Cloud Computing beschreibt den On-Demand-Zugriff auf IT-Ressourcen über das Internet. Zu diesen Ressourcen zählen Anwendungen, (physische und virtuelle) Server, Datenspeicher, Entwicklungstools, Netzwerkfunktionen usw. Die jeweiligen Ressourcen werden dabei in einem fernen Rechenzentrum gehostet, das von einem Cloud-Service-Provider (oder CSP) verwaltet wird. Der CSP stellt diese Ressourcen gegen eine monatliche Subskriptionsgebühr zur Verfügung oder stellt den tatsächlichen Verbrauch in Rechnung.

Im Vergleich zu traditioneller lokaler IT und abhängig von den von Ihnen ausgewählten Cloud-Services kann Cloud-Computing in Bezug auf folgende Punkte hilfreich sein:

• Senken der IT-Kosten: Mit der Cloud können Sie einen Teil oder sogar den Großteil der Kosten und des Aufwands für den Kauf, die Installation, die Konfiguration und die Verwaltung Ihrer eigenen On-Premises-Infrastruktur auslagern.
  
  
• Verbessern von Agilität und Time-to-Value: Mithilfe der Cloud kann Ihr Unternehmen innerhalb von Minuten mit der Nutzung von Unternehmensanwendungen beginnen, anstatt Wochen oder Monate darauf zu warten, dass die IT-Abteilung auf eine Anforderung reagiert, erforderliche Hardware kauft und konfiguriert und Software installiert. Zudem können Sie in der Cloud bestimmten Benutzern – vor allem Entwicklern und Data Scientists – die Möglichkeit geben, selbst auf Software und Support-Infrastruktur zuzugreifen.
  
  
• Einfacheres und kostenwirksameres Skalieren: Die Cloud bietet Elastizität: Statt zusätzliche Kapazitäten zu kaufen, die in schwachen Zeiten ungenutzt bleiben, können Sie die Kapazität entsprechend den Spitzen und Einbrüchen des Datenverkehrs nach oben und unten skalieren. Sie können auch das globale Netz Ihres Cloud-Providers nutzen, um Ihre Anwendungen näher an Benutzer auf der ganzen Welt zu bringen.

Der Begriff „Cloud Computing“ bezieht sich auch auf die Technologie, durch die die Cloud funktioniert. Dazu gehört eine Form von virtualisierter IT-Infrastruktur – Server, Betriebssystemsoftware, Netzwerke und andere Infrastruktur, die mit spezieller Software abstrahiert wird, sodass sie unabhängig von physischen Hardware-Grenzen gepoolt und geteilt werden kann. Ein einzelner Hardware-Server kann beispielsweise in mehrere virtuelle Server unterteilt werden.

Virtualisierung ermöglicht es Cloud-Providern, die Ressourcen ihrer Rechenzentren optimal zu nutzen. Es überrascht nicht, dass viele Unternehmen das Cloud-Bereitstellungsmodell für ihre lokale Infrastruktur übernommen haben, um eine maximale Auslastung sowie Kosteneinsparungen im Vergleich zu traditioneller IT-Infrastruktur zu erzielen und ihren Benutzern gleichzeitig weiter den gleichen Self-Service und die gleiche Agilität zu bieten.

Wenn Sie zu Hause oder bei der Arbeit einen Computer oder ein Mobilgerät verwenden, nutzen Sie mit ziemlicher Sicherheit jeden Tag irgendeine Form von Cloud Computing, sei es eine Cloud-Anwendung wie Google Gmail oder Salesforce, Medien-Streaming wie Netflix oder Cloud-Dateispeicher wie Dropbox. Der Branchenanalyst Gartner prognostizierte kürzlich, dass die weltweiten Ausgaben der Benutzer für die Public Cloud im Jahr 2023 fast 600 Milliarden US-Dollar erreichen werden (Link befindet sich außerhalb ibm.com).

IaaS (Infrastructure-as-a-Service), PaaS (Platform-as-a-Service) und SaaS (Software-as-a-Service) sind die drei gängigsten Modelle von Cloud-Services und es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Unternehmen alle drei Modelle nutzt.

