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Das sollten Sie über Composable Infrastructure wissen

Composable Infrastructure abstrahiert Ressourcen als Dienste, die dynamisch zusammengestellt und für bestimmte Anwendungen neu zusammengestellt werden können.

Die steigende Popularität der hyperkonvergenten Infrastruktur (Hyperconverged Infrastructure) bestätigt deren viele Vorteile. Doch auch HCI ist nicht ohne seine Nachteile. Viele in der Branche suchen jetzt nach einer neuen Generation von IT-Infrastrukturen, um diese Herausforderungen zu bewältigen.

Eine davon ist eine Composable Infrastructure (CI), die eine Plattform bietet, welche flexibler ist und Ressourcen besser ausnutzen kann als Hyperkonvergenz, während sie gleichzeitig den Betrieb rationalisiert und potenziell die Kosten reduziert.

Wie HCI ist auch die Composable Infrastructure mit Herausforderungen verbunden, und IT-Teams, die bereit sind, ihre Rechenzentren aufzurüsten, sollten verstehen, wie diese Composability funktioniert und wie sie im Vergleich zu konvergenten und hyperkonvergenten Systemen aussieht, bevor sie Entscheidungen treffen.

Die Composable Infrastructure bietet einen softwaredefinierten Rahmen für die Bereitstellung von Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen als eine Reihe einheitlicher Dienste. Sie disaggregiert Hardwarekomponenten, gruppiert sie in logische Ressourcenpools und bietet sie als On-Demand-Dienste an, ähnlich einer Cloud-Plattform.

In der Branche wird Composable Infrastructure manchmal als Infrastruktur als Code (IaC) oder als softwaredefinierte Infrastruktur (Software-defined Infrastructure, SDI) bezeichnet, aber das sagt nur einen Teil der Geschichte aus. Genauer wäre es, diese Infrastruktur als eine Erweiterung der IaC und eine Art von SDI zu bezeichnen, da sie die Prinzipien von beiden umfasst, um einen flexiblen Pool von Ressourcen bereitzustellen, der bestimmte Arten von Workloads unterstützen kann.

Eine Composable Infrastructure abstrahiert die physischen Server-, Speicher- und Netzwerkkomponenten und stellt sie als flexible Dienste dar, die je nach Bedarf zusammengestellt und neu zusammengestellt werden können.

Sie ist flexibel genug, um Anwendungen, die auf Bare-Metal-Installationen, in Containern oder in virtuellen Maschinen laufen, zu beherbergen. Intelligente Software abstrahiert die Komponenten, verwaltet die Infrastruktur, weist die Ressourcen dynamisch zu und bietet die Orchestrierung und Automatisierung, die für eine möglichst effiziente Bereitstellung der Dienste erforderlich sind.

Die Evolution von Composable Infrastructure

Herkömmliche Rechenzentrumsarchitekturen verwenden in der Regel mehrschichtige (Multi-Tier-) Strategien zum Hosten und Bereitstellen von Anwendungen. Durch die Virtualisierung konnten die Ressourcen besser genutzt und die Verwaltung rationalisiert werden, aber der mehrschichtige Ansatz setzte sich weiterhin durch.

Diese Strategie funktionierte, solange die Methoden zur Anwendungsbereitstellung konstant blieben, aber neuere Technologien führen zu einer größeren Komplexität, schnelleren Implementierungen und dynamischeren Arbeitsabläufen. Dies resultiert darin, dass die IT-Abteilung nach Möglichkeiten sucht, die Abläufe zu vereinfachen und die Ressourcen besser zu nutzen.

Infrastruktur als Code

Infrastruktur als Code (Infrastructure as a Code, IaC) ist eine softwarebasierte Methode zur Anwendungsbereitstellung für die automatische Bereitstellung und Konfiguration der für das Hosting und die Ausführung einer Anwendung erforderlichen Infrastrukturressourcen. IaC ersetzt die Notwendigkeit manueller Eingriffe bei der Implementierung einer Anwendung, was zu einer schnelleren Bereitstellung und einem geringeren Verwaltungsaufwand führt.

