Definition: effiziente Cloud-Architekturen von der Stange Was ist ein Well-Architected Framework (WAF)?

Cloud-Architekturen sollen leistungsfähig, sicher, effizient und zukunftsfähig sein. Ein Well-Architected Framework liefert einen strukturierten Leitfaden und Best Practices für den Entwurf und die Optimierung solcher Architekturen und einen sicheren, performanten Betrieb der Workloads und Anwendungen.

Well-Architected Framework, abgekürzt WAF, ist ein Begriff, der sich im Cloud-Umfeld etabliert hat. Es handelt sich dabei um ein Rahmenwerk mit einem strukturierten Leitfaden und Best Practices für den Entwurf und die Optimierung von sicheren, leistungsstarken und effizienten Cloud-Architekturen, auf denen sich Cloud-Workloads und Cloud-Anwendungen sicher, zuverlässig und performant betreiben lassen. Das WAF vermittelt bewährte Architekturpraktiken, Methoden und Prinzipien für den Aufbau und den Betrieb moderner und zukunftsfähiger Cloud-Lösungen, die maximalen Geschäftswert erzielen.

Führende Cloud-Anbieter wie Amazon, Microsoft und Google, auch als Hyperscaler bezeichnet, stellen ihren Kunden und Nutzern solche Rahmenwerke zur Verfügung. Sie richten sich an Cloud-Architekten, Entwickler, Administratoren und Cloud-Experten. Die verschiedenen Anbieter verfolgen mit ihrem jeweiligen Well-Architected Framework dabei leicht unterschiedliche Ansätze. Aber auch wenn die verschiedenen WAF unterschiedlich strukturiert sind und spezifische Schwerpunkte setzen, sind die Grundprinzipien, Empfehlungen und Best Practices für sichere, effiziente, stabile, leistungsstarke und kostengünstige Cloud-Architekturen ähnlich.

Für viele Unternehmen ist das Well-Architected Framework zu einem wichtigen Bestandteil ihrer Cloud-Strategie und zu einer bewährten Grundlage für robuste Cloud-Architekturen geworden. Das Well-Architected Framework ist dabei sowohl ein praktisches als auch ein strategisches Werkzeug. Durch die Anwendung der Empfehlungen und bewährten Praktiken optimieren die Unternehmen ihre Cloud-Architekturen und minimieren die Risiken im Zusammenhang mit der Ausführung von Cloud-Workloads und -Anwendungen. Designfehler oder Schwächen in den Architekturen können identifiziert und beseitigt werden.

Motivation der Cloud-Anbieter

Cloud-Anbieter entwickeln und veröffentlichen ein Well-Architected Framework aus verschiedenen Gründen. Diese Gründe sind strategischer, geschäftlicher und technischer Art.

Ein zentrales Motiv ist die Förderung bewährter Architekturen, um sicherzustellen, dass die Kunden sichere, skalierbare, verfügbare, leistungsfähige und kostenoptimierte Workloads und Anwendungen in der Cloud betreiben können. Das Risiko für ineffiziente oder fehlerhafte Architekturen und von Ausfällen, Performanceproblemen oder Sicherheitsvorfällen wird minimiert. Das ist für den Kunden vorteilhaft, hat aber auch für den Cloud-Anbieter positive Auswirkungen. Die Kundenzufriedenheit und Kundenbindung steigen, gleichzeitig sinkt das Supportaufkommen für den Cloud-Betreiber. Die zufriedenen Kunden nutzen unter Umständen mehr Produkte des Anbieters. Gleichzeitig werden die Ressourcen effizienter genutzt. Beides trägt zur Umsatzsteigerung des Anbieters bei.

Eine weitere Motivation der Cloud-Anbieter für die Bereitstellung eines Well-Architected Frameworks ist es, die Kunden dabei zu unterstützen, regulatorische und gesetzliche Vorgaben einzuhalten und Compliance-Richtlinien zu erfüllen, denen viele Branchen oder öffentliche Institutionen unterliegen. Der Cloud-Anbieter positioniert sich dadurch als vertrauenswürdiger Partner mit entsprechendem Branchenverständnis und technischer wie regulatorischer Expertise.

Da Well-Architected Frameworks auch von Partnern und Beratungsfirmen der Cloud-Anbieter oder Systemintegratoren genutzt werden, trägt das Rahmenwerk auch zur Qualitätssicherung außerhalb des direkten Einflussbereichs eines Cloud-Anbieters bei.