SaaS (Software-as-a-Service)

SaaS ist auch bekannt als cloudbasierte Software oder Cloudanwendung. Es handelt sich dabei um Anwendungssoftware, die in der Cloud gehostet wird und auf die Benutzer über einen Web-Browser, einen dedizierten Desktop-Client oder eine API zugreifen, die mit einem Desktop-Betriebssystem oder einem Betriebssystem für mobile Geräte integriert ist. In den meisten Fällen zahlen SaaS-Benutzer eine monatliche oder jährliche Subskriptionsgebühr. In machen Fällen gibt es auch nutzungsabhängige Preisgestaltungen.

Zusätzlich zu den Kosteneinsparungen, der Time-to-Value und der Skalierbarkeit der Cloud bietet SaaS folgende Vorteile:

• Automatische Upgrades: Mit SaaS können Benutzer von neuen Funktionen profitieren, sobald diese vom Provider hinzugefügt wurden. Dazu müssen sie keine lokalen Upgrades durchführen.
  
  
• Schutz vor Datenverlust: Da SaaS Anwendungsdaten in der Cloud mit der Anwendung speichert, verlieren Benutzer keine Daten, wenn ihr Gerät abstürzt oder ausfällt.

SaaS ist inzwischen das primäre Bereitstellungsmodell für die meiste kommerzielle Software. Es gibt Hunderttausende von SaaS-Lösungen, die von ganz speziellen Anwendungen für spezielle Branchen oder Abteilung bis hin zu leistungsstarken Unternehmenssoftware-Datenbanken und KI-Software (künstliche Intelligenz) reichen.

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PaaS (Platform-as-a-Service)

PaaS bietet Softwareentwicklern eine On-Demand-Plattform mit Hardware, komplettem Software-Stack, Infrastruktur und sogar Entwicklungstool für die Ausführung, die Entwicklung und die Verwaltung von Anwendungen. Gleichzeitig entfallen dabei die Kosten, die Komplexität und die Inflexibilität, die mit dem Warten einer solchen Plattform als On-Premises-Variante verbunden wären.

Bei PaaS hostet der Cloud-Provider alles in einem Rechenzentrum – ob Server, Netzwerke, Speicher, Betriebssystem-Software, Middleware oder Datenbanken. Entwickler wählen einfach aus einem Menü aus und können dann schnell auf die Server und Umgebungen zugreifen, die sie zum Ausführen, Erstellen, Testen, Bereitstellen, Warten, Aktualisieren und Skalieren von Anwendungen benötigen.

PaaS basiert heute oft auf Containern, einem virtualisierten Rechenmodell, das einen Schritt von virtuellen Servern entfernt ist. Container virtualisieren das Betriebssystem und ermöglichen es Entwicklern, die Anwendung nur mit den Betriebssystemdiensten zu verpacken, die für die Ausführung dieser Anwendungen auf jeder Plattform benötigt werden, ohne dass dazu Änderungen oder auch Middleware erforderlich sind.

Red Hat® OpenShift® ist eine beliebte PaaS-Lösung, die auf Docker-Containern und Kubernetes basiert – einer Open-Source-Lösung für die Containerorchestrierung, die Bereitstellung, Skalierung, Lastausgleich und mehr für containerbasierte Anwendungen automatisiert.

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IaaS (Infrastructure-as-a-Service)

IaaS bietet On-Demand-Zugriff auf grundlegende Rechenressourcen –physische und virtuelle Server, Netzwerke und Speicher. Der Zugriff erfolgt über das Internet und wird basierend auf der Nutzung abgerechnet. IaaS ermöglicht es Benutzern, Ressourcen je nach Bedarf zu skalieren und zu verkleinern. Das reduziert die Notwendigkeit hoher Investitionsausgaben im Voraus, unnötiger lokaler oder „eigener“ Infrastruktur sowie des Kaufs von zu vielen Ressourcen zur Bewältigung periodischer Nutzungsspitzen.  

Im Gegensatz zu SaaS und PaaS (und sogar neueren PaaS-Modellen für die Datenverarbeitung wie Containern und Serverless) bietet IaaS den Benutzern Kontrolle auf niedrigster Ebene über Rechenressourcen in der Cloud.

