IaaS-Vertragsinhalte und Kostenkatalog auf Herz und Nieren prüfen Bedarfsgerechtes Cloud-Hosting mit AWS

Für Unternehmen, die ihre IT-Infrastruktur bedarfsgerecht gestalten wollen, kommen IaaS-Dienste in der AWS-Cloud mit Kostensenkungen von bis zu 90 Prozent gegenüber konventionellem Webhosting wie gerufen. Bevor eine Server-Topologie auf Belastungsspitzen elastisch reagieren kann, gibt es aber so einige Hürden zu umschiffen.

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Ausgereifte Infrastrukturdienste, ein einfaches Selbstbedienungskonzept und eine aggressive Preisgestaltung haben den Cloud-Discounter AWS nach vorne katapultiert. Mit einem überwältigenden Marktanteil von inzwischen 83 Prozent der weltweiten Cloud-Computing-Infrastruktur hat sich Amazon bereits im Jahr 2014 einer Studie des Forschungsinstituts Gartner zu Folge als Nummer Eins im Markt für IaaS-Dienste etablieren können (Quelle: The 2014 Cloud IaaS Magic Quadrant von Gartner). Kostenersparnisse in Höhe von bis zu 90 Prozent gegenüber konventionellen Webhosting-Alternativen sind angeblich mit AWS durchaus realisierbar.

Elastische Nachfrage, elastische Infrastruktur

Beim traditionellen Webhosting, ob im eigenen Datencenter oder bei einem spezialisierten Hosting-Anbieter, muss sich der Website-Betreiber auf eine vorab definierte, statisch bemessene Kapazitätsgrenze festlegen, und kann diese nur geringfügig erweitern. Damit zeitweilige Bedarfsspitzen, ob saisonbedingt oder in Folge einer intensiven Werbekampagne, keine Ausfälle zur Folge haben, muss der Seitenbetreiber in der Regel Leistungsreserven anlegen und für diese meist brach liegenden Ressourcen dann natürlich auch zahlen.

Leistungsengpässe beim Betrieb eines Webservers sind ungünstig, denn diese werden gleich doppelt abgestraft: Einmal durch Umsatzeinbußen und einmal durch den Verlust der Position langsamer Websites im Suchmaschinenranking, vom potenziellen Imageschaden ganz zu schweigen.

Unternehmen, die ihre öffentlichen Webserver auf eigener Hardware betreiben, müssen vorab hohe Auslagen tätigen und einen erheblichen Wartungsaufwand schultern, um die eigene Hardware in Stand zu halten. Zudem können sie auf kurzzeitige Bedarfsspitzen nicht flexibel genug reagieren. Bei einem konventionellen Hosting-Anbieter lassen sich die benötigten Kapazitäten zwar in der Regel leicht reservieren, aber nur im sehr beschränkten Umfang aufstocken und nur in den seltensten Fällen bedarfsgerecht freigeben. Mangels geeigneter APIs hat der Benutzer keine Möglichkeit, programmatisch auf Schwankungen des Leistungsbedarfs zu reagieren.

Was Amazon von konventionellen Hosting-/IaaS-Anbietern unterscheidet, sind die ausgereifte CLI-Schnittstelle und leistungsstarke APIs, die eine hohe Granularität der Kontrolle über virtualisierte Infrastruktur und SaaS/PaaS-Dienste ermöglichen. Amazons „elastische“ Cloud-Infrastruktur lässt sich in den kleinsten Details bedarfsgerecht gestalten und skriptgesteuert skalieren.

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Im Abenteuerland der Amazon Web Services

AWS deckt inzwischen das gesamte Spektrum an Anforderungen für Webhosting der Enterprise-Klasse mit reinen IaaS-, PaaS- und/oder SaaS-Diensten in beliebiger Ausbaustufe ab: von der Reservierung von Domainnamen über den Betrieb von Webservern, automatische Lastverteilung, völlig verwaltete SQL- und No-SQL-Datenbankdienste, die Bereitstellung von Inhalten via CDN, dem Transcoding von Videomaterial fürs On-Demand- und Echtzeit-Videostreaming, detailliertes Monitoring bis hin zu Big-Data-Verarbeitung und Langzeitarchivierung.

