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Anwendungsbereiche des Cloud Computing (Redux)

Auf Grund seiner Charakteristiken lässt sich Cloud Computing insbesondere für Szenarien einsetzen, in denen Systeme periodischen oder nicht vorhersagbaren Einflüssen ausgesetzt sind oder einem stetigen Wachstum unterliegen. Cloud Computing lässt sich jedoch vielfältig einsetzen, wie die folgenden Anwendungsfälle zeigen.

Optimierung der eigenen IT-Infrastruktur

Der Großteil aller Unternehmen verfügt über eine eigene, in der Regel komplexe IT-Infrastruktur, die es zu verwalten gilt, um den immer neuen und steigenden Anforderungen gerecht zu werden. Dadurch verlieren die meisten den Fokus auf die eigenen Kernkompetenzen, um sich mit genau diesen von ihren Mittbewerbern zu differenzieren und hieraus einen Vorteil zu erzielen.

Weiterhin werden enorme finanzielle und zeitliche Investitionen getätigt, um den Anforderungen an das laufende Geschäft durch das Verwalten, Vergrößern und Skalieren von Ressourcen und Kapazitäten zu erhöhen (Stichwort: Lastspitzen), wodurch sich die Produktivität z.B. für neue geschäftskritische Projekte verringert. An dieser Stelle dürfen ebenfalls nicht die Vorabinvestitionen vernachlässigt werden, die für den Aufbau der IT-Infrastruktur sowie den laufenden Betrieb/ Wartung vorgenommen werden müssen.

Mit dem Einsatz von Cloud Computing Lösungen z.B. durch das Outsourcing interner IT-Anwendungen oder die Nutzung von Cloud Storage können externe Ressourcen effektiv und bedarfsgerecht genutzt werden und die oben genannten Kosten lassen sich damit minimieren.

Content bereitstellen

Unternehmen stehen vor der Herausforderung, Inhalte wie Bilder, Videos oder sonstige Downloads auf Ihren Webseiten den Kunden hochperformant und zuverlässig bereitzustellen. Eine Möglichkeit dies zu realisieren, ist das Erhöhen des Durchsatzes sowie die Verringerung der Latenz innerhalb des Netzwerks.

Mittels eines Content Delivery Network (CDN) innerhalb einer Cloud Computing Infrastruktur, in welchem die Inhalte auf sogenannten Edge-Servern gespeichert werden und die sich in einem Rechenzentrum, das sich möglichst nah am Benutzer befindet, können Teile der oben genannten Anforderungen erfüllt werden. Zusätzlich können Algorithmen verwendet werden, welche die Inhalte zum Zeitpunkt der Anfrage auf die Server in der Nähe des Benutzers kopieren, wodurch die Leistung weiter erhöht wird.

Hosting von Anwendungen

Vor der Einführung des Software-as-a-Service Modells (SaaS) (abgesehen von den Application Service Providern – ASP) waren Unternehmen gezwungen eigene Infrastrukturen für die Nutzung und Bereitstellung lokaler Anwendungen aufzubauen und zu warten. Mit SaaS können diese Anwendungen nun online gehostet und verwendet werden. Die Vorteile ergeben sich auf der einen Seite durch Kosteneinsparungen auf Grund eines nutzungsabhängigen Abrechnungsmodells durch automatisierte Updates und Upgrades durch den Anbieter. Auf der anderen Seite ist eine gute Integration in die eigenen bestehenden Systeme ein Vorteil.

Anbieter von Software-as-a-Service basierten Anwendungen stehen vor der Herausforderung die kostspieligen und komplexen Infrastrukturen, die für das Hosting dieser Anwendungen benötigt werden, aufzubauen sowie skalierbar und hochperformat bereitszustellen. Zumal die Nachfrage durch die Kunden mittels eines Forecast schwierig anzuschätzen ist.

Bereitstellung von Medieninhalten

Wollen Unternehmen ihren Kunden Medieninhalte über das Internet bereitstellen, stehen sie vor der Herausforderung, Lastspitzen durch nicht kalkulierbare Anfragemengen zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu bewältigen, die nicht überschaubar sind und teuer werden können. Anforderungen an die gesamte Infrastruktur betreffen hierbei die verfügbare Bandbreite, die Performance, den Speicherplatz und nicht zu vernachlässigen: Die Sicherheit. All das kann dazu führen, dass die ursprünglich geplanten Kosten deutlich höher ausfallen.

High Performance Computing

Die Verarbeitung großer Datenmengen für die eine hohe Rechenleistung benötigt wird, ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen. Davon betroffen sind vor allem Unternehmen aus den Bereichen der Medizintechnik, Finanzdienstleitungen und Medien.

Für einzelne rechenintensive Projekte werden die Kapazitäten der Infrastrukturen oftmals stark erweitert, da die bestehende Infrastruktur nicht leistungsfähig genug ist. Im schlimmsten Fall stehen zusätzlich nicht ausreichend finanzielle Mittel und Zeit zur Verfügung, um die Infrastruktur gemäß den Anforderungen anzupassen. Hinzu kommt der Aufwand zur Errichtung und dem Erweitern der Serverumgebungen und der damit verbundenen Beschaffung und Bereitstellung der Hard- und Software. Das Gewährleisten einer hohen Verfügbarkeit darf ebenso wenig vernachlässigt werden wie die Sicherheit der gesamten Umgebung. Weiterhin muss die Infrastruktur verwaltet werden (u.a. Zuweisung des Speichers, Konfiguration der Batchprozesse, etc.), um den Geschäftszweck zu erfüllen, was implizit dazu führt, dass die Mitarbeiter dementsprechend fortgebildet und verwaltet werden müssen.

Eine weitere Herausforderung ist die Verwaltung und Neuzuordung der Ressourcen nach dem erfolgreichen Beenden eines Projekts. Werden die verfügbaren Ressourcen nicht umgehend neuen Projekten oder Aufgaben zugewiesen, sind diese ungenutzt und verursachen Kosten ohne einen Wertbeitrag zu leisten.

Mittels Cloud Computing können die Problematiken der oben genannten Punkte minimiert werden und Ressourcen für Projekte aus dem Bereich des High Performance Computing (HPC) bzw. Parallel Computing bedarfsgerecht und kosteneffizient bezogen werden.

