Was ist eine Cloud-Architektur?

Digitales Business

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Datum 20.10.2021
Lesezeit 6 Min.

Was ist eine Cloud-Architektur?

Kaum etwas hat die digitale Welt in den letzten Jahren so nachhaltig verändert wie das Thema Cloud-Lösungen. Allein für das Jahr 2021 erwartet das Beratungsunternehmen Gartner einen Anstieg des weltweiten Public-Cloud-Umsatzes um rund 23 Prozent. Am Cloud Computing führt somit kein Weg mehr vorbei. Grund genug, sich mit der eigenen Cloud-Architektur zu beschäftigen.

Längst ist der partielle oder unternehmensweite Umstieg auf Cloud-Lösungen keine Domäne von Großunternehmen mehr, die hier lange Vorreiter waren. So gaben zuletzt gegenüber dem Statischen Bundesamt 24 Prozent aller befragten kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) mit bis zu neun Beschäftigten an, kostenpflichtige Cloud-Computing-Angebote aktiv zu setzen. Noch im Jahr 2018 waren es noch 18 Prozent gewesen. Die Cloud wird also auch für immer mehr mittelständische Handwerksbetriebe und Dienstleistungsunternehmen zu Datenspeicherort und IT-Plattform der Wahl. Ob Großunternehmen oder KMU: Für alle stellt sich beim Umstieg gleichermaßen die Frage nach der zum Unternehmen passenden Cloud-Architektur.

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Was ist eine Cloud-Architektur?

Kurz gesagt: Die Architektur einer Cloud definiert, wie diese strukturell aufgebaut ist und wie die darin eingesetzten Technologien miteinander verknüpft sind. Weiterhin bestimmt sie, nach welchen Regeln Anwendungen in die Cloud eingebunden sind und wie sie darin ausgeführt werden können. Die Architektur einer Cloud ist also mit den Bau- und Wartungsplänen eines großen Gebäudes vergleichbar.

Am Anfang steht beim Entwurf einer Cloud-Architektur immer das Lastenheft des Kunden: Welche Anforderungen werden hinsichtlich Skalierbarkeit, Sicherheit und Stabilität an die Cloud gestellt? Wie soll diese an das Internet oder an Kundensysteme angebunden werden? Welche Applikationen oder Entwicklungsumgebungen müssen auf ihr laufen? Ist das Unternehmen bereits weit vorangeschritten auf dem Weg zur Industrie 4.0 und setzt auch in seiner eigenen Fertigung auf Technologien des IoT, die wiederum mit der Unternehmens-Cloud verknüpft werden sollen?

Aus diesem Anforderungsprofil ergibt sich, wo das Cloud Computing stattfinden soll (sogenanntes Deployment). Aber auch der technische Level, auf dem die Cloud-Dienste bereitgestellt werden sollen, muss passend zu den Spezifikationen des Kunden ausgewählt werden.

Ziel ist immer eine Gesamt-Architektur, die für den Kunden Kosten spart und seine betriebliche Effizienz deutlich steigert.

Video: YouTube / Zeedup Official

 

Welche Cloud-Architektur-Modelle gibt es?

Mögliche Deployment-Modelle für Clouds sind die öffentliche Public Cloud, die für eine einzelne Organisation bereitgestellte Private Cloud oder die Community Cloud, die gleich einer ganzen Gruppe von Benutzern zur Verfügung steht. Auch Kombinationen aus verschiedenen Deployment-Modellen können sinnvoll sein, etwa die sogenannte Hybrid-Cloud, die wiederum Public Cloud und Private Cloud unter einem Dach zusammenführt.

Auswählbare Level des Cloud Computing sind auf niedriger Ebene die reine Infrastruktur-Cloud (Infrastructure as a Service, kurz: IaaS) oder die Plattform-Cloud (PaaS). Auf höheren Ebenen gibt es zum Beispiel die Cloud als Software as a Service (SaaS). Auch hier gibt es wieder weitere Formen und Mischformen, sodass in der Praxis jede Cloud individuell auf die Kundenwünsche angepasst werden kann.

Immer beliebter wird die Cloud als Function as a Service (FaaS). Hier wird weder Rechenkapazität oder Software bereitgestellt, sondern der Kunde nutzt lediglich eine oder mehrere Funktionen des Cloud-Anbieters. Diese Funktionen sind oft hoch spezialisiert und sehr rechenintensiv. Das kann beispielsweise Echtzeit-Routing im Straßenverkehr sein oder auch eine multilinguale Spracherkennung.

 

Applikationen in die Cloud Architektur einbinden – das ist zu beachten

Eine wichtige Teildisziplin der Cloud-Architektur-Definition ist das richtige Einbinden von Applikationen und Anwendungs-Umgebungen in die Unternehmens-Cloud. Hier gibt es gleich mehrere Punkte, die Sie vor der Entscheidung über Ihre Cloud-Architektur klären sollten:

  • Welche Anwendungen müssen von Anfang an in der Cloud laufen und welche zukünftigen Applikationen, die bisher noch nicht im Unternehmen eingeführt oder überhaupt entwickelt sind, sollen später in die Cloud integriert werden können?
  • Sollen eine oder mehrere APIs (Application Programming Interfaces) in der Cloud zum Einsatz kommen und wie sollen die Zugriffsrechte hierauf organisiert sein? Soll es möglich sein, dass neben internen Programmierern auch Partner oder externe Programmierer über eine API Anwendungen entwickeln, die dann in der eigenen Cloud laufen?
  • Wie sollen innerhalb der Cloud die Ressourcen zwischen den einzelnen Anwendungen verteilt werden und welche Prioritäten gibt es dabei?
  • Wie funktioniert die Kommunikation zwischen den einzelnen Anwendungen in der Cloud? Welche Middleware wird hierfür eingesetzt und wie regelt sie den Informationsaustausch zwischen den Applikationen?
  • Welche Anwendungen erzeugen welche Datenbestände? In welcher Form werden diese Daten wiederum organisiert und anderen Anwendungen zwecks Auswertung oder Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt?
  • Kommt künstliche Intelligenz im Unternehmen zum Einsatz und wie greift diese auf Datenbestände oder Anwendungen der Cloud zu?

