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17.05.2006

Das Informationskraftwerk kommt

Rolf Kersten 
Die Vision des Utility oder Grid Computing ist gewagt. Was wäre, wenn Unternehmen im eigenen Haus gar keine IT unterhalten, sondern IT-Leistung nur nach Bedarf beziehen, nutzen und ebenso bezahlen?
Kommerzielles Grid-Computing gelingt nur, wenn die Applikation modular aufgebaut ist. Nur dann kann in der heimischen und der fremden Infrastruktur gerechnet werden.
Kommerzielles Grid-Computing gelingt nur, wenn die Applikation modular aufgebaut ist. Nur dann kann in der heimischen und der fremden Infrastruktur gerechnet werden.

Utility, vom englischen Wort für Stromversorger abgeleitet, umschreibt eine verführerische Metapher: Datenverarbeitung so einfach und flexibel wie Strom aus der Steckdose. Ist ein "Informationskraftwerk" heute schon möglich? Ein externes und frei im Markt zugängliches Rechenzentrum, das seine Leistung nach CPU-Nutzung je Stunde abrechnet? Was als Idee so einfach klingt, ist in der Praxis ein anspruchsvolles Technologieprojekt.

Das Sun Grid

In den USA ist es bereits für jedermann möglich, das Sun Grid für einen Dollar pro Stunde und CPU zu nutzen. Abgerechnet wird über Paypal. Für diesen Betrag steht eine Solaris-10-Umgebung mit Opteron-Prozessoren von AMD, 4 GB Hauptspeicher pro CPU, Gigabit-Ethernet-Interconnect und 10 GB Plattenspeicher zur Verfügung. Rechenjobs werden über ein sicheres Web-Portal auf das Grid geladen und über die "Grid-Engine" verteilt, gestartet und überwacht.

Softwareentwickler als Mitglieder der "Sun Grid Developer Community" bekommen 100 Stunden Rechenzeit auf dem Grid kostenlos, um ihre Software für das verteilte Rechnen anzupassen und zu testen. Zudem gibt es Erweiterungen für Netbeans, die Open-Source-Softwareentwicklungsumgebung von Sun, mittels derer Java-Services lokal so getestet werden können, dass sie ohne jegliche Anpassung auch auf dem Sun Grid ablaufen können.

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Wie steht es zum Beispiel mit dem Abfangen von Verbrauchsspitzen oder mit der absolut sicheren Behandlung von vertraulichen Daten? Um im Bild zu bleiben: Unternehmen haben heute in ihrem privaten Informationskraftwerk mehrere Stromerzeuger stehen, von einer alten bewährten Dampfmaschine, die man nicht abschalten kann oder will, bis zum modernen Generator mit Verbrennungsmotor. Auch der erzeugte Strom ist von ganz verschiedener Natur und keineswegs auf eine Spannung normiert.

Die Mitspieler beim Aufbau von Grid-Infrastrukturen

Die Kunden eines Informationskraftwerks möchten zu möglichst transparenten Kosten, nach Bedarf sowie rund um die Uhr sicher auf Informationen zugreifen und IT-Services nutzen. Die Anbieter der IT-Dienstleistungen betreiben die hochverfügbare, sichere, flexible und skalierbare Infrastruktur für Grid-Services. Dazu müssen sie die Anforderungen des Kunden möglichst effizient in eine technische und kommerzielle Infrastruktur übersetzen. Hier sind Methoden zur Rechenzentrumsautomatisierung wie flexible Provisionierung, Leistungsmessung und Abrechnung sowie Virtualisierung wichtig. Die Infrastruktur-Anbieter liefern die Techniken, Services und Referenzarchitekturen, die mit ihren Produkten den geforderten effizienten Betrieb einer hochverfügbaren, sicheren, flexiblen und skalierbaren Infrastruktur für Grid-Services erst möglich machen. Auch die Softwareentwickler sind bei Grid Computing mit von der Partie. Sie müssen ihre Software so auslegen, dass sie in betreibbare Services zerlegt werden kann. Das ist die Idee, die hinter dem Begriff Service-orientierte Architektur (SOA) steckt.

Ist das Grid heute schon generell verwendbar?

Bis jetzt ist es noch nicht möglich, alle Arten von Applikationen und Services als Grid-Leistung zu beziehen beziehungsweise zu nutzen. Aber die grundlegenden Techniken haben sich in den letzten Jahren entscheidend weiterentwickelt. So ist es heute möglich, kostengünstig auch große Datenmengen mit Rechenzentren auszutauschen, die nicht Teil des firmeneigenen Intranets sind, denn die benötigte Bandbreite ist vorhanden. Mit im Internet zunehmend zum Standard gewordenen Technologien wie SSL oder VPN können diese Daten auch sicher verschlüsselt über öffentliche Netze übertragen werden.

Die Server- und Storage-Ressourcen sind beim Betreiber virtualisierbar und damit von den darauf laufenden Applikationen entkoppelt. Technologien wie Java oder Betriebssysteme wie Linux und Solaris stehen auf verschiedenen Hardwareplattformen zur Verfügung. Die Hardware muss vom Betreiber also nicht mehr danach ausgewählt werden, ob eine bestimmte Applikation darauf läuft, sondern es kommt darauf an, ob sie der effizienteste Motor für diese Applikation ist.

Mit fortschrittlichen Lösungen für die Provisionierung von Betriebssystemen und Services lassen sich komplexe Rechenzentrumsabläufe wie das Installieren oder Verschieben einer Applikation auf eine neue Hardware-Infrastruktur automatisieren. Die modernen Betriebssysteme erlauben es, Applikationen exakte Ressourcengrenzen vorzugeben und den Ressourcenverbrauch genau zu messen. Damit werden flexible Abrechnungssysteme möglich, so dass der Betreiber eines Informationskraftwerks seinen Kunden nur noch die Leistung in Rechnung stellt, die jener auch tatsächlich verbraucht hat.

Softwarehersteller gehen zunehmend dazu über, ihre Applikationen in Services aufzubrechen, die flexibel und sicher über Internet-Standardprotokolle kommunizieren, unabhängig davon, auf welchem physikalischen Server im Grid diese ablaufen (Service-orientierte Architekturen = SOA).

Die Verknüpfung all dieser Technologien zeigt die Abbildung ("Das kommerzielle Grid"): Ein Kunde nutzt eine Applikation, die ihrerseits so modular aufgebaut ist, dass sie für ihre Services eine Grid-Infrastruktur nutzen kann. Ein Teil der Services läuft noch im Grid des Kunden in seinem eigenen Rechenzentrum, ein anderer Teil wird bereits über sichere Netzwerkverbindungen auf ein zentrales Informationskraftwerk ausgelagert.

Sich der Vision annähern und Schritt für Schritt umbauen

Die gesamte IT an ein zentrales Informationskraftwerk auszulagern ist heute noch eine Vision. Doch der konkrete Kundennutzen stellt sich schon dann ein, wenn die eigene Umgebung Schritt für Schritt auf Grid-Strukturen umgebaut wird. Als Vorteile ergeben sich:

• Höhere Auslastung der vorhandenen Ressourcen;

• durch offene Standards in allen Ebenen Unabhängigkeit von proprietären Infrastrukturanbietern;

• konkrete und detaillierte Zuordnung von IT-Services zu Rechenzentrumsressourcen. Dadurch werden genauere Abrechnungsmodelle möglich;

• flexiblere Reaktionsmöglichkeit auf wechselnde Anforderungen;

• schnellere Umsetzung von Geschäfts- in IT-Prozesse.

Über ein Portal werden Daten und Programme übertragen

Als Lieferant der grundlegenden Techniken für diesen Umbau hat sich Sun Microsystems entschieden, die "Puzzleteile" beispielhaft zusammenzufügen und ein produktives Informationskraftwerk im Netz anzubieten: www. network.com (siehe Kasten "Das Sun Grid"). Die Schnittstelle zum Kunden bildet ein Portal, über das Daten und Applikationen sicher übertragen werden können, die dann im Grid ausgeführt werden. Einige Partner nutzen das Grid, um eigene Applikationen zu vermarkten.

So kommen jetzt dank "CDO Sheet" von CDO2 in London Anwender aus der gesamten Finanzbranche in den Genuss der Vorteile von Simulationen, die zuvor nur von großen Investmentbanken wirtschaftlich zu nutzen waren. CDOSheet beurteilt das Risiko von Schuldverschreibungen. Bequem per Browser abrufbar, erledigt das Programm auf dem Sun Grid in weniger als einer Stunde die Arbeit, für die zuvor ein leistungsfähiges System Tage benötigt hätte.

Auch Callidus nutzt für "Callidus on Demand" Suns Infrastruktur. Die Software erlaubt es Firmen, komplexe Berechnungen zur variablen, leistungsabhängigen Vergütung ihrer Mitarbeiter ohne eigene Rechenressourcen auszuführen. Die Virtual Compute Corporation tritt als Dienstleister für ressourcenintensive Rechenaufgaben der Ölindustrie auf, hat das Sun Grid bereits für mehr als zwei Millionen CPU-Stunden benutzt und plant 2006, diese Zahl zu verdreifachen. (kk)