Externe E-Commerce Lösungen

Im Bereich des E-Commerce verfügen die meisten Unternehmen nicht über die Kernkompetenzen, um in ihren Anwendungen die notwendigen Eigenschaften für einen ganzheitlichen Handelsprozess zu etablieren. Dazu gehören der gesamte Zahlungsverkehr, die Auftragsverwaltung, das Kommissionieren und Verpacken der Artikel sowie den Versand zum Kunden. Weiterhin muss die gesamte IT-Infrastruktur auf die E-Commerce Lösung abgestimmt sein, um die Bearbeitung der Kundenanfragen zuverlässig und sicher abzuwickeln und ebenfalls auf saisonale bzw. unerwartete Lastspitzen durch schwankende Anfragen flexibel zu reagieren.

Zahlreiche Cloud Computing Anbieter stellen E-Commerce Lösungen bereit, wodurch Unternehmen auf den Aufbau und die Verwaltung einer eigenen Plattform verzichten können und sich damit auf ihre Kernkompentenzen und ihre Kunden konzentrieren können.

Webcrawler

Informationen sind im Internet weit verteilt und unorganisiert, wodurch für das Suchen, Abfragen, Verteilen und Organisieren dieser Daten hohe Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitung und dem Speichern gestellt werden. Weiterhin werden moderne Algorithmen benötigt, mit denen diese Daten manipuliert, indiziert und die Anfragen der Benutzer beantwortet werden können. Der ständige Wandel innerhalb des Internets verstärkt zudem die Situation, exakt die Informationen zu finden, die gesucht wurden.

Mit Cloud Computing steht im Prinzip jedem die Möglichkeit bzgl. Speicherplatz und Rechenleistung zur Verfügung, um einen eigenen Webcrawler zu entwickeln. Dazu müssen Dinge beachtet werden, die auch von der Infrastruktur eines Cloud Computing Anbieters erfüllt werden müssen, auf welcher der Webcrawler dann ggf. ausgeführt wird.

Datenspeicherung und Datenbackup

Eine der größten Herausforderungen für Unternehmen ist die stetige Zunahme der zu speichernden Daten, welche die Verwaltungsaufgaben immer komplexer und kostspieliger werden lässt. Nicht nur auf Grund dieser Situation wird die Gewährleistung des Datenschutzes und der Datenverfügbarkeit immer wichtiger. Cloud Storage für das Speichern und Backup der Daten ist hierfür ein idealer Ansatz, wenn gewisse Punkte beachtet werden.
Ein Cloud Storage hat bspw. in erster Linie den Vorteil, dass der genutzte Speicherplatz automatisch mit den Bedürfnissen mitwächst. Werden heute 10GB, morgen aber 100GB benötigt, stellt das kein Problem dar und es müssen dafür keine eigenen Investitionen in neue Speichersysteme getätigt werden.
Zudem stehen alle Daten an einer zentralen Stelle bereit, wodurch alle Mitarbeiter von jedem beliebigen Ort aus einen gemeinsamen Zugriff auf exakt denselben Datenbestand erhalten und damit die Zusammenarbeit deutlich verbessert wird.

Web-Hosting

Unternehmen haben unterschiedliche Lösungsansätze, um das Web-Hosting ihrer Webseite zu betreiben. Zunächst besteht die Möglichkeit ein eigens Rechenzentrum aufzubauen und zu betreiben. Weiterhin kann ein Drittanbieter damit beauftragt werden, die Webseite auf seine dafür dedizierten Servern zu hosten und zu verwalten. Der letzte Ansatz ist die Nutzung Cloud Computing basierter Lösungen.

Egal welcher Ansatz nun verfolgt wird, ist es für Unternehmen unabdingbar eine Infrastruktur auszuwählen, die ihnen eine größtmögliche Sicherheit, Zuverlässigkeit und Performance bietet. Unabhängig davon rücken die Kosten, also fixe Kosten und variable Kosten, immer weiter in den Fokus und betreffen jedes Unternehmen jeder Größe. Zudem ist in den letzten Jahren der Wunsch nach Flexibilität immer weiter gestiegen um die Kosten transparenter im Blick zu behalten.

Cloud Computing Lösungen geben Unternehmen hierbei die Chance ihre Vorabinvestitionen zu verringern und damit Kapital zu sparen. Ein weiterer Vorteil einer Cloud Lösung besteht in der Skalierbarkeit in beide Richtungen. Steigt die Auslastung an, können die Ressourcen nach oben skaliert werden. Nimmt die Auslastung wieder ab, werden die überschüssigen Ressourcen wieder freigegeben. In beiden Fällen entstehen nur Kosten für die Ressourcen, die auch tatsächlich genutzt werden.

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Grundlagen

Arten von Cloud Computing (Redux)

Cloud Computing unterscheidet grundsätzlich drei Arten von Deployment Models

Private Cloud

In einer Private Cloud betreiben Unternehmen ihre eigenen Rechenzentren und nutzen ihre Dienste nur für Ihre eigenen (geschäftlichen) Zwecke innerhalb ihrer eigenen privaten Netze. Die Nutzung durch die Öffentlichkeit kommt hier nicht in Frage. Die Datensicherheit, ‘Corporate Governance’ und Zuverlässigkeit liegen damit in ihrem eigenen Einflussbereich. Aus diesem Grund werden Private Clouds nur indirekt zum Cloud Computing gezählt. Hier werden lediglich die Ideen und Konzepte adaptiert.

Public Cloud

In einer Public Cloud werden Rechenkapazität, Speicherplatz etc. gegen eine Nutzungsgebühr oder kostenlos der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Die Aufgaben, die ein Unternehmen in der Private Cloud übernimmt, werden in der Public Cloud dann von einem Drittanbieter übernommen. Dazu gehören z.B. der Kauf und die Wartung der Server. Die Aufgaben und Services von unterschiedlichen Kunden werden dabei auf derselben Infrastruktur gemeinsam gehostet und verarbeitet. Ein einzelner Kunde hat keine Kenntnis darüber, wessen Dienste ebenfalls auf derselben Infrastruktur gespeichert und verarbeitet werden.

Hybrid Cloud

Eine Hybrid Cloud stellt eine Kombination aus einer Private und einer Public Cloud dar. Dabei verfügen Unternehmen zwar über ihre eigene Private Cloud, verwenden aber zusätzlich Dienste aus der Public Cloud von externen Anbietern. Die Attraktivität besteht vor allem darin, dass der externe Anbieter bei Bedarf schneller und kostengünstiger die benötigte Infrastruktur erhöhen bzw. verkleinern kann. Die Dienste werden so in die Private Cloud integriert, dass der Endanwender nicht merkt, dass er eigentlich woanders arbeitet.

