Cloud-Skalierbarkeit

Was ist Cloud-Skalierbarkeit?

Skalierbarkeit im Cloud Computing bezieht sich auf die Fähigkeit einer Cloud-Umgebung, sich im Laufe der Zeit an steigende oder sinkende Arbeitslasten anzupassen, ohne dass es zu einer merklichen Änderung der Leistung oder Zuverlässigkeit kommt. Im Idealfall sollte eine skalierbare Cloud-Umgebung auch vorhersehbare und konsistente Kosten bieten, wenn sich die Arbeitslasten ändern.

Skalierbarkeit ist wichtig, da die Cloud-Auslastung eines Unternehmens nicht konstant ist. Schwankungen bei Geschäfts-, Forschungs- und Entwicklungsprojekten sowie Änderungen bei Produktangeboten können den Bedarf an Cloud-basierter Verarbeitung erhöhen oder verringern. Eine Cloud-Umgebung muss mit dem Wachstum eines Unternehmens Schritt halten.

Manche verwechseln die Skalierbarkeit der Cloud mit der Elastizität, die sich auf kurzfristige Echtzeitreaktionen auf plötzliche Änderungen der Cloud-Verarbeitungsnachfrage bezieht, wie zum Beispiel einen unerwarteten Anstieg des Datenverkehrs. Die Skalierbarkeit der Cloud befasst sich mit dem langfristigen, geplanten Wachstum der Nachfrage, sei es durch erhöhten Kundenverkehr, regionale Expansion oder eine Übernahme. Skalierbarkeit und Elastizität gehen jedoch Hand in Hand, wenn ein langfristiger Cloud-Plan erstellt wird.

Warum ist die Cloud skalierbar?

Die Cloud ist aufgrund ihrer Infrastruktur von Natur aus skalierbar: Rechenzentren mit einer großen Anzahl von Servern, die von einer Software gesteuert werden, die die Anforderungen an den Arbeitspensum, die Sicherheit, Daten-Storage und -segmentierung und vieles mehr verwaltet. Ein Cloud-Host-Anbieter kann Tausende von Kunden haben, von denen jeder einen ständig variierenden Workload-Bedarf hat. Im täglichen Betrieb erstellt die Software virtuelle Maschinen für jedes Kundenkonto innerhalb des Host-Rechenzentrums, und die Daten jedes Cloud-Kunden werden auf diese VMs verteilt. Benötigt ein Kunde mehr Storage, erstellt das Host-System weitere VMs, um diesen zu bewältigen. Das ist eher eine Elastizitätsfunktion.

Um langfristiges, geplantes Wachstum zu bewältigen, kann ein Cloud-Host-Anbieter Knoten hinzufügen, die eigenständige Recheneinheiten innerhalb der Cloud-Umgebung sind. Knoten arbeiten in einer Gruppe zusammen, die als Cluster bezeichnet wird, um die Anforderungen eines Cloud-Kontos zu erfüllen.

Die Cloud-Infrastruktur kann auch auf andere Weise skaliert werden. Beispielsweise könnte ein Cloud-Kunde leistungsstärkere Server oder die Nutzung mehrerer Rechenzentren benötigen, sobald seine Verarbeitungsanforderungen einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Wie das geschieht, hängt von der Art der Cloud-Umgebung ab, die der Kunde nutzt. Es gibt folgende mögliche Arten von Cloud-Umgebungen:

• Die Public Cloud wird von einem externen Cloud Service Provider (CSP) verwaltet, der seine Dienste über das Internet bereitstellt. Der Kunde teilt sich die Rechenressourcen mit anderen CSP-Kunden, sodass die zur Skalierung hinzugefügten Ressourcen virtualisiert werden.
• Die Private Cloud wird in der Regel von der Organisation betrieben, die sie nutzt, wodurch sie mehr Kontrolle darüber hat, wie sie Ressourcen hinzufügt, wenn das Unternehmen wächst.
• Die Hybrid Cloud ist eine Kombination aus Public und Private Cloud und bietet mehr Flexibilität bei der Zuweisung und dem Hinzufügen von Ressourcen.
• Die Multi Cloud nutzt die Dienste mehrerer CSPs. Unternehmen nutzen einen Multi-Cloud-Ansatz, um eine Anbieterabhängigkeit zu vermeiden und die Cloud-Zuverlässigkeit zu erhöhen, falls es bei einem CSP zu einer Störung kommt. Ein Multi-Cloud-Ansatz bietet auch mehr Flexibilität bei der Skalierung einer Cloud-Umgebung.

Welche Arten von Cloud-Skalierbarkeit gibt es?