Diese Gründe zeigen, dass die Entwicklung und Bereitstellung eines Well-Architected Frameworks für Cloud-Anbieter ein wichtiges strategisches Werkzeug der Qualitätssicherung, Kundenentwicklung, Markendifferenzierung und Steigerung des Geschäftserfolgs sein können.

Abgrenzung des Well-Architected Framework (WAF) vom Cloud Adoption Framework (CAF)

Im Umfeld einer erfolgreichen und nachhaltigen Gestaltung der Cloud-Transformation existieren zwei Arten von zentralen Frameworks, die von führenden Cloud-Anbietern entwickelt und zur Verfügung gestellt werden: Das Well-Architected Framework (WAF) und das Cloud Adoption Framework (CAF). Beide Frameworks ergänzen sich, haben aber unterschiedliche Schwerpunkte.

Definition: Rahmenwerk und Leitfaden für den Umstieg in die Cloud

Was ist ein Cloud Adoption Framework?

Während der Schwerpunkt beim Cloud Adoption Framework auf strategischen Aspekten und organisatorischen Rahmenbedingungen der Cloud-Einführung liegt und vor allem zu Beginn der Cloud-Transformation von Bedeutung ist, setzt das Well-Architected Framework etwas später an und sorgt für optimierte Cloud-Architekturen zur effizienten, sicheren und leistungsstarken Ausführung von Workloads und Cloud-Anwendungen. Das CAF fokussiert sich mehr auf den Weg in die Cloud, während das WAF die exzellente und nachhaltige technische Umsetzung im Betrieb und entsprechende Optimierungen im Blick hat.

Ein CAF richtet sich an IT-Entscheider, an Transformationsteams und an das Management. Die Zielgruppe des WAF sind Cloud-Architekten, DevOps, Administratoren und andere Cloud-Experten. Kernbereiche eines CAF sind die strategische Ausrichtung, die Planung und Vorbereitung der Cloud-Einführung, Governance-Strukturen und Richtlinien sowie Change Management und Organisationsentwicklung. Die Kernbereiche eines WAF sind Betriebsexzellenz, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Leistungseffizienz und Kostenoptimierung.

Überblick über einige Well-Architected Frameworks der Big Player im Cloud-Umfeld

Im Folgenden ein kurzer Überblick über verschiedene Well-Architected Frameworks der Big Player im Cloud-Computing-Umfeld mit ihren jeweiligen Ansätzen. Die Well-Architected Frameworks von Amazon, Google und Microsoft werden kurz vorgestellt und zugehörige Einstiegslinks genannt.

AWS (Amazon Web Services) Well-Architected Framework

Das AWS Well-Architected Framework beschreibt Konzepte, Entwurfsprinzipien und bewährte Methoden, mit denen sich performante, effiziente und sichere Cloud-Architekturen zur Ausführung von Workloads und Anwendungen entwerfen lassen. Es basiert auf diesen sechs Säulen:

• Operational Excellence: Befasst sich mit dem Betrieb und dem Monitoring der Systeme und der kontinuierlichen Optimierung von zugehörigen Prozessen und Verfahren. Wichtige Aspekte dieser Säule sind die Definition von Standards zur Verwaltung des täglichen Betriebs, Reaktionen auf Betriebsvorfälle und die Automatisierung von Änderungen.

• Sicherheit (Security): Befasst sich mit dem Schutz von Systemen und Informationen. Wichtige Aspekte dieser Säule sind die Integrität und Vertraulichkeit der Daten, das Management der User-Berechtigungen und die Implementierung von Kontrollsystemen für Vorkommnisse im Sicherheitsbereich.

• Zuverlässigkeit (Reliability): Im Fokus dieser Säule des AWS WAF stehen die zuverlässige Ausführung der Workloads und deren schnelle anforderungsgerechte Anpassung. Kernaspekte sind das Design verteilter Systeme, Anpassungen an veränderte Anforderungen und die Planung von Wiederherstellungsmaßnahmen.

• Leistungseffizienz (Performance Efficiency): Im Mittelpunkt dieser Säule steht die strukturierte und optimierte Zuteilung der IT-Ressourcen. Wichtige Aspekte des Themenbereichs sind die Auswahl optimaler Ressourcentypen und Ressourcenkapazitäten gemäß den Anforderungen der Workloads, das Monitoring der Performance und die Sicherstellung der Effizienz bei veränderten Geschäftsanforderungen.

