter für die Bereitstellung von Software-Updates sowie für die Datensicherheit und Endbenutzeranwendung zuständig. PRTG enthält einen Sensor für die gängige SaaS-Überwachung, zusätzlich zu Zoom und Microsoft-365-Diensten.

PRTG Hosted Monitor ist ein Beispiel für cloudbasiertes SaaS. Die Überwachung Ihrer IT-Infrastruktur war noch nie so einfach, da das System in wenigen Minuten eingerichtet werden kann und keine spezielle Hardware erfordert – so ist die Überwachung von Ihrem Browser aus sofort möglich. Das System hält außerdem die täglichen Aufgaben wie Updates sowie regelmäßige Backups Ihrer Konfiguration und Daten im Blick. Dabei umfasst der Service auch die Überwachung der Sicherheit Ihrer gehosteten Instanz. Beginnen Sie mit einer kostenlosen Testversion und suchen Sie sich, sobald Sie überzeugt sind, ein passendes Preismodell aus. Sie können jederzeit zwischen den Abonnements wechseln.

Was sind die verschiedenen Arten von Cloud Computing?

Das Cloud-Bereitstellungsmodell wird über zwei Punkte definiert: wer die Kontrolle über die physischen Server hat, auf denen die Cloud-Dienste laufen, und wo sich diese befinden.

  • Public Cloud

In der öffentlichen Cloud sind die Systeme und Dienste für jedermann zugänglich. Alle Elemente werden dabei vom Anbieter der Cloud kontrolliert. Dies macht sie kosteneffizient, zuverlässig und praktisch, da für die vertraglich vereinbarten Dienste keine Wartung erforderlich ist. Allerdings kann es Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und des Datenschutzes geben. Unternehmen mit Compliance-Vorschriften müssen auch Fragen wie den Standort des Rechenzentrums berücksichtigen.

  • Private Cloud

Bei einer privaten Cloud befindet sich die Hardware, die alle Systeme und Dienste erzeugt, innerhalb einer Organisation oder einer physischen Grenze. Die Cloud-Plattform wird von der IT-Abteilung eines Unternehmens in einer cloudbasierten geschützten Umgebung implementiert und gewartet. Dies ist die sicherste und individuellste Form des Cloud-Service, aber wesentlich teurer als die Public Cloud.

  • Hybrid Cloud

Die Hybrid Cloud bietet vielen Unternehmen das Beste aus beiden Welten: Wichtige Dienste und Daten können privat gehostet werden, während sich die Anwendungen in einer öffentlichen Cloud-Umgebung befinden. Die Lücke zwischen beiden kann proprietäre Software überbücken. Die Hybrid Cloud ist die bevorzugte Lösung für die Unternehmens-IT.

  • Community Cloud

Eine Community Cloud ist eine Infrastruktur des Cloud Computings, die mehrere Organisationen mit gemeinsamen Interessen oder Anliegen gemeinsam nutzen. Die Cloud kann intern oder von einem Dritten verwaltet werden. Sicherheit, Einhaltung von Vorschriften oder Fragen der Rechtsprechung sind Beispiele für Themen, die Organisationen verbinden und deshalb eine gemeinschaftliche Nutzung von Rechenressourcen erforderlich machen könnte.

  • Multi-Cloud

Beim Bereitstellungsmodell der Multi-Cloud nutzt eine Organisation mehrere Unternehmen für Computing- und Speicherlösungen. Diese Dienste werden in eine einzige Architektur integriert, um die Infrastrukturfunktionen und -kosten zu verbessern. Dadurch wird die Bindung an einen bestimmten Anbieter vermieden und es sind Einsparungen möglich. Gleichzeitig lassen sich damit Lösungen für Compliance-Probleme finden, indem lokale Anbieter in verschiedenen geografischen Gebieten unter Vertrag genommen werden. Im Gegensatz zum Hybridmodell werden bei der Multi-Cloud alle Ressourcen von öffentlichen Cloud-Anbietern bezogen.

Nutzen und Vorteile des Cloud Computing

Ob es sich bei der Cloud um eine Evolution oder eine Revolution im Computing handelt, wird noch diskutiert. Klar ist jedoch, dass das Konzept einen enormen Umbruch in der IT-Branche bewirkt hat. Auch über die IT hinaus haben die zahlreichen Vorteile der Cloud zu einer umfassenden Integration geführt.

Geringere Kosten

Gemessen an den höheren Preisen anderer IT-Lösungen, sehen viele Nutzer in den geringeren Kosten des Cloud Computing den größten Vorteil. Im Vergleich zur entsprechenden Rechenleistung in einem Szenario ohne Cloud, benötigen Unternehmen oder Privatpersonen so nur einen Bruchteil der IT-Infrastruktur – ein Punkt, der hohe Ersparnisse mit sich bringt.

Bessere Skalierbarkeit

Rapid Elasticity ist der Begriff für die skalierbare und Bereitstellung im Zusammenhang mit Cloud Computing. Dabei ist diese von Natur aus äußerst flexibel: Wenn Sie mehr Rechenleistung benötigen, können Sie diese bei Bedarf abrufen. Es ist also nicht nötig, die IT-Abteilungen anzurufen und Anträge zu stellen. Für viele Unternehmen, insbesondere in der Technologiebranche, können die Bereitstellungszeiten durch diese Skalierbarkeit erheblich verkürzt werden, was einen Wettbewerbsvorteil darstellt.

Mehr Mobilität

Ein weiterer großer Vorteil des Cloud Computing besteht darin, dass es internetbasiert ist und somit von überall aus genutzt werden kann. In der COVID-19-Krise haben viele Unternehmen zur Sicherheit ihrer Mitarbeiter auf Homeoffice-Arbeitsmodelle umgestellt. Dies war nur dank Cloud Computing möglich.

