Was ist eine hyperkonvergente Infrastruktur?

Während in einem herkömmlichen Rechenzentrum unterschiedliche Hardware-Komponenten für unterschiedliche Funktionen verwendet werden, nutzen hyperkonvergente Systeme virtuelle Maschinen (VMs), um Abstraktionen jeder Komponente zu erstellen, die alle in handelsüblicher Standardhardware enthalten sind. Auf diese Weise können IT-Infrastrukturlösungen, die Hyperkonvergenz nutzen, das Management und den Betrieb von Rechenzentren für eine lokale, leistungsstarke und kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Rechenzentren oder Public Cloud Computing optimieren.

Die steigende Nachfrage nach Rechenzentren zur Beschleunigung des Geschäftswachstums hat den Bedarf an hyperkonvergenter Infrastruktur verstärkt. Laut einem Bericht von Fortune Business Erkenntnis wurde der globale HCI-Markt im Jahr 2023 auf 9,66 Milliarden US-Dollar geschätzt. Für 2024 wird ein Wachstum von 11,98 Milliarden USD auf 61,49 Milliarden USD bis 2032 prognostiziert (mit einer zusammengesetzten jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 22,7 %).¹

Um ein besseres Verständnis von hyperkonvergenter Infrastruktur zu erlangen, ist es hilfreich, die Unterschiede zwischen hyperkonvergenter Infrastruktur (HCI) und konvergenter Infrastruktur (CI) zu vergleichen.

Um Rechen-, Netzwerk - und Speicherfunktionen in einem verwaltbaren System zu kombinieren, integrieren Rechenzentren, die eine konvergente Methode verwenden, verschiedene Komponenten. Diese Elemente können Server, Prozessoren, Speicher und Netzwerke in einzelnen, vorgefertigten Lösungen umfassen, die aus modularer oder speziell angefertigter Hardware bestehen.

CI-Systeme vereinfachen zwar die Bereitstellung und Verwaltung im Vergleich zu nicht konvergierten Systemen, nutzen jedoch die Vorteile der Softwarevirtualisierung nicht voll aus. Obwohl einige Elemente der konvergierten Infrastruktur kombiniert werden, benötigen diese Systeme immer noch mehrere einzigartige Hardwarekomponenten (die spezialisiert und teuer sein können) und IT-Support, um das System zu integrieren und zu verwalten.

Hyperkonvergente Systeme gehen noch einen Schritt weiter: Anstatt verschiedene spezialisierte Hardwarekomponenten zu integrieren, erstellen hyperkonvergente Systeme virtuelle Versionen jeder Rechenzentrumskomponente (Rechenleistung, Speicher und Netzwerk) innerhalb eines branchenüblichen x86 Servers.

Hyperkonvergente Infrastrukturlösungen umfassen die Nutanix Cloud Platform (NCP), Dell EMC VxRail, IBM Fusion HCI, VMware vSAN und Microsoft Azure HCI Stack.

Sowohl hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) als auch traditionellere Formen der IT-Infrastruktur wie konvergente Infrastruktur (CI) und nicht konvergente Infrastruktur verwenden unterschiedliche Komponenten, um einen reibungslosen Geschäftsbetrieb zu ermöglichen. Während frühere Infrastrukturmodelle jedoch unterschiedliche physische Hardwarekomponenten verwenden, um unterschiedliche Aufgaben zu bewältigen, erstellt HCI-Hardware virtualisierte Abstraktionen jeder Komponente innerhalb einer einzigen Hardwarekomponente.

Die Leistung, der Speicher (z. B. NAS, SAN, NVMe-basierter Flash-Speicher) und die Kapazität der HCI-Hardware sind skalierbar und cloudnativ. HCI kann nach oben skaliert werden, um die gesamten Infrastrukturressourcen zu erhöhen, oder nach unten, um die Leistung einzelner Komponenten innerhalb eines einzelnen Hardwareteils zu erhöhen.

HCI virtualisiert traditionelle Infrastrukturkomponenten und fügt außerdem einige neue Komponenten hinzu, um Hyperkonvergenz zu ermöglichen.

Zu den wichtigsten Software-Komponenten von HCI gehören: 

• Hypervisor: Ein Hypervisor ist eine spezialisierte Softwareschicht, die die Workloads hyperkonvergenter Systeme verwaltet, indem sie virtuelle Maschinen (VMs) erstellt, die wie digitale Repräsentationen einzigartiger Hardware-Komponenten funktionieren.