Für Ihre Cloud-Infrastruktur sind drei Arten von Cloud-Skalierbarkeit zu berücksichtigen:

1. Vertikale Skalierung, auch als Scaling-up bezeichnet, bezieht sich auf das Hinzufügen weitere Ressourcen zu vorhandener physischer Hardware, in der Regel zu Zentralprozessoren, RAM oder Storage. Diese Optimierung vorhandener Cloud-Server ist die kostengünstigste Art der Skalierung, vorausgesetzt, die Verarbeitungsanforderungen übersteigen nicht das, was die Optimierung bieten kann.

2. Horizontale Skalierung, auch als Scaling-out bekannt, bezieht sich auf das Hinzufügen weiterer Instanzen auf einer Ressource, wie zum Beispiel Server, zur Cloud-Umgebung. Diese Methode verteilt die Arbeitslast auf mehr Ressourcen und wird häufig für Anwendungen mit hohen Verarbeitungsanforderungen einsetzt, zum Beispiel für eine Website mit starkem Datenverkehr oder für die Datenanalyse bei großen Datensätzen.

3. Bei der diagonalen Skalierung, auch als hybride Skalierung bezeichnet, werden sowohl vertikale als auch horizontale Skalierungsmethoden eingesetzt. Ihr Hauptvorteil ist die Flexibilität. Bei der horizontalen Skalierung können beispielsweise neue Instanzen nicht schnell genug online geschaltet werden, um einen Spitzenwert bei der Verarbeitungsnachfrage zu erreichen, während die vertikale Skalierung schneller reagieren kann. Die diagonale Skalierung wird am häufigsten bei Anwendungen eingesetzt, die ein hohes Maß an Verarbeitungsleistung, Netzwerkbandbreite und Storage erfordern.

Vorteile der Cloud-Skalierbarkeit

Die Vorteile der Cloud-Skalierbarkeit lassen sich am besten verstehen, wenn man sie mit der Skalierung eines lokalen Netzwerks vergleicht. Das sind die wichtigsten zu vergleichenden Faktoren:

• Kosten: Sie wollen ein maximale Rendite für jede IT-Investition, und dazu gehört auch die Vorhersehbarkeit der Kosten. Die Planung einer langfristigen Erweiterung eines lokalen Netzwerks erfordert die Berücksichtigung von zusätzlichem Personal, externen Beratern, Hardware, Serviceverträgen, Kommunikationsbandbreite, Software-Upgrades und so weiter. Unerwartete Ereignisse können die Kosten für diese neuen Ressourcen leicht in die Höhe treiben. In einer Cloud-Umgebung verfügt der CSP bereits über diese Ressourcen, wenn ein Kunde eine kosteneffektive Skalierung benötigt. Dadurch lassen sich die Kosten leichter vorhersagen und im Rahmen des Budgets halten.
• Business Agility: Eine Cloud-Umgebung ist so konzipiert, dass sie sich an unerwartete Veränderungen anpassen kann und Ressourcen bereitstellen, die darauf warten, zugewiesen zu werden. Die meisten lokalen Umgebungen können nur begrenzt skaliert werden, bevor weitere Investitionen in Ressourcen erforderlich werden.
• Sicherheit: Die großen CSPs gehören zu den am besten gesicherten Unternehmen. Die Sicherheit von lokalen Umgebungen ist nur so gut wie ihr schwächster Punkt. Unternehmen sind oft blind für ihre größten Netzwerkrisiken und können nicht mit den Sicherheitsressourcen von CSPs mithalten. Dieses Problem wird bei der Skalierung eines unternehmensinternen Netzwerks noch verschärft, da dadurch in der Regel mehr Schwachstellen entstehen.
• Performance: Lokale Netzwerke werden wahrscheinlich Schwierigkeiten haben, ein optimales Leistungsniveau aufrechtzuerhalten, wenn die Anforderungen an sie schneller als geplant steigen oder wenn eine Spitze im Datenverkehr auftritt. Cloud-Umgebungen wiederum sind so konzipiert, dass sie unerwartete Änderungen bewältigen können.
• Verlässlichkeit: Die Skalierung eines lokalen Netzwerks führt in der Regel zu einer Unterbrechung des Geschäftsbetriebs, da neue Ressourcen in Betrieb genommen und alte stillgelegt werden und das IT-Personal überlastet ist. Cloud-Umgebungen lassen sich nahtlos skalieren, da die Ressourcen redundant sind und die Arbeitslasten verteilt werden können.
• geografische Expansion: Eine geplante Expansion in eine andere globale Region ist oft ein Grund für die Skalierung eines IT-Netzwerks. Bei einem lokalen Netzwerk erfordert die Expansion in eine neue Region wahrscheinlich den Aufbau eines neuen lokalen Netzwerks mit Hardware-, Software- und Personalressourcen. Die großen CSPs haben eine globale Reichweite und können Netzwerkdienste problemlos in eine neue Region bringen.