Automatische Datensicherung

Da alle Daten beim Cloud Computing in den Rechenzentren des Cloud-Anbieters gespeichert werden, sind die Daten eines Nutzers immer gesichert. Cloud-Computing-Dienste sind daher ein wesentlicher Bestandteil des Notfallplans eines jeden Unternehmens und tragen zur Gewährleistung der Geschäftskontinuität bei. Für Privatpersonen, die ein Smartphone oder Tablet verwenden, bedeutet dies, dass ihre Daten an einem anderen Ort sicher gespeichert sind und immer zur Verfügung stehen – selbst, wenn das Gerät kaputtgeht oder gestohlen wird.

Bessere Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit

Cloud Computing ist umweltfreundlich:. In den alten Rechenzentren war die steigende Zahl an Servern ein großes Problem. Da sie aber nicht mit voller Kapazität liefen, wurden mehr Server benötigt, um den steigenden Bedarf an Rechenleistung zu decken. Dadurch erhöhten sich wiederum die Energiekosten, da die Unternehmen ihre Anlagen zusätzlich kühlen mussten. Cloud Computing bedeutet, dass weniger Server für eine gleichwertige Rechenleistung benötigt werden, da diese effizienter arbeiten. Diese Verringerung der Zahl der physischen Server trägt ebenfalls dazu bei, die Energiekosten zu senken.

Geschichte des Cloud Computing

Der Beginn von Cloud Computing wie wir es heute verstehen, ist 2006 anzusiedeln. In diesem Jahr brachte Amazon zwei Produkte auf den Markt: S3 (Simple Storage Service) und EC2 (Elastic Cloud Computer). Die Ideen, die dem Cloud Computing zugrunde liegen, gab es jedoch schon seit den 1950er Jahren – vor allem in der Time-Sharing-Theorie bezüglich Mainframes von Professor John McCarthy. Der Informatiker Christopher Strachey schlug 1959 erstmals die Virtualisierung als Weg vor, um die gemeinsame Nutzung von Großrechnern praktikabel zu machen.

Auf Basis dieser grundlegenden Cloud-Computing-Ansätze mussten nun drei Dinge entwickelt werden, um die Ideen realisierbar zu machen: Zum einen ein Betriebssystem, das die physischen Computerressourcen verwalten kann. Dazu kommt die Virtualisierungstechnologie, die die Verteilung der Ressourcen ermöglicht – und natürlich das Internet.

Den Vorläufern des Cloud Computing – zunächst dem Time-Sharing, später dem weiterentwickelten Grid Computing – wurde in den 1970er und 1980er Jahren wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Schließlich konzentrierte sich die IT-Industrie auf den lukrativen Markt des Utility Computing. Dennoch arbeiteten Forschungsteams im Hintergrund weiter an der Verbesserung der Werkzeuge, um die Cloud-Funktionen auf ein umfassendes Level zu bringen.

Der Begriff Cloud Computing wurde erstmals 1996 von Führungskräften bei Compaq verwendet. In diesem Jahr stellte das Unternehmen einen Geschäftsplan in Höhe von 2 Milliarden US-Dollar pro Jahr auf, um Internet-Service-Provider mit Servern zu versorgen. Dies war Teil einer Vorhersage von Compaq: Schließlich solle sich die Unternehmenssoftware schon bald ins Internet verlagern, während Dienste wie die Online-Speicherung von Dateien für Verbraucher zum Alltag werden würde. Die drei erforderlichen Faktoren für die Realisierung der Cloud, nämlich die Software zur Verwaltung von Ressourcen, die Virtualisierung und das Internet, kamen endlich zusammen. Damit begann eine Phase der Beschleunigung des Sektors, worauf sich die ersten Erfolgsgeschichten (und Misserfolge) von SaaS-Unternehmen abzuzeichnen begannen.

Trotz des Platzens der Dotcom-Blase Ende der 90er Jahre war klar, dass die Cloud für viele Unternehmen der richtige Weg war. Das Konzept einer vollständig öffentlichen Cloud, PaaS und IaaS, blieb jedoch unerreichbar. Amazon war zu diesem Zeitpunkt bereits ein führender Online-Einzelhändler und stieg in den Bereich des E-Commerce als Service ein. Dazu stellte das Unternehmen seine internen Ressourcen auf eine serviceorientierte Architektur um, maximierte die Autonomie der Entwicklungsteams und wandte ein kontinuierliches Bereitstellungsmodell an. Um die Rendite seiner weitläufigen Rechnerkapazität zu maximieren, öffnete Amazon.com seine Plattform für alle Entwickler – und bis 2004 wurden darauf mehr als hundert Anwendungen programmiert. Das unerwartete Interesse der Developer überraschte Amazon, aber das Unternehmen reagierte schnell: Schon bald wurden Datenbank, Speicher sowie Rechenleistung als die ersten Cloud-Infrastrukturdienste angeboten. In den Jahren nach dem offiziellen Start im Jahr 2006 brachte AWS mehrere Produkte und Dienste auf den Markt, 2010 migrierte der Einzelhandel von Amazon.com zu AWS. Heute ist AWS Marktführer mit einem Umsatz von 62 Milliarden US-Dollar, Stand 2021.

Die Autorin:
Greta Warren-Fiedel ist Mitglied des Teams für Dokumentation und Internationalisierung bei Paessler. Sie beschäftigt sich insbesondere mit der Lokalisierung von PRTG-Benutzeroberflächen und passt diese technisch korrekt und zielgruppenorientiert an, um sie in internationalen Märkten kommerziell nutzbar zu machen.

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