IaaS war das beliebteste Cloud-Computing-Modell in den frühen 2010er-Jahren. Während es für viele Arten von Workloads das Cloud-Modell der Wahl bleibt, steigt die Nutzung von SaaS und PaaS deutlich schneller.

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Serverless Computing 

Serverless Computing (auch einfach als Serverless bekannt) ist ein Cloud-Computing-Modell, bei dem alle Infrastrukturmanagement-Aufgaben im Backend – Bereitstellung, Skalierung, Planung, Patching – an den Cloud-Provider übertragen werden, sodass sich die Entwickler voll und ganz auf den Code und die Geschäftslogik ihrer Anwendungen konzentrieren können.

Darüber hinaus wird bei Serverless der Anwendungscode nur auf Anforderung ausgeführt und die unterstützende Infrastruktur automatisch entsprechend der Anzahl der Anforderungen nach oben oder unten skaliert. Bei Serverless zahlen Kunden nur für die Ressourcen, die genutzt werden, wenn die Anwendung läuft – und nie für inaktive Kapazitäten. 

FaaS oder Function-as-a-Service wird oft mit Serverless Computing verwechselt, obwohl es eigentlich eine Untergruppe von Serverless ist. Mit FaaS können Entwickler Teile des Anwendungscodes (sogenannte Funktionen) als Reaktion auf bestimmte Ereignisse ausführen. Alles außer dem Code – die physische Hardware, das Betriebssystem der virtuellen Maschine und die Verwaltung der Web-Server-Software – wird vom Cloud-Service-Provider automatisch und in Echtzeit bereitgestellt, während der Code ausgeführt wird, und nach Abschluss der Ausführung wieder heruntergefahren. Die Abrechnung beginnt, wenn die Ausführung beginnt, und endet, wenn die Ausführung beendet wird.

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Öffentliche Cloud

Bei Public Cloud handelt es sich um eine Form des Cloud Computing, bei der ein Cloud-Service-Provider Benutzern Rechenressourcen über das öffentliche Internet zur Verfügung stellt – von SaaS-Anwendungen über einzelne virtuelle Maschinen (VMs) und Bare-Metal-Hardware zur Datenverarbeitung bis hin zu kompletten auf Unternehmen abgestimmten Infrastrukturen und Entwicklungsplattformen. Diese Ressourcen können kostenlos oder im Rahmen einer Subskription oder eines Modells mit nutzungsabhängiger Preisgestaltung verfügbar gemacht werden.

Der Public-Cloud-Provider ist Eigner und zuständig für die Verwaltung der Rechenzentren, Hardware und Infrastruktur, die für die Ausführung der Kunden-Workloads genutzt werden. Zudem trägt der Public-Cloud-Provider auch die komplette Verantwortung für diese Ressourcen und stellt in der Regel Netzkonnektivität mit hoher Bandbreite bereit, um eine hohe Leistung und einen schnellen Zugriff auf Anwendungen und Daten zu gewährleisten.

Public Cloud ist eine Multi-Tenant-Umgebung – die Rechenzentrum-Infrastruktur des Cloud-Providers wird von allen Public-Cloud-Kunden gemeinsam genutzt. Bei den führenden Public Clouds – Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, IBM® Cloud, Microsoft Azure und Oracle Cloud – kann es sich dabei um Millionen Kunden handeln.

Viele Unternehmen verlagern Teile ihrer Infrastruktur für die Datenverarbeitung in die Public Cloud, da Public-Cloud-Services flexibel und leicht skalierbar sind und sich flexibel an einen veränderten Workload-Bedarf anpassen lassen. Andere Firmen spricht vor allem an, dass Public Cloud eine höhere Effizienz und weniger verschwendete Ressourcen verspricht, da Kunden nur für das bezahlen, was sie verbrauchen. Wieder andere wollen die Ausgaben für Hardware und lokale Infrastrukturen reduzieren.