Bei IaC fügen Entwickler oder Manager Infrastruktur-Definitionsdateien – ähnlich den Programmierskripten, die in Rechenzentren zur Automatisierung von IT-Prozessen verwendet werden – zusammen mit einer Anwendung ein, die Anweisungen für die Einrichtung von Ressourcen enthält. Die Dateien können Anweisungen für die Einrichtung virtueller Server, Cloud-Instanzen, Speicherressourcen, Datenbanksysteme, Anwendungspakete, Testwerkzeuge oder eine beliebige Anzahl anderer Komponenten zur Unterstützung der Anwendungsbereitstellung enthalten.

Die IaC-Anweisungen können imperativ oder deklarativ sein. Beim imperativen Ansatz enthalten die Anweisungen spezifische Befehle, die definieren, wie Systemkomponenten bereitgestellt und konfiguriert werden. Im Gegensatz dazu definiert die deklarative IaC den gewünschten Endzustand, enthält aber nicht die zum Erreichen dieses Zustands erforderlichen Schritte. In beiden Fällen ist das Ziel, sicherzustellen, dass die Nutzer bei jeder Bereitstellung der Anwendung dieselbe Umgebung erhalten.

Es gibt eine Reihe von Tools, die die IaC-Bereitstellung ermöglichen, wie zum Beispiel Ansible, Chef, Puppet und SaltStack. Viele dieser Tools unterstützen sowohl imperative als auch deklarative Direktiven. Unternehmen können auch die IaC-Definitionsdateien neben dem Anwendungscode in ein Quellcode-Kontrollsystem einchecken. Auf diese Weise haben sie die gleiche Kontrolle über ihre Infrastrukturdefinitionen wie über ihren Anwendungscode. Dadurch können sie zu früheren Versionen zurückkehren, kritische Änderungen identifizieren, Definitionen vergleichen und andere Operationen durchführen.

Der IaC-Ansatz eignet sich gut für die Anwendungsbereitstellung von DevOps, da er es Entwicklern und Testern ermöglicht, die benötigten Umgebungen so einzurichten, wie sie sie benötigen, ohne darauf warten zu müssen, dass Systemmanager ihnen die erforderliche Infrastruktur zur Verfügung stellen. Dadurch wird auch sichergestellt, dass die DevOps-Teams immer in konsistenten Umgebungen arbeiten und die Möglichkeit haben, diese Umgebungen neben dem Anwendungscode zu testen.

Die konvergente Infrastruktur ist eine Lösung, die ein vorkonfiguriertes Paket aus Hardware und Software bietet, das schneller zu implementieren und einfacher zu warten ist als herkömmliche Infrastrukturen. In früheren CI-Appliances wurden die Rechen-, Speicher- und Netzwerkkomponenten physisch integriert, wobei die Hard- und Software für spezifische Arbeitslasten hochgradig optimiert war, so dass CI unter den richtigen Bedingungen eine ideale Lösung darstellte.

Vorteile von Infrastructure as a Code
Abbildung 1: Vorteile von Infrastructure as a Code

Leider hatte diese Version von konvergenten Umgebungen viele der gleichen Einschränkungen traditioneller Rechenzentrumsarchitekturen, wie zum Beispiel Overprovisioning und mangelnde Flexibilität angesichts neuerer Anwendungstechnologien.

Die nächste Evolutionsstufe der Konvergenz ist die hyperkonvergente Infrastruktur, die von einer hardwarezentrierten Architektur zu einem softwaredefinierten Ansatz übergeht, der mit Rechen- und Speicherressourcen begann und schließlich softwaredefinierte Netzwerke hinzufügte. HCI bietet einen höheren Abstraktions- und Automatisierungsgrad, wobei die Komponenten eng in eine Plattform integriert sind, die sich leicht skalieren ließ.

Dies erwies sich für spezifische Workloads, wie zum Beispiel eine virtuelle Desktop-Infrastruktur, als effektiv, aber wie frühere Architekturen leidet HCI immer noch unter Overprovisioning und einem Mangel an Flexibilität. Dies war der Grund für die Entstehung einer Composable Infrastructure.

Unterschiede zwischen konvergenter, hyperkonvergenter und Composable Infrastructure.
Abbildung 2: Unterschiede zwischen konvergenter, hyperkonvergenter und Composable Infrastructure.