Virtual Private Cloud

In der jüngsten Vergangenheit hat sich eine neue Art des Cloud Computing herauskristallisiert, die Virtual Private Cloud. Dabei handelt es sich wie schon bei der Hybrid Cloud um eine Kombination aus einer Public Cloud und einer Private Cloud. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass ein Public Cloud Anbieter für den Kunden einen dedizierten (virtuellen) Bereich im Rechenzentrum des Anbieters bereitstellt. Hier kann der Kunde anschließend sein eigenes virtuelles Rechenzentrum nach Private Cloud Gesichtspunkten (Datenschutz, Datensicherheit und Compliance) aber unter den Bedingungen einer Public Cloud (Skalierbarkeit, Verfügbarkeit, Flexibilität und Pay per use) aufbauen. Eine Verbindung der Virtual Private Cloud mit dem eigenen Rechenzentrum ist ebenfalls möglich.

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Management

Cloud Computing ist kein Allheilmittel!

Zunächst handelt es sich bei Cloud Computing nicht mehr um einen Hype! Wir befinden uns mittlerweile in der Evaluations- und Adaptionsphase und gerade deswegen ist weiterhin viel Aufklärungsarbeit notwendig, um die Potentiale aufzuzeigen.

Bei den Potentialen handelt es sich bspw. um Kosten – Wandel von fixen zu variablen Kosten, eine bessere Ressourcenallokation, Flexibilität, Agilität, Ortsunabhängigkeit – dadurch flexibleres Recruiting von Leuten auf der ganzen Welt, Bsp. 37Signals). Wichtig ist, dass sich Unternehmen darüber jedoch im klaren sind, dass Cloud Computing Anbieter einem nicht die Arbeit vollständig abnehmen und das der Weg in die Cloud gut durchdacht und geplant werden muss. Das Unternehmen muss sich zunächst selber kennen und analysieren und schauen wo es Potentiale für Cloud Computing sieht.

Der Glaubenskrieg

Wir haben in der Cloud im Prinzip dieselbe Situation wie wir sie schon in der Vergangenheit gesehen haben. In jedem Bereich gibt es einen Glaubenskrieg, welche Technologie oder welcher Ansatz der Bessere ist. So kennen wir den Krieg zwischen Microsoft und Linux oder aktuell zwischen dem iPhone und Android. In der Cloud haben wir den Krieg der unterschiedlichen Deploymentmodels wie der Private/ Public/ Virtual Private und Hybrid Cloud. Aber anders wie bspw. beim Kampf zwischen Apple und Android, wo hier zwischen der coolen Marke Apple mit seinem verschlossenen iOS System und dem offenen Ansatz von Android argumentiert wird, geht es beim Cloud Computing argumentativ in erster linie um die Themen Datenschutz, Datensicherheit und Compliance.

Es geht um den Use Case

Fakt ist allerdings, dass alles vom gegenwärtigen Use Case abhängt. Denn es gibt nicht die gute oder schlechte Cloud. Betrachten wir einmal die unterschiedlichen Cloud Deployment Ansätze:

Private Cloud
Ich bin kein Gegner der Private Cloud. Ich finde die Adopation der Konzepte und Methoden des Cloud Computing für das eigene Rechenzentrum durchaus interessant. Es besteht dadurch die Möglichkeit, die interne IT deutlich flexibler zu gestalten und seinen internen Kunden und Projekten die Ressourcen on Demand bereitzustellen, wodurch sich die Resourcenallokation verbessert und die Abrechnung ebenfalls genauer wird.

Dennoch sollte ein Unternehmen sich überlegen, ob es tatsächlich Sinn macht eine Private Cloud im eigenen Rechenzentrum aufzubauen. Warum? Mit der Private Cloud hat man die Probleme des klassischen Rechenzentrum Betriebs plus die Komplexität der Private Cloud. Hinzu kommen die Kosten für die Hardware/ Software/ Lizenzen sowie die Fortbildung des Personals. Cloud Computing dient nun einmal dazu, sich auf die eigenen Kernkompetenzen zu konzentrieren. Das schafft man mit einer Private Cloud jedoch nicht!

Public Cloud
Die Public Cloud hilft z.B. Entwicklern mit einer coolen Idee, kostengünstig an dafür benötigte Ressourcen zu gelangen. Die für das Projekt benötigte Infrastruktur wächst mit den Anforderungen der Entwickler und der eigentlichen Software. Dann sind natürlich Webapplikationen dafür bestens geeignet. In den vergangenen Monaten und Jahren sind auf Basis der Public Clouds viele tolle und neue Anwendungen und Geschäftsmodelle entstanden. Aber auch Graphikdesigner sollten sich überlegen, ob sie sich für das Rendern ihrer Videos lieber einen Apple Xserver holen oder doch lieber eine performante Instanz in der Cloud starten. Und auch für andere Bereiche in denen der Datenschutz eine nicht so hohe Bedeutung hat (je nach land in dem der Provider sitzt) sind ausreichend Potentiale vorhanden.

Virtual Private Cloud
Die Virtual Private Cloud verbindet das Beste aus den Welten der Public Cloud und der Private Cloud. Hier sehe ich in Zukunft mehr Produktivsysteme als z.B. in der Public Cloud. Sie ist besonders für Unternehmen interessant, denen verhandelbare SLAs und ein höherer Service wichtig sind. Die Anbieter von Virtual Private Clouds bieten darüber hinaus eine bessere Unterstützung bei der Verwaltung der virtuellen Infrastruktur, was unter anderem auch daran liegt, dass innerhalb einer Public Cloud ein sehr hohes Maß an Standardisierung herrscht. In einer Virtual Private Cloud erhält man dagegen die Möglichkeit für mehr Customization.

Hybrid Cloud
Wird mittelfristig das gängigste Cloud Deploymentmodel werden. Unternehmen stocken darüber bei Bedarf ihre Ressourcen auf, wenn diese benötigt werden und geben Sie im Anschluss wieder zurück. Damit werden Services (nicht nur IaaS sondern auch SaaS und PaaS) in die eigene Unternehmens IT adoptiert. Für die Adaption ist natürlich keine eigene Private Cloud erforderlich, aber ein Cloud Managementsystem, das für die Verwaltung und das Monitoring der einzelnen Services wichtig ist.