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Private Cloud

Eine Private Cloud ist eine Cloud-Umgebung, in der die gesamte Cloud-Infrastruktur und alle IT-Ressourcen nur einem Kunden zugewiesen und nur für diesen zugänglich sind. Private Cloud kombiniert viele der Vorteile von Cloud Computing – einschließlich Elastizität, Skalierbarkeit und eine einfache Servicebereitstellung – mit der Zugriffssteuerung, Sicherheit und Möglichkeit zur Ressourcenanpassung von lokaler Infrastruktur.

Eine Private Cloud wird in der Regel lokal im Rechenzentrum des jeweiligen Kunden gehostet. Sie kann aber auch auf der Infrastruktur eines unabhängigen Cloud-Providers gehostet oder auf einer gemieteten Infrastruktur in einem ausgelagerten Rechenzentrum aufgebaut werden.

Viele Firmen entscheiden sich für eine Private Cloud und nicht für eine Public Cloud, weil sie auf diese Weise ihre gesetzlichen Anforderungen leichter (oder überhaupt erst) erfüllen können. Andere wählen eine Private Cloud, weil ihre Workloads vertrauliche Dokumente, geistiges Eigentum, personenbezogene Daten, Krankenakten, Finanzdaten oder andere vertrauliche Daten betreffen.

Durch den Aufbau einer Private-Cloud-Architektur nach cloudnativen Prinzipien verschafft sich ein Unternehmen die Flexibilität, Workloads problemlos in eine Public-Cloud-Umgebung zu verlagern oder sie in einer Hybrid-Cloud-Umgebung (siehe unten) zu betreiben, wann immer sie dazu bereit sind.

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Hybrid Cloud

Hybrid Cloud ist genau das, wonach es klingt: eine Kombination aus Public- und Private-Cloud-Umgebungen. Insbesondere und idealerweise verbindet eine Hybrid Cloud die Private-Cloud-Services und Public Clouds eines Unternehmens in einer einzigen, flexiblen Infrastruktur, auf der die Anwendungen und Workloads des Unternehmens ausgeführt werden.

Das Ziel der Hybrid Cloud ist es, eine Mischung aus Public- und Private-Cloud-Ressourcen zu schaffen – und zwar mit einem Grad an Orchestrierung zwischen beiden Arten. Diese Mischung soll dem Unternehmen die Flexibilität geben, die jeweils optimale Cloud für jede Anwendung oder jeden Workload zu wählen und Workloads frei zwischen den beiden Clouds zu verschieben, wenn sich die Bedingungen ändern. So kann das Unternehmen seine technischen und geschäftlichen Ziele effektiver und kosteneffizienter erreichen, als dies mit einer Public Cloud oder Private Cloud allein möglich wäre.

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Multicloud und hybride Multicloud-Umgebung

Multicloud bezeichnet die Nutzung von zwei oder mehr Clouds von mindestens zwei verschiedenen Cloud-Providern. Eine Multicloud-Umgebung kann zum Beispiel einfach sein, dass Sie SaaS von einem Lieferanten für den E-Mail-Versand und SaaS von einem anderen für die Bildbearbeitung verwenden. Wenn Unternehmen von Multicloud sprechen, meinen sie allerdings in der Regel die Nutzung mehrerer Cloud-Services – einschließlich SaaS, PaaS und IaaS – von zwei oder mehr der führenden Public-Cloud-Provider.

Eine hybride Multicloud-Umgebung liegt vor, wenn zwei oder mehr Public Clouds in Kombination mit einer Private-Cloud-Umgebung genutzt werden.

Unternehmen entscheiden sich für eine Multicloud-Lösung, um Anbieterbindung zu vermeiden, mehr Services zur Auswahl zu haben und Zugang zu mehr Innovationen zu erhalten. Doch je mehr Clouds genutzt werden – von denen jede ihre ganz eigenen Management-Tools, Datenübertragungsraten und Sicherheitsprotokolle hat –, desto schwierig kann das Verwalten der Umgebung sein. Multicloud-Management-Plattformen verfügen über ein zentrales Dashboard, das Transparenz über Clouds von mehreren Providern hinweg bietet. Hier können Entwicklungsteams ihre Projekte und Bereitstellungen einsehen, Betriebsteams Cluster und Knoten im Auge behalten und Mitglieder von Cybersicherheits-Teams die Überwachung im Hinblick auf Sicherheitsbedrohungen durchführen.

