Cloud Computing: Alles Wissenswerte über die IT-Revolution

Hier erfährst Du alles, was Du über Cloud Computing wissen musst: Definition, Funktionsweise, Anwendungsfälle, Leistungen, Vor- und Nachteile. In diesem umfassenden Artikel findest Du alles über diese revolutionäre Technologie, die eng mit Data Science verknüpft ist.

Cloud Computing wird immer häufiger von Unternehmen und der Öffentlichkeit genutzt, aber was ist das eigentlich?

Einfach ausgedrückt bedeutet „Cloud Computing“, dass Du auf Daten oder auf Software über das Internet zugreifen kannst. Die Cloud lässt dann Informationen regnen…

Software und Datenbanken werden auf entfernten Servern ausgeführt, die einem Cloud-Dienstleister gehören und von ihm verwaltet werden. Diese Server werden in sogenannten „Data Centers“ (Rechenzentren) auf der ganzen Welt gelagert.

Wird hingegen eine Festplatte zum Speichern von Daten oder zum Ausführen von Programmen verwendet, spricht man von lokalem Computing oder lokaler Speicherung. Alle Komponenten befinden sich physisch in der Nähe des Nutzers/der Nutzerin.

Festplatten und lokales Computing wurden jahrzehntelang verwendet, jedoch ist Cloud Computing mittlerweile vorherrschend. Diese Technologie bringt tatsächliche viele Vorteile mit sich.

Neben Software und Daten ermöglicht Cloud Computing auch den Zugriff auf IT-Ressourcen auf Wunsch: Rechenleistung, Anwendungsfunktionalität….

In gewisser Weise ist die „Cloud“ letztlich nur eine Metapher, um das Internet zu beschreiben. Diese schwebende Wolke steht in Verbindung mit der ganzen Welt und lässt Informationen regnen…

Wie funktioniert Cloud Computing?

Cloud Computing basiert auf einer Technologie namens „Virtualisierung“. Diese Technologie ermöglicht die Erstellung eines virtuellen, simulierten Rechners, der sich genau wie ein physischer Rechner mit seiner eigenen Hardware verhält. Man spricht hier von einer „virtuellen Maschine“.

Auf einem physischen Rechner können mehrere virtuelle Maschinen – getrennt voneinander – gehostet werden. Diese virtuellen Maschinen interagieren nicht miteinander, und die Dateien und Anwendungen einer Maschine sind auf den anderen nicht sichtbar.

Effizient nutzen die virtuellen Maschinen die Hardware, auf der sie gehostet werden. Ein einzelner Server wird zu einer Vielzahl von Servern. So wird dieses Rechenzentrum (Data Center) fähig, viele Unternehmen zu bedienen.

So können Cloud-Anbietern die Nutzung ihrer Server vielen Kunden und Kundinnen gleichzeitig zu extrem niedrigen Kosten anbieten. Selbst wenn ein oder mehrere Server ausfallen, bleiben die Cloud-Server verfügbar und funktionsfähig. Aus diesem Grund führen die Anbieter in der Regel ein Backup ihrer Dienste auf mehreren Rechnern durch, die über mehrere Regionen verteilt sind.

Die Nutzer und Nutzerinnen greifen über einen Webbrowser oder eine Anwendung auf die Cloud-Dienste zu und stellen über das Internet eine Verbindung zur Cloud her. Durch wichtige Innovationen in den letzten Jahren wurde diese Technologie ermöglicht.

Die Geschichte von Cloud Computing

Der Begriff Cloud Computing tauchte erstmals Anfang der 2000er Jahre auf. Das Konzept des „Computing as a Service“ geht jedoch bis in die 1960er Jahre zurück. Schon damals ermöglichten Unternehmen namens „computer bureau“ anderen Organisationen, Zeit auf einem „mainframe“ (Großrechner) zu mieten, anstatt einen eigenen kaufen zu müssen.

Mit dem Aufkommen von Personalcomputern verschwanden diese Dienstleistungen nach und nach, da die Preise stark gesunken sind. Später ermöglichte das Aufkommen von Rechenzentren vor Ort den Unternehmen, große Datenmengen intern zu speichern.

Mit dem Aufkommen von Hyperscale-Anbietern wie Amazon Web Services und dem SaaS-Modell wurde das Mieten von IT-Ressourcen wieder beliebt…

SaaS, PaaS, IaaS... Wie viele Arten von Cloud-Diensten gibt es?

Es gibt eine große Vielfalt an Cloud-Diensten. Diese Technologie kann zur Speicherung oder Verarbeitung von Daten, zum Networking oder für künstliche Intelligenz genutzt werden. Die meisten Dienste lassen sich jedoch in eine dieser vier Kategorien einordnen: SaaS, PaaS, IaaS oder FaaS.

