cloud management mit open-source-plattformen

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Stefan Wind

Cloud Management mit Open-Source-Plattformen

In den letzten Jahren lässt sich eine zunehmendeEntwicklung und Nutzung von Open Source (OS)beobachten. Insbesondere im Rahmen von CloudComputing können mit den heute verfügbarenOS-Systemen effizient und kostengünstig Cloud-Management-Plattformen aufgebaut werden.Diese bieten sich als Alternative zu kommerziel-len Anbietern an und ermöglichen die Implemen-tierung von privaten, hybriden und Community-Cloud-Lösungen. Es besteht jedoch bei vielenUnternehmen noch Unsicherheit und ein Infor-mationsdefizit. Der Beitrag stellt daher Grund-lagen dar, vergleicht bestehende OS-Cloud-Management-Plattformen und gibt – u.a. anhandeiner Fallstudie – konkrete Einsatzempfehlungen.

Inhaltsübersicht1 Warum Open Source für Cloud

Management?2 Begriffsverständnis Cloud Computing 3 Cloud-Management-Plattformen

3.1 Allgemeine Funktionsweise3.2 Open-Source-Cloud-Management-

Plattformen4 Vergleich der ausgewählten Open-Source-

Plattformen4.1 Eucalyptus4.2 OpenNebula4.3 Abicloud4.4 Nimbus

5 Fallstudie6 Generelle Einsatzempfehlungen7 Literatur

1 Warum Open Source für Cloud Management?

Cloud Computing ist aktuell zweifelsfrei ein gro-ßer Hype und es wird von vielen Fachleuten alsdie Zukunft der IT gesehen. Laut McKinsey las-

sen sich für Unternehmen insbesondere durcheine bedarfsangepasste und optimierte Res-sourcennutzung im Infrastrukturbereich Ein-sparpotenziale von 30 % bis 40 % erzielen[McKinsey 2011]. Dabei ist die Bandbreite derNutzung noch längst nicht ausgeschöpft. So istbeispielsweise wenig bekannt, dass es sich fürUnternehmen insbesondere anbietet, mit derHilfe von Open Source eine eigene Cloud-Lösungaufzubauen und zu verwalten. Die Plattformenin diesem Bereich bieten kostengünstige, her-stellerunabhängige, innovative und flexible Lö-sungen, die zumeist unkompliziert eingeführtwerden können. Aus diesem Grund lohnt es sich,sich mit diesem Einsatzgebiet von Open Sourcein der Praxis eingehend auseinanderzusetzen.

2 Begriffsverständnis Cloud Computing

Im Rahmen dieses Beitrags wird die Definitiondes National Institute of Standards and Techno-logy (NIS) verwendet. Dort wird Cloud Compu-ting als ein Modell für einen allgegenwärtigen,einfachen On-Demand-Netzwerkzugriff auf ei-nen geteilten Pool von konfigurierbaren IT-Ressourcen (wie z.B. Netzwerk, Server, Speicher,Applikationen und Services) verstanden. Dieserlässt sich mit geringem Administrationsauf-wand auf den jeweiligen Bedarf hin anpassen.Das Cloud-Modell lässt sich im Kern durch fünfwesentliche Merkmale, vier Ausprägungsfor-men und drei verschiedene Dienstleistungsmo-delle charakterisieren (vgl. Abb. 1) [Grance &Mell 2009].

Mithilfe von Cloud-Computing-Management-Plattformen (im Folgenden als Cloud-Manage-ment-Plattformen bezeichnet) können unter-schiedliche Ausprägungsformen unterstütztwerden. Zuerst sei die Private Cloud zu nennen,

Cloud-Management-Plattformen

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die nur von einem einzelnen Unternehmen ge-nutzt werden kann. Die Ressourcen und Appli-kationen befinden sich bei dieser Variante ent-weder in einem firmeneigenen Rechenzentrumoder in einem dedizierten Bereich innerhalb desRechenzentrums eines Anbieters. Im Gegensatzdazu können Cloud-Computing-Angebote inder Form der Public Cloud als komplett öffent-lich zugängliche IT-Ressourcenpools gestaltetwerden. In dieser Form befinden sich die ge-nutzte Infrastruktur und Dienste in der Obhutdes Cloud-Anbieters, der seine Leistungen vie-len Unternehmen und der Öffentlichkeit anbie-tet (z.B. Amazon Web Services). Daneben exis-tieren Mischformen, die sogenannten HybridClouds. Diese stellen eine Kombination vonzwei Clouds da, bei der beispielsweise eine Pri-vate und eine Public Cloud über standardisierteTechnologien bedarfsgerecht miteinander kom-biniert werden. In der Praxis können so bei-spielsweise geschäftskritische Applikationen

und Daten mit einer Private Cloud innerhalb derUnternehmensgrenzen bleiben, unkritischeApplikationen hingegen ausgelagert werden.Die vierte Ausprägung bilden »CommunityClouds«. Bei diesen kann es sich entweder umeinen Zusammenschluss von mehreren Anbie-tern (»Provider Community Cloud«) oder umeine Cloud-Infrastruktur handeln, die von einerbestimmten Abnehmergruppe (bspw. Branchenoder Verbände) gemeinsam genutzt wird(»Customer Community Cloud«) [Repschlägeret al. 2010].