• Kostenoptimierung (Cost Optimization): In diesem Bereich sollen unnötige Kosten bestmöglich vermieden werden. Um dies zu bewerkstelligen, befasst sich die Säule mit dem Erfassen und Verstehen der Ausgaben in definierten Zeiträumen, der Kontrolle der Verwendung der finanziellen Mittel und einer den Geschäftsanforderungen finanziell entsprechenden Auswahl und Skalierung geeigneter Ressourcentypen und Ressourcenkapazitäten.

• Nachhaltigkeit (Sustainability): Zielsetzung der Nachhaltigkeitssäule ist die Minimierung der Umweltauswirkungen aufgrund der Nutzung von Cloud-Workloads. Dazu gehören Themen wie die Entwicklung des Verständnisses der Umweltauswirkungen und die optimale Nutzung der vorhandenen Ressourcen.

Konkrete Inhalte des AWS Well-Architected Frameworks sind praktische Übungen, domänenspezifische Betrachtungen (AWS Well-Architected Lenses) und das AWS Well-Architected Tool. Die AWS Well-Architected Lenses erweitern die Leitfäden um Blickwinkel bestimmter Branchen und Fachbereiche. Dazu gehören maschinelles Lernen, High Performance Computing (HPC), IoT, Datenanalytik, Gaming-Industrie, Finanzdienstleistungen und einige mehr. Das AWS Well-Architected Tool steht über die AWS-Managementkonsole zur Verfügung und unterstützt bei der Bewertung der Workloads, bei der Problemerkennung und bei der Optimierung.

Microsoft Azure Well-Architected Framework

Das Azure Well-Architected Framework von Microsoft verfolgt das Hauptziel, Azure-Kunden dabei zu unterstützen, ihre Workloads erfolgreich auf Azure bereitzustellen und zu betreiben. Es basiert auf folgenden fünf Säulen, mit denen sich die Architekturoptimierungen auf die geschäftlichen Anforderungen abstimmen lassen.

• Zuverlässigkeit (Reliability): In diesem Bereich soll durch Redundanz und Resilienz sichergestellt werden, dass die Workloads mit der geforderten Verfügbarkeit ausgeführt und die Wiederherstellungsziele erreicht werden.

• Sicherheit (Security): Die Ebene Security befasst sich mit der Sicherstellung der Vertraulichkeit und Datenintegrität und dem Schutz der Ressourcen und Workloads vor Angriffen.

• Kostenoptimierung (Cost Optimization): Im Fokus der Säule Kostenoptimierung stehen die Optimierung der Kosten und die budgetgerechte Gestaltung der Ausgaben.

• Operational Excellence: Ziel dieser Ebene ist es, Probleme im Betrieb und in der Produktion durch eine ganzheitliche Observability und automatisierte Systeme zu reduzieren.

• Leistungseffizienz (Performance Efficiency): In diesem Bereich geht es um die Leistung und Effizienz der ausgeführten Workloads durch entsprechende Skalierung und anforderungsgerechte Anpassung der Ressourcen.

Jede Säule bietet auf Azure ausgerichtete Überlegungen, Empfehlungen, bewährte Methoden und technische Anleitungen für verschiedene Szenarien. Zielgruppe des WAF sind alle, die am Lebenszyklus von Workloads beteiligt sind, und die für die Optimierung von Workloads und die Lösung von bereichsübergreifenden Problemen verantwortlichen Teams.

Google Cloud Well-Architected Framework

Das Google Cloud Well-Architected Framework ist für Architekten, Entwickler, Administratoren und andere Cloud-Experten vorgesehen und stellt Empfehlungen für den Entwurf und den Betrieb sicherer, effizienter, stabiler, leistungsstarker und kostengünstiger Cloud-Topologien zur Verfügung. Im Framework spiegeln sich die Funktionen der Google Cloud, bewährte Praktiken und Methoden der Branche und das Wissen und die Rückmeldungen der Community wider. Es basiert auf folgenden fünf Säulen:

• Operational Excellence: für ein effizientes Bereitstellen, Betreiben, Überwachen und Verwalten von Cloud-Workloads

• Sicherheit, Datenschutz und Compliance (Security, