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Feature Stories - Forschung zum Cloud Computing beflügelt Spin-off-Technologien

Dienste, die durch Rechnerwolken - Neudeutsch: Clouds - unterstützt werden, betreiben viele gängige Verbraucheranwendungen wie E-Mail-Server, Musik-Streaming und den Austausch von Fotos. EU-finanzierte Forschung im Bereich Cloud Computing sorgt nun für eine Reihe von Spin-off-Technologien und fachlichen Kompetenzen, die dazu bestimmt sind, in kommerzielle Cloud-Dienste und Beratungsaktivitäten integriert zu werden.

Digitale Wirtschaft

Das Clevere an den Rechnerwolken ist die Art, wie mit Ressourcen, Informationen und Services als eine Versorgungsdienstleistung - ähnlich wie mit einem Stromnetz - umgegangen wird, das man über das Internet oder andere Netzwerke miteinander teilt. Das Speichern von Daten in einer Cloud ist zum Beispiel ein wertvoller Sicherheits-Back-up bzw. eine preiswertere Alternative für kleinere Unternehmen, als sich in Hochleistungsrechenzentren einzukaufen zu müssen. Das EU-finanzierte Reservoir-Projekt ("Resources and services virtualisation without barriers") wurde ins Leben gerufen, um Cloud Computing zu fördern sowie die Software-Plattform und Protokolle zu erstellen, die es kleinen und mittlere Unternehmen ermöglichen sollen, ihre Datenzentren in einen großen, vereinigten Cloud-Dienst zu integrieren, der in einem größeren Maßstab konkurrieren kann. Dieses Großprojekt im industriellen Maßstab resultierte in mehreren Spin-off-Technologien, darunter die "Virtual application networks" (VANs), entwickelt vom IBM Research Lab in Haifa, Israel. VANs ermöglichen die dynamische Erstellung und Migration virtueller Netze, die sich über Subnetze, Websites und sogar Unternehmen hinaus erstrecken können. Die VANs-Technologie ist eine grundlegende Voraussetzung, um der dem Projekt Reservoir zugrundeliegenden Vision vom vereinigten Cloud Computing nahezukommen, da sie eine Abstraktionsschicht bildet, die die Verbindung zwischen der logischen Netzwerktopologie - wie der Karte des Netzwerks - und der physischen Infrastruktur aufbricht. Die Anwendung an sich kann ohne jegliche Modifikation in einer einzelnen Rechnerwolke oder aufgeteilt zwischen verschiedenen Clouds genutzt werden. Diese virtuellen Netze sind tatsächlich beweglich und ortsunabhängig - so können sich Komponenten einer beliebigen Anwendung innerhalb der vereinigten Rechnerwolke bewegen, ohne die Konnektivität einzubüßen. Hierbei handelt es sich um eine durchdachte, komplexe Technologie, mit der das Paradigma Cloud Computing auf völlig neues Terrain gelangt. Das IBM-Team ist nun natürlich bestrebt, VANs bis zum "Proof of Concept" weiterzuentwickeln, also die Machbarkeit des Ganzen nachzuweisen. IBM Israel entwickelt außerdem unter Ausnutzung der Reservoir-Ergebnisse Technologien, die die Cloud-Administratoren mit modernen Automatisierungswerkzeugen ausstatten sollen, und erstellte eine neue "Placement Optimization Engine" (POE) sowie ein neues Zugangsüberwachungswerkzeug. Maschinen und Werkzeuge Cloud-Administratoren setzen Platzierungsoptimierungsmaschinen ein, um die besten, dem jeweiligen Bedarf entsprechenden Belastungsausgleichsmuster zu finden, aber das Team aus Haifa ging bei der Verfeinerung des Konzepts noch viel weiter. Die neue POE kann steckbare Optimierungsziele akzeptieren, so dass die Administratoren Prioritäten heraussuchen und auswählen können. So kann ein Administrator beispielsweise den Wunsch nach einem optimalen Belastungsausgleich durch Verteilung der Arbeitslast auf sämtliche physische Server haben, um die Leistung zu maximieren, während ein anderer durch eine Zusammenlegung der Belastung auf die geringstmögliche Anzahl von Servern den Stromverbrauch im Auge hat. Außerdem kann das System derart konzipiert werden, dass es im Verlauf der Zeit zwischen den Strategien wechseln kann. So können die Administratoren zum Beispiel während der Geschäftszeiten maximale Leistung in Auftrag geben und zu allen anderen Zeiten einen niedrigen Stromverbrauch anordnen. Die POE kann sogar einem bestimmten Prozess innerhalb der Rechnerwolke auf der Grundlage von Prinzipien wie Kosten, geografischer Lage, Sicherheit und Vertrauen optimieren. Die Zugangsüberwachungskomponente ist sogar möglicherweise noch etwas intelligenter. Hier kommt ein Verfahren - das sogenannte statistische Multiplexen - zum Einsatz, das es Cloud-Administratoren erlaubt, Ressourcen mehrfach zu vergeben und dennoch die Service-Level-Vereinbarungen (Service level agreements, SLA) zu schützen, die für ein reibungsloses Funktionieren der Cloud-Dienstleistungen so wichtig sind. Die statistischen Verfahren minimieren die Wahrscheinlichkeit von Staus ganz wesentlich, auch wenn die Gesamtkapazität dann niedriger als die Gesamtnachfrage ausfallen kann. Diese Komponenten können gleichermaßen in verschiedene Cloud-Managementprodukte oder -Plattformen wie etwa Claudia und OpenNebula - ein Open-Source-Cloud-Management-Toolkit zum Aufbauen privater, öffentlicher und hybrider Rechnerwolken - integriert werden. Dank der Forschungsarbeit des Reservoir-Teams kann die OpenNebula-Plattform nun als erweiterte kommerzielle Version bereitgestellt werden. C12G Labs bietet Beratung, Schulungen, technische Planung und Support-Dienstleistungen für OpenNebulaPro an. Man betont allerdings bei C12G Labs, dass es sich bei OpenNebula um keine im Funktionsumfang eingeschränkte Version von OpenNebulaPro handelt. Vielmehr verfügt die Pro-Fassung über zusätzliche Werkzeuge, die die Entwicklung und das Betreiben von Clouds vereinfachen. C12G Labs managt das OpenNebula.org-Projekt und trägt zu seiner langfristigen Nachhaltigkeit bei, indem es einen Teil seiner eigenen technischen Ressourcen zur Unterstützung und Entwicklung von OpenNebula abstellt. Der Beitrag des Reservoir-Projekt ist nun als ein wichtiger Entwicklungsschritt für OpenNebula anzusehen, da die meisten der erweiterten Funktionen der Plattform durch die Anwendungsszenarien des Projekts vorangebracht wurden. OpenNebula bietet nunmehr etliche hochentwickelte Tools für Management und Support von Cloud-Vereinigungen und -Interoperabilität an. Projektpartner Telefonica I+D kreierte ausgehend von dem Projekt ein Spin-out, bei dem man plant, die Claudia-Plattform zum Einsatz zu bringen, um globale Cloud-Services zum Telefonieren anzubieten. Die Plattform eröffnet Dienstanbietern die Chance, die vielen verschiedenen Typen von Clouds oder Dienstleistungen, die derzeit auf dynamische Weise eingesetzt werden, besser zu verwalten. Sie unterstützt beispielsweise "Infrastructure-as-a-Service" (IaaS). Das bedeutet normalerweise, dass die Dienstleister mit Datenverarbeitungsleistung und Speicherressourcen versorgt werden. Sie stellt außerdem das Modell "Platform-as-a-Service" (PaaS) zur Verfügung. PaaS liefert Entwicklern eine Cloud-gestützte Umgebung zur Entwicklung von Anwendungen oder Diensten. Sie bietet nützliche Bausteine an. "Software-as-a-Service" (SaaS) ist ein anderer Cloud-Konfigurationstyp, bei dem die Benutzung von Software-Anwendungen als Service zur Verfügung gestellt wird. Diese Anwendungen erstrecken sich von einfachen Programmen wie einer Textverarbeitung bis hin zu ERP-Werkzeugen (Enterprise Resources Planning). Die Claudia-Plattform arbeitete an den Reservoir-Managementservices insgesamt weiter, wobei die Konfiguration von Komponenten, virtuellen Netzwerken und der Speichersupport gesteuert werden. Sie optimiert Nutzung durch dynamische Skalierung der Dienste nach oben (oder nach unten) - je nach Bedarf. Ein weiteres Spin-off des Reservoir-Projekts war das Lattice-Framework, entwickelt vom University College London. Lattice ist ein Überwachungstool, das zu dem Zweck aufgebaut wurde, groß angelegte, hochdynamische IT-Umgebungen zu überblicken. Es wurde innerhalb von Reservoir eingesetzt, um sogenannte "laufende Dienste, virtuelle Umgebungen und physische Hosts" zu überwachen. Lattice ist ein Open-Source-Framework, das in viele Überwachungssysteme integriert werden könnte. Während Reservoir die erfolgreiche Entwicklung einer breiten Palette von Technologien vorantreiben konnte, von denen viele schon heute oder doch bald in den kommerziellen Einsatz übergehen, drehte sich das Projekt nicht ausschließlich um Technologien. Es leistete außerdem bei einer Anzahl von Mitgliedern des Konsortiums einen Beitrag zur Generierung von Fachwissen. Telefonica aus Spanien, Thales in Frankreich und CETIC in Belgien planen nun, Cloud-Computing-Beratungsdienste auf Grundlage von Wissen anzubieten, das zu einem großen Teil in diesem EU-finanzierten Projekt erarbeitet wurde. Insgesamt hat Reservoir eine Vielzahl von Plattformen und Tools erstellt. Das europäische Know-How zum Thema Cloud Computing konnte zukunftsweisend erweitert werden. Das Reservoir-Projekt erhielt bei einem Gesamtbudget von 17,17 Mio. EUR Forschungsmittel in Höhe von 10,53 Mio. EUR im Unterprogramm "Service and software architectures, infrastructures and engineering" des Siebten EU-Forschungsrahmenprogramms (RP7). Nützliche Links: - 'Resources and services virtualisation without barriers' - Reservoir-Projektdatensatz auf CORDIS Weiterführende Artikel: - Rechnerwolken für die kleinen und mittleren Unternehmen Europas - EU-Projekt ebnet Weg durch datenintensive Umgebungen - Architects and engineers bridge the grid chasm - Good view from the clouds