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Traditionell haben Unternehmen Cloud-Services und insbesondere Public-Cloud-Services primär aufgrund von Sicherheitsproblemen nicht in Betracht gezogen. Als Reaktion auf den Bedarf haben die von Cloud-Service-Providern angebotene Sicherheitslösungen jedoch im Vergleich zu lokalen Sicherheitslösungen immer mehr die Nase vorn.

Zur Aufrechterhaltung der Sicherheit in der Cloud sind andere Prozeduren und Fähigkeiten seitens der Mitarbeiter erforderlich als in älteren IT-Umgebungen. Zu den Best Practices für Cloud-Sicherheit gehören unter anderem folgende Aspekte:

• Gemeinsame Verantwortung für die Sicherheit: In der Regel ist der Cloud-Provider verantwortlich für die Sicherung der Cloudinfrastruktur, während der Kunde dafür zuständig ist, seine Daten in der Cloud zu schützen. Es ist allerdings auch wichtig, die Eigentumsrechte an den Daten zwischen anderen Anbietern im privaten und öffentlichen Rahmen klar zu definieren.
  
  
• Datenverschlüsselung: Daten sollten verschlüsselt sein, wenn sie gespeichert, übertragen oder verwendet werden. Kunden müssen weiterhin uneingeschränkten Zugriff auf Sicherheitsschlüssel und Hardwaresicherheitsmodule haben.
  
  
• Benutzeridentitäts- und Zugriffsmanagement: Kunden und IT-Teams benötigen umfassende Kenntnisse und Einblicke im Hinblick auf Netz-, Geräte-, Anwendungs- und Datenzugriff.
  
  
• Kooperatives Management: Eine angemessene Kommunikation und klare, verständliche Prozesse zwischen IT-, Betriebs- und Sicherheitsteams sorgen für nahtlose Cloud-Integrationen, die sicher und nachhaltig sind.
  
  
• Überwachung von Sicherheit und Compliance: Dies beginnt damit, dass Sie alle für Ihre Branche geltenden Konformitätsstandards verstehen und ein aktives Monitoring aller verbundenen Systeme und cloudbasierten Services etablieren, um Transparenz im Hinblick auf den gesamten Datenaustausch zwischen Public-, Private- und Hybrid-Cloud-Umgebungen zu gewährleisten.

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Da 25 % der Unternehmen planen, all ihre Anwendungen innerhalb des nächsten Jahres in die Cloud zu verlagern, kann man den Eindruck haben, dass die Einsatzmöglichkeiten von Cloud Computing grenzenlos sind. Aber auch für Firmen, die keinen umfassenden Umstieg auf die Cloud planen, ist Cloud Computing für bestimmte Initiativen eine wirklich traumhafte Lösung.

Disaster-Recovery und Geschäftskontinuität waren naturgemäß schon immer gute Cloud-Anwendungsfälle. Schließlich bietet die Cloud eine kostenwirksame Redundanz zum Schutz der Daten vor Systemausfällen und auch die physische Distanz, die zum Wiederherstellen von Daten und Anwendungen im Falle einer lokalen Betriebsunterbrechung oder Katastrophe erforderlich ist. Alle großen Public-Cloud-Provider bieten Disaster-Recovery-as-a-Service (DRaaS).

Alles, was das Speichern und Verarbeiten großer Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit beinhaltet und mehr Speicher- und Rechenkapazität erfordert, als die meisten Unternehmen vor Ort erwerben und bereitstellen können oder wollen, gehört zur „Zielgruppe“ für Cloud Computing. Einige Beispiele:

• Big-Data-Analysen
  
  
• Internet der Dinge (IoT)
  
  
• Künstliche Intelligenz– insbesondere Anwendungen mit maschinellem Lernen und Deep Learning

Für Entwicklungsteams, die Agile oder DevOps (oder DevSecOps) einsetzen, um die Entwicklung zu optimieren, bietet die Cloud den nötigen On-Demand-Self-Service für Benutzer, um zu verhindert, dass operative Aufgaben wie das Hochfahren von Entwicklungs- und Testservern – zu Engpässen in der Entwicklung werden.