Cloud Computing

Diese Vorteile bringen Cloud Services

Deutschland galt lange als Land der Cloud-Skeptiker*innen. Laut dem jährlich erscheinenden Cloud Monitor vom Branchenverband Bitkom und dem Beratungsunternehmen KPMG erklärten im Jahr 2012 noch 34 Prozent der Befragten, Cloud Computing sei für sie kein Thema. Fast 80 Prozent der Beteiligten lehnten darüber hinaus die Bereitstellung von Cloud Computing Services aus einer öffentlich zugänglichen Public Cloud ab.

Heute haben die Cloud Computing-Vorteile nahezu alle Unternehmen überzeugt. Nur noch drei Prozent lehnen Cloud Computing Services rundweg ab, zwei Drittel nutzen bereits die Public Cloud oder planen dies. Die Cloud wird zum Gravitationszentrum der IT, stellt Matthias Zacher, Analyst beim Marktforschungsunternehmen IDC, in der Studie „Cloud-Infrastrukturen und Cloud-Architekturen in Deutschland 2021“ fest.

Was ist Cloud Computing?

Eine der am häufigsten verwendeten Cloud-Definition stammt vom amerikanischen National Institute for Standards and Technology (NIST). Laut der NIST Definition für Cloud Computing zeichnen sich Cloud Services durch folgen fünf Eigenschaften aus:

On-Demand Self-Service: In der Cloud können Anwender*innen IT-Ressourcen (Rechenkapazität, Speicher, Software, etc.) buchen und nutzen, ohne dass dazu die IT-Abteilung oder ein Service Provider eingreifen müsste.
Umfassender Zugriff über Netzwerke: Die Ressourcen sind über ein Netz verfügbar, lassen sich über Standardprotokolle und -methoden aufrufen und mit verschiedenen Clients nutzen, etwa Workstations, PCs, Notebooks, Thin Clients, Smartphones oder Tablets. Meist erfolgt der Zugriff über Applikationen oder einen Web-Browser.
Ressourcen-Pooling: Der Provider bietet Ressourcen wie Rechenleistung, Speicherkapazität, Bandbreite oder Software aus einem Ressourcen-Pool an und verteilt sie je nach Anforderung in einem Multi-Mandantenmodel (Multi Tenant) auf die Anwender*innen. Nutzende wissen in der Regel nicht, wo genau die Leistung erbracht wird und haben darauf auch keinen direkten Einfluss. Sie können allerdings häufig definieren, ob eine Leistung aus einer bestimmten Region, einem bestimmten Land oder einem bestimmten Rechenzentrum erbracht werden soll.
Schnelle Skalierbarkeit: Ressourcen können automatisch oder auf Anfrage in beliebiger Menge und zu jeder Zeit schnell zur Verfügung gestellt werden. Für die Nutzenden scheint die Skalierbarkeit nahezu unbegrenzt zu sein.
Messung von Service-Leistung und -Qualität: Cloud-Systeme messen automatisch, welche Ressourcen wem zur Verfügung gestellt werden, kontrollieren die Servicequalität und optimieren automatisch die Leistung. Für Provider und Anwenderunternehmen ist jederzeit ersichtlich, welche Ressourcen in Anspruch genommen wurden.

Wie funktioniert Cloud Computing?

Die oben genannten Eigenschaften werden erst durch eine umfassende Virtualisierung der Ressourcen möglich. Cloud Provider trennen die eigentliche Datenspeicherung und -verarbeitung (Data Plane) auf der physischen Hardware von der Aufgabenverteilung und -steuerung (Control Plane), die in der Software abgebildet wird. Eine weitgehend automatisierte Managementebene sorgt für die Bereitstellung und Zuweisung (Orchestrierung) der Ressourcen.

Anders als in traditionellen Rechenzentren, in denen die Firmware von Storage-Systemen, Switches und Routern komplexe Steuerungs- und Kontrollaufgaben übernehmen muss, kann in Cloud-Rechenzentren preisgünstige Standard-Hardware eingesetzt werden. Genügt die Leistung nicht mehr, werden einfach weitere Systeme hinzugefügt, die sich in den Gesamtverband integrieren. Das ermöglicht es Cloud-Providern, sehr schnell zu skalieren. Große Public Cloud-Betreibende wie Amazon Web Services, Microsoft Azure oder Google nennt man deshalb auch „Hyperscaler“.

Was sind die Vorteile von Cloud Computing?

Für Anwenderunternehmen sind vor allem folgende Cloud Computing-Vorteile von Bedeutung:

Schnelligkeit:
Cloud Computing Services lassen sich sehr schnell und ohne großen Aufwand buchen. Meist genügen wenige Klicks, um einen Server, zusätzlichen Speicherplatz oder einen neuen Service hinzuzufügen. Das erlaubt es Unternehmen, sehr flexibel auf Veränderungen und neue Anforderungen zu reagieren oder neue Geschäftsmodelle und -ideen einfach auszuprobieren.
Elastizität:
Cloud Computing entlastet Unternehmen weitgehend von der Kapazitätsplanung. Wird beispielsweise ein bestimmtes Service-Level mit dem Cloud Provider vereinbart, ist es egal, ob 100, 1.000 oder 10.000 Anwender*innen gleichzeitig auf die Ressourcen zugreifen. Der Anbietende stellt automatisch die notwendige Kapazität zur Verfügung. Das ermöglicht es Unternehmen, schnell zu wachsen, Lastspitzen abzufangen, oder auch in Zeiten geringer Nachfrage die Kosten dynamisch zu senken.
OPEX statt CAPEX:
Der Aufbau und Betrieb eines Rechenzentrums erfordert große Vorabinvestitionen, die Kapital binden und ein hohes Geschäftsrisiko darstellen. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen oder Startups verfügen oft nicht über die notwendigen Mittel, um eine solche Investition zu stemmen. Bei der Nutzung von Cloud Services fallen statt dieser Vorab-Kapitalkosten (Capital Expenditures, CAPEX) wesentlich geringere regelmäßige Aufwendungen für den Betrieb an (Operational Expenditures, OPEX).
Förderung von Innovationen:
Cloud Provider stellen nicht nur Rechenleistung, Server, Bandbreite und Standardapplikationen zur Verfügung, sondern auch zahlreiche Spezial-Services – von KI-Diensten wie automatischer Sprach- oder Bilderkennung über Messaging-Plattformen für das Internet of Things (IoT) bis hin zu Serverless Computing. Kund*innen können so an den Ergebnissen von Forschungs- und Entwicklungsabteilungen teilhaben, die sie selbst niemals in dieser Größe aufbauen könnten.

Welche Arten von Cloud Computing gibt es?

Wenn es um Cloud Computing-Beispiele geht, lassen sich vor allem folgende Arten von Cloud-Angeboten unterscheiden:

Private Cloud:

Wie der Name schon andeutet, wird die Cloud-Infrastruktur privat betrieben und nicht öffentlich zur Verfügung gestellt. Eine Private Cloud kann im eigenen Rechenzentrum lokalisiert sein oder auch von einem Provider zur alleinigen Nutzung für ein Kundenunternehmen betrieben werden (Hosted Private Cloud). Je nach Modell betreibt der Anbietende dabei für jedes Unternehmen eine eigene, physikalisch getrennte Rechenzentrumsumgebung, oder trennt die Mandant*innen auf einer gemeinsamen Hardware-Basis logisch voneinander.

Community Cloud:

Diese Form der Cloud wird exklusiv für einen Zusammenschluss von Organisationen betrieben, die gemeinsame Interessen verfolgen oder übereinstimmende Anforderungen haben, etwa was Sicherheit oder Einhaltung gesetzlicher Vorschriften betrifft. Typische Nutzergruppen sind Behörden, Finanzdienstleister oder Energieversorger. Die Community Cloud kann von einem Mitglied, einer eigens dafür gegründeten Organisation oder einem Provider betrieben werden, sofern dieser die spezifischen Anforderungen der Community erfüllt.

Public Cloud:

Die Public Cloud ist die bekannteste und am weitesten verbreitete Art von Cloud Computing. Nahezu alle Unternehmen und Verbraucher*innen nutzen bewusst oder unbewusst Dienste aus einer Public Cloud. Ihr wichtigstes Kennzeichen ist, dass sie öffentlich über das Internet zugänglich ist, in einem Multi-Mandantenmodell betrieben wird und sich alle Nutzer die Ressourcen teilen.

Hybrid Cloud:

Die Hybrid Cloud stellt eine Mischform verschiedener Cloud-Varianten dar. So können zum Beispiel Lastspitzen in einer Private Cloud durch zusätzliche Ressourcen aus einer Public Cloud abgefangen werden. Die meisten Unternehmen betreiben außerdem ein Nebeneinander von noch klassisch gemanagten Rechenzentrumsressourcen und Cloud-Diensten. Auch das wird häufig als Hybrid Cloud bezeichnet.

Multi Cloud:

Während eine Hybrid Cloud aus unterschiedlichen Implementierungsformen (Private / Public oder auch Klassisch / Public) besteht, bezeichnet Multi Cloud eine Nutzungsform, in der Services aus verschiedenen Cloud-Angeboten desselben Typs verwendet werden, also zum Beispiel Public Cloud-Dienste aus AWS, Azure und Google Cloud. Hybrid und Multi Cloud schließen sich nicht aus – im Gegenteil: in den meisten Unternehmen dürfte es mittlerweile sowohl ein Nebeneinander verschiedener Cloud-Formen als auch verschiedene Dienste desselben Cloud-Typs geben.

Welche Service-Modelle lassen sich beim Cloud Computing unterscheiden?

Je nachdem, auf welcher Schicht des OSI-Referenzmodells der Cloud Service angesiedelt ist, lassen sich prinzipiell drei verschiedene Service-Modelle unterscheiden:

Infrastructure as a Service (IaaS):

Bei diesem Modell greifen Kunden direkt auf – meist virtualisierte – Komponenten wie Prozessoren, Arbeitsspeicher, Data Storage und Netzwerkkarten zu. Sie generieren daraus eigene Laufzeitumgebungen, installieren eigene Betriebssysteme und betreiben ihre eigenen Applikationen. Der Provider ist nur für die Verfügbarkeit und Sicherheit der Infrastruktur-Basis zuständig, höhere Schichten liegen in der Verantwortung des Anwenderunternehmens.

Platform as a Service (PaaS):

Bei PaaS stellt der Cloud-Provider eine komplette Umgebung aus (virtualisierter) Hardware, Betriebssystem, Middleware und Entwicklerwerkzeugen zur Verfügung, auf der Kunden ihre Applikationen entwickeln und betreiben können.

Software as a Service (SaaS):

Bei diesem Servicemodell übernimmt der Cloud-Provider die komplette Verantwortung für eine Softwareumgebung und bietet diese seinen Kunden als fertige lauffähige Applikation an. Das Anwenderunternehmen nutzt diese entweder direkt remote aus der Cloud des Anbietenden oder auch lokal auf den eigenen Systemen, wobei sämtliche Wartungs- und Aktualisierungsaufgaben vom Provider geleistet werden.

Warum in die Cloud wechseln?

Laut dem Cloud Monitor 2022 wechseln Unternehmen vor allem aus folgenden Gründen in die Cloud:

Kostenoptimierung:

Mit 78 Prozent der Nennungen ist die Optimierung von Kosten nach wie vor das am meisten genannte Ziel, wenn es um den Wechsel in die Cloud geht. Tatsächlich können Unternehmen Investitionen transparent nachverfolgen und zielgenau einsetzen, wenn sie ihre IT-Assets in die Cloud migrieren – von der Anschaffung, Wartung, Reparatur und Entsorgung der Hardware, über den Kauf und die Aktualisierung von Software, bis hin zu Personalaufwendungen für den Betrieb der IT-Infrastruktur.

Reduzierung der CO2-Emissionen:

Mehr als die Hälfte der für den Cloud Monitor 2022 Befragten nennt die Reduktion des CO2-Fußabdrucks als Ziel ihrer Cloud-Strategie. Da Cloud-Provider durch Skaleneffekte einen höheren Auslastungsgrad erzielen als lokale Rechenzentren, können sie in der Tat IT-Services effizienter zur Verfügung stellen und damit auch den CO2-Ausstoß pro Server oder Storage-System mindern. Sie sind auch meist die ersten, die neue Technologien wie hoch modulare Server-Designs (Disaggregated Server), Hochtemperatur-Flüssigkeitskühlung und Wärmerückgewinnung einsetzen und so den Wirkungsgrad (Power Usage Effectiveness, PUE) ihrer Rechenzentren optimieren.

Kooperationen mit Partnern:

Cloud-Plattformen bieten die optimale Basis für die Zusammenarbeit. Sie sind von überall erreichbar und nutzen Standardprotokolle für Zugriff und Kommunikation. Anwender*innen aus verschiedenen Unternehmen können daher sehr einfach Daten und Ressourcen teilen und gemeinsam an Projekten arbeiten.

Agilität gewinnen:

Klassische Planungsmethoden und mehrjährige Planungszyklen funktionieren angesichts schneller Veränderungen im Wettbewerbsumfeld und ständig neuer Krisen nicht mehr. Agile Konzepte wie Scrum haben daher in den vergangenen Jahren nicht nur in der Software-Entwicklung an Bedeutung gewonnen. Sie verfolgen keinen starren Plan, sondern passen Ziele iterativ an die aktuellen Voraussetzungen an. Da sich Cloud Services sehr schnell buchen und auch wieder abbestellen lassen, ist Cloud Computing der ideale Partner für agiles Arbeiten.

Digitalisierung vorantreiben:

Oft genügt die interne IT-Infrastruktur nicht, um Workflows umfassend digitalisieren oder automatisieren zu können. Diese Lücke lässt sich mit Cloud Services am schnellsten und einfachsten schließen.

Innovation fördern:

Wenn es um die Erforschung und Einführung neuer innovativer Services und Technologien geht, stehen die Cloud-Provider ganz an der Spitze der Entwicklung. So wurden beispielsweise das KI Framework Tensorflow oder die Container-Orchestrierungsplattform Kubernetes von Google entwickelt. Anwenderunternehmen können diese und viele andere Services nutzen, um selbst innovative Produkte oder neue Geschäftsmodelle zu generieren.

Tipps für Cloud Computing: Einsatzmöglichkeiten für Unternehmen

Cloud Computing Services lassen sich in allen Bereichen eines Unternehmens gewinnbringend einsetzen. Hier einige Cloud Computing-Beispiele:

Forschung und Entwicklung:
Forschungs- und Entwicklungsabteilungen profitieren besonders von der Flexibilität und der schnellen Bereitstellung aus der Cloud. Eine Testumgebung kann mit wenigen Klicks aufgesetzt und ebenso schnell wieder gelöscht werden. Benötigt ein Ingenieur oder Wissenschaftler für komplexe Berechnungen zusätzliche Ressourcen, lassen diese sich ebenfalls unkompliziert aus der Cloud bereitstellen.
Remote Work:
Der Trend zu Homeoffice und Hybrid Work hat den Bedarf an digitalen Tools und flexiblen PC-Arbeitsplätzen enorm gesteigert. Cloud Computing Services bieten den schnellsten und einfachsten Weg, verteilte Teams mit den notwendigen IT-Ressourcen und Kommunikationsmitteln auszustatten. Das Angebot reicht von Videoconferencing-Tools wie Teams bis hin zum kompletten Workplace as a Service (WaaS) aus der Cloud
Webseiten und Online-Shops:
E-Commerce-Anbieter sehen sich zu bestimmten Zeiten des Jahres wie dem Black Friday, der Cyber Week oder der Vorweihnachtszeit mit extremen Lastspitzen konfrontiert. Auch bei vielen anderen Organisationen kommt es immer wieder zu einem kurzfristigen Anstieg der Besucher- und Nutzerzahlen auf der Online-Repräsentanz. So hatten beispielsweise Behörden und Banken bei der Beantragung und Auszahlung der Corona-Soforthilfen mit einem enormen Ansturm zu kämpfen.
Es ist wirtschaftlich kaum sinnvoll, für diese kurzen Lastspitzen eigene Ressourcen vorzuhalten. Und selbst wenn die notwendige IT-Infrastruktur vorhanden ist, lassen sich neue Server oder zusätzliche Bandbreite meist nicht in der geforderten Schnelligkeit zur Verfügung stellen. Dank ihrer nahezu unbegrenzten Skalierbarkeit und Elastizität kann eine Cloud-Umgebung dagegen solche Lastspitzen problemlos abfangen.
Kundenkommunikation:
Marketing, Vertrieb und Kundenservice können ebenfalls von den Cloud Computing-Vorteilen profitieren. Systeme für das Customer Relationship Management (CRM) oder die Marketing Automation lassen sich genauso als Software as a Service in der Cloud buchen und betreiben wie komplette Contact Center-Umgebungen. Unternehmen können neue Mitarbeitende schnell und ortsunabhängig in die Cloud-Infrastruktur einbinden, für Marketing- und Vertriebsaktionen zusätzliche Ressourcen buchen oder über die KI- und NLP- (Natural Language Processing) Services der Cloud-Provider sehr einfach intelligente Chat und Voice Bots für Kundenservice und Support generieren.
Backup und Disaster Recovery:
Daten sind heute für die meisten Unternehmen ein ausgesprochen wertvolles Gut. Sie müssen daher regelmäßig gesichert und vor Missbrauch geschützt werden. Mindestens eine Backup-Kopie sollte sich dabei an einem anderen Standort befinden. Statt dafür kostspielig ein zweites Datenzentrum aufzubauen, können Unternehmen ihre Backups in die Cloud verlagern. Die Cloud Storage Ressourcen wachsen zudem dynamisch mit. Das verhindert eine wirtschaftlich unsinnige Überprovisionierung und sorgt gleichzeitig für Planungssicherheit.
Geschäftskritische Applikationen:
Laut dem Cloud Monitor 2022 nutzen bereits 73 Prozent der Umfrageteilnehmer Cloud Computing ganz oder teilweise für geschäftskritische Applikationen wie Enterprise Resource Planning (ERP) oder branchenspezifische Anwendungen. Anbieter wie SAP fördern diesen Trend, indem sie Geschäftsanwendungen wie die ERP-Lösung SAP S/4HANA aus der Cloud anbieten. Bereits 16 Prozent der Unternehmen mit 20 und mehr Beschäftigten nutzen dieses Angebot, bei großen Unternehmen mit mehr als 2.000 Mitarbeitenden sind es bereits 56 Prozent.
KI und Advanced Analytics:
Auch im Bereich Künstliche Intelligenz und Advanced Analytics spielt die Cloud ihre Stärken aus. Vorgefertigte Services für Bilder-, Gesichter- und Mustererkennung erleichtern es beispielsweise, große Datenmengen auf relevante Inhalte zu untersuchen. Mit speziellen für das Machine Learning optimierten Cloud-Instanzen können Data Scientists darüber hinaus Algorithmen selbst trainieren und auf ihre Fragestellungen anpassen.

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