Herausforderungen der Cloud-Skalierbarkeit

Das sind die vier wichtigsten Herausforderungen der Cloud-Skalierbarkeit:

1. Interne Cloud-Unterstützung: Einige Unternehmen sind auf Probleme gestoßen, die hätten vermieden werden können, wenn sie intern über das richtige Fachwissen verfügen würden, um die technische Komplexität ihrer Cloud-Umgebung und der von ihr unterstützten Anwendungen zu verstehen. Vom CSP sollte nicht erwartet werden, dass er die Infrastruktur, Netzwerke und Anwendungen eines Unternehmens genau kennt.

2. Sicherheit: Auch die Sicherheit ist ein Problem, wenn ein Unternehmen davon ausgeht, dass der CSP die gesamte Verantwortung dafür trägt. Viele Sicherheitsverletzungen waren das Ergebnis unsachgemäßer Konfigurationen, für die der Cloud-Kunde und nicht der Cloud-Host verantwortlich war. Unternehmen müssen sich darüber im Klaren sein, welche Sicherheitsverantwortung sie haben, welche der CSP hat und welche sie gemeinsam tragen. Sie müssen auch verstehen, wie sich diese Verantwortlichkeiten ändern, wenn sie ihre Cloud-Umgebungen ausbauen.

3. Kostenkontrolle: Ein langfristiger Cloud-Vertrag basiert auf Annahmen über das Wachstum der Ressourcennachfrage mit einigen Anpassungen, um gelegentliche Nachfragespitzen zu berücksichtigen. Wenn diese Annahmen falsch sind, kann das eine geringere Rendite für die Cloud-Ausgaben bedeuten. Unternehmen versäumen es manchmal, die damit verbundenen Kosten zu berücksichtigen, wenn sie eine skalierbare Cloud-Umgebung in Betracht ziehen. So könnten beispielsweise Mitarbeiterschulungen und Software- oder Hardware-Upgrades erforderlich sein.

4. Vendor Lock-In: Hüten Sie sich vor hohen Ausstiegsgebühren beim Wechsel von einem CSP zu einem anderen. Achten Sie auf die Bedingungen Ihres Cloud-Vertrags, um sicherzustellen, dass Sie die Flexibilität haben, Ihre Cloud-Umgebung teilweise oder ganz zu einem anderen Anbieter zu verlagern.

Wie man Cloud-Skalierbarkeit erreicht

Die erste Aufgabe, um Cloud-Skalierbarkeit zu erreichen, besteht darin zu verstehen, wie die Cloud-Anforderungen eines Unternehmens im Laufe der Zeit wachsen werden. Das erfordert eine sorgfältige Bewertung des Geschäftswachstums während der Laufzeit der CSP-Verträge, einschließlich regionaler Expansion, Produkt- oder Serviceverkäufen, Personalbestand und Technologie-Upgrades. Diese Einschätzung dient den Verantwortlichen für den Kauf langfristiger Cloud-Dienste als Grundlage.

Ein weiteres Kriterium ist die Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit. Viele Unternehmen nutzen zum Beispiel zwei oder mehr CSPs, um sicherzustellen, dass sie im Falle einer Störung bei einem der CSPs wechseln können.

Sie müssen auch die Anforderungen an die Arbeitslasten verstehen und wissen, wie sich diese auf die Ressourcenverwaltung auswirken können. Welche Workloads sind beständig, welche vorhersehbar? So können Sie sicherstellen, dass Workloads, die eine zuverlässige hohe Leistung erfordern, über die richtigen Ressourcen verfügen, ebenso wie Workloads, die gelegentlich Spitzen im Ressourcenbedarf verursachen.

Die Anwendungskompatibilität ist ein weiterer Bereich, der vor der Implementierung eines Cloud-Skalierungsplans untersucht werden sollte. Unterstützen beispielsweise alle Ihre wichtigen Anwendungen die horizontale Skalierung? Ältere Anwendungen sind möglicherweise nicht kompatibel und funktionieren besser in einer Umgebung mit vertikaler Skalierung.

Tools und Technologien für Cloud-Skalierbarkeit

Es gibt nur wenige CSPs, die über die globale Infrastruktur verfügen, um selbst die größten Unternehmen zu skalieren, und die manchmal als Hyperscaler Clouds bezeichnet werden. Hyperscaler-Cloud-Anbieter verfügen über geografisch verteilte Rechenzentren und andere Ressourcen, die eine automatische Skalierung – die Fähigkeit zur Anpassung der Ressourcenzuweisung in Echtzeit – selbst für ihre größten Kunden ermöglichen. Zu den führenden Anbietern im Bereich Hyperscaler-Cloud gehören Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, IBM Cloud und Microsoft Azure mit ihren verschiedenen Tools und Funktionen.