3 Cloud-Management-PlattformenCloud-Management-Plattformen dienen gene-rell zum Aufbau und zur Verwaltung von Cloud-Architekturen – unabhängig von der Art derCloud [Cerbelaud et al. 2009]. Mithilfe solcherPlattformen ist es für Unternehmen und öffent-liche Verwaltungen möglich, aufbauend auf der

Abb. 1: Überblick über Cloud Computing

Standortunabhängige IT-Ressourcenpool(Speicher, Rechenleistung etc.)

Verbrauchs-orientierung

SkalierbarkeitElastizität

Netzwerk-orientierung

On-demand-Selfservice

Merkmale

PrivateCloud

PublicCloud

HybridCloud

CommunityCloud

Ausprägungsformen

Infrastructure as a Service (IaaS)

Platform as a Service (PaaS)

Software as a Service (SaaS)

Dienstleistungsmodelle


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bereits vorhandenen Infrastruktur, eigeneCloud-Architekturen (Private, Hybrid und Com-munity Clouds) aufzusetzen. In den letzten Jah-ren ist der Markt für solche Plattformen starkgewachsen. Neben proprietären Lösungen, diehauptsächlich bei Anbietern von Public Cloudszum Einsatz kommen, gibt es mittlerweile eineVielzahl von Standardmanagement-Plattfor-men, die ebenfalls für den Aufbau und die Ver-waltung von Cloud-Architekturen genutzt wer-den können [Sempolinski & Thain 2010].

3.1 Allgemeine FunktionsweiseBevor die unterschiedlichen OS-Cloud-Manage-ment-Plattformen im Detail vorgestellt werden,soll ein kurzer Überblick über die generelle

Funktionsweise dieser Plattformen gegebenwerden (vgl. Abb. 2).

Es gibt verschiedene Cloud-Kunden, die eineflexible Infrastrukturleistung on-demand nach-fragen. Cloud-Kunden können dabei sowohl in-dividuelle User oder andere Clouds als auchPaaS- oder SaaS-Anwendungen sein. Diese Kun-den nutzen die Cloud-Management-Plattform,um auf die gewünschten Cloud-Dienstleistun-gen zuzugreifen und sich eigene Clouds aufzu-bauen. Die Plattform bietet dabei remote zu-gängliche und sichere Schnittstellen für die Er-stellung, den Betrieb und die Überwachung vonCloud-Plattformen an. Sie unterstützt den Auf-bau und den Betrieb von unterschiedlichenCloud-Ausprägungsformen (z.B. Private Cloud,

benötigtKapazität für SaaS-Angebote

benötigtKapazität für Nutzer-Services

IndividuelleUser

AndereClouds PaaS SaaS

Cloud-Kunden

benötigenInfrastruktur

möchtenLastspitzenauslagern

Cloud Management

Bietet remote zugängliche und sichere Schnittstellen für Erstellung,Betrieb und Überwachung von Cloud-Plattformen,

ServerServerServerServerServerTreiber

ServerServerSpeicher

ServerServerVirtuelleInfrastruktur

setzt verschiedene Cloud-Einsatzmodelle auf und wartet diese,

ServerServerNetzwerk

ServerServerHyper-visor

ServerServerArchivServerServerBetriebs-system

verwaltet unterschiedliche Basiskomponenten.

PrivateCloud

PublicCloud

HybridCloud

CommunityCloud

Abb. 2: Überblick über Funktionsweise von Cloud-Management-Plattformen


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Community Cloud) [Cerbelaud et al. 2009].Hierfür verwaltet sie unterschiedliche Basis-komponenten. Open-Source-Plattformen müs-sen – im Gegensatz zu kommerziellen Produk-ten in diesem Bereich – in der Lage sein, mitvielen unterschiedlichen darunter liegendenSystemen und Basiskomponenten (z.B. ver-schiedenen Hypervisoren) zusammenzuarbei-ten. Dabei kommt den Hypervisoren, die alsVirtualisierungssoftware eine Umgebung fürvirtuelle Maschinen (VM) schaffen, eine beson-dere Rolle zu, da durch sie die Virtualisierungs-funktion realisiert wird. Kommerzielle Cloud-Management-Plattformen bieten hingegenhäufig zusätzlich eigene Basiskomponenten anund unterstützen auch nur diese.

3.2 Open-Source-Cloud-Management-Plattformen

Im Rahmen einer internationalen Literaturana-lyse wurden Eucalyptus, OpenNebula, Abicloudund Nimbus als bekannteste OS-Cloud-Management-Plattformen identifiziert und fürden Beitrag ausgewählt. Aus der Perspektiveder OS-Community ist es hierbei besonders er-freulich, dass sich in diesem Bereich OS-Produk-te immer mehr etablieren [Cordeiro et al. 2010].Nachfolgend werden die ausgewählten Platt-formen kurz vorgestellt.

! Eucalyptus (Elastic Utility Computing Ar-chitecture for Linking Your Programs To Use-ful Systems – siehe www.eucalyptus.com)wurde als ein Projekt der kalifornischen Uni-versität Santa Barbara ins Leben gerufen unddiente ursprünglich dem Aufbau einer OS-Private-Cloud-Plattform.

! OpenNebula (siehe www.opennebula.org)wurde 2008 von Ignacio M. Llorente undRubén S. Montero veröffentlicht und ist dasFlaggschiff der Europäischen Union im Be-reich von Forschungsprojekten bezüglich Vir-tualisierungen und Cloud Computing. Sowird es beispielsweise bei der Zentralbiblio-thek in Florenz bereits erfolgreich eingesetzt.

! Abicloud (siehe www.wiki.abiquo.com) wurdevon der Firma Abiquo aus Barcelona ent-wickelt, die auch für die Wartung und Weiter-entwicklung verantwortlich ist.

! Nimbus (siehe www.nimbusproject.org) istein Open-Source-Toolkit, das es möglichmacht, einen Cluster in eine Cloud-Computing-Lösung in Form von IaaS umzuwandeln undanzubieten.

Wie im Open-Source-Umfeld heute fast schonüblich, gibt es auch von den meisten Cloud-Platt-formen freie Community-Versionen und kom-merzielle Enterprise-Versionen (duale Lizenzie-rung). Für die weitere Arbeit wurde in der Regeldie Community-Version zugrunde gelegt.

4 Vergleich der ausgewählten Open-Source-Plattformen

Um die einzelnen Plattformen vergleichen zukönnen, wurden im Rahmen einer Literaturana-lyse Kriterien abgeleitet, die dazu dienen soll-ten, u.a. softwaretechnische Fragestellungen zubeantworten (vgl. Tab. 1). Für Angaben zu deneinzelnen Plattformen wurde auf die Homepa-ges der oben genannten Plattformen zurückge-griffen. Zusätzlich wurden teilweise prototypi-sche Installationen durchgeführt, um die ge-wonnenen Erfahrungen in den Vergleich miteinfließen zu lassen. Für das Verständnis derFunktionsweise der einzelnen Plattformen sindKenntnisse über die Architektur, die Program-miersprache sowie die unterstützten Arten vonClouds unabdingbar. Dabei wird unterschieden,welche Arten von Clouds (Public, Private, Hybridoder Community Clouds) mit der Software er-zeugt bzw. verwaltet werden können (vgl. Ab-schnitt 2).

Um die Kompatibilität zu bereits im Unter-nehmen vorhandener Software sicherzustellen,ist darüber hinaus ein Überblick über die unter-stützten Hypervisoren essenziell [Peng et al.2009]. Auch die Art des angebotenen Daten-und VM-Speichers beeinflusst möglicherweisedie Entscheidungsfindung.


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Tab. 1: Vergleich Cloud-Management-Plattformen

Eucalyptus OpenNebula Abicloud NimbusArchitektur Hierarchisch

gegliedert vom CLC über den CC zum NC

Drei Module bein-halten sämtliche Komponenten

Ausgeprägte web-basierte Manage-mentfunktionen

Drei Module bein-halten sämtliche Komponenten

Programmier-sprache

Java Java, Ruby Java, C++, Python

Java

Unterstützte Cloud-Arten

Private/Hybrid Cloud

Public/Private/Hybrid Cloud

Public/Private/Hybrid Cloud

Private/Community Cloud

Unterstützte Hypervisoren

VMware, KVM, Xen VMware, KVM, Xen

VirtualBox, VMware, KVM, Xen

Python, Bash, Ebtables, Libvirt, KVM, Xen

Daten-/VM-Speicher

Walrus Network File System oder Secure CoPy

ZFS Opensolaris,Logical Volume Manager & iSCSI Linux

Cumulus File System Backend Storage

Einsatzgebiet Großunternehmen, Forschungs-einrichtungen

Großunterneh-men und öffentli-che Institutionen

Kleine und mitt-lere Unterneh-men (KMU)

Forschungs-einrichtungen

Anwender-schnittstelle

euca2ools (CLI) Command Line Interface (CLI)

Cloud Operator API

Webservices, hier: Nimbus Web

OS-Lizenz BSD License Apache License Version 2

Common Public Attribution License

Apache License Version 2

Fehler-robustheit

Separate Cluster verringern die Wahrscheinlichkeit korrelierter Fehler

Permanente Datenbank zur Speicherung von Informationen der Hosts, Netzwerke und VM

Keine extra Absicherung der Daten

Regelmäßige Überprüfung und Absicherung der Arbeiterknoten

Inter-operabilität

Gleiche Infrastruktur für mehrere Cloud-Computing-Schnittstellen

Standardbasierte Architektur: ermöglicht die Kopplung mit Produkten und Systemen Dritter

Standardbasierte Architektur: ermöglicht die Kopplung mit Produkten und Systemen Dritter

Standards:»Rough Consensus and Working Code«

Sicherheit Cloud Controller generiert ein Public/Private-Key-Schlüsselpaar zur Authentifizierung des Nutzers

Authentifizierung durch Passwörter, Secure Shell und RSA-Schlüssel-paare. Lightweight Directory Access Protocol

CAS (Code Access System)

Public Key Infrastructure

VM creation tool

nicht vorhanden nicht vorhanden Drag & Drop nicht vorhanden

Kompatibilität zu Public-Cloud-Providern

Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), Amazon Simple Storage Service (S3)

EC2 EC2 EC2, S3


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Über das grundsätzliche Funktionsverständnishinaus muss die angestrebte Nutzung in Be-tracht gezogen werden. So eignen sich die ein-zelnen Plattformen jeweils für unterschiedlicheEinsatzgebiete und haben verschieden aufge-baute Schnittstellen zum Anwender. Auch wirdes für eine Entscheidung wichtig sein, welcheOpen-Source-Lizenzen die Softwareprodukteverwenden oder welche Sicherheitsvorkehrun-gen sie bieten. Auch die Robustheit gegen Fehl-funktionen sowie die Interoperabilität, die es er-möglicht, Anwendungen zwischen Clouds zuübertragen bzw. mehrere Clouds auf einmal zunutzen, spielt im täglichen Einsatz eine wichti-ge Rolle [Peng et al. 2009]. Möglicherweise sindauch die Kompatibilität mit anderen Plattfor-men sowie die Möglichkeit, eigenständig virtu-elle Maschinen zu erstellen, entscheidungsrele-vant.

4.1 EucalyptusEucalyptus besitzt als einzige Plattform einehierarchische Struktur. Es gibt eine Schnittstelle,die sogenannte Client-API, die die Kommunika-tion und Verbindung zwischen den einzelnenRessourcen der Cloud-Computing-Plattformenermöglicht. Anwender haben hierüber Zugriffauf alle benötigten Ressourcen und sind so mitdem Herzstück, dem sogenannten Cloud Con-troller (CLC), verbunden. Dieser dient als Kompo-nente für die Beantwortung globaler Entschei-dungsprozesse und ist mit Cluster Controller(CC) verbunden, in denen alle Prozesse der ein-zelnen Node Controller (NC) zusammenlaufen.Mehrere logisch verknüpfte NCs eines virtuel-len Clusters liefern Informationen an die CCsund stellen als unterste Schicht eine physischeKomponente dar, auf der alle virtuellen Einrich-tungen laufen können. Durch die separatenCluster innerhalb der Architektur wird dieWahrscheinlichkeit korreliert auftretender Feh-ler deutlich verringert. Die Schnittstelle zumAnwender wird durch ein Command Line Inter-face (CLI) verwirklicht, das mehr Wissen für dieBedienung voraussetzt und damit für unerfah-

rene Anwender nicht intuitiv steuerbar ist[Sempolinski & Thain 2010]. Die Datensicher-heit wird durch ein Schlüsselpaar zur Authenti-fizierung gewährleistet. Eucalyptus wird alseinzige Plattform unter der BSD-Lizenz(Berkeley Software Distribution) vertrieben.Dies bedeutet, dass das Programm kopiert undverändert werden kann, wenn der Copyright-Vermerk des ursprünglichen Programms nichtentfernt wird.

4.2 OpenNebulaOpenNebula ist in der Lage, Private, Public oderHybrid Clouds zu konstruieren, und wandelt ei-nen physikalischen Rechencluster in eine flexi-ble virtuelle Infrastruktur um, die je nach Bedarfdie benötigten Ressourcen dynamisch anpas-sen kann. Die Schnittstelle zum Anwender wirddurch eine Kommandozeile verwirklicht. DieSoftware besteht physikalisch aus drei Schich-ten, wobei die erste (»Tools«) Funktionen fürden Administrator und den Anwender enthält.Zum einen ist hier die Kommandozeile für denAdministrator zu finden, zum anderen ein Pla-nungsmodul, mit dem eine Platzierung von vir-tuellen Maschinen möglich ist. Die zweiteSchicht (»Core«) enthält Komponenten zur Ver-arbeitung von Nutzeranfragen und Kontrollres-sourcen. Die dritte (»Drivers«) unterstützt ver-schiedene darunter liegende Plattformen, dennauf dieser Schicht befinden sich Treiber, die denDatentransfer und die Steuerung virtueller Ma-schinen regeln, die abhängig von den Hyper-visoren auf jedem Host zu finden sind. AuchServices von externen Clouds wie Amazon ElasticCompute Cloud (EC2) werden so angefragt. Fürden Fall einer Fehlfunktion kann das Hinter-grundprogramm (Linux/Unix) neu gestartetund alle laufenden virtuellen Maschinen wie-derhergestellt werden. Dies geschieht mithilfeeiner Datenbank, die permanent Informationenüber Hosts, Netzwerke und virtuelle Maschinenspeichert.