 

Skalierbarkeit der Cloud Architektur – wenn Leistung kein Limit kennt

Einer der größten Vorteile der Cloud gegenüber On-Premise-Lösungen ist ihre einfache Skalierbarkeit – immer passend zum sich stetig verändernden Ressourcenbedarf der Kunden. Egal, ob Ihr Unternehmen kurzfristig mehr Rechenleistung für eine Anwendungsentwicklung benötigt, Ihr Webshop aufgrund saisonaler Schwankungen oder einer laufenden Marketing-Maßnahme mehr Kapazitäten verlangt oder Sie innerhalb Ihrer Big-Data-Bestände komplexe Auswertungen durchführen möchten, um hieraus Smart Data zu gewinnen: In allen Fällen können Sie bei Ihrem Cloud-Dienstleister kurzfristig mehr Speicherpower oder Rechenleistung nachfordern. Und nach Rückgang der Nachfrage können Sie ungenutzte Ressourcen auch wieder freigeben. Je nach Vertragsmodell geht dieses Herauf- oder Herunterskalieren in der Regel sogar automatisch.

Unterschieden wird hierbei zwischen der vertikalen und der horizontalen Skalierbarkeit Ihrer Cloud-Architektur. Eine vertikale Skalierung bedeutet, dass bei wachsender Nachfrage beispielsweise eine einzelne Applikation auf eine stärkere virtuelle Maschine umgeleitet wird, sie mehr Festplattenspeicher oder zusätzliche Rechenkerne zur Verwendung erhält, aber dabei weiterhin auf dem selben Server läuft.

Die horizontale Skalierung hingegen beschreibt das reale Hinzufügen weiterer physischer Maschinen zum Rechencluster bei ihrem Cloud-Anbieter. In der Praxis funktioniert das horizontale Skalieren meist schneller und ohne zwischenzeitliches Einfrieren Ihrer Prozesse, weshalb es zu bevorzugen ist.

Die Fähigkeit, besonders schnell auf Schwankungen zu reagieren, wird wiederum als Elastizität bezeichnet. Ihr Cloud-Anbieter nennt Ihnen Details zu Skalierbarkeit und Elastizität seiner Produkte.

Video: YouTube / Gaurav Sen

Die richtige Cloud-Architektur für höchste Datensicherheit oder Edge Computing

Last but not least sollten Sie auch Standort-Fragen bei Ihrer Cloud-Architektur berücksichtigen. So kann das Verteilen Ihrer Daten auf möglichst weit auseinander liegende Rechenzentren ein guter Schutz gegen Totalverlust sein. Risiken minimieren sich, wenn Backups auf unterschiedliche Server in unterschiedlichen Rechenzentren in unterschiedlichen Ländern verteilt werden. Extremereignisse (Zusammenbruch des Stromnetzes, Feuer, Wasserschaden), die im Zweifelsfall nur einen Standort oder ein Land betreffen, schaden Ihnen so weniger.


Umgekehrt bedeutet mehr Dezentralität aber auch höhere Datenlaufzeiten. Für zeitunkritische Anwendungen wie das Versenden eines Kundenmailings ist dies nicht relevant. Anders sieht dies aus für Unternehmen, die an der Börse Hochgeschwindigkeitshandel betreiben. Aber auch das wachsende Segment der autonom verfahrenden Transport- und Fertigungsmaschinen ist auf schnelle Cloud-Speicher angewiesen. Hier schafft der neue Mobilfunkstandard 5G die technischen Voraussetzungen, um in Echtzeit Telemetriedaten mit einem Rechenzentrum auszutauschen und Ihre Fahrzeuge so sicher durch Produktionsumgebungen zu manövrieren. Unnötig lange Datenlaufzeiten können sich aber nachteilig auf Präzision und Verfahrgeschwindigkeit auswirken.

Auch beim Edge Computing sind kurze Datenlaufzeiten wichtig. Hierunter wird das Erzeugen und direkte Weiterverarbeiten großer Datenmengen am Rand („Edge“) Ihrer Cloud oder Unternehmens-IT verstanden. Sinnvoll ist das Edge Computing beispielsweise für Fertigungsanlagen mit Sensoren, die riesige Datenmengen erzeugen, die wiederum direkt andere Maschinen ansteuern: Zum Beispiel eine Hochgeschwindigkeitskamera mit Mustererkennung, die wiederum eine CNC-Fräse programmiert. Laufen diese Daten unterwegs allerdings doch durch Ihre Cloud und dabei zwischen mehreren Rechenzentren hin und her, wird deren Latenz wieder so hoch, dass das Edge Computing nicht mehr funktioniert und die Maschine im schlimmsten Fall abschaltet.

Eine gute Cloud-Architektur ist also eine Architektur, die Skalierbarkeit, Sicherheit, Geschwindigkeit und viele andere Cloud-Parameter gemäß den Unternehmensanforderungen berücksichtigt und optimal zu einem Paket zusammenschnürt.

 

Sie nutzen selbst Cloud Computing und haben sich Ihre Cloud-Architektur passend zu Ihren Anforderungen zusammengestellt? Schreiben Sie uns in den Kommentaren, welche Parameter Sie wie gewählt haben.

 

 


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