• Knoten: Innerhalb einer HCI-Umgebung ist ein Knoten eine in sich geschlossene Einheit, die aus Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen besteht. Die Knoten arbeiten zusammen, um eine einheitliche, virtualisierte IT-Infrastrukturumgebung zu schaffen.

• Compute: Compute-Komponenten führen VMs und Anwendungen auf hyperkonvergenten Plattformen aus. 

• Software-definiertes Networking (SDN): Die Netzwerkkomponente jedes Knotens verwendet Software-definiertes Networking (SDN), um die Kommunikation zwischen Knoten zu ermöglichen und den Datentransfer innerhalb des HCI zu erleichtern.

• Software-definierter Speicher (SDS): Software-definierter Speicher (SDS) abstrahiert und virtualisiert die zugrunde liegende physische Speicherung von Rechenzentrumskomponenten. Dieser zentrale Aspekt des hyperkonvergierten Speichers eliminiert den Bedarf an spezialisierten Speicherarrays und ermöglicht eine effizientere Partitionierung der Gesamtspeicherressourcen. Diese Vorteile können sowohl mit traditionellen Solid-State Drives (SSDs) als auch mit Non-Volatile Memory Express-Speicher (NVMe) erreicht werden.

Während eine hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) möglicherweise nicht für jede Anwendung geeignet ist, bietet sie viele Vorteile gegenüber herkömmlichen IT-Infrastrukturen. Insbesondere steigert HCI die IT-Effizienz, indem Ressourcen automatisch gepoolt und diese Ressourcen dynamisch nach Bedarf zugewiesen werden.

Durch Automatisierung kann HCI dazu beitragen, die Belastung der IT-Teams zu verringern und isolierte oder manuelle Vorgänge zu eliminieren, während die Ressourcennutzung maximiert wird. Darüber hinaus vereinfacht HCI System-Upgrades und die Wartung.

Zu den weiteren Vorteilen von HCI gehören:

• Skalierbarkeit

• Datenschutz

• Wirtschaftlichkeit

• Automatisierung

• Kompatibilität
  
  

Die transformative Kraft der hyperkonvergenten Infrastruktur (HCI) bietet zahlreiche potenzielle Vorteile für viele Sektoren. HCI ist eine äußerst anpassungsfähige Form der IT-Infrastruktur, die für ein breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden kann und für die meisten Unternehmen geeignet ist. Es bietet eine agile, effiziente und skalierbare IT-Lösung, die in der Lage ist, umfangreiche Arbeitslasten und große Datenspeichermengen zu bewältigen.

Die Fähigkeit zur effizienten Vereinfachung der Infrastruktur bei gleichzeitiger Anpassung an das Unternehmenswachstum hat HCI zu einer führenden Wahl für eine Vielzahl von Anwendungsfällen gemacht. Einige dieser Anwendungen reichen von Regierung und zivilem Dienstbetrieb bis hin zu groß angelegten öffentlichen Bauvorhaben und Dienstprogrammen.

• Gesundheitswesen

• Finanzdienstleistungen

• Einzelhandel

• Herstellung
  
  

Im anspruchsvollen Bereich des Gesundheitswesens ist HCI zu einem Eckpfeiler der modernisierten und optimierten Rechenzentrumsinfrastruktur geworden. Durch die Zusammenführung unterschiedlicher Systeme optimiert HCI die Verwaltung elektronischer Patientenakten und stellt gleichzeitig die Compliance in einem streng regulierten Umfeld sicher. HCI-Systeme erleichtern den Schutz sensibler Patientendaten und vereinfachen gleichzeitig die Speicherung und den Zugriff auf diese Daten.

Für Bildungseinrichtungen, die sich mit dem Fachgebiet Medizin befassen, ermöglicht HCI Studierenden, Lehrkräften und Forschern einen nahtlosen Zugang zu virtuellen Lernumgebungen, die auf einer leistungsstarken Infrastruktur basieren.

Auch in anderen Bereichen hat sich HCI als wertvolle Ressource im risikoreichen Finanzdienstleistungssektor erwiesen. Finanzinstitute bevorzugen HCI aufgrund ihrer Skalierbarkeit und Agilität und nutzen sie, um wichtige Anwendungen wie Online-Banking-Plattformen, Handelssysteme und Risikomanagement-Tools schnell bereitzustellen.

Während die Skalierung traditioneller Infrastrukturformen sowohl finanziell als auch zeitlich mit höheren Kosten verbunden sein kann, verbessert HCI die betriebliche Effizienz für eine schnelle Skalierbarkeit ohne teure, speziell angefertigte Hardware.

Der Einzelhandel ist ein weiterer Sektor, der HCI zur Integration verschiedener verteilter Systeme nutzt. Die dynamische Ressourcenverteilung von HCI ermöglicht es Einzelhändlern, komplexe Aufgaben wie Lagerbestandsmanagement, Kundenbeziehungsmanagement (CRM) und Lieferkettenmanagement (SCM) dynamisch zu verwalten. Es hilft auch bei der Zusammenführung von Online- und stationären Geschäftsabläufen.

Mit der Kraft von HCI können Einzelhändler personalisierte Customer Experiences besser bereitstellen, um effizient mehr Verkäufe mit weniger Aufwand und Energie zu erzielen.

HCI hat sich auch im Fertigungssektor als äußerst wertvoll erwiesen, wo die Rationalisierung anspruchsvoller Aufgaben wie Produktion, Bestandsverwaltung und Logistik ein willkommener Vorteil ist. HCI bietet Herstellern eine optimierte Lösung, die eine höhere Ressourceneffizienz, Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit bietet und sich gut für schwankende Marktbedingungen eignet.

Über diese Schlüsselsektoren hinaus zeichnet sich die vielseitige Natur von HCI in einer Reihe moderner Geschäftsanwendungen aus, die in vielen verschiedenen Branchen einen Mehrwert bieten. Zu den IT-Umgebungen und allgemeinen Geschäftsanwendung, die von der effizienten Anpassungsfähigkeit von HCI profitieren, gehören:

• Virtuelle Desktop-Infrastruktur (VDI): Die effiziente und skalierbare Natur von HCI macht es zur Top-Wahl für die Bereitstellung von Virtual Desktop Infrastructure (VDI). HCI kann dazu beitragen, die Benutzererfahrung zu verbessern und die Bereitstellung virtueller Desktops zu vereinfachen. 

• Remote-Büro oder Zweigstelle (ROBO): HCI unterstützt ROBO-Umgebungen – Büro- oder Zweigstellenstandorte, die sich außerhalb des Hauptsitzes oder der Hauptniederlassung des Unternehmens befinden. Durch eine zentrale Managementschnittstelle trägt HCI dazu bei, den Bedarf an IT-Personal vor Ort und an Supportressourcen an entfernten Standorten zu reduzieren.

• Hochleistungsanwendungen: HCI-Systeme sind darauf ausgelegt, selbst die anspruchsvollsten Workloads zu bewältigen. Aufgaben, die eine leistungsstarke Hardware erfordern – wie Datenanalysen oder fortgeschrittene Simulationen – profitieren von der Fähigkeit von HCI, flexible Rechen- und Speicherressourcen bereitzustellen. 

• Edge Computing: HCI ist von Natur aus kompakt, skalierbar und virtualisiert und eignet sich gut für die Entwicklung einer Edge-Computing-Infrastruktur, die eine Verringerung der Latenzzeiten durch die physische Verarbeitung von Cloud-Services näher am tatsächlichen Benutzer anstrebt.

• Multicloud-Umgebungen: Die Komponentenkonsolidierung von CI ist hochkompatibel mit verschiedenen Cloud-Umgebungen. Diese Funktion ermöglicht es Unternehmen, eine Hybrid-Cloud- oder Multi-Cloud-Strategie zu verfolgen, die lokale private Cloud-Infrastruktur und öffentliche Cloud-Dienste integriert.

• Künstliche Intelligenz (KI): HCI unterstützt Anwendungsfälle künstlicher Intelligenz (KI), indem es eine skalierbare, vereinfachte Plattform für KI-Workloads bereitstellt, die Training, Management und Bereitstellung umfasst. Durch die Integration von Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen in einem einzigen System ermöglicht es die Verarbeitung großer Datenmengen in Echtzeit oder nahezu Echtzeit für große Sprachmodelle (LLMs) und andere KI-Anwendungen.