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4.3 AbicloudAbicloud kann sowohl für die Generierung vonPublic, Private als auch Hybrid Clouds verwen-det werden. Die standardbasierte Architekturermöglicht durch ihre Interoperabilität einenTransfer von Anwendungen zwischen verschie-denen oder multiplen Clouds. Der Abicloud Ser-ver, zuständig für das Rechenzentrumsmanage-ment und die Nutzerschnittstelle, die AbicloudWebservices (WS), zuständig für das Manage-ment der virtuellen Anwendungen, und die Vir-tual System Monitor WS, verwendet als Plug-in-Monitor Manager, bilden die drei Hauptkom-ponenten von Abicloud [Peng et al. 2009].Aufgrund der ausgeprägten webbasiertenManagementfunktion ist die Software leichtersteuerbar als durch Befehle innerhalb der Kom-mandozeile, wie es bei anderen Plattformen derFall ist [Peng et al. 2009]. So können beispiels-weise durch eine »Drag & Drop«-Funktion sehrleicht weitere virtuelle Maschinen erstellt bzw.deren Service verwaltet werden. Zusätzlich istes möglich, eine komplette Cloud zu duplizierenund an anderer Stelle einzusetzen. Dies ist spe-ziell im Rahmen einer Transformation des Ar-beitsumfeldes sehr hilfreich und gestaltet denCloud-Anwendungsprozess leichter und flexi-bler. Die Software wird unter der Common PublicAttribution License vertrieben.

4.4 NimbusNimbus ist ein Open-Source-Toolkit, das sich imSpeziellen auch für die Erstellung einer Com-munity Cloud eignet. Es besteht aus vielen ver-schiedenen Funktionskomponenten, die dieverschiedenen Module der Plattform unterstüt-zen. Nimbus wurde ursprünglich für die For-schung entwickelt und ist deshalb auch kompli-zierter aufgebaut als andere Plattformen. Be-fehle und Ergebnisse werden in Befehlszeilenangegeben, was Nimbus aufgrund der spezifi-schen Anwendungen sehr komplex erscheinenlässt [Sempolinski & Thain 2010]. Andererseitszeichnet sich die Software besonders durch eine

hohe Flexibilität aus; da sie die meisten bekann-ten Hypervisoren unterstützt. Als negativ zu be-werten ist jedoch die fehlende Unterstützungvon VMware. Durch eine regelmäßige Absiche-rung der Arbeitsknoten wird der Datenverlustwährend einer eventuellen Fehlfunktion verhin-dert. Nimbus wird wie OpenNebula in der Apa-che License Version 2 angeboten. Unter dieserLizenz darf die Software frei verwendet, modifi-ziert und verteilt werden.

5 FallstudieUm die Praxistauglichkeit von Open-Source-Cloud-Management-Plattformen in einem rea-len Umfeld zu erproben, wurde eine Fallstudiedurchgeführt. Hierfür konnte ein mittelständi-sches Unternehmen mit ca. 500 Mitarbeiternaus dem Bereich Maschinenbau gewonnenwerden, das weltweit hochspezialisierte Pro-dukte in den Bereichen Zahnrad und Spindel-technik anbietet. Am Firmensitz in Kempten be-treibt das Unternehmen ein eigenes Rechen-zentrum, das über die Zeit hinweg zusammenmit dem Unternehmen kontinuierlich gewach-sen und ausgebaut worden ist. Alle Anwendun-gen, angefangen von der Kommunikationsin-frastruktur (wie z.B. Microsoft Exchange Serverund Microsoft Sharepoint) über Intranet und In-ternet bis zu den ERP-, CAD- und CRM-Systemenwerden hier in der Regel auf dedizierten Servernbetrieben. Die Kosten für den Rechenzentrums-betrieb sind in den letzten Jahren stetig gestie-gen. Gleichzeitig sank die Akzeptanz der An-wender, da nicht immer die angeforderten Res-sourcen im benötigten Ausmaß zur Verfügungstanden. Es kam zum Teil vor, dass beispielswei-se zum Monatsabschluss im ERP- und Reporting-Umfeld Ressourcen fehlten, während diese inanderen Bereichen (wie z.B. CAD) über denBedarf hinaus zur Verfügung standen. In derMonatsmitte konnte hingegen zum Teil ein um-gekehrtes Bild beobachtet werden.

Die Geschäftsleitung überlegte daher seiteiniger Zeit gemeinsam mit dem IT-Leiter, Cloud


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Computing einzusetzen, um die Situation nach-haltig zu verbessern und mithilfe von innovati-ven IT-Lösungen Wettbewerbsvorteile zu errei-chen. Erste positive Erfahrungen mit der Virtua-lisierung der Infrastruktur konnten in derVergangenheit bereits gesammelt werden. Auf-grund starker Sicherheitsbedenken samt dendamit verbundenen Ängsten wurde die Verla-gerung der gesamten Anwendungen und Da-ten in eine Public Cloud kategorisch ausge-schlossen. Hinzu kam, dass das Unternehmenin der Vergangenheit größere Investitionen ineigene Server, Datenbanksysteme und Netz-werktechniken getätigt hatte und diese auchweiter nutzen wollte.