Beim Cloud Computing geht es um Selbstverantwortung

Unabhängig davon welches Cloud Deploymentmodel am Ende genutzt wird, ist die Eigenverantwortung ein wichtiges Thema! Ein Nutzer darf nicht die gesamte Verantwortung auf die Seite des Anbieters schieben, wenn es darum geht, die Cloud zu nutzen. Natürlich ist der Anbieter für die Infrastruktur verantwortlich, aber das Unternehmen was die Cloud nutzen möchte muss zunächst seine Hausaufgaben machen. Man sollte als Kunden mit dem Anbieter zusammenarbeiten und ggf. den ersten Schritt machen. Sollte er keine Reaktion zeigen, ist er definitiv der falsche Anbieter für mich. Im Falle der Virtual Private Cloud sollte ich als Kunde Einfluss auf das Design meiner virtuellen Infrastruktur nehmen können und mit dem Anbieter zusammen eine Strategie erarbeiten. Denn das ist genau die Kernkompentenz des Anbieters!

Darüber hinaus sollte jedes Unternehmen über ein Risikomanagementsystem verfügen, dass auf Gefahrenpotentiale aufmerksam macht. Wenn ich bspw. als ein produzierendes Unternehmen tätig bin, habe ich auch mehr als nur einen Lieferanten, für den Fall das mein primärer Lieferant ausfällt.

Der Weg in die Cloud

Es gibt nicht exakt DEN weg in die Cloud, aber es gibt logische Dinge die man berücksichtigen sollte.

Haben Sie eine Strategie und denken Sie über Ihre Governance nach. Ein Problem der Cloud besteht darin, dass sie zum ausprobieren verlockt. Und plötzlich ist man drin und nutzt möglicherweise ungewollt mehrere Services, die nicht in die IT-Strategie passen. Darüber hinaus sollten man sich überlegen, was man mit und in der Cloud machen möchte und was man davon erwartet. Als nächstes gilt es eigene Kriterien aufzustellen die aufzeigen, was man vom Cloud Computing Anbieter erwartet. Im Anschluss müssen die Bereich im Unternehmen identifiziert werden, die in die Cloud gehen können, gefolgt von der Suche nach den für das Unternehmen benötigten Services. Das bedeutet, dass das Unternehmen gründlich analysiert werden muss. Weiterhin ist eine offene Kommunikation zur und innerhalb der IT-Abteilung sehr wichtig!

Design for Failure!

Wenn Sie die Cloud nutzen wollen, sollten Sie eines beachten: Design for Failure!. Die Nutzung von IaaS meint in erster Linie, dass der Provider „nur“ Ressourcen zur Verfügung stellt, mit denen ich mir ein eigenes virtuelles, skalierbares Rechenzentrum aufbauen kann. Ich merke immer wieder, dass dieses Verständnis fehlt. Bei einer Virtual Private Cloud sieht das etwas anders aus, da hier der Service mehr im Vordergrund steht. Bei einer Virtual Private Cloud sollte man daher mit dem Anbieter zusammen ein Design entwickeln. Unabhängig von Public Cloud oder Virtual Private Cloud ist es allerdings wichtig sich mit der Cloud die man nutzt detailliert auszukennen hat.

Bzgl. des Design for Failure sollte man daher grundsätzlich darauf achten, keinen Single Point of Failure zu schaffen. Und vor allem immer davon ausgehen, dass zu jedem Zeitpunkt etwas schiefgehen kann. Das Ziel muss daher darin bestehen, das die Anwendung zu jederzeit funktioniert, auch dann wenn die darunter liegende Hardware bzw. Infrastruktur ein Problem hat.

Multivendor Cloud Strategie

In Bezug auf das Design for Failure Prinzip sollte man sich ebenfalls Gedanken über eine Multivendor Cloud Strategie machen. Dies gilt nicht nur für IaaS sondern ebenfalls für SaaS und PaaS und bedeutet, dass man sich nicht nur auf einen Anbieter konzentriert, sondern seine Services/ Instanzen über mehrere Anbieter hinweg verteilt. Man kann sich dafür zunächst einen primären Anbieter suchen und parallel dazu bei weiteren Anbietern Vorbereitungen treffen. Falls es bei dem primären Anbieter zu einem Problem kommt, kann dann automatisiert umgeswitched werden. Neben der dadurch noch höheren Ausfallsicherheit beugt man damit ebenfalls einem Vendor Lock-in vor und macht sich Gedanken über das grundsätzliche und portable Design der virtuellen Infrastruktur.

Fazit

Cloud Computing hat für jedes Unternehmen Potentiale. Unabhängig von einer Private/ Public/ Virtual Private oder Hybrid Cloud oder IaaS, SaaS, PaaS. Es gilt letztendlich die passende Lösung für sein Unternehmen zu finden und zu schauen wo Cloud Computing helfen kann. Das heißt zunächst das Unternehmen zu analysieren, zu kennen und zu verstehen und die Bedürfnisse und Anforderungen zu definieren. Im Anschluß muss eine Cloud Strategie entwickelt und danach selbstverantwortlich gehandelt werden. Denn Cloud Computing ist nun einmal kein Allheilmittel!

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Grundlagen Services

Das Konzept der Amazon Virtual Private Cloud

Bei der Amazon Virtual Private Cloud (VPC) handelt es sich um eine sichere und lückelose Integrationsmöglichkeit zwischen der bereits vorhandenen IT Infrastruktur eines Unternehmens und der Amazon Cloud und dient zum Aufbau einer Hybrid Cloud. Mit Amazon VPC können Unternehmen ihre existierende Infrastruktur mit speziell isolierten AWS Ressourcen mittel eines Virtual Private Network (VPN) verbinden, um damit die Verwaltungsmögklichkeiten wie die Bereiche Sicherheit, Firewall und Intrusion Dection für die AWS Ressourcen zu erweitern.

Um die Amazon Virtual Private Cloud zu nutzen, muss zunächst der IP-Adressraum für die VPC festgelegt werden. Die IP-Adressen innerhalb dieses Adressraums sind privat und bilden ein Netzwerk das mittels paketbasierten Routing von anderen Netzwerken inkl. dem Internet vollständig isoliert ist.

Als nächstes müssen Subnetze erstellt werden, welche Segmente eines VPC IP-Adressraums sind. Damit können die Amazon EC2 Instanzen innerhalb des VPC separiert und sicher betrieben werden. Existiert mehr als ein Subnetz in einem VPC, werden diese mittels eines logischen Routers sternförmig (Stern-Topologie) miteinander verbunden.

Um sich mit der VPC zu verbinden, wird eine VPN Verbindung benötigt, die als VPN Tunnel zwischen der VPC und dem Rechenzentrum, dem Heimnetzwerk oder jeder anderen Co-Location dient. Dazu muss das eigene bestehende Netzwerk so konfiguriert werden, dass jeglicher VPC Datenverkehr zu dem Gateway geroutet wird, welches das Ende der VPN Verbindung darstellt.

Mit einer aktiven VPN Verbindung können anschließend Amazon EC2 Instanzen in einem VPC subnetz starten. Mit den entsprechenden Sicherheitsrichtlinen ist diese Instanz dann ebenfalls im eigenen Netzwerk sichtbar und kann von dort aus wie eine „lokale“ Instanz genutzt werden.

VPC basierter Datenverkehr der für das Internet bestimmt ist, wird zunächst automatisch über das VPN in das eigene Netzwerk gerouted. Dort kann dieser von bereits vorhandenen Sicherheitssystemen, wie Firewalls, Intrusion Detection Systemen untersucht werden, bevor die Daten in das Internet weitergeleitet werden. Das ist dann besonders sinnvoll, wenn spezielle Hardware- und Softwaresysteme eingesetzt werden, um bestimmte Sicherheitsrichtlinien zu erfüllen.

Quelle

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Services

Die OpenNebula Architektur

Die interne OpenNebula Architektur ist in drei Schichten aufgeteilt.

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Analysen

Cloud Computing – Eine Reflexion

Die grundlegenden Ideen und Konzepte des Cloud Computing reichen bis in die 1960er zurück. Schon damals wurde die Idee entwickelt Rechenleistung und Anwendungen als Utility der Öffentlichkeit gegen eine Nutzungsgebühr bereitzustellen. Dass der Durchbruch erst heute bevorsteht, hängt mit den technischen Voraussetzungen zusammen, die zur damaligen Zeit einfach noch nicht gegeben waren.

Cloud Computing symbolisiert den service- und anwendungsorientierten Trend der heutigen Informationstechnologie, bei dem verteilte und hoch skalierbare Infrastrukturen über das Internet adaptiert werden können und Anwendungen und Dienste an jedem Ort und zu jeder Zeit verfügbar sind.

Unternehmen können durch den Einsatz von Cloud Computing ihre IT-Gesamtausgaben deutlich reduzieren und die Qualität, Sicherheit aber vor allem ihre Arbeitsabläufe messbar steigern. Cloud Computing Anbieter können Skaleneffekte nutzen, indem sie ihre Kosten über eine große Anzahl von Kunden verteilen und haben damit die Möglichkeit die Investitionen in den Betrieb und die Sicherheit (Daten- und Zugangssicherheit) ihrer Rechenzentren im Vergleich zu herkömmlichen Rechenzentrums Betreibern zu erhöhen.

Ob sich der Ansatz der Public Cloud durchsetzen wird, hängt von dem Bewusstsein jedes einzelnen zum Thema Datensicherheit(!) ab. Es werden sich mit hoher Sicherheit hauptsächlich hybride Varianten aus Private Cloud und Public Cloud durchsetzen. Unternehmen werden für unternehmenskritische Daten ihre eigenen ’kleinen’ Rechenzentren (Private Cloud) betreiben und weitergehende Dienste und Anwendungen aus einer Public Cloud beziehen. Für Startups kann zu Beginn der Nutzen einer Public Cloud von besonderem Interesse sein. Die Kosten sind leicht zu kalkulieren und die IT-Infrastruktur wächst dynamisch mit dem Unternehmen.

Vor dem Hintergrund, dass die meisten Anbieter von Cloud Computing Diensten ihre eigenen Standards innerhalb der Infrastrukturen einsetzen, sind für die Zukunft noch Fragen offen, die geklärt werden müssen. Wie komme ich aus der Cloud wieder zurück? und Wie wechsel ich von der Cloud eines Anbieters in die Cloud eines anderen Anbieters? Das zeigt, dass offene Standards signifikant für die Akzeptanz und Weiterentwicklung des Cloud Computing sind.

Zu guter Letzt müssen auch die Internetprovider und Telekommunikationsanbieter sich verpflichtet fühlen ihren Teil zum Erfolg des Cloud Computing beizutragen. Sind die aktuellen Angebote für Unternehmen sehr attraktiv, haben private Anwender fast keine Möglichkeit Dienste, wie z.B. Cloud Storage (Speicherplatz im Internet) in Anspruch zu nehmen. Die Uploadraten herkömmlicher Internetanschlüsse sind für diese Art von Dienst einfach zu langsam und können und werden dadurch auch nicht genutzt werden. Bessern die Anbieter in diesem Sektor ihre Angebote im Hinblick auf die Technik und den Preis nicht nach, besteht die Möglichkeit, dass wir im Privatbereich dieselbe Problematik erleben werden wie in den 1960er.

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Management

Thin Clients

IT-Abteilungen leben neben einem erhöhten Kostendruck zusätzlich mit den Problemen der Sicherheit und der Aufrechterhaltung des IT-Betriebs.

Der in den letzten Jahren immer mal wieder aktuell gewordene und dann wieder verblasste Ansatz der Thin Client Nutzung kann der IT helfen diese Probleme zu bewältigen, verfügen Thin Clients doch gegenüber den klassischen Desktop PCs über einige Vorteile.

Zunächst sind Thin Clients – wie der Name schon andeutet – sehr einfach und weniger komplex als Desktop PCs. Das liegt zum einen an den geringeren und funktional beschränkten Hardwareressourcen, zum anderen an der eingesetzten Software. Die benötigte Software wird serverseitig betrieben, wodurch ein lokales „vollwertiges“ Betriebssystem nicht benötigt wird. Diese beiden Kernpunkte sorgen dafür, das Thin Clients weniger sensibel bzgl. Fehler und Angriffe sind.

Von Desktop PCs wird heutzutage erwartet, dass sie 24/7 funktionsfähig sind. Dabei wird jedoch nicht bedacht, das nicht vorhersehbare Situationen, wie Hackerangriffe, der Ausfall der Hardware oder ganz einfach Benutzer dafür verantwortlich sind, das dem nicht so ist und niemand diese Erwartungen gewährleisten kann.

Speziell die Einflussnahme der Benutzer auf die Systemkonfiguration erhöht auf Thin Clients, durch das Beschränken oder vollständige entziehen der Rechte, die Systemstabilität und schützt den Benutzer und das gesamte Unternehmensnetzwerk vor Angriffen durch Viren, Würmer und jeglicher Form von Malware. Weiterhin wird die Stabilität und der Schutz erhöht, da Thin Clients ihre Anwendungen von einem oder mehreren zentralen Servern beziehen und nicht mehr – wie Desktop PCs – auf lokale Anwendungen und ein vollwertiges lokales Betriebssystem angewiesen sind.

Trotz hinreichender Anordnung speichern Benutzer ihre Daten generell auf der lokalen Festplatte und nicht wie gefordert auf die dafür vorgesehenen Netzlaufwerke, also auf den zentralen Servern. Nicht selten hört man von Fehlern der Festplatte die dazu führen, dass die Arbeit eines Tages in kurzer Zeit hinfällig war und erneut erledigt werden muss. Der Diebstahl der Daten sollte auch hier nicht außer acht gelassen werden. Auf der anderen Seite sind Benutzer in diesem Fall für Backups selber zuständig, was verständlicherweise gerne mal vergessen wird. Da Thin Clients über keine lokalen Daten verfügen, sind damit alle oben genannten Probleme hinfällig. Das Speichern der Daten erfolgt auf zentralen Servern, wo von ihnen jeden Tag automatisiert ein Backup vorgenommen wird. Dazu kommt, dass wenn keine lokalen Daten vorhanden sind, diese auch nicht gestohlen werden können. Zudem reicht es aus, Desktop-Firewall Konzepte serverseitig einzurichten, wodurch der Administrationsaufwand verringert wird.

Der letzte Themenbereiche behandelt die physikalische Sicherheit der Systeme. Werden Desktop PCs gestohlen, ist der Angreifer im schlimmsten Fall im Besitz unternehmenskritischer Daten (Festplattenverschlüsselung hin oder her). Thin Clients hingegen werden erst dann sinnvoll, wenn sie mit einem Server des Unternehmensnetzwerks verbunden sind und haben außerhalb des Unternehmens für den Angreifer keinen Nutzen. Auch der Diebstahl der Daten durch den Anschluss externer Geräte wie USB-Sticks oder USB-Festplatten oder das Übertragen von Viren etc. durch CDs stellt ein nicht zu verkennendes Problem dar. Der Zugriff kann bei Desktop PCs natürlich unterbunden werden. Das physikalische entfernen stellt sich jedoch als ziemlich schwierig und aufwendig dar. Fällt die Entscheidung daher auf Thin Clients, sollte mit den Gedanken gespielt werden sich gegen physikalische vorhandene USB-Ports und CD/DVD Laufwerke zu entscheiden.

All die oben beschriebenen Probleme der Desktop PCs können natürlich durch diverse Softwareangebote behoben werden. Jedoch verursachen diese wiederum Anschaffungs-, Installations- und Wartungskosten. Zudem ist die Verträglichkeit mit vorhandener (spezial)-Software nicht garantiert.

Erweitern wir den Thin Client Gedanken nun um das Thema Cloud Computing ist es durchaus vorstellbar, dass die Infrastruktur für die Terminalserver nun nicht mehr im eigenen Rechenzentrum steht, sondern als Appliance/Image oder einem Terminalserver in einer Cloud z.B. von Amazon, GoGrid oder einem anderen Anbieter gehostet wird. Ein Unternehmen müsste dann lediglich über die Hardwareressourcen (Thin Clients) und eine schnelle Internetverbindung verfügen. Das ist wohlgemerkt natürlich eine sehr abstrakte und ideale Sicht auf das Thema, die noch tiefer durchdrungen werden muss.

Quelle der Graphik

  • NetPoint
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Analysen

Eigenschaften einer Cloud Platform

Ich habe bisher einige Cloud Computing Plattformen, darunter openQRM, OpenNebula oder OpenECP vorgestellt und ein paar weitere werden noch folgen. Daher erläutere ich in diesem Artikel die grundsätzlichen Eigenschaften die eine Cloud Plattform (meiner Meinung nach) hat bzw. haben sollte.

1. Zunächst sollten ausreichend virtualisierte Serverressourcen zur Verfügung stehen. Weiterhin müssen, (vor allem dann) wenn sich mehrere Kunden auf einem System befinden, jedem Kunden diese virtualisierten Serverressourcen garantiert werden und die einzelnen virtuellen Instanzen isoliert und damit vollständig von einander getrennt betrieben werden.

2. Zum Bereitstellen von umfangreichen Enterprise-Class-Services wie z.B. hohe Verfügbarkeit, Systemwiederherstellungen nach Datenverlusten, automatische Skalierung während Lastspitzen und Ressourcenoptimierungen muss eine große (unbegrenzte) Menge an virtualisierten Serverressourcen vorhanden sein.

3. Für ein zustandsbehaftetes Lifecycle Management, wozu Snapshots, schnelles Cloning (duplizieren) und eine dynamische Versorgung mit Ressourcen über große Server Infrastrukturen gehören, wird ein virtualisierter Cloud Speicher benötigt.

4. Für die Anpassung der virtuellen Topologie – durch das Hinzufügen weiterer Netzwerkfunktionen für Sicherheit, Routing, Load Balancing, Application Firewalls, Protokol Optimierung, etc. in den OSI Schichten 3 bis 7 – und die Möglichkeit die jeweiligen (Teil)-Netzwerke auf Multi-Kunden Systemen zu isolieren und Ressourcen zu garantieren, werden virtuelle Netzwerk Ressourcen benötigt.

5. Es müssen umfangreiche und offene APIs zur Kontrolle sämtlicher Ressourcen vorhanden sein, damit Cloud Computing Anbieter ihren Kunden die vollständige Kontrolle über deren privaten virtuellen Rechenzentren anbieten können.

6. Die Cloud Plattform muss für allen gängigen Virtualisierungs-Plattformen vollständige Kompatibilität bieten und jede virtuelle Maschine unterstützen, um u.a. einen Vendor Lock-in zu vermeiden. Des Weiteren müssen Funktionen für die Migration von virtuellen Maschinen zwischen unterschiedlichen Virtualisierungs-Technologien (P2V, V2P und V2V) vorhanden sein.

7. Zu guter letzt sollte die Cloud Plattform auf Open Source basieren, um eine größtmögliche Kompatibilität zu allen möglichen Clouds aufzuweisen und um einfach adaptiert und angenommen zu werden.

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Enomaly's Elastic Computing Platform

Enomaly’s Elastic Computing Platform (ECP) dient Internet Carriern, Hosting-Providern und deren Kunden dazu, die Stärken von Cloud Computing, wie Flexibilität und Kosteneinsparungen zu nutzen. Mit ECP können vollständige Cloud Computing Plattformen verwaltet und Infrastrukturen on-Demand bereitgestellt werden. Weitere Möglichkeiten bestehen in der dynamischen Versorgung mit Ressourcen und der Skalierung nach Bedarf.

Enomaly’s Elastic Computing Platform bietet folgende Funktionen:

Unbegrenzte Skalierbarkeit
Mit der ECP Architektur können große Cloud Plattformen über mehrere Rechenzentren in unterschiedlichen geographischen Regionen hinweg aufgebaut werden.

Eigene Konfigurationsmöglichkeiten für die optimale Anpassung an das Unternehmen
Unternehmen können, unterstützt durch eine Echtzeit-Überwachung, sowie umfangreichen Befehls- und Kontrollmöglichkeiten, ihre Cloud Infrastrukturen bzgl. Lastspitzen entsprechend anpassen.

Sicherheit trotz mehrerer unterschiedlicher Nutzer auf einer Plattform
Auf Basis von sehr fein granular einstellbaren Zugriffskontrollen kann ein Benutzer den Zugriff auf die Cloud Plattform (für Multi-User) so einstellen, dass nur die jeweils eigenen Ressourcen eingesehen und verwaltet werden können. Darüber hinaus kann ein Anbieter eine unbegrenzte Anzahl von VLANs für jeden Kunden erstellen und damit das Netzwerk zwischen mehreren Kunden so aufteilen und die Teilnetzwerke so isolieren, dass jedem Kunden innerhalb der Cloud die Privatsphäre seiner Daten garantiert wird. Ein Quota System schützt die Cloud gegen den Missbrauch.

Automatisierte Versorgung mit Ressourcen
ECP verfügt über eine Regelbasis zur automatischen Versorgung mit Ressourcen und kann damit den optimalen Standort einer virtuellen Anwendung bestimmen. Dazu stellt ECP sicher, dass ein Node einem optimalen physikalischen als auch virtuellen Standort zugeordnet ist. Weiterhin ist ECP in der Lage, ein offline Image einer virtuellen Maschine zu ändern, um den Speicherplatz, die Vernetzung, den Zustand des Clusters, etc. für schnelle Deployments und Off-Site Migrationen vorzunehmen.

Integration in vorhandene Infrastrukturen
ECP verfügt über eine API, mit der Benutzer die Verwaltung ihrer Cloud Infrastruktur automatisieren können, um z.B. externe SLAs oder andere Systeme für die Verwaltung zu integrieren. Darüber hinaus stellt ECP eine Back-Office API bereit, mit der weitere Systeme zur Ressourcenversorgung und Abbrechnung von (anderen) Anbietern integriert und administrative Aufgaben automatisiert werden können.

Integration von ECP im Rechenzentrum

Quelle

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Tutorials

Skalierung eines Cluster mit Amazon EC2

Dieses Beispiel zeigt welche Komponenten erstellt und konfiguriert werden müssen, um einen Mini Cluster innerhalb eines privaten Netzwerks unter der Verwendung von NIS und NFS aufzubauen. Zusätzlich werden externe Amazon EC2 Nodes per VPN mit dem Server verbunden und am Ende der Cluster mittels der Sun Grid Engine (SGE) aufgebaut.

Architektur

Folgende technische Voraussetzungen werden benötigt:

  • Das private Netzwerk darf nur über ein VPN erreichbar sein, damit die Nodes die sich darin befinden vollständig isoliert sind.
  • Der Server muss NFS, NIS und VPN unterstützen.
  • Die internen Nodes müssen den NFS und NIS Dienst automatisch vom Server starten.
  • Die externen Nodes sind von Amazon EC2.
  • Die externen Nodes müssen automatisch eine Verbindung in das VPN aufbauen und den NFS und NIS Dienst vom Server starten.

Auf Basis dieser Anforderungen werden 3 Images benötigt.

  • 2 Xen Images – einen Server und einen internen Node
  • 1 Amazon Machine Image (AMI) von Amazon EC2 mit derselben Konfiguration wie der interne Node.

Die Konfigurationen sehen in diesem Beispiel wie folgt aus:

Server

  • Private IP-Adresse: eth0 10.1.1.99
  • Öffentliche IP-Adresse: eth1 147.96.1.100
  • Hostname: oneserver

Xen Node (lokal)

  • Private IP-Adresse: eth0 10.1.1.55
  • Hostname: local01

Amazon EC2 Node (IP-Adress Bereich: 10.1.1.100 bis 10.1.1.254)

  • VPN IP-Adresse: tap0 10.1.1.100 (wird durch den VPN Server vergeben)
  • Öffentliche IP-Adresse: eth0 – wird automatisch von Amazon vergeben
  • Hostname: workernode0

Konfiguration

Konfiguration der Images

Nun wird eine Kopie des Image erstellt und die /etc/hostname und /etc/network/interfaces für den Server (oneserver) editiert. Eine weitere Kopie des Image dient als Node, die oben genannten Dateien müssen für diesen ebenfalls angepasst werden. Nach dem unmount der Images werden diese mit Xen gestartet. Für die Konfiguration von NFS und NIS helfen die beiden nachfolgend verlinkten Howtos.

Bei der Konfiguration des VPN Server ist darauf zu achten, dass alle Clients die Zertifikate doppelt verwenden können. Das liegt daran, da keine separaten Amazon EC2 Instanzen erstellt werden sollen und es sich bei den EC2 Instanzen daher um dieselben handelt. Dazu muss in der Konfigurationsdatei von OpenVPN /etc/openvpn/server.conf in Zeilt „duplicate-cn“ eingefügt werden. Die Konfiguration von OpenVPN findet nur auf dem Server statt. Eine Howto für die Konfiguration von OpenVPN ist unter dem folgenden Link zu finden.

Für das Erstellen eines Amazon Machine Images wird der Befehl bundle benötigt, dazu kann der lokale Node genutzt werden. Weiterhin muss der VPN Client und die Sun Grid Engine installiert und konfiguriert werden. Auf dem schnellsten Wege sollte das funktionieren, indem eine Kopie des lokalen Node erstellt und konfiguriert wird, anschließend wird es mit dem Befehl ec2-bundle-image gebündelt.

Während des Boot-Vorgangs wird nun noch ein Skript benötigt, in welchem der IP-Adressbereich von OpenVPN für die Amazon EC2 Instanzen von 10.1.1.100 bis 10.1.1.254 reserviert wird. die Konfiguration erfolgt in der /etc/hosts auf dem Server (oneserver).

EC2 Konfiguration mit OpenNebula

Nach der Konfiguration werden nun die Templates benötigt, um die Maschinen zu starten. Für alle lokalen Maschinen wie den oneserver und die Nodes wird jeweils ein Template benötigt, für die EC2 Maschinen reicht ein Template aus.

clouduser@machine:bin$ ec2-describe-images
IMAGE ami-e4a94d8d one-w2/image.manifest.xml 587384515363 available private i386 machine
IMAGE ami-cdb054a4 sge-dolphin/image.manifest.xml 587384515363 available private i386 machine
IMAGE ami-d8b753b1 sge-parrot/image.manifest.xml 587384515363 available private i386 machine
IMAGE ami-dcb054b5 sge-squirrel/image.manifest.xml 587384515363 available private i386 machine

Auf Basis des Images „ami-dcb054b5“ wird das EC2 Template erstellt.

CPU=1

MEMORY=1700

EC2=[ AMI="ami-dcb054b5", KEYPAIR="gsg-keypair", ELASTICIP="75.101.155.97", INSTANCETYPE="m1.small", AUTHORIZED_PORTS="22-25"]

REQUIREMENTS = 'HOSTNAME = "ec2"'

Deployment und Tests

Um den Test zu starten muss zunächst OpenNebula gestartet und der EC2 Host hinzugefügt werden.

clouduser@machine:one$ one start
oned and scheduler started
lgonzalez@machine:one$ onehost create ec2 im_ec2 vmm_ec2
lgonzalez@machine:one$ onehost list
HID NAME RVM TCPU FCPU ACPU TMEM FMEM STAT
0 ec2 0 0 100 on

Als nächstes wird die EC2 Instanz gestartet.

clouduser@machine:one$ onevm create ec2.template
ID: 0

Die virtuelle Maschine wird später automatisch auf Amazon EC2 bereitgestellt.

clouduser@machine:one$ onevm list
ID NAME STAT CPU MEM HOSTNAME TIME
0 one-0 pend 0 0 00 00:00:05
lgonzalez@machine:one$ onevm list
ID NAME STAT CPU MEM HOSTNAME TIME
0 one-0 boot 0 0 ec2 00 00:00:15

Mittels onevm show id können alle Informationen eingesehen werden.

clouduser@machine:one$ onevm show 0
VID : 0
AID : -1
TID : -1
UID : 0
STATE : ACTIVE
LCM STATE : RUNNING
DEPLOY ID : i-1d04d674
MEMORY : 0
CPU : 0
PRIORITY : -2147483648
RESCHEDULE : 0
LAST RESCHEDULE: 0
LAST POLL : 1216647834
START TIME : 07/21 15:42:47
STOP TIME : 01/01 01:00:00
NET TX : 0
NET RX : 0

....: Template :....
CPU : 1
EC2 : AMI=ami-dcb054b5,AUTHORIZED_PORTS=22-25,ELASTICIP=75.101.155.97,INSTANCETYPE=m1.small,KEYPAIR=gsg-keypair
IP : ec2-75-101-155-97.compute-1.amazonaws.com
MEMORY : 1700
NAME : one-0
REQUIREMENTS : HOSTNAME = "ec2"

In diesem Beispiel ist die EC2 Instanz über die Adresse ec2-75-101-155-97.compute-1.amazonaws.com zu erreichen.

Nun muss geprüft werden, ob alle virtuellen Maschinen im Cluster gestartet sind. Es existiert eine lokale virtuelle Maschine auf Basis von Xen (local01) und eine von Amazon EC2 (workernode0).

oneserver:~# qstat -f
queuename qtype used/tot. load_avg arch states
----------------------------------------------------------------------------
all.q@local01 BIP 0/1 0.05 lx24-x86
----------------------------------------------------------------------------
all.q@workernode0 BIP 0/1 0.04 lx24-x86
----------------------------------------------------------------------------

Um den Cluster zu testen können ein paar Jobs mittels qsub an die Sun Grid Engine geschickt werden.

oneserver:~# qsub test_1.sh; qsub test_2.sh;

Nun ist zu sehen, welche Jobs im Hybrid Cluster geplant und gestartet sind.


clouduser@oneserver:~$ qstat -f
queuename qtype used/tot. load_avg arch states
----------------------------------------------------------------------------
all.q@local01 BIP 0/1 0.02 lx24-x86
----------------------------------------------------------------------------
all.q@workernode0 BIP 0/1 0.01 lx24-x86
----------------------------------------------------------------------------
############################################################################
- PENDING JOBS - PENDING JOBS - PENDING JOBS - PENDING JOBS - PENDING JOBS
############################################################################
1180 0.00000 test_1.sh clouduser qw 07/21/2008 15:26:09 1
1181 0.00000 test_2.sh clouduser qw 07/21/2008 15:26:09 1

clouduser@oneserver:~$ qstat -f
queuename qtype used/tot. load_avg arch states
----------------------------------------------------------------------------
all.q@local01 BIP 1/1 0.02 lx24-x86
1181 0.55500 test_2.sh clouduser r 07/21/2008 15:26:20 1
----------------------------------------------------------------------------
all.q@workernode0 BIP 1/1 0.07 lx24-x86
1180 0.55500 test_1.sh clouduser r 07/21/2008 15:26:20 1
----------------------------------------------------------------------------

Es können beliebig viele externe Amazon EC2 Instanzen automatisch zum Cluster als Nodes hinzugefügt werden und damit die Skalierbarkeit dynamisch erhöht werden.

Quelle