Software as a Service (SaaS)

SaaS (Software as a Service) sind Anwendungen und Software, auf die über einen Webbrowser zugegriffen werden kann. Bekannte Beispiele sind die G Suite von Google oder die Office 365 Suite von Microsoft. Ein weiteres SaaS ist Salesforce, nämlich eine auf Kundenbeziehungsmanagement spezialisierte Software.

Viele Lösungen für die Zusammenarbeit basieren auf der Cloud und dem SaaS-Modell. Dies ist der Fall bei Slack, Microsoft Teams oder HipChat. Diese Plattformen ermöglichen die Kommunikation und Teamarbeit über große Entfernungen hinweg durch Messaging, Dateifreigabe oder Audio- und Videokommunikation.

Heutzutage sind die meisten der wichtigsten Unternehmenssoftwareprodukte im SaaS-Format erhältlich. Auch Marktriesen wie Oracle und SAP haben dieses Modell übernommen.

In der Regel werden bei SaaS zahlreiche Konfigurationsoptionen und Entwicklungsumgebungen angeboten, die es den Nutzern und Nutzerinnen ermöglichen, eigene Änderungen und Ergänzungen zu kodieren.

Infrastructure as a Service (IaaS)

IaaS oder Infrastructure as a Service umfasst viele verschiedene Cloud-Dienste: Speicher, Rechenleistung, Datenbanken, VPN, Lösungen für Big-Data-Analysen, Entwicklungswerkzeuge, Machine Learning…

Der Pionier unter allen IaaS-Anbietern ist Amazon Web Services, der auch heute noch der Marktführer ist. Danach folgen Microsoft Azure, Google Cloud, Alibaba und IBM.

Platform as a Service (PaaS)

PaaS oder Platform as a Service sind eine Reihe von Diensten und Arbeitsabläufen, die sich speziell an Entwickler und Entwicklerinnen richten. Diese können gemeinsam genutzte Tools, Prozesse und APIs nutzen, um die Entwicklung, das Testen und die Bereitstellung ihrer Anwendungen zu beschleunigen.

Zu den beliebtesten PaaS gehören Salesforce, Heroku und Force.com oder auch Pivotal Cloud Foundry und Red Hat OpenShift. Mit PaaS können Unternehmen ihren Entwicklern und Entwicklerinnen Zugang zu Ressourcen gewähren, wobei die Betreiber die zugrunde liegende Infrastruktur aufrechterhalten.

In verschiedenen Branchen wie Finanzwesen, Gesundheitswesen, Einzelhandel oder Fertigung bieten Anbieter Unternehmen PaaS an, mit denen sie vertikale Anwendungen auf der Grundlage von Diensten entwickeln können, die speziell auf ihren Geschäftsbereich zugeschnitten sind. Diese „vertikalen Clouds“ ermöglichen eine schnellere Markteinführung von vertikalen Anwendungen.

Function as a Service (FaaS)

FaaS (Functions as a Service) sind die Cloud-Version des „serverless computing“. Dieses Modell fügt den PaaS eine Abstraktionsschicht hinzu. So sind die Entwickler und Entwicklerinnen völlig vom Software-Stack isoliert und allein mit ihrem Code.

Sie müssen sich nicht um virtuelle Server, Container oder Anwendungsfälle kümmern, sondern können sich auf funktionale Codeblöcke konzentrieren, die sie hochladen und so konfigurieren können, dass sie durch ein bestimmtes Ereignis aktiviert werden. Dabei kann es sich beispielsweise um das Absenden eines Formulars oder um eine heruntergeladene Datei handeln.

Der Vorteil dieses Modells ist, dass es die Kosten senkt: keine IaaS-Ressourcen werden verbraucht, bis das Ereignis eintritt. Alle großen Cloud-Anbieter bieten FaaS zusätzlich zu ihren IaaS an: AWS Lambda, Microsoft Azure Functions, Google Cloud Functions, IBM OpenWhisk…

XaaS (Anything as a Service): Wenn alles zum Cloud-Dienst wird

Neben diesen vier Hauptkategorien gibt es heute eine große Vielfalt an Cloud-Diensten. Zum Beispiel ermöglichen iPaaS (Integrationsplattform als Service) die Datenintegration und den Datenaustausch mit den wichtigsten Unternehmensanwendungen als SaaS oder auf einem eigenen Speicher.

Ebenso ermöglichen IDaaS (identify as a service) das Identitätsmanagement von Nutzern und Nutzerinnen und deren Zugriff auf Daten vor Ort oder in der Cloud. Die Arten von Cloud-Diensten sind mittlerweile so zahlreich und vielfältig, dass man von „XaaS“ für „Anything as a Service“ spricht.

Öffentliche, private oder hybride Cloud

Wenn man über das Internet auf Daten oder Software auf den Servern eines Anbieters zugreift, handelt es sich um das Modell der „öffentlichen Cloud“. Zu den Anbietern einer öffentlichen Cloud gehören beispielsweise Amazon Web Services oder Microsoft Azure.

Bei der privaten Cloud wird die von den IaaS der öffentlichen Clouds genutzte Technologie in Form von Software angeboten, die direkt intern im Rechenzentrum des Unternehmens eingesetzt und betrieben werden kann. Die Mitarbeitenden können dann die virtuellen Ressourcen nutzen, die sie zum Entwickeln, Testen und Ausführen von Anwendungen benötigen.

Mithilfe der privaten Cloud kann die Verwaltung des Rechenzentrums automatisiert werden, sodass die Verwaltungsaufgaben für die Administratoren auf ein Minimum reduziert werden. Die beliebteste kommerzielle Software für private Clouds ist der VMware Software Definied Data Center Stack. Im Open-Source-Bereich ist der Leader OpenStack.

Die Hybrid-Cloud hingegen ist die Integration der privaten Cloud mit einer öffentlichen Cloud. Dieses Modell beinhaltet die Schaffung paralleler Umgebungen, in denen Anwendungen problemlos zwischen öffentlichen und privaten Clouds übertragen werden können.

Die Datenbanken des Unternehmens können im eigenen Rechenzentrum vor Ort sein und werden mit Anwendungen aus der öffentlichen Cloud integriert. Während einer Nachfragespitze kann man auch virtualisierte Workloads aus Data Centern replizieren.

Kurz gesagt bezeichnet die Hybrid Cloud eine Mischung aus öffentlicher und privater Cloud. Ein Teil der Daten kann vor Ort gespeichert werden, z. B. die sensibelsten Daten; die übrigen Daten werden auf einem entfernten Public-Cloud-Server gelagert. Dieses Modell ist bei Unternehmen immer beliebter und dominiert derzeit die Cloud-Computing-Landschaft.

Multi-Cloud

Innerhalb eines Unternehmens bedeutet eine „Multi-Cloud“-Strategie die Nutzung von mehr als einem öffentlichen Cloud-Dienst. Mit einem solchen Ansatz wird insbesondere die Abhängigkeit von einem einzigen Anbieter vermieden.

In einigen Fällen besteht das Ziel auch darin, spezifische Cloud-Dienste zu nutzen, die von verschiedenen Anbietern angeboten werden. Manchmal ist es auch möglich, diese Dienste untereinander zu integrieren.

Beispielsweise möchte eine Entwicklerin vielleicht den Machine-Learning-Dienst TensorFlow der Google-Cloud für die Entwicklung von Machine-Learning-Anwendungen nutzen, aber auch Jenkins, das auf der CloudBees-Plattform gehostet wird, für die kontinuierliche Integration.

Die Verwaltung mehrerer Clouds kann jedoch zu einer Komplexität in Bezug auf Kosten und Technologie führen. Um dieses Problem zu beheben, entscheiden sich einige Organisationen für Cloud-Management-Plattformen oder für „Broker“ von Cloud-Diensten. Mit solchen Optionen können mehrere Clouds als eine einzige Plattform verwaltet werden.

Cloud-Container

Container basieren wie virtuelle Maschinen auf einer Virtualisierungstechnologie. Sie sind Teil des PaaS-Modells (Platform as a Service).

Die Abstraktion bei virtuellen Maschinen findet auf der Ebene des Kernels statt; jedoch erfolgt sie bei Containern auf der Ebene des Betriebssystems. Jede virtuelle Maschine hat ihren eigenen Betriebssystemkernel, wobei Container auf einer Maschine denselben Kernel teilen.

Welches sind die größten Cloud-Anbieter?

Der Cloud-Markt, oder zumindest der Markt für IaaS und PaaS, wird weitgehend von einer Handvoll Giganten beherrscht. Der absolute Branchenführer ist Amazon Web Services, gefolgt von Microsoft Azure, Google Cloud Platform, Alibaba und IBM.

Laut 451 Research entscheiden sich die meisten Unternehmen für die Nutzung von AWS und einem zweiten Cloud-Anbieter. Laut Gartner werden bis mindestens 2021 zwei Drittel der Ausgaben für Cloud-Dienste an die zehn größten Public-Cloud-Anbieter gehen.

Wozu dienen Clouds und was sind ihre Vorteile?

Clouds ersparen den Nutzern und Nutzerinnen, physische Server selbst zu verwalten oder Software auf ihren eigenen Rechnern auszuführen. Für Unternehmen bedeutet dies also eine erhebliche Zeit- und Geldersparnis, da der Cloud-Anbieter sich um die Aktualisierung und Wartung der Server kümmert.

Dies ist ein echter Vorteil für kleine Unternehmen, die es sich ohnehin nicht leisten könnten, eine eigene Infrastruktur zu finanzieren. Für große Unternehmen ist es auch eine Möglichkeit, leichter international zu operieren, da alle Mitarbeitenden von jedem Ort der Welt aus auf dieselben Dateien und Anwendungen zugreifen können.

Es ist möglich, von jedem internetfähigen Gerät aus auf Dateien und Anwendungen in der Cloud zuzugreifen, da die Berechnungen und die Speicherung auf Servern und nicht direkt auf dem Gerät erfolgen.

Ein weiterer Vorteil der Cloud ist die Möglichkeit, nur für die genutzten Ressourcen zu bezahlen. Anstatt in mächtige Maschinen zu investieren, die nicht immer voll ausgelastet sind, kann das Unternehmen nur das verbrauchen, was es braucht, und entsprechend bezahlen. Falls der Bedarf steigt, ist es auch möglich, den Verbrauch zu erhöhen.

Darüber hinaus ermöglichen Clouds auch, Anwendungen, die eine dynamische Skalierbarkeit erfordern, schneller auf den Markt zu bringen. Allerdings werden Entwickler und Entwicklerinnen heute oft von der Fülle neuer Dienste überfordert, die in Anwendungen eingebaut werden können, wie z. B. Machine Learning oder IoT-Konnektivität.

Manchmal migrieren Unternehmen ihre herkömmlichen Anwendungen in die Cloud, um den Ressourcenbedarf ihrer Rechenzentren zu senken. Die Vorteile der Cloud erscheinen jedoch erst bei neuen Anwendungen und „Cloud Native“-Attributen wie der Microservices-Architektur, Linux-Containern oder Container-Management-Lösungen wie Kubernetes.

Cloud Computing ist auch zur bevorzugten Plattform für große Anwendungen geworden, insbesondere für solche, die häufige Updates und eine dynamische Erweiterung erfordern. Insgesamt dominiert die öffentliche Cloud nun die Landschaft der Unternehmenstechnologien. Innovationen erscheinen nun in erster Linie in der Cloud.

Die Nachteile von Cloud Computing

Trotz all seiner Vorteile hat Cloud Computing auch Nachteile. Eines der größten Hindernisse für die Einführung dieser Technologie ist die Sicherheit.

Auch wenn die großen Cloud-Anbieter die Sicherheit ihrer Server mit radikalen Maßnahmen gewährleisten und sich mit professionellen Teams umgeben, gibt es kein Nullrisiko. Es gibt regelmäßig Cyberangriffe auf Clouds.

Neben dem Risiko eines Datenlecks ist ein großer schwarzer Fleck in der Cloud das Risiko eines Ausfalls. Selbst die größten Dienstleister wie Amazon, Microsoft oder Google haben schon Ausfälle erlebt, die sich über mehrere Stunden dauerten.

Während dieser Zeit können die Nutzer und Nutzerinnen nicht auf die Cloud-Dienste zugreifen. Ohne dass es zu einem kompletten Ausfall kommt, sind die Cloud-Server manchmal überlastet, was zu Verlangsamungen oder längeren Ladezeiten führen kann…

Welche Zukunft für Cloud Computing?

Laut IDC macht der Aufbau einer Cloud-Infrastruktur heute mehr als ein Drittel der weltweiten IT-Ausgaben aus. Nach und nach überholt die Cloud der traditionellen Infrastruktur.

Die Analysten von Gartner sagen voraus, dass die Hälfte der Unternehmen, die heute die Cloud nutzen, ab 2021 nur noch diese Technologie verwenden werden. Doch wie sieht die Zukunft der Cloud aus?

Trotz ihrer reichen Geschichte steckt die Cloud noch immer in den Kinderschuhen. Derzeit wird geschätzt, dass nur 10 % der Workloads, die in die Cloud verlagert werden können, auch tatsächlich in die Cloud verlagert werden.

Viele Unternehmen befinden sich noch in der Experimentierphase und zögern noch, welche Arten von Anwendungen sie in die Cloud verlagern sollen. Im Laufe der nächsten Jahre wird die Nutzung dieser Technologie jedoch weiter zunehmen.

Um Organisationen davon zu überzeugen, diesen Schritt zu gehen, stellen Anbieter die Cloud zunehmend als entscheidendes Element des digitalen Wandels dar. Diese Technologie ermöglicht es Unternehmen, ihre Prozesse zu überdenken und „Datensilos“ zu beenden.

In Zukunft wird sich die Cloud weiterentwickeln und es werden weiterhin neue Arten von Diensten entstehen. Kein Zweifel: Es handelt sich um eine der wichtigsten Technologien des 21. Jahrhunderts…

Nun weißt Du alles über Cloud Computing. Lies jetzt unsere Artikel über Data Science sowie alles Wissenswerte über Machine Learning!

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