Definition Cloud – Infrastructure (IaaS) & Platform (PaaS) as a Service

Cloud ist aus einer modernen IT Strategie nicht mehr wegzudenken. Oftmals wird dieser Begriff selbstverständlich in den Raum gestellt, er steht für Agilität, Self-Service und unbeschränkte, global verfügbare Kapazitäten. Aber was steckt hinter dem Thema?

Was ist die Cloud?

Cloud hat sich im allgemeinen Sprachgebrauch als Abkürzung für Cloud Computing eingebürgert. Allerdings liefern Clouds heute weit mehr als reine Rechenkapazität. So werden viele Services wie zum Beispiel Identity and Access Management (IAM), Active Directories (AD), Datenbanken oder Machine Learning Algorithmen angeboten.

Allgemein gesprochen, ist eine Cloud ein Zusammenschluss aus vielen Servern, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen können. Für den Nutzer selbst ist dabei nicht ersichtlich, wie viele einzelne Maschinen wirklich hinter der Cloud stecken, da diese durch die Virtualisierung von Servern flexibel und effizient eingesetzt werden.

Grundcharakteristika der Cloud sind vor allem:

  • On-Demand und Self-Service (Selbstbedienung)
  • Broad Network Access (Services sind über das Internet verfügbar)
  • Resource Pooling (Kunden teilen sich die physische Infrastruktur)
  • Rapid Elasticity (Schnelle nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit)
  • Measured Service (Bezahlt wird pro genutzter Ressourceneinheit)

Es gibt verschiedene gängige Formen der Cloud; zumeist ist bei Gesprächen um das Thema Cloud von der Public Cloud die Rede. Die Public Cloud ist eine Variante der Cloud, bei der Infrastruktur zentral von einem Unternehmen bereitgestellt und von allen Kunden genutzt werden kann. Dies wird durch einen hohen Automatisierungsgrad im Deployment sowie einer hohen Abstraktion von den eigentlichen Maschinen ermöglicht. Diese stellt sicher, dass die einzelnen Kunden sauber voneinander abgetrennt sind. Die Bezahlung erfolgt dabei gemeinhin im Pay-As-You-Go Verfahren, also basierend auf der tatsächlichen Nutzung von Diensten.

Neben der Public Cloud gibt es allerdings noch weitere Formen in denen Clouds genutzt werden.

Formen der Cloud – “Liefermodelle”

Public Cloud

Die bereits angesprochene Public Cloud stellt Infrastruktur in verschiedensten globalen Regionen bereit und kann von allen Unternehmen und Einzelkunden genutzt werden, ohne ein eigenes Data Center betreiben zu müssen.

Private Cloud

Eine Private Cloud wird exklusiv für ein Unternehmen eingerichtet. Oftmals wird die Cloud dabei im eigenen Rechenzentrum aufgesetzt und selbst betrieben.

Hybrid Cloud

Bei hybriden Cloudmodellen werden oft durch einen zusätzlichen Abstraktions-Layer sowohl Dienste aus den Public und Private Clouds miteinander kombiniert. Für den Nutzer ist dabei oft egal, woher der Service kommt. Diese Form der Cloud bietet eine hohe Flexibilität und reduziert das Risiko eines Vendor Lock-Ins.

Community Cloud

Eine Community Cloud ist in auf einen kleineren Nutzerkreis beschränkte Cloud. Dadurch hat sie Ähnlichkeiten zur Public Cloud, allerdings zielt der beschränkte Nutzerkreis meistens auf städtische Behörden, Universitäten, eine Gruppe von Betrieben, Firmen oder Forschungsgemeinschaften mit ähnlichen Interessen ab.

Virtual Private Cloud

Bezeichnet einen “privaten Bereich” in einer Public Cloud, dieser private Bereich ist dabei für einen bestimmten Kunden gedacht, allerdings auf grundsätzlich für alle Nutzer zur Verfügung stehender Hardware aufgebaut.

Multi-Cloud

Ist ein Ansatz, bei dem Ähnlich wie bei Hybrid Cloud Modellen, mehrere Varianten der Cloud parallel genutzt werden. Nur wird hier üblicherweise nicht zwischen On-Prem Cloud und Public Cloud, sondern verschiedenen Public Cloud Providern abstrahiert. So ist eine Multi-Cloud Strategie dafür gedacht, einer Organisation das beste der jeweiligen Public Clouds zu liefern und gleichzeitig einen Lock-In Effekt zu vermeiden.

Neben den unterschiedlichen Liefermodellen unterteilt man die Cloud in drei Serviceklassen:

Infrastructure as a Service (IaaS)

Die grundlegendste Variante der Cloud Services ist die Bereitstellung von Rechenleistung bzw. virtuellen Maschinen welche über einen API verfügbar sind. Die APIs abstrahieren dabei Details wie das zugrunde liegende Netzwerk, physikalische Hardware wie CPUs, Arbeitsspeicher, Festplatten und Datenpartitionierung etc. Ein solcher Service besteht aus einem Pool von Hypervisors, aus denen das Cloud-System die notwendigen virtuellen Maschinen zur Erstellung, Skalierung und Umsetzung der Systemanforderungen bezieht.

Üblicherweise gibt es zwei Varianten von Infrastructure as a Service:

Cloud Computing

Cloud Computing stellt einem Nutzer on-demand Systeme zur Verfügung. Der Fokus liegt auf virtuellen Maschinen mit unterschiedlichen Betriebssystemen, die auf Abruf provisioniert und genutzt werden. Der Nutzer muss sich nicht um das aktive Management der Ressourcen kümmern: Betrieb, Netzwerke etc. sind als Teil der Dienstleistung (as a Service) enthalten. Ein großer Vorteil der Cloud ist im Vergleich zum eigenen Betrieb neben der Ersparnis eines eigenen Data Centers und den damit verbundenen notwendigen Ressourcen und (personellen) Aufwänden die globale Verfügbarkeit in den Rechenzentren der großen Hyperscaler Clouds. Das ermöglicht die Konzentration auf das eigene Kerngeschäft; Rechenkapazitäten stehen zum gewünschten Zeitpunkt und an der gewünschten (physischen) Lokation bereit.

Durch die gesharte Infrastruktur ist es je nach Anbieter möglich, kurzfristig mehr Leistung zu beziehen als eigentlich provisioniert wurde – der sogenannte Burst Mode. Diese Flexibilität hat allerdings zur Folge, dass andere auf derselben Maschine laufende Prozesse und Dienste davon beeinträchtigt werden können – sogenannte Noisy Neighbours.

Die einfache Bereitstellung und teilweise minuten- oder gar sekundengenaue Abrechnung erlaubt den effizienten Einsatz von Ressourcen. Oftmals gibt es auch die Option zum sehr kostengünstigen Bezug von aktuell nicht genutzten Instanzen – sogenannte Spot Instanzen. Der günstige Preis kommt mit dem Risiko einher, dass sobald ein Kunde die Rechenleistung dediziert anfragt, der Prozess entsprechend unterbrochen wird. Auf diese Art und Weise können auch Unternehmen, die sehr kostensensitiv sind, aber viel Rechenleistung benötigen, Workloads in die Cloud bewegen.

Zudem wird der Einsatz von Spezialhardware, wie GPUs oder TPUs, für die es im eigenen Rechenzentrum keinen Businesscase geben würde, bedarfsbasiert eingesetzt werden.

Cloud Speicher

Network Attached Storage (NAS) stellt einen über das Netzwerk angebundenen Speicher zur Verfügung, um lokale Maschinen zu entlasten, deren Kapazitäten zu erweitern, sowie die Verfügbarkeit des Speichers zu gewährleisten und Backups zu zentralisieren.

Cloud Storage liefert darüber hinaus noch einiges mehr: Der Speicher wird über logische Pools von physischen Maschinen verteilt, zumeist kommen dabei zusätzlich noch mehrere Standorte zum Einsatz um die Verfügbarkeit der Daten zu jedem Zeitpunkt zu gewährleisten. Der Hosting Anbieter stellt die physische Infrastruktur bereit, verwaltet sie und gewährleistet die Verfügbarkeit und Erreichbarkeit des Services. Ein weiterer Vorteil ist das integrierte Identity and Access Management (IAM), das es erlaubt, die gespeicherten Daten gezielt einzelnen Nutzern freizugeben und innerhalb der Organisation sicher zu verteilen. Entsprechende Verschlüsselungsmechanismen sorgen für die notwendige Sicherheit in der Cloud sowie bei der Übertragung der Daten.

Platform as a Service (PaaS)

Die nächsthöhere Ebene ist Platform as a Service und somit das Bindeglied zwischen Infrastructure as a Service und Software as a Service. Der Platform as a Service Gedanke fokussiert sich besonders auf das Schaffen der richtigen Umgebung, auf der dann eigene Software entwickelt, gestartet und betrieben werden kann. 

Alle Komponenten dieser Plattform werden vollständig für den Nutzer gemanagt, sodass dieser sich auf die Entwicklung der Applikation und damit sein Kerngeschäft fokussieren kann. Teile einer solchen Plattform sind üblicherweise Datenbanken, Serverless Umgebungen zur Ausführung von Code, Tools für UX-Design, Monitoring und Workflow-Management oder auch fertige Machine Learning Lösungen. Die Entwicklungszeit für neue Applikationen kann signifikant reduziert werden, wodurch neue Projekte schneller lukrativ sind und mehr Ideen in der Organisation umgesetzt werden können.

Üblicherweise, werden Platform as a Service Lösungen in drei unterschiedlichen Formen bereitgestellt:

  • In der Public Cloud gemanagt von einem Drittanbieter
    Mit minimalen Konfigurationsmöglichkeiten. Dabei werden Lösungen für alle gängigen Stacks und Technologien bereitgestellt
  • In der Public Cloud, aufbauend auf Infrastructure as a Service
    Mit mittleren Konfigurationsmöglichkeiten. Auf Cloud Instanzen wird die jeweilige Plattform selbst aufgebaut und betrieben
  • In der Private Cloud
    Mit maximalen Konfigurationsmöglichkeiten. Hinter einer Firewall auf selbst gemanagter Infrastruktur

Software as a Service (SaaS)

Software as a Service ist die vollumfängliche Form, Services aus der Cloud zu beziehen. Dabei wird eine vollständige lizenzierte Software direkt an den Kunden ausgeliefert. Alternativ wird in dem Kontext auch von On-Demand-Software gesprochen.

Der große Vorteil von SaaS im Gegensatz zu herkömmlicher Software ist, dass es keine Notwendigkeit gibt, die Software zu installieren, zu updaten oder die notwendige Infrastruktur dafür bereitzustellen. Insbesondere die erhöhte Updatefrequenz ist ein großer Vorteil sowohl für Entwicklungshäuser, als auch für Endkunden. Die Faktoren, die dies ermöglichen sind vor allem:

  • Das zentrale Hosting ermöglicht das Update durch den Anbieter statt den Kunden, damit können neue Features schneller und ohne Installationsprozesse durch den Kunden eingespielt werden.
  • Es gibt nur eine Konfiguration der Infrastruktur, das macht sowohl das Testen als auch die Entwicklung der Applikation einfacher und schneller.
  • Es muss immer nur die aktuellste Version der Software supportet werden. Die Notwendigkeit Ressourcen für den Support für ausgelaufenen Features bereitzustellen ist nicht gegeben, da nur eine einzige Version von Kunden genutzt wird.
  • Der Softwarehersteller hat mehr Informationen über die wirkliche Nutzung der Software, sowohl bezogen auf die Features, als auch das User-Interface. Dadurch können Regressionstests effektiver ausgestaltet werden und die Software liefert den Kunden ein besseres Nutzererlebnis.

Viele moderne Lösungen setzen auf diesen Ansatz, da die einzige Notwendigkeit, um die Software zu nutzen ein einfacher, sehr leichtgewichtiger Client ist. Oftmals reicht dafür der normale Webbrowser bereits vollkommen aus. Somit kann die Software von jedem erdenklichen Endgerät genutzt werden und alle individuellen Konfigurationen und Daten sind immer verfügbar. Insbesondere Business Software wie z.B. CRM, CMS, oder E-Mail und Arbeitsorganisation setzen auf diese Form der Auslieferung. Beispiele dafür sind:

  • Salesforce
  • Google GSuite
  • Monday.com
  • Office365

Software as a Service Architecture

Die meisten SaaS Lösungen basieren auf einer sogenannten Multitenant Architecture, d.h. einer Architektur, die von vielen Nutzern parallel genutzt wird. Die Applikation läuft insgesamt auf einer einzelnen für alle Nutzer identisch konfigurierten Infrastruktur. Innerhalb der Applikation werden dann die entsprechenden Ressourcen zugeordnet und verteilt. Teilweise kommt aufgrund von Datenschutzanforderungen dedizierte Infrastruktur für einzelne Kunden zum Einsatz.

Im Allgemeinen müssen SaaS Lösungen sehr skalierbar gebaut werden, daher sind diese meistens als Microservices konzipiert. Sie können getrennt voneinander je nach Bedarf sowohl vertikal als auch horizontal skaliert werden. Die horizontale Skalierbarkeit des Systems erlaubt nicht nur nahezu unbegrenztes Wachstum, sondern auch die geografische Verteilung von Applikationen. Somit ist für alle Kunden ein bestmögliches Nutzererlebnis mit geringen Latenzen gewährleistet.

Welche Cloud Anbieter gibt es?

Der Cloud-Markt ist vermutlich einer der umkämpftesten im IT Sektor. Die Nachfrage nach Cloud-Lösungen nimmt kontinuierlich zu und das Geschäftsmodell ist aufgrund des wiederkehrenden Umsatzes sehr attraktiv. Daher gibt es eine Vielzahl an Anbietern die Cloud-Services zur Verfügung stellen. Umso wichtiger ist es, bei der Cloud Strategie alle Möglichkeiten voll auszuschöpfen: Jeder der Cloud-Anbieter hat unterschiedliche Stärken und Schwächen. Mit zunehmender Kritikalität von Cloud-Services für ein Unternehmen, ist insbesondere ein Multicloud-Ansatz, speziell bei der Datenhaltung, von besonderer Wichtigkeit um potenzielle Abhängigkeiten und Lock-In Effekte zu vermeiden.

Die großen Hyperscaler

Die wohl bekanntesten Cloud-Anbieter sind die Hyperscaler: Cloud-Anbieter, die aufgrund Ihrer technologischen Fähigkeiten in der Lage sind, ihre Systeme so zu skalieren, dass es für Kunden keinen Unterschied macht, ob 100, 1000 oder 10.000.000 Kunden diese Services beziehen. Dabei ist es besonders wichtig, die Netzwerke und physikalische Infrastruktur um weitere Maschinen, RAM, CPUs etc. erweitern zu können.

Typischerweise zählen zu den Hyperscalern die drei größten Anbieter: Google, Microsoft und Amazon. Des Weiteren gibt es Anbieter wie Alibaba oder Tencent für den asiatischen Raum.

Google Cloud Platform (GCP)

Die Google Cloud Platform (GCP) ist das Cloud Offering von Google. Die Cloud besteht aus denselben Services, die Google intern nutzt und läuft auf der ebenfalls selbstgenutzten Infrastruktur. Damit stehen Kunden die Technologien zur Verfügung die den globalen Diensten wie Google Search Engine, Youtube oder aber auch der GSuite zugrunde liegen. Besonders hervorzuheben sind die fortgeschrittenen Data-Analytics- und AI-Tools sowie die Google Kubernetes Engine, die wohl zu den besten Angeboten der Public Clouds zählen. Des Weiteren verfolgt Google einen Multi-Cloud-Ansatz und hat mit Projekten wie Anthos die ersten Schritte gemacht, die Google Cloud Platform und damit das Google Know-How auch in anderen Umgebungen anzubieten.

Microsoft Cloud (Azure)

Azure ist das Cloud-Angebot von Microsoft. Die Cloud läuft in den von Microsoft weltweit betriebenen Data Centers. Sie bietet Software as a Service Lösungen wie Office365 sowie das inzwischen weit verbreitete Power BI als Reporting Tool. Die Cloud ist insbesondere für Microsoft-nahe Themen besonders interessant, ist aber grundsätzlich mit allen Programmiersprachen, Tools und Frameworks kompatibel.

Amazon Web Services (AWS)

Die aktuell meistgenutzte Public Cloud ist von Amazon. Amazon Web Services (AWS) ist eine 100% Tochter des E-Commerce Giganten und macht inzwischen einen signifikanten Teil seines Umsatzes aus. AWS läuft auf der von Amazon selbst genutzten Infrastruktur und bietet ähnlich wie bei Google die von Amazon selbst genutzten Services an. Dabei ist die Plattform die vermutlich umfangreichste: Sie bietet eine Vielzahl an unterschiedlichen Infrastrukturkomponenten, spezialisierte Hardware und hat die größte Regionale Abdeckung von allen großen Cloud-Anbietern. Das angebotene Tooling läuft von IaaS bis hin zu SaaS Lösungen für die Entwicklung von Machine Learning Algorithmen. 

AWS ist aufgrund der weiten Verbreitung und Deployment-Automatisierungslösungen (auf den eigenen Cloud-Komponenten) besonders bei Entwicklern beliebt. Insbesondere Developer, die sich mit dem Cloud Offering sehr gut auskennen, können von vielen der Toolings enormen Nutzen ziehen, sehr schnell Ergebnisse erzielen und diese direkt skalierbar auf der Cloud deployen.

AWS steht immer wieder aufgrund des großen Marktanteils und der starken Verknüpfung mit Amazon in Kritik. Jedoch ist die Position des Anbieters noch weit von einer Monopolstellung entfernt. So führt AWS laut Golem den Markt zwar, dominiert ihn aber nicht.

Weitere internationale Cloud-Anbieter

IBM Cloud

IBM bietet drei Cloud Computing Plattformen, alle sind fokussiert auf Hardware-Infrastruktur. Die Plattformen liefern integrierte Virtualisierung, um die provisionierten Ressourcen möglichst effizient einsetzen zu können. Neben Virtualisierung liefert IBM Websphere Infrastruktur, welche besonders für Applikationsentwicklung ausgelegt ist. Das Management Layer der Cloud inkludiert die IBM Tivoli Middleware. Zudem sind Tools für die effektive Zusammenarbeit, Applikationstest, Analytics, Integration, Security und Deployment Inkludiert.

Yandex Cloud

Die Yandex Cloud ist das Cloud-Angebot des russischen Internetriesen Yandex. Das Unternehmen stellt eine lokale Alternative zu Google dar. Neben der Suchmaschine liefert Yandex ein großes Universum an weiteren Applikationen für den Alltag. Wie Yandex Taxi, Maps, Robotics etc.

Alibaba Cloud

Alibaba ist das größte asiatische Internetunternehmen. Mit Baidu und Tencent kämpft es um die Führungsposition in der größten Volkswirtschaft der Welt. Alibaba ist vergleichbar mit Amazon und die Alibaba Cloud baut entsprechend auf einem ähnlichen Konzept auf, die eigens aufgebaute Infrastruktur auch für Kunden zu nutzen. Die Cloud verfügt über eine Vielzahl an Services, von IaaS bis hin zu Datenbank Services, Content Delivery Networks (CDN) und Security Features wie Anti-DDoS Protection. Alibaba stellt seine Services auch außerhalb Chinas in weltweit über 20 Regionen zur Verfügung und hat damit auch das Potenzial, besonders aufgrund des innovativen chinesischen Technologie-Sektors, international zunehmend an Bedeutung zu gewinnen.

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