Der Aufbau einer eigenen Private Cloud er-schien dem Unternehmen hingegen sehr reiz-voll. Da das Unternehmen in der Vergangen-heit bereits positive Erfahrungen im Open-Source-Umfeld sammeln konnte, sollte keinekommerzielle, sondern eine Open-Source-Cloud-Management-Plattform zum Einsatzkommen. Hierdurch versprach man sich einekostengünstige, herstellerunabhängige, inno-vative und flexible Lösung, die man unkompli-ziert einführen konnte.

Im ersten Schritt wurde anhand des bereitsdurchgeführten Vergleichs verschiedener Platt-formen (vgl. Abschnitt 4) das für das Unterneh-men am besten geeignete Softwareproduktausgewählt. Die Wahl fiel dabei auf das Produkt»Abicloud«, da es sich zum einen aufgrund sei-ner Eigenschaften gut für kleinere und mittel-ständische Unternehmen eignet. Zum anderenist es leicht zu installieren und aufgrund der aus-geprägten webbasierten Managementfunktionleicht zu administrieren. Dies stellte insbeson-dere für den erstmaligen Einsatz einen nichtzu unterschätzenden Vorteil dar. Anschließendwurden die beteiligten IT-Mitarbeiter im Um-gang mit der Software geschult und konntenanhand erster Testinstallationen praktische Er-fahrungen sammeln. Der produktive Aufbau derPrivate Cloud wurde Schritt für Schritt durchge-führt und verlief weitgehend reibungslos.

Die IT-Experten des Unternehmens hattenanfängliche Bedenken bezüglich des Aufwandsfür die Einarbeitung, der existierenden Doku-mentation und der Leistungsfähigkeit des Pro-duktes. Diese konnten jedoch allesamt wäh-rend der Umstellung ausgeräumt werden. DieProduktdokumentation ist sehr ausführlich undverständlich geschrieben. Etliche Abbildungenund Screenshots ermöglichen einen guten undschnellen Einstieg in die Materie. Hinzu kom-men Schritt-für-Schritt-Anleitungen und Check-listen, die den Einsatz vorbereiteten. Bei der In-stallation und Konfiguration der Cloud erlaubteinsbesondere die grafische Benutzerführungund bereits vorhandene Profile eine schnelleerste Installation. Diese erwies sich zum Teilaber auch als ein Manko, da Einstellungen überdas grafische Interface naturbedingt längerdauerten als über eine Kommandooberfläche.Aus Sicht der Beteiligten überwogen jedoch imGesamtbild die Vorteile.

Unabhängig von der eingesetzten Softwarewar es notwendig, ein klares Design für die zu-künftige Umgebung zu erstellen. Hier mussteauf der einen Seite entschieden werden, welcheHardware (Server, Speicher, Netzwerke) in derCloud integriert werden sollte. Auf der anderenSeite musste analysiert und festgelegt werden,welche Anwendungen für die firmeneigeneCloud geeignet und in die Private Cloud mi-griert werden sollten. Anwendungen, die nichtfür eine Virtualisierung geeignet waren, wur-den entweder dafür ertüchtigt oder weiterhinauf dedizierten Servern betrieben, wenn dasAufwand-Nutzen-Verhältnis nicht positiv war.Im Unternehmen war dies insbesondere bei ei-ner eigenentwickelten Software für die Produk-tionssteuerung der Fall. Zur Realisierung derVirtualisierungsschicht wurden VMware (kom-merzielles Produkt) und Xen (Open Source) ein-gesetzt, die beide problemlos unterstützt wer-den konnten. Positiv sei hier zu erwähnen, dassviele Funktionen, die früher direkt an der Hard-ware oder Virtualisierungssoftware eingestelltwerden mussten, jetzt über Abicloud angesteu-


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ert werden konnten und sich so der Aufwandfür diese Einstellungen deutlich reduzierte.

Den Administratoren war es durch die neuaufgesetzte Lösung möglich, Hardware, Spei-cher und Netzwerkressourcen flexibel und dy-namisch zur Verfügung zu stellen. Dadurchkonnte beispielsweise den Reporting-Systemenam Monatsende mehr Ressourcen zur Verfü-gung gestellt werden, wodurch die in der Ver-gangenheit bestehenden Engpässe vermiedenwerden konnten. Die Änderungen fordertenaber auch eine Umstellung in der Denkweisebei den Mitarbeitern des Rechenzentrumsbe-triebs, da die Administratoren nun bedarfsge-recht Ressourcen für den internen Anwenderund für Anwendungen innerhalb der Organisa-tion zur Verfügung stellen und nicht den Be-stand an Serverkapazitäten verwalten mussten.Dadurch war plötzlich wesentlich mehr Interak-tion und schnelle Anpassung an wechselndeBedürfnisse gefragt.

Die produktive Anwendung Abicloud lief biszum Ende der Fallstudie stabil, was als weiterespositives Ergebnis zu sehen ist. Dieser Eindruckkonnte bei einem zeitlich späteren Reviewter-min durch den IT-Leiter bestätigt werden. Bei ei-nem Teilausfall von Hardware, in dem Fall einesServers, erwies sich die Plattform als äußerstfehlerrobust. Als ein wichtiges Erfolgskriteriumdafür wurde insbesondere die vorhergehendeSimulation und Übung von Ausfällen auf einerTestumgebung genannt. Hier mussten zu Be-ginn mehrfach Konfigurationseinstellungenverbessert und die richtige Reaktion durch dieAdministratoren geübt werden. In Zukunft hatdas Unternehmen regelmäßig die Übung sol-cher Failover-Szenarien eingeplant.

Der Aufwand für den Betrieb und die War-tung der Plattform war in Summe knapp 10 %höher als bei einer verteilten und dediziertenArchitektur. Der Grund dafür war, dass mit derCloud-Management-Plattform viele (Hardware-)Einstellungen über eine Oberfläche durchge-führt werden können. Hier entstand zwar deroben genannte Mehraufwand für Betrieb und

Wartung der neuen Plattform, jedoch bot diePlattform zum einen ein verbessertes übergrei-fendes Monitoring der Ressourcen und zum an-deren zukünftiges Einsparpotenzial durch zen-trale Einstellungsmöglichkeiten. In einem wei-teren Schritt soll nun das interne Abrechnungs-modell bezüglich der Weiterverrechnung derRechenzentrumskosten auf den tatsächlichenGebrauch angepasst werden. Die dadurch an-gestrebte verbrauchsgerechte Kostenverteilungsoll zu einem sparsameren Einsatz der Ressour-cen und damit auch zu einer Verbesserung derSoftwarequalität im Unternehmen beitragen.So verbrauchen beispielsweise optimal pro-grammierte SQL-Skripten im Berichtswesen sig-nifikant weniger Ressourcen.

Zusammengefasst lässt sich festhalten,dass die Lösung es erlaubte, die Technik einerPublic-Cloud-Infrastruktur – mit den damit ver-bundenen Vorteilen – auf Basis der bereits vor-handenen Infrastruktur lokal im Unternehmeneinzusetzen. Dabei konnte den hohen Sicher-heitsanforderungen vollständig Rechnung ge-tragen werden, ohne auf Vorteile des CloudComputing verzichten zu müssen. Der Umstiegwar problemlos möglich, jedoch stellt die damiterworbene Abhängigkeit von der funktionsfähi-gen Plattform durchaus ein nicht zu unterschät-zendes Risiko dar.

6 Generelle EinsatzempfehlungenDer Vergleich und die Fallstudie zeigen deutlichdie Unterschiede zwischen den Plattformenauf. Aus diesen Unterschieden resultiert die Eig-nung für individuell unterschiedliche Einsatz-gebiete, die im Folgenden erläutert werden.Grundsätzlich ist der Einsatz jedoch durchauslohnenswert und es wäre zu wünschen, dasssich noch mehr Unternehmen an die Materieherantrauen.

Durch die Kompatibilität zu EC2 und Ama-zon Simple Storage Service (S3) kann Eucalyp-tus die gleichen Dienste anbieten wie Amazonund stellt somit eine günstige Alternative dar


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[Sempolinski & Thain 2010]. Ein Einsatz ist invielfältiger Art und Weise denkbar, so z.B. fürgroße Firmen, die Kunden über ihre Websitebedienen. Durch Eucalyptus kann der Überlas-tung der Website vorgebeugt werden, da es dieElastizität mitbringt, unterschiedliche Nachfra-geintensitäten abzudecken. Ebenso kann diePlattform in Unternehmen für die Entwicklungund Testphase von neuen Softwareprodukteneingesetzt werden, da jederzeit die benötigtenRessourcen verfügbar sind. Des Weiteren istEucalyptus gut geeignet für Einrichtungen, diemit sehr großen Datenmengen umgehen bzw.große Berechnungen durchführen müssen.Hierfür wird eventuell eine Hybrid Cloud benö-tigt, da es sein kann, dass die Ressourcen in derPrivate Cloud nicht ausreichen. Vorstellbar sindhier wissenschaftliche bzw. Forschungseinrich-tungen, aber auch Unternehmen aus demFinanzsektor oder der Automobilindustrie.

OpenNebula eignet sich sowohl für Firmenals auch für Forschungseinrichtungen wie Uni-versitäten, die für ihre wissenschaftlichen Si-mulationen und Berechnungen eine offene, fle-xible und skalierbare Cloud-Lösung suchen.Auch hier ist, ähnlich wie bei Eucalyptus, dieMöglichkeit der dynamischen Anpassung vonbenötigten Ressourcen von Vorteil. Jede Einrich-tung, die ihre aktuelle Netzwerklösung verbes-sern möchte, kann OpenNebula verwenden, daes so konzipiert wurde, dass es in beliebige be-stehende Lösungen integriert werden kann[Peng et al. 2009]. Die Installation von Open-Nebula gestaltet sich relativ einfach, da auf derWebsite ein »Installation Guide« vorhanden ist,der die verschiedenen Möglichkeiten der Instal-lation beleuchtet. Somit sind auch kleinere Ein-richtungen ohne Fachpersonal in der Lage, diePlattform zu nutzen.

Nimbus ist eine Cloud-Computing-Lösung,die sich hauptsächlich für den Einsatz im wis-senschaftlichen Bereich eignet, da die Plattformeine intensive Einarbeitung benötigt. Unter die-ser Voraussetzung erlaubt sie jedoch eine hoheNutzenausbeute. So ist es unter anderem mög-

lich, die Bedienung einer Cloud an sich durchspezifische Werkzeuge zu erlernen. Darüber hi-naus kann eine Cloud im Vergleich zu anderenPlattformen wesentlich individueller ange-passt werden, beispielsweise hinsichtlich derUnterstützung verschiedener Hypervisorenoder Anwenderschnittstellen [Peng et al. 2009].Dies ist insbesondere im Bereich der wissen-schaftlichen Forschung essenziell. So ist es ei-nem französischen Studenten im April 2010 ge-lungen, eine der größten Clouds mit über 1000Knoten über sechs verschiedene Standorte inden USA und Frankreich zu konstruieren.

Abicloud ist sehr leicht zu skalieren und des-wegen vielseitig einsetzbar. Auf diese Weisekönnen sowohl kleine Entwicklergruppen alsauch große Firmen Abicloud verwenden, daohne Schwierigkeiten eine beliebige Anzahl anvirtuellen Maschinen gleich gut verwaltet wer-den kann. Diese Plattform versetzt sowohl klei-ne, mittlere als auch große Unternehmen in dieLage, ihre komplette Infrastruktur zu managenund diese ohne zusätzlichen Aufwand beliebigzu erweitern. Durch die Möglichkeit, eine Hy-brid Cloud zu erstellen, ist die Plattform ebensowie Eucalyptus oder OpenNebula für große Un-ternehmen geeignet, da auch riesige Daten-mengen kein Problem darstellen und leicht ver-waltet werden können. Aus der Fallstudie ergabsich zudem, dass Abicloud leicht zu installierenund gut dokumentiert ist und sich für denEinstieg in den Bereich Cloud-Management-Plattformen sehr gut eignet.

Trotz der überwiegend positiven Erkennt-nisse dürfen bestehende Risiken nicht vernach-lässigt werden. So sind Cloud-Plattformen imVerhältnis zu anderen Softwareplattformen(z.B. Entwicklungswerkzeugen) recht neu unddadurch auch weniger ausgereift. Aus diesemGrund ist zukünftig mit eher kurzen Releasezyk-len zu rechnen, die erfahrungsgemäß immermit Aufwand und einem erhöhten Fehlerauf-kommen verbunden sind. Es empfiehlt sich un-ter Umständen, im Unternehmen mehrerePlattformen einzusetzen, um das Risiko eines


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Ausfalls zu minimieren. Wichtig ist hierbei einIT-Administrator bzw. eine IT-Abteilung, die sichfür die Thematik interessiert und bereit ist, sichauf viele Änderungen einzustellen. Gesamtheit-lich betrachtet lohnt sich der pilothafte Einsatzeiner Cloud-Management-Plattform, insbeson-dere auch aus dem Open-Source-Umfeld, imUnternehmen jedoch durchaus.

7 Literatur[Cerbelaud et al. 2009] Cerbelaud, D.; Garg, S.;

Huylebroeck, J.: Opening The Clouds: QualitativeOverview of the State-of-the-art Open SourceVM-based Cloud Management Platforms. Pro-ceedings of the 10th ACM International Confe-rence on Middleware, Champaign, USA, 2009.

[Cordeiro et al. 2010] Cordeiro, T.; Damalio, D.; Pereira N.:Open Source Cloud Computing Platforms. Pro-ceedings of the 9th International Conferenceon Grid and Cloud Computing, Nanjing, China,2010, pp. 366-371.

[Grance & Mell 2009] Grance, T.; Mell, P.: The NISTdefinition of Cloud Computing. National Insti-tute of Standards and Technology (NIST), USA,2009.

[McKinsey 2011] McKinsey: Cloud Computing andBeyond. Academy of Science, USA, 2011.

[Peng et al. 2009] Peng, J.; Zhang, X.; Lei, Z.; Zhang, B.;Zhang, W.; Li, Q.: Comparison of Several CloudComputing Platforms. Proceedings of 2nd Inter-national Symposium on Information Science andEngineering, Shangai, China, 2009, pp. 23-27.

[Repschläger et al. 2010] Repschläger, J.; Pannicke, D.;Zarnekow, R.: Cloud Computing: Definitionen,Geschäftsmodelle und Entwicklungspotenziale.HMD – Praxis der Wirtschaftsinformatik 47(2010), 275, S. 6-15.

[Sempolinski & Thain 2010] Sempolinski, P.; Thain, D.:A Comparison and Critique of Eucalyptus,OpenNebula and Nimbus. Proceedings of 2ndInternational Conference on Cloud ComputingTechnology and Science (Cloud Com), 2010,pp. 417-426.

Stefan Wind M.Sc.Otto-von-Guericke-Universität MagdeburgMagdeburg Research and Competence Cluster VLBAUniversitätsplatz 239016 [email protected]

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