Composable Platforms können wechselnde Workloads besser bewältigen als HCI, und sie können Anwendungen auf Bare-Metal-Basis ausführen, wodurch die Hypervisorabhängigkeit, die die Anwendungsleistung beeinträchtigen kann, beseitigt wird.

Gleichzeitig kann eine Composable Infrastructure Container- und VM-basierte Workloads unterstützen, was zu mehr Flexibilität führt als andere konvergente Angebote. Darüber hinaus führt die disaggregierte Architektur zu einer besseren Ressourcennutzung und rationalisierten Abläufen und bietet gleichzeitig eine größere und flexiblere Skalierbarkeit.

Da sie nicht für spezifische Workloads vorkonfiguriert ist, kann eine CI verschiedene Arten von Anwendungen unterstützen, ohne deren Konfigurationsanforderungen im Voraus zu kennen. Ressourcen werden als Dienste dargestellt und stehen der Anwendung „on the fly“ zur Verfügung, wodurch eine dynamische Infrastruktur entsteht, die den Anforderungen der heutigen schwankenden Arbeitslasten gerecht wird. Die intelligente Software, die die Infrastruktur steuert, erleichtert die Bereitstellung und Verwaltung der Ressourcen, die zur Unterstützung dieser Workload benötigt werden.

Darüber hinaus verwendet die Composable Infrastructure im Gegensatz zu HCI DAS, wodurch die Notwendigkeit einer virtualisierten, softwaredefinierten Speicherschicht und die damit verbundenen Latenzen entfallen. Benutzer können Speicherressourcen auch unabhängig von Rechen- und Netzwerkressourcen skalieren, so wie Rechen- und Netzwerkressourcen unabhängig voneinander skaliert werden können. Sowohl Festplatten- als auch Solid-State-Laufwerke werden unterstützt, ebenso wie Industriestandards wie NVMe und PCIe.

Software-definierte Infrastruktur

Eine softwaredefinierte Infrastruktur ist eine Rechenzentrumsumgebung, die eine unabhängige Softwareschicht verwendet, um physische Komponenten zu verwalten und zu abstrahieren und sie dann als logische Ressourcen für die gehosteten Anwendungen zu präsentieren. Eine SDI-Umgebung verwendet Technologien wie softwaredefiniertes Computing (SDC), softwaredefiniertes Storage (SDS) und softwaredefiniertes Netzwerk (SDN), um Ressourcen als Dienste bereitzustellen.

In einer echten SDI-Umgebung kontrolliert Software alle physischen Ressourcen und erfordert nur wenig bis gar kein manuelles Eingreifen zur Durchführung von Operationen. Das SDI-Modell zielt auf ein hohes Maß an Integration und Automatisierung ab, was zu schnelleren Implementierungen, vereinfachter Verwaltung und größerer Flexibilität führt.

Die Softwareschicht einer SDI kann automatisch Operationen wie Bereitstellung, Konfiguration und Verwaltung auf der Grundlage der aktuellen Anwendungsanforderungen durchführen. Sie kann auch Operationen im Zusammenhang mit Sicherheit und Disaster Recovery durchführen, einschließlich der Backups und Archivierung von Daten.

Eine SDI-Implementierung erfordert intelligente Software, um diese Vorgänge so durchzuführen, dass die Anwendungsleistung optimiert und die Ressourcenauslastung maximiert wird. Die Software muss die Infrastruktur und ihre Auslastung kontinuierlich überwachen, um die Bedingungen zu bewerten und die richtige Orchestrierung der Ressourcen sicherzustellen.

In jüngerer Zeit hat es Bemühungen gegeben, Technologien wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen in die SDI-Software zu integrieren, um den Betrieb noch weiter zu verbessern, eine Bemühung, die manchmal als KI-definierte Infrastruktur bezeichnet wird.

Mehrere Produkte implementieren SDI. So bietet SUSE Manager beispielsweise ein zentralisiertes Tool zur Verwaltung von Linux-Systemen über eine Vielzahl von Hardware und virtuellen Umgebungen, einschließlich Containern und Cloud-Plattformen. Nutanix offeriert Enterprise Cloud, SDI-Software, die auf Nutanix NX-Appliances, vorkonfigurierten Appliances anderer Anbieter oder Servern von Drittanbietern wie der Lenovo ThinkAgile HX-Serie ausgeführt werden kann.

Vorteile und Herausforderungen

Flexibilität ist einer der großen Vorteile einer Composable Infrastructure. Die Fähigkeit, Komponenten unabhängig zu skalieren und an sich ändernde Workloads anzupassen, ist für die Unterstützung der DevOps-Pipeline, die stark auf kontinuierliche Integration und Bereitstellung angewiesen ist, besonders nützlich.

Eine CI trägt auch dazu bei, dass eine übermäßige Verteilung der Ressourcen vermieden wird, indem die Hardware besser genutzt und der IT-Betrieb rationalisiert wird. Durch die intelligente Verwaltungsschicht wird ein Großteil des Bereitstellungs- und Optimierungsaufwandes eliminiert, der bei anderen IT-Infrastrukturen anfallen kann, insbesondere bei wechselnden Workloads.

Die integrierte Automatisierung und Orchestrierung trägt dazu bei, den Verwaltungsaufwand zu minimieren, indem sie den Bedarf an manuellen Eingriffen verringert und viele Routineaufgaben eliminiert. Methoden, die die Vorteile einer CI nutzen können, wie zum Beispiel IaC, können den Verwaltungsaufwand weiter reduzieren.

All diese Faktoren können zur Senkung der Infrastrukturkosten beitragen. Da Unternehmen Ressourcen schneller und effizienter zuweisen können, werden die Prozesse der Anwendungsbereitstellung produktiver und führen zu weiteren Einsparungen. Beispielsweise können Entwickler und Tester in DevOps-Teams ihre Umgebungen schneller und einfacher einrichten, was zu einer effizienteren Anwendungsbereitstellung und einer Reduzierung der Gesamtentwicklungskosten führt.

Vorteile und Herausforderungen einer Composable Infrastructure
Abbildung 3: Vorteile und Herausforderungen einer Composable Infrastructure

Aufgrund ihres dienstbasierten Modells kann eine CI gut für Private oder Hybrid Clouds geeignet sein. Sie eignet sich auch ideal für Workloads, die eine dynamische Ressourcenzuweisung erfordern, wie zum Beispiel KI- oder maschinelle Lernanwendungen.

Trotz dieser Vorteile ist eine CI nicht ohne Herausforderungen. Die größte liegt vielleicht in der Tatsache, dass es sich um eine relativ junge Technologie handelt. Obwohl sie in den letzten Jahren stetig Fortschritte gemacht hat, reift die Software immer noch weiter, insbesondere wenn es um die Disaggregation und Zusammenstellung von Rechenressourcen geht, die durch die aktuellen Prozessorfähigkeiten begrenzt sind.

Darüber hinaus fehlt es immer noch an Industriestandards, die die CI regeln, so dass es den Anbietern überlassen bleibt, zu bestimmen, wie die Infrastruktur eingesetzt und sogar definiert werden soll. Dieser Mangel an Standards schränkt das Potenzial der Technologie ein.

Theoretisch sollte sie in der Lage sein, kommerzielle Standardhardware an mehreren Standorten zu unterstützen, aber eine solche Flexibilität ist noch weit entfernt, was das Risiko einer Herstellerbindung (Vendor-Lock-in) erhöht.

Eine Composable Infrastructure ist auch ein komplexeres System als HCI, so dass es nicht so einfach zu implementieren oder zu warten ist. Folglich erfordert sie mehr Verwaltungsfachwissen, wodurch einige der Kosteneinsparungen wegfallen. Es können hohe Vorabkosten anfallen, und ohne Industriestandards kann die Erweiterung des Systems kostspielig werden, wenn man sich auf proprietäre Geräte festlegt.

Im Fokus stehen die Ebenen (Layers)

Drei primäre Ebenen – physische Ressourcen, Composing-Software und die Management-API – bilden eine Composable Infrastructure. Das folgende Diagramm gibt einen konzeptionellen Überblick darüber, wie diese Komponenten zusammenwirken, um die Zusammensetzbarkeit zu gewährleisten. Die physische Schicht umfasst die Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen, auf denen die Infrastruktur basiert.

Aufbau einer Composable Infrastructure
Abbildung 4: Aufbau einer Composable Infrastructure

Die Composing-Software abstrahiert die physischen Komponenten und organisiert sie in logischen Ressourcenpools, auf die über die API zugegriffen werden kann. Die Software ist programmierbar, konfigurierbar und selbstkorrigierend.

Sie kann automatisch die logischen Ressourcen zusammenstellen, die zur Erfüllung spezifischer Anwendungsanforderungen erforderlich sind, und sie unterstützt die Verwendung von Vorlagen, die vordefinierte Konfigurationen für bestimmte Anwendungsfälle bereitstellen. Da sich die Software für die Zusammenstellung der Software von Anbieter zu Anbieter unterscheidet, variieren auch die genauen Funktionen und die Art und Weise, wie sie implementiert werden.

Die Management-API spielt eine wichtige Rolle, indem sie den Zugang zu den Ressourcen der Infrastruktur erleichtert. Eine einzige Schnittstelle führt eine Vielzahl von Operationen aus, wie zum Beispiel Suche, Inventarisierung, Bereitstellung, Aktualisierung und Diagnose. Entwickler können die API zur programmatischen Steuerung der Infrastruktur nutzen, und Manager können die API zur Manipulation eines beliebigen Teils der Umgebung verwenden.

Die API ermöglicht beispielsweise IaC-basierte Anwendungen, um die Infrastruktur bei Bedarf zusammenzustellen, oder für DevOps-Teams, um vorhandene Anwendungsbereitstellungs-Tools zur automatischen Bereitstellung von Ressourcen zu nutzen.

Überlegungen und Industrieanbieter

IT-Teams, die über CI für ihre Rechenzentren nachdenken, müssen ihre Hausaufgaben machen. Die Produkte unterscheiden sich oft erheblich zwischen den Anbietern, und die Branche entwickelt sich schnell weiter.

Hewlett Packard Enterprise (HPE) steht an vorderster Front dieser Bewegung und startet seine Bemühungen im Jahr 2015. Seit der Veröffentlichung seiner Synergy-basierten Plattform hat HPE seine Composable-Fähigkeiten ständig verbessert und erweitert.

So bietet der Anbieter jetzt beispielsweise die Kombinierbarkeit auf ProLiant DL-Rack-Servern sowie auf Synergy-Maschinen an. Darüber hinaus hat HPE eine hybride Cloud namens Composable Cloud eingeführt, die es ermöglicht, eine Composable Private Cloud-Plattform aufzubauen.

HPE ist nicht der einzige Anbieter auf diesem Markt. Dell EMC bietet mit dem PowerEdge MX eine eigene Version der CI an. Laut Dell ist die Plattform die erste ihrer Art, die mit einer kinetischen Infrastruktur definiert wird, ein Begriff, den das Unternehmen geprägt hat, um den Begriff der „echten Composability“ auszudrücken.

Liqid vertreibt auch mehrere Composable-Plattformen, die auf Intel Optane SSDs basieren.

Darüber hinaus bietet DriveScale eine hardwareunabhängige Plattform für den Aufbau von CI, und Intel bietet die Rack-Scale Design-Referenzarchitektur für die Bereitstellung einer eigenen Form der Composable Infrastructure an.

Diese und andere Optionen weisen darauf hin, dass es ebenso viele Interpretationen dessen gibt, was eine Composable Infrastructure ausmacht, wie es Produkte gibt. Folglich müssen IT-Entscheidungsträger jede zusammensetzbare Plattform einzeln bewerten, die eine mit der anderen vergleichen und dann bestimmen, welche am besten zu ihren spezifischen Bedürfnissen und Budgets passt.

Sie müssen jedoch bedenken, dass der Ansatz der CI noch im Entstehen begriffen ist. Nicht jede Organisation wird von der Technologie profitieren, und selbst wenn dies der Fall ist, ist die Auswahl des richtigen Angebots keine leichte Aufgabe. Die Kombinierbarkeit könnte sich unter den richtigen Umständen als ein bedeutender Vorteil erweisen, aber es kostet Zeit und Mühe, bis zu diesem Punkt zu gelangen.

Nächste Schritte

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