Da Amazon für die zugehörigen Lösungen eine eigene Nomenklatur verwendet, sind die ersten Schritte in der AWS-Wolke auch für sehr erfahrene IT-Administratoren ein echtes Abenteuer.

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Auf Wolke 7: Bedarfsgerechte Bereitstellung

Um einen Webserver auf AWS in Betrieb zu nehmen, muss eine so genannte EC2-Instanz hochgefahren, ihr mindestens eine EIP (elastische IP-Adresse) zugeordnet werden und die DNS-Server von dem zugehörigen Domainnamen auf diese IP-Adresse verweisen, zum Beispiel unter Verwendung von Route53. Route53 kann im Übrigen neben der Bereitstellung von DNS-Servern auch die Registrierung von Domainnamen übernehmen.

Die AWS-Cloud bietet zudem horizontale Skalierungsmöglichkeiten für bedarfsgerechte Website-Bereitstellung unter Verwendung von Auto-Scaling-Gruppen mit einem Lastverteiler wie dem Amazon ELB (Elastic Load Balancer). Horizontale Skalierbarkeit kann sowohl manuell vorgenommen als auch zeitgesteuert für vorhersehbare Bedarfsspitzen wie die Weihnachtssaison (Scheduled Scaling) sowie automatisch in Abhängigkeit von der wirklichen Belastung der Infrastruktur eingestellt werden (Dynamic Scaling).

Unternehmen, die ihre Webserver lieber im eigenen Datencenter betreiben möchten, können die bestehende Infrastruktur entlasten und die Latenzzeiten verbessern, indem sie statische Daten wie Fotos in die Cloud auslagern oder auch ganze Websites samt dynamischer Inhalte via Amazons CDN CloudFront bereitstellen. CloudFront kann die Daten sowohl von Amazons Massenspeicher S3 (Simple Storage Service) als auch direkt aus den Datencentern der Kunden beziehen.

Die Infrastrukturdienste, die zum Aufsetzen eigener Server in der AWS-Cloud benötigt werden, taufte Amazon auf den Namen EC2 (Elastic Compute Cloud). Der Dienst ermöglicht beachtliche Kostensenkungen gegenüber konventionellem Hosting anderer Anbieter, wenn man die zu reservierenden Ressourcen mit Bedacht wählt.

Mit Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) professionell Serverdienste bereitstellen

Virtuelle Server in der Amazon-Cloud betreiben

Ein Webserver auf EC2

Bei einer EC2-Instanz handelt es sich um einen virtuellen Server, der von einem so genannten AMI (Amazon Machine Image) hochfährt. In einem AMI sind relevante Merkmale der Instanz wie das Bootvolume verzeichnet, die den Start einer zuvor gesicherten Installation ermöglichen. Andere Merkmale wie der Instanztyp (für die vertikale Skalierung des Servers) oder die Sicherheitsgruppe (die AWS-Firewall der Instanz) können beim Starten des virtuellen Servers bestimmt werden.

AMIs mit einem schlüsselfertig installierten Server-Betriebssystem werden direkt von Amazon gestellt; erfahrene AWS-Administratoren können auch eigene AMIs von Grund auf aufsetzen. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, fertig konfigurierte Systeme mit lizenzfreier oder auch lizenzpflichtiger Software wie SAP HANA One oder Microsoft SQL Server vom Amazon Marketplace zu beziehen (für die von Drittanbietern installierte Software fällt zusätzlich zum Preis einer laufenden Serverinstanz in der Regel eine symbolische Lizenzgebühr pro Stunde an). Außerdem können EC2-Instanzen von AMIs hochgefahren werden, die andere Benutzer für den Anwender freigegeben oder veröffentlicht haben (siehe Abb. 1).

Den wichtigsten Kostenfaktor beim Betrieb von Webservern in der AWS-Wolke stellen für die meisten Unternehmen EC2-Instanzen dar. Dank der elastischen Skalierbarkeit kann die Basisleistung mit moderat bestückter (virtueller) Hardware bereitgestellt und erst beim Auftreten von Belastungsspitzen zusätzliche Server angefordert werden.

Kostensenkung durch optimale Ressourcen-Bereitstellung

Auf EC2 können Unternehmen virtuelle Server, die so genannten EC2-Instanzen, in einem von drei Preismodellen in Betrieb nehmen: als so genannte On-Demand-Instanzen, reservierte Instanzen und/oder Spot-Instanzen. On-Demand-Instanzen stehen auf Anfrage unmittelbar zur Verfügung und für genauso lange wie deren Leistung benötigt wird.

Anders als eine Spot-Instanz lässt sich eine On-Demand-Instanz vorübergehend anhalten und später wieder hochfahren; in der Zwischenzeit bezahlen Kunden nur den Speicherplatz der Volumes und die EIP-Adressen, nicht jedoch die Rechenzeit. Sobald On-Demand-Instanz terminiert und die Ressourcen an Amazon zurückgegeben werden, entfallen weitere Betriebskosten. On-Demand-Instanzen bieten zwar höchste Flexibilität, stellen aber auch die teuerste Form der Bereitstellung dar. Dies kann somit nicht die bevorzugte Art der Bereitstellung für einen Webserver sein.

Instanzen im Voraus reservieren kann Geld sparen

Wer auf Dauer seine EC2-Kosten minimieren möchte, reserviert seine Instanzen für eine vorgegebene Zeit (bis maximal drei Jahre). In diesem Fall leistet der Kunde eine Anzahlung, um sich die EC2-Kapazitäten seiner Instanz(en) – und damit deutlich günstigere Preise – zuzusichern (siehe Abb.2). Bei einer Reservierung handelt es sich um einen Vertrag mit Amazon, der das Anrecht auf die Bereitstellung von Kapazitäten durch Amazon zu vergünstigten Preisen verschafft.

Sollte der Kunde seine Instanzreservierung(en) nicht mehr benötigen, kann er diese über den AWS Marketplace an andere Benutzer verkaufen. Instanzen und Daten sind davon nicht betroffen, lediglich das Recht auf die Bereitstellung der Kapazitäten durch Amazon zu vergünstigten Preisen.

Mit reservierten Instanzen, die dem avisierten Nutzungsszenario entsprechen, können laut Amazon bereits Kosteneinsparungen von bis zu 65 Prozent gegenüber On-Demand-Instanzen mit identischen Leistungsmerkmalen erzielt werden. Amazon bietet reservierte Instanzen mit geringer („Low Utilization“), mittlerer („Medium Utilization“) und hoher Auslastung („Heavy Utilization“). Gemeint ist hierbei allerdings nicht die Nutzungsintensität der CPUs, sondern die voraussichtliche Anzahl von Stunden pro Monat, in denen die Instanz aktiv arbeitet.

Die größten absoluten Einsparungen bietet die Reservierung von Instanzen mit hoher Auslastung, wenn diese tatsächlich nahezu rund um die Uhr benutzt werden sollten (wie im Falle eines Webservers). Doch Vorsicht: Bei Instanzen mit hoher Auslastung stellt Amazon jede Stunde während der gesamten Laufzeit der Reservierung monatlich in Rechnung! Der Stundenpreis einer solchen Reservierung wird fällig, solange die Reservierung ihre Gültigkeit hat, völlig unabhängig davon, ob eine Instanz jemals überhaupt hochgefahren wurde.

Die jeweilige Reservierung gilt nur für eine bestimmte Instanzgröße und für ein konkretes Datencenter (die sogenannte Zone; es gibt jeweils mehrere Zonen in jeder geografischen Region). Eine Reservierung wird automatisch auf eine On-Demand-Instanz im Account angerechnet, sofern sie die zugehörigen Anforderungen der Reservierung erfüllt. Nach Ablauf einer Reservierung werden die Instanzen nicht heruntergefahren, sondern als On-Demand-Instanzen in Rechnung gestellt.

Vorteile von Spot-Instanzen gewissenhaft prüfen

Kostensenkungen von bis zu 90 Prozent und mehr gegenüber On-Demand-Instanzen lassen sich durch den Einsatz so genannter Spot-Instanzen erzielen. Überschüssige EC2-Kapazitäten, die Amazon temporär nicht auslasten kann, stellt der Anbieter in Form von Spot-Instanzen zur Verfügung. Beim Beantragen einer Spot-Instanz bestimmt der Kunde selbst den maximalen Stundenpreis, den er bereit ist, dafür zu bezahlen. Amazon stellt aber nur den meist deutlich niedrigeren aktuellen Auktionspreis in Rechnung. Solange der aktuelle Auktionspreis das Gebot nicht überschreitet, läuft die Spot-Instanz in der Regel ungestört.

Der niedrige Preis einer Spot-Instanz kommt allerdings auf Kosten der Vorhersehbarkeit. Zum einen kann es passieren, dass der Kunde von anderen Benutzern überboten wird, zum anderen kann Amazon die Kapazitäten jederzeit zurückfordern, um sie im Rahmen einer Reservierung anderen Benutzern zur Verfügung zu stellen. Sollte eines dieser Szenarien einmal eintreffen, werden die Spot-Instanzen mitten im Betrieb und ohne jegliche Vorwarnung terminiert; alle ungesicherten Daten gehen dabei verloren (der Parameter „Delete on termination“ beim Anlegen einer Instanz bestimmt das Schicksal ihrer Volumes).

Spot-Instanzen haben ihren Platz vor allem bei Cloud-Computing-Workloads, die sich problemlos unterbrechen lassen. Einige Unternehmen verschaffen ihren Webservern budgetschonend zusätzliche Performance, indem sie mit reservierten Instanzen eine Basisleistung bereitstellen und etwaige Belastungsspitzen mit Spot-Instanzen auffangen (siehe Abb. 3)

Amazons Gratisangebot: kein Sprung ins kalte Wasser

Um Webmastern den Einstieg in cloud-basiertes Hosting zu erleichtern, bietet Amazon neuen Kunden ein AWS-Gratisangebot, das so genannte „AWS free usage tier“ für ein ganzes Jahr.

Dieses kostenfreie Nutzungskontingent gilt für die ersten zwölf Monate nach der Registrierung und beinhaltet unter anderem: monatlich 750 Stunden Rechenzeit von EC2-Instanzen der t2.micro-Ausbaustufe, einmal unter Linux und einmal unter Windows; diese Rechenzeit genügt, um jeweils einen Server ein ganzes Jahr lange unterbrechungsfrei zu betreiben. Dann monatlich 30 GB Netzwerkspeicher vom Typ Amazon Elastic Block Storage mit 2 Millionen I/O-Operationen und 1GB Snapshot-Speicher, sowie monatlich 750 Stunden Rechenzeit des Elastic Load Balancers inkl. 15 GB Datenverarbeitung. Wer die laufenden Kosten vorab einschätzen möchte, kann den monatlichen Kostenrechner zu Rate ziehen.

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Fazit

Unternehmen waren bisher auf die Kapazitäten des eigenen Hosting-Anbieters und/oder die Ressourcen im eigenen Datacenter beschränkt und mussten dauerhaft nicht benötigte Leistungsreserven bereithalten, um auch unvorhersehbare Bedarfsspitzen handhaben zu können.

Es gibt triftige Gründe, Performanceprobleme nicht auf die leichte Schulter zu nehmen, doch keinen Grund, um dafür heute noch zu überzahlen. Wer seine Bedarfsspitzen in die Cloud, zum Beispiel auf AWS, zu verlegen weiß, kann die Kosten drücken und die Leistung bedarfsgerecht skalieren.

Die Autoren

Filipe Pereira Martins und Anna Kobylinska sind für McKinley Denali Inc. als IT-Consultants im Bereich der Enterprise-IT mit Schwerpunkt auf Datacenter-Sicherheit, Cloud-Lösungen und Web-Technologien tätig.

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