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Möglichkeiten und Erfolgsfaktoren beim Einsatz von Virtual Appliances im Unternehmensalltag basierend auf Cloud Computing-Umgebungen

Bachelorarbeit

Bachelorarbeit 2014 80 Seiten

Informatik - Wirtschaftsinformatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Motivation und Wahl der Thematik
1.2 Firmenprofil des eigenen Arbeitgebers
1.3 Zielsetzung der Arbeit
1.4 Vorgehensweise und Methodik

2. Grundlagen
2.1 Grundlagen von Virtualisierung
2.1.1 Definition und Funktionsweise
2.1.2 Hypervisor
2.1.2.1 Hypervisor Typ
2.1.2.2 Hypervisor Typ
2.2 Grundlagen von Appliance
2.2.1 Definition
2.2.2 Typen von Appliances
2.2.2.1 Netzwerk Appliance
2.2.2.2 Security Appliance
2.2.2.3 Software Appliance
2.2.2.4 Virtual Appliance
2.3 Grundlagen von Cloud Computing
2.3.1 Definition
2.3.2 Eigenschaften
2.3.3 Liefermodelle
2.3.3.1 Private Cloud
2.3.3.2 Public Cloud
2.3.3.3 Hybrid Cloud
2.3.3.4 Community Cloud
2.3.4 Servicemodelle
2.3.4.1 Infrastructure as a Service (IaaS)
2.3.4.2 Platform as a Service (PaaS)
2.3.4.3 Software as a Service (SaaS)

3. Möglichkeiten von Virtual Appliances
3.1 Beschreibung und Ausstattung
3.2 Just Enough Operating System (JeOS)
3.3 Einsatz für mehrschichtige Architekturen
3.4 Bereitstellung mit OVF
3.4.1 Open Virtualization Format (OVF)
3.4.1.1 Aus Sicht des Anwenders
3.4.1.2 Aus Sicht der Technik
3.4.2 Open Virtualization Format (OVF)-Datei
3.4.3 Open Virtualization Format (OVF)-Paket
3.4.4 Open Virtualization Format Appliance (OVA)
3.4.5 OVF und VMDK
3.4.6 Musterbeispiel für Virtual Appliance
3.4.7 Erstellung von OVF-Paket
3.4.8 OVF-Versionen
3.5 Upgrademöglichkeiten
3.6 Online-Marktplatz für Virtual Appliances
3.6.1 VMware Solutions Exchange (VSX)
3.6.2 Verpackung und Veröffentlichung
3.6.3 VMware Ready Virtual Appliance Programm
3.6.4 Virtualisierungsplattformen
3.6.5 Beispiele
3.6.5.1 TurnKey File Server Appliance
3.6.5.2 Protector UTM Firewal Virtual VMware Appliance
3.6.5.3 TurnKey Moodle Appliance
3.6.5.4 BitNami WordPress Stack
3.6.5.5 MVA XMail Virtual Appliance
3.6.5.6 TurnKey OTRS Appliance
3.6.5.7 TurnKey OpenVPN Appliance

4. Einsatz der RPLAN Virtual Appliance in einer Cloud Computing-Umgebung
4.1 Arten und Ausstattung
4.2 Einsatzmöglichkeiten
4.3 Cloud-Anbieter
4.4 Bereitstellung in einer Cloud Computing-Umgebung

5. Erfolgsfaktoren
5.1 Vorteile und Chancen von Virtual Appliances
5.1.1 Implementierung und Inbetriebnahme
5.1.2 Management der IT-Landschaft
5.1.3 Sicherheit und Zuverlässigkeit
5.1.4 Komplexität und Kosten
5.1.5 Flexibilität und Plattformunabhängigkeit
5.2 Vorteile und Nachteile der RPLAN SaaS-Anwendung gegenüber einer On-Premise-Nutzung
5.2.1 Vorteile
5.2.1.1 Kostensenkung
5.2.1.2 Flexibilität und Kompatibilität
5.2.1.3 Einfache und Schnelle Bereitstellung
5.2.1.4 Sicherheit und Datenschutz
5.2.2 Nachteile
5.2.2.1 Abhängigkeit und Kontrollverlust
5.2.2.2 Sicherheit und Datenschutz
5.2.2.3 Integrierbarkeit in bestehende Anwendungen

6. Fazit
6.1 Zusammenfassung
6.2 Ausblick

Anhang

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Virtual Machine Monitor (VMM)

Abb. 2: Liefermodelle von Cloud Computing

Abb. 3: Servicemodelle von Cloud Computing

Abb. 4: Virtuelle Maschine und Virtual Appliance

Abb. 5: Drei-Schichten-Architektur einer Web-Anwendung

Abb. 6: Inhalt einer DMTF OVF kompatiblen Muster-Virtual Appliance

Abb. 7: Erstellung von OVF

Abb. 8: VMware Solutions Exchange (VSX)

Abb. 9: Modell - RPLAN in einer Public Cloud

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Häufig verwendete JeOS Lösungen

Tab. 2: Beispiel für ein OVF-Paket

Tab. 3: Arten von RPLAN Virtual Appliance

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

1.1 Motivation und Wahl der Thematik

Mit der zunehmenden Produktivität und Effizienz der Informationstechnik, führen auch die steigenden Anforderungen der Benutzer nach schnellen und einfachen Antworten zu steigender Spezialisierung. Eine sogenannte Appliance soll diese Spezialisierung zukünftig ermöglichen. Die Appliance (deutsch: Vorrichtung) gilt als Hardware der Zukunft und wird mittels einer Kombination von Hard- und Software als eine Gesamtlösung für einen bestimmten Anwendungszweck konstruiert. Das Einsatzgebiet einer Appliance hat sich durch eine Vielzahl neuer Varianten im Unternehmensalltag zunehmend erweitert. Im Bereich Virtualisierung gibt es die Variante Virtual Appliance, die einen speziellen virtuellen Computer darstellt und für schnelle Anwendungen sorgen soll.

Virtualisierung ist schon seit längerem ein Schlüsseltrend in der IT. Experten wissen genau, dass die Möglichkeiten von Virtualisierung vielfältig sind und klare Vorteile bieten. Im Jahre 2011 lag der Virtualisierungsgrad in großen deutschen Unternehmen bei 45 Prozent[1].

Nur zwei Jahre später, im Jahre 2013, nutzten oder planten bereits 75 Prozent der Unternehmen in Deutschland die Virtualisierung. Dabei gab es bei drei Viertel der Unternehmen virtualisierte Arbeitsplätze, bei 20 Prozent wurde es gerade implementiert und bei 27 Prozent war die Einführung in Planung[2].

Aus Sicht der Informationstechnik bildet Virtualisierung die entscheidende Grundlage für das Cloud Computing, denn die Cloud entsteht durch die Virtualisierung von IT-Ressourcen. Derzeit ist Cloud Computing in aller Munde und ein ein großes und wichtiges Trendthema der IT. In den letzten Jahren hat Cloud Computing den IT-Markt deutlich verändert. Sowohl auf Anbieter- als auch auf Nutzerseite wurden die für den Einsatz von Cloud Computing notwendigen Technologien wie Virtualisierung weiterentwickelt, so dass heute die Produktivität und Wirtschaftlichkeit im Unternehmen gesteigert werden kann.

Virtualisierung und Cloud Computing bieten viele Möglichkeiten und große Vorteile bei der Entwicklung, Bereitstellung und Inanspruchnahme von Virtual App-liances und Cloud-Anwendungen. Benutzer können ihre IT mit Cloud Computing schnell und flexbiel anpassen und auf veränderte Marktsituationen sofort reagieren. Die großen Vorteile und Chancen von Cloud Computing zeigen, dass sich Virtual Appliances optimal für den Cloud-Einsatz eignen und daher in Cloud Computing-Umgebungen von vielen Unternehmen eingesetzt werden und kaum wegzudenken sind. Der Anteil der deutschen Unternehmen, die Cloud Computing-Umgebungen nutzen oder planen, hat in den letzten Jahren stark zugenommen.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die folgende Forschungsfrage beantwortet werden: "Welche Möglichkeiten und Erfolgsfaktoren bieten Virtual Appliances beim Einsatz im Unternehmensalltag basierend auf Cloud Computing-Umgebungen?“.

Gründe für die Wahl der Thematik waren das Bewusstsein über die zunehmende starke Bedeutung von Virtual Appliances und Cloud Computing in der Informationstechnologie. Zu den weiteren Beweggründen gehören das persönliche Interesse für das Themengebiet sowie für die Software as a Service(SaaS)-Anwendung des eigenen Arbeitgebers, der Projektmanagement-Software RPLAN.

1.2 Firmenprofil des eigenen Arbeitgebers

Das Unternehmen Actano GmbH wurde 1989 als Spin-off der TU München gegründet und unterhält neben seinem Hauptsitz in München weitere Niederlassungen in Berlin und Detroit/USA. Actano zählt mit seinem Produkt, der Multi-Projektmanagement-Software RPLAN zu Anbietern von Lösungen zur Steigerung der Effizienz und Effektivität in der Produktentstehung für die Automobilindustrie und weitere Branchen wie Maschinen- und Anlagenbau, Aerospace und IT. Die Projektmanagement-Software RPLAN wird weltweit bei einer verteilten Produktentstehung von über 100 namhaften Unternehmen und mehr als 120.000 Anwendern eingesetzt[3].

Heute wird RPLAN als eine SaaS-Anwendung angeboten und bereitgestellt, mit dem Ziel, die Vorteile von Virtualisierung und Cloud Computing nutzen zu können.

Zu den Kunden von Actano zählen „Airbus, Audi, BMW, Daimler, EPI Europrop International, General Motors, GETRAG, Leobersdorfer Maschinenfabrik LMF, Magna Steyr Fahrzeugtechnik, Manz, Mini, Mitsubishi Fuso, Motorenfabrik Hatz, MTU Aero Engines, Rolls Royce Deutschland, smart, ThyssenKrupp Presta, VW, ZF Getriebe und viele mehr“[4].

1.3 Zielsetzung der Arbeit

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit den Möglichkeiten und Erfolgsfaktoren von Virtual Appliances. Die Ziele hierbei sind, über den aktuellen Stand der Möglichkeiten von Virtual Appliances einen Literaturüberblick zu verschaffen und auf die Vorteile und Chancen genauer einzugehen. Ein weiteres Ziel ist es, einen Fokus auf den Einsatz der RPLAN Virtual Appliance in einer Cloud Computing-Umgebung zu legen. Darüber hinaus werden die Vor- und Nachteile einer RPLAN SaaS-Anwendung gegenüber einer On-Premise-Nutzung erläutert.

1.4 Vorgehensweise und Methodik

Die Bachelorarbeit basiert auf der Durchführung einer systematischen Literatur- und Internetrecherche. Anhand dieser Methodik werden die Grundlagen von Virtualisierung, Virtual Appliance und Cloud Computing erläutert sowie ein Überblick über die Möglichkeiten und Erfolgsfaktoren von Virtual Appliances gegeben.

Ein weiterer Schwerpunkt der Bachelorarbeit bezieht sich auf die RPLAN SaaS-Anwendung und erfolgt in enger Zusammenarbeit mit einem Actano-Mitarbeiter anhand einer Einweisung in den Bereitstellungsprozess der Virtual Appliance in einer Cloud Computing-Umgebung.

Die Bachelorarbeit ist insgesamt in sechs Kapiteln gegliedert. Das erste Kapitel stellt eine Einleitung und Einführung in die Thematik dar, wobei auf die Motivation und Wahl der Thematik, das Firmenprofil des eigenen Arbeitgebers, die Zielsetzung, Vorgehensweise und Methodik eingegangen wird.

Das zweite Kapitel umfasst die theoretischen Grundlagen der Begrifflichkeiten Virtualisierung, Appliance und Cloud Computing, wobei die Definitionen, Funktionsweisen und Arten erläutert werden, die eine Basis für den weiteren Verlauf der Bachelorarbeit bilden.

Im vierten Kapitel wird ein Literaturüberblick über den aktuellen Stand der Möglichkeiten von Virtual Appliances dargelegt. An dieser Stelle werden auch einige Beispiele vorgestellt.

Im fünften Kapitel wird der Einsatz einer ausgewählten Virtual Appliance in einer Cloud Computing-Umgebung thematisiert. Dabei handelt es sich um das unternehmenseigene Produkt RPLAN, das als Virtual Appliance in einer Cloud Computing-Umgebung eingesetzt werden soll.

Das sechste Kapitel behandelt die Erfolgsfaktoren, anhand derer die Vorteile und Chancen von Virtual Appliances eingehend erläutert werden. Auf das fünfte Kapitel aufbauend, werden in diesem Kapitel die Vor- und Nachteile einer RPLAN SaaS-Anwendung einer On-Premise-Nutzung gegenübergestellt und analysiert.

Im letzten Kapitel folgt der inhaltliche Abschluss der Bachelorarbeit. Dieser beinhaltet ein Fazit, in dem eine Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse und ein Ausblick in die Zukunft wiedergegeben werden.

2. Grundlagen

2.1 Grundlagen von Virtualisierung

2.1.1 Definition und Funktionsweise

Für den Begriff Virtualisierung gibt es in der Wissenschaft aufgrund seiner Vielschichtigkeit keine einheitliche Definition. Jedoch gibt es eine Definition des Unternehmens Hewlett Packard, die wie folgt lautet: „Virtualisierung ist eine He-rangehensweise in der IT, die Ressourcen so zusammenfasst und verteilt, dass ihre Auslastung optimiert wird und automatisch Anforderungen zur Verfügung stellt“[5].

Virtualisierung ermöglicht die parallele Installation und Ausführung von mehreren Betriebssystemen auf einer physikalischen Hardware. Die Ausführung eines Betriebssystems erfolgt in einer virtuellen Maschine, welche in der Regel eine physische IT-Umgebung emuliert. Die Hardware-Ressourcen werden den virtuellen Maschinen als virtuelle IT-Ressourcen zur Verfügung gestellt. Eine virtuelle Maschine verfügt über individuell und dediziert zugewiesene virtualisierte Hardware-Ressourcen. Zu diesen virtualisierten Hardware-Ressourcen gehören Prozessoren (CPUs), Speicher (RAM), Grafikkarten, Netzwerkschnittstellenkarten (NIC) und Festplatten an SCSI- oder IDE-Controllern. Hinzu kommt, dass eine virtuelle Maschine um USB-Schnittstellen und CD-/DVD-Laufwerke erweitert werden kann. Das Ziel von Virtualisierung ist es, IT-Ressourcen zu vereinheitlichen, flexibler bereitzustellen und Kapazitäten besser auszunutzen[6].

2.1.2 Hypervisor

Der Hypervisor, auch Virtual Machine Monitor (VMM) genannt, wird als eine Software bezeichnet, die die Ebene des Betriebssystems vollständig von der Hardware trennt und eine Virtualisierungsschicht darstellt. Die Virtualisierungsschicht stellt über den Hypervisor die virtualisierten Hardware-Ressourcen für die virtuelle Maschine bereit und verwaltet deren Zugriffe. Darüber hinaus ermöglicht es die parallele Ausführung und Steuerung von mehreren virtuellen Maschinen. Die Kommunikation des Betriebssystems mit der Hardware erfolgt über den Hypervisor[7].

Die Virtualisierungsschicht ermöglicht die Ausführung von beliebig vielen, voneinander isolierten, virtuellen Maschinen. Ein Beispiel hierzu ist in der folgenden Abbildung 1 abgebildet. Die Bezeichnungen VM1, VM2 und VM3 stellen Beispiele für virtuelle Maschinen dar[8].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an: hu-berlin.de[9]

Abb. 1: Virtual Machine Monitor (VMM)

Im folgenden Verlauf werden die zwei Varianten des Hypervisors näher beschrieben:

2.1.2.1 Hypervisor Typ 1

Der Hypervisor Typ 1 wird auch als native oder Bare-Metal Hypervisor bezeichnet und ist ein Hypervisor, der ohne weitere Software direkt auf der physikalischen Hardware ausgeführt wird. Die Voraussetzung ist, dass der Hypervisor der ersten Variante über alle erforderlichen Treiber verfügen muss, damit es eigenständig mit der Hardware kommunizieren kann. Zu den bekanntesten Bare-Metal-Hypervisoren gehören Microsoft Hyper-V, Citrix XenServer und VMware vSphere (ehemals VMware ESX/ESXi)[10].

2.1.2.2 Hypervisor Typ 2

Die zweite Variante des Hypervisors, setzt wie bei der ersten Variante nicht auf der physikalischen Hardware auf, sondern auf einem vollwertigen Betriebs-system, bei dem die Gerätetreiber des ausgeführten Betriebssystems verwendet werden. Dieser Virtualisierungsansatz wird als Hosted-Virtualisierung bezeichnet. Die Verwaltung der einzelnen, voneinander isolierten virtuellen Maschinen erfolgt über das Host-Betriebssystem. Zu den Beispielen für ein Hypervisor Typ 2 gehören Oracle VM VirtualBox, Microsoft Virtual PC, OSX Parallels, Kernel-based Virtual Machine (KVM) und VMware Server und Workstation[11].

2.2 Grundlagen von Appliance

2.2.1 Definition

Ursprünglich stammt der Begriff Appliance aus der Consumer-Elektronik. Mit Appliance wird allgemein ein vorinstalliertes und vorkonfiguriertes System bezeichnet, welches binnen Minuten eingesetzt werden kann. Appliances sind elektronische Geräte, die einen spezifischen Funktionsumfang besitzen und für einen bestimmten Zweck einfach installiert und betrieben werden können. Die Installation und Konfiguration des Systems wird stark reduziert und die Komp-lexität so weit es geht vor dem Anwender versteckt. Verwendet wird der Begriff Appliance auch für Haushaltsgeräte, wie beispielsweise Mikrowellengeräte, Kühlschränke und Alarmanlagen in den USA als Domestic Appliances[12].

Oft werden Appliances im Englischen wie folgt definiert: „An appliance is an instrument, apparatus, or device for a particular purpose or use“[13].

Die originäre Definition für eine Appliance lautet wie folgt: „Eine Hardware und/oder Software Umgebung, die einer bestimmten Aufgabe speziell zuge-ordnet ist“[14].

2.2.2 Typen von Appliances

Im IT-Umfeld gibt es derzeit viele Typen von Appliances. Im nächsten Verlauf wird auf diese einzeln und näher eingegangen.

2.2.2.1 Netzwerk Appliance

Eine Netzwerk Appliance ist ein einfacher Personal Computer (PC) und wird auch als Thin Client bezeichnet. Über die Netzwerk Appliance erfolgt der Zugang zum Internet und nur dieser führt die Funktionalitäten aus, die vom Web- server bereitgestellt werden. Alle Anwendungen, die dabei ausgeführt werden, sind auf einem Webserver abgelegt[15].

2.2.2.2 Security Appliance

Eine Security Appliance ist eine Appliance, die mit einer bestimmten Software ausgestattet ist, um Gefahren wie Viren, Spams oder Würmer abzuwehren. Eine Firewall, ein URL- und Contentfilter oder Intrusion Detection System (IDS) und Intrusion PreventionSystem (IPS) sind Beispiele für Funktionen einer Security Appliance.

2.2.2.3 Software Appliance

Eine Software Appliance ist ein vorgefertigtes Paket, welches die Software-Umgebung beinhaltet und nur für die Ausführung einer Software-Anwendung betrieben wird. Dabei enthält die Software-Umgebung ein Betriebssystem und eine Software-Anwendung. Die Ausführung der Appliance kann in einer Standard-Hardware-Umgebung erfolgen. Ein Beispiel für eine Software Appliance ist eine Data Warehouse Appliance, welche mit einem speziellen Betriebssystem und einer Datenbank ausgestattet ist, mit dem ein hochleistungsfähiges Data Warehouse-System betrieben werden kann[16].

2.2.2.4 Virtual Appliance

Eine Virtual Appliance ist eine virtualisierte Form einer Appliance und stellt eine spezielle Ausprägung einer Software Appliance dar. Es wird als ein Software-Container bezeichnet und besteht aus den vorinstallierten und vorkonfigurierten Softwarekomponenten Betriebssystem und Software-Anwendung, mit dem Ziel, für den Anwender eine bestimmte Zielanwendung einfach und schnell bereitzustellen.

2.3 Grundlagen von Cloud Computing

2.3.1 Definition

Für den Begriff Cloud Computing gibt es keine einheitliche und standardisierte Definition. In Publikationen oder Vorträgen interpretieren verschiedene Autoren den Begriff auf unterschiedlicher Weise, die sich in vieler Hinsicht ähneln.

Die anerkannte Definition der US-amerikanischen Standardisierungsstelle National Institute of Standards and Technology (NIST) lautet: „Cloud Computing ist ein Modell, das es erlaubt bei Bedarf, jederzeit und überall bequem über ein Netz auf einen geteilten Pool von konfigurierbaren Rechnerressourcen (z.B. Netze, Server, Speichersysteme, Anwendungen und Dienste) zuzugreifen, die schnell und mit minimalem Managementaufwand oder geringer Serviceprovider-Interaktion zur Verfügung gestellt werden können“[17].

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) führt die folgende Definition für Cloud Computing: „Cloud Computing bezeichnet das dynamisch an den Bedarf angepasste Anbieten, Nutzen und Abrechnen von IT-Dienstleistungen über ein Netz. Angebot und Nutzung dieser Dienstleistungen erfolgen dabei ausschließlich über definierte technische Schnittstellen und Protokolle. Die Spannbreite der im Rahmen von Cloud Computing angebotenen Dienstleistungen umfasst das komplette Spektrum der Informationstechnik und beinhaltet unter anderem Infrastruktur (z. B. Rechenleistung, Speicherplatz), Plattformen und Software“[18].

Die Definition von International Data Corporation (IDC) ist: „IDC versteht unter dem Oberbegriff Cloud Computing die Techniken und Bereitstellungsmodelle, mit denen Cloud Services für Unternehmen oder Konsumenten über das Internet angeboten werden. Der Betrieb – beispielsweise die Speicherung von Daten – erfolgt extern bei einem Provider“[19].

Eine andere Definition von Baun et. al. ist wie folgt: „Cloud Computing erlaubt die Bereitstellung und Nutzung von IT-Infrastruktur, von Plattformen und von Anwendungen aller Art als im Web elektronisch verfügbare Dienste“[20].

Der Begriff Cloud stammt aus dem Englischen und bedeutet wortwörtlich übersetzt Wolke. Es repräsentiert das Internet und stellt die Cloud Computing-Dienste so bereit, dass diese jederzeit von überall erreichbar sind[21].

Cloud Computing ist keine konkrete Technologie, sondern vielmehr ein Konzept, welches mögliche technische Realisierungen beschreibt. Es werden IT-Ressourcen wie Plattformen, Anwendungen oder IT-Infrastruktur dynamisch bereitgestellt, wobei die Virtualisierung und das Internet genutzt wird. Cloud Computing bezeichnet nicht nur Anwendungen, welche als Dienste über das Internet angeboten werden, sondern auch Hardware und Software, die in Rechen-zentren für die Bereitstellung erforderlich sind. Die Dienste werden dabei nach Nutzung und Verbrauch abgerechnet[22].

2.3.2 Eigenschaften

Cloud Computing wird mit folgenden fünf essentiellen Eigenschaften charakterisiert:

On-demand Self Service (deutsch: Diensterbringung auf Anforderung):

Ressourcen wie Rechenleistung und Speicher können vom Kunden automatisiert und selbständig abgerufen werden, ohne dass dabei eine Interaktion und aufwendige Abstimmung mit dem Service Provider benötigt wird[23].

Rapid Elasticity (deutsch: Schnelle Elastizität):

Mit den IT-Ressourcen kann die Leistungsfähigkeit der Anwendungen je nach Bedarf schnell skaliert werden. Cloud-Anwendungen können sich somit auf die Laständerungen dynamisch anpassen[24].

Broad Network Access (deutsch: Netzwerkbasierter Zugriff):

Durch die Verwendung von Standardtechnologien kann auf die Services über das Internet zugegriffen werden, ohne dass dabei ein bestimmter Client benötigt wird[25].

Resource Pooling (deutsch: Ressourcenteilung):

Die Ressourcen des Anbieters sind in einem Pool konsolidiert, welche von vielen Anwender bezogen werden können (Multi-Tenant Modell). Somit erlaubt die Cloud-Technologie mehrere virtuellen Systeme, die sich die Rechenleistung, Bandbreite und den Speicher teilen, auf einer einzigen physikalischen Hardware parallel auszuführen[26].

Measured Services (deutsch: Messbare Dienste):

Das quantitative und qualitative Messverfahren der Dienste kann die Nutzung der Ressourcen wie Rechenleistung, Speicher und Bandbreite messen und überprüfen. Je nach Bemessung werden den Cloud-Anwendern die entsprechenden Ressourcen zur Verfügung gestellt[27].

2.3.3 Liefermodelle

Cloud-Services werden in vier unterschiedliche Arten von Liefermodellen unterteilt, welche die Art und Weise beschreiben, wo und wie diese betrieben werden. Die Liefermodelle werden als Private Cloud, Public Cloud, Hybrid Cloud und Community Cloud bezeichnet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung

Abb. 2: Liefermodelle von Cloud Computing

2.3.3.1 Private Cloud

Private Clouds sind nicht öffentlich und werden innerhalb eines Unternehmens für die Anwender des Unternehmens betrieben. Die Cloud-Umgebung kann im Rechenzentrum des eigenen Unternehmens oder eines anderen Unternehmens stehen. Bei dieser Cloud-Umgebung wird die IT-Infrastruktur speziell auf die Geschäftsprozesse des Unternehmens angepasst. Der Zugang ist so beschränkt, dass nur das Unternehmen selbst und von dem Betreiber autorisierte Personen zugreifen können. Üblicherweise erfolgt der Zugang zu den Diensten über ein Intranet oder Virtual Private Network (VPN)[28].

2.3.3.2 Public Cloud

Eine Public Cloud ist eine sogenannte öffentliche Cloud, bei der ein IT-Dienstleister seine Cloud-Services der Allgemeinheit oder einer großen Interessensgruppe über das Internet öffentlich zugänglich macht. Der IT-Dienstleister ist Eigentümer der Cloud-Umgebung und ist gleichzeitig für den Betrieb und die Verwaltung derer zuständig. Anwender der Public Cloud teilen sich die virtualisierte Infrastruktur, speichern und verarbeiten die Daten auf gemeinsamen Ressourcen. Dabei bleiben die Daten der unterschiedlichen Kunden voneinander getrennt[29]. Zu den Anbietern von öffentlichen Cloud-Umgebungen gehören beispielsweise Google, Amazon, Microsoft und Salesforce.

2.3.3.3 Hybrid Cloud

Das dritte Liefermodell Hybrid Cloud ist eine Mischform, die aus der Kombi-nation der beiden Liefermodelle Private Cloud und Public Cloud entsteht. Mit dieser Kombination wird der gemeinsame Austausch von Daten und Programmen ermöglicht. Die beiden Liefermodelle werden miteinander zusammengeschlossen, mit dem Ziel, die Vorteile dieser nutzen zu können.

2.3.3.4 Community Cloud

In einer Community Cloud schließen sich mehrere Unternehmen mit ähnlichen Anforderungen zusammen, mit dem Ziel, eine gemeinsame Cloud aufzubauen. Sie bilden aus ihren Private Clouds die Community Cloud, um eine gemeinsame Nutzung der Infrastruktur anzustreben und auf bestimmte Dienste zugreifen zu können. Beispielweise kann dies ihm Rahmen eines Projekts realisiert werden. Dieses Konzept von Cloud Computing bietet keinen öffentlichen Zugang, sondern ist für die Mitglieder der Community beschränkt[30].

2.3.4 Servicemodelle

Bei der Anwendung von Cloud Computing werden drei Servicemodelle differenziert. Diese werden in die folgenden drei Schichten aufgeteilt: Infrastruktur, Plattform und Anwendung. Alle drei Schichten sprechen unterschiedliche Anwendergruppen an. Die Infrastruktur stellt die unterste Schicht dar, welcher das Servicemodell Infrastructure as a Service (IaaS) angeordnet ist. Das Servicemodell Platform as a Service (PaaS) ist in der mittleren und das Modell Software as a Service (SaaS) in der obersten Ebene angesiedelt. Der weitere Verlauf fokussiert sich auf die einzelnen drei Servicemodelle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung

Abb. 3: Servicemodelle von Cloud Computing

2.3.4.1 Infrastructure as a Service (IaaS)

Bei dem Servicemodell der untersten Ebene Infrastructure as a Service (IaaS) wird die virtualisierte IT-Infrastruktur, bestehend aus Server, Rechenleistung, Datenspeicher, Netzkapazitäten, Archivierungs- und Backup-Systemen und anderen virtualisierten Infrastruktur-Komponenten über öffentliche oder private Netzwerke bereitgestellt. Meist werden diese auf unternehmensexterne Dienstleister ausgelagert und dem Kunden über das Internet durch eine virtuelle Maschine zur Verfügung gestellt[31].

2.3.4.2 Platform as a Service (PaaS)

Neben der Bereitstellung von virtueller IT-Infrastruktur (IaaS – Infrastructure as a Service) oder fertiger Software (SaaS – Software as a Service) können auch Anwendungs-Infrastrukturen in Form von technischen Frameworks oder als gesamte Anwendungssoftware geliefert werden. Dies ermöglicht das Servicemodell der mittleren Ebene P latform as a Service (PaaS). PaaS ist im Cloud Computing die Bereitstellung einer Laufzeit- oder Entwicklungsumgebung als einen Dienst. Dabei richten sich PaaS-Anbieter üblicherweise nicht an den Endkunden, sondern an die System-Architekten oder Anwendungsentwickler[32].

2.3.4.3 Software as a Service (SaaS)

Die höchste Abstraktionsebene im Cloud Computing ist das Liefermodell Software as a Service (SaaS), welches die Anwendungsschicht bildet. SaaS-Anbieter stellen ihren Kunden fertige Anwendungen, die auf standardisierte Funktionalitäten aufbauen, als Services über das öffentliche Netz (meist über das Internet) bereit. Diese können auf Anfrage „on-demand“ bezogen werden. Die SaaS-Anwendung wird mit den dazugehörigen Infrastruktur-Ressourcen als ein Gesamtpaket zur Verfügung gestellt. Aufgrund der nutzungsabhängigen Abrechnung, wird eine SaaS-Anwendung auch oft als Mietsoftware bezeichnet.

3. Möglichkeiten von Virtual Appliances

3.1 Beschreibung und Ausstattung

In einer virtuellen Maschine (VM) wird ein Betriebssystem (OS) oder eine Software-Anwendung installiert und ausgeführt, die auf dem Hypervisor beziehungsweise Virtual Machine Monitor (VMM) betrieben wird.

Eine Virtual Appliance besitzt ähnliche Eigenschaften wie eine virtuelle Maschine. Zu diesen Eigenschaften gehören Kompatibilität, Isolation, Kapselung sowie Hardwareunabhängigkeit[33]. Der Unterschied einer Virtual Appliance im Vergleich zu einer virtuellen Maschine wird in Abbildung 4 gegenübergestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an: wetcom.com.ar[34]

Abb. 4: Virtuelle Maschine und Virtual Appliance

Im Gegensatz zu einer virtuellen Maschine enthält eine Virtual Appliance eine vorinstallierte, vorkonfigurierte und sofort einsetzbare Software-Anwendung, die mit einem vorkonfigurierten Betriebssystem in einer virtuellen Maschine ausgestattet ist. Diese kann auch als Software-Container betrachtet werden, der alle benötigten Komponenten der Zielanwendung wie die Bibliotheken, Dienste, Konfiguration, relevante Dateien und das Betriebssystem impliziert[35].

Eine Virtual Appliance kann aus einem oder mehreren virtuellen Systemen bestehen. Jedes virtuelle System kann eine oder mehrere virtuellen Festplatten (englisch: virtual disks) beinhalten. Die Beziehungen zwischen den Komponenten und deren Attributen sind in der Open Virtualization Format (OVF)-Datei beschrieben[36].

3.2 Just Enough Operating System (JeOS)

Das Just Enough Operation System (JeOS) ist ein einfaches, schlankes und vorkonfiguriertes Betriebssystem, welches für bestimmte Anwendungen optimiert ist. Das JeOS ist bei Anbietern und Entwicklern von Software bekannt, die Systeme oder Virtual Appliances erstellen. Zusammen mit der Software-Anwendung wird es in einer virtuellen Maschine installiert und konfiguriert, so dass daraus eine Virtual Appliance entsteht. Es ist üblich, dass das Konzept von JeOS ein modulares Betriebssystem wie etwa Linux anbietet. Ubuntu JeOS enthält beispielsweise keine grafische Benutzeroberfläche, benötigt für das Grundsetup 380 MB Festplattenspeicher, einen Hauptspeicher von 128 MB und ist bestimmt für VMware Server, VMware ESX und Kernel-based Virtual Machine (KVM)[37]. Es existieren auch Tools, mit welchen ein Betriebssystem von Microsoft minimiert und zu einem JeOS angepasst werden kann. Für das Betriebssystem JeOS werden nur Dienste und Ports eingerichtet, die auch für die tatsächliche Benutzung der Zielanwendung benötigt werden[38].

Die folgende Tabelle zeigt Beispiele für die bekanntesten dieser Betriebssysteme.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an: VMware.com – 2 (2008)[39]

Tab. 1: Häufig verwendete JeOS Lösungen

3.3 Einsatz für mehrschichtige Architekturen

Bei Softwaresystemen, die mehrschichtige Architekturen führen, können Virtual Appliances eingesetzt werden. Eine Drei-Schichten-Architektur einer typischen Web-Anwendung ist wie folgt aufgebaut:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: In Anlehnung an: Verma, D. Ch. (2010)[40]

Abb. 5: Drei-Schichten-Architektur einer Web-Anwendung

Die Präsentationsschicht (Webbrowser) zeigt die Benutzeroberfläche der Web-Anwendung und ist für die Darstellung sowie Entgegennahme der Daten zuständig. Hier kann ein Web-Server wie beispielsweise Apache eingesetzt werden. Die Applikationslogik (Applikationsserver) realisiert die Geschäftslogik und das eigentliche Geschäftsmodell. Diese liegt klar getrennt zwischen der Präsentations- und Datenbankschicht. Beispiele für Applikationsserver sind Tomcat und IBM WebSphere Application Server. Dagegen ist die Datenbankschicht für das Speichern und Laden der Daten zuständig. Für die Form der Datenspeicherung wird meistens ein Datenbank-Server eingesetzt[41].

[...]


[1] Vgl. Datacenter-insider.de (2011).

[2] Vgl. IDC.de (2013).

[3] Vgl. Actano.de – Über Actano (2014).

[4] Actano.de – Kunden (2014).

[5] Computerwoche.de (2005).

[6] Vgl. Zimmer, D. et al. (2012), S. 34.

[7] Vgl. Meinel, C. et al. (2011), S. 13.

[8] Vgl. Meinel, C. et al. (2011), S. 13.

[9] Vgl. Edoc.hu-berlin.de.

[10] Vgl. Mandl, P. (2013), S. 299.

[11] Vgl. Zimmer, D. et al. (2012), S. 38.

[12] Vgl. Bitkom.org - 1 (2014), S. 4-5.

[13] Dictionary.reference.com.

[14] Bitkom.org - 1 (2014), S. 4.

[15] Vgl. Bitkom.org - 1 (2014), S. 5.

[16] Vgl. Bitkom.org - 1 (2014), S. 5.

[17] BSI.Bund.de (2012), S. 14.

[18] BSI.Bund.de (2012), S. 15.

[19] Metzger, C. et. al. (2011), S. 2.

[20] Baun, C. et al. (2011), S. 1.

[21] Vgl. Meier-Huber, M. (2010), S. 39.

[22] Vgl. Meinel, C. et al. (2011), S. 28.

[23] Vgl. BSI.Bund.de (2012), S. 14.

[24] Vgl. Vossen, G. et. al. (2012), S. 23.

[25] Vgl. BSI.Bund.de (2012), S. 14.

[26] Vgl. BSI.Bund.de (2012), S. 14.

[27] BSI.Bund.de (2012), S. 15.

[28] Vgl. Bitkom.org - 2 (2010), S. 18.

[29] Vgl. Zeiler, V. (2014), S. 22.

[30] Vgl. Cloud.Franhofer.de.

[31] Vgl. Microsoft.com.

[32] Vgl. Bitkom.org - 3 (2009), S. 24.

[33] Vgl. amazonaws.com (2011), S. 3.

[34] Vgl. wetcom.com.ar.

[35] Vgl. IBM.com (2009).

[36] Vgl. Miszcyk, J. et. al. (2013), S. 29.

[37] Vgl. IBM.com (2009).

[38] Vgl. VMware.com - 1 (2007), S. 4.

[39] Vgl. VMware.com - 2 (2008), S. 4.

[40] Vgl. Verma, D. Ch. (2010), S. 52.

[41] Vgl. Verma, D. Ch. (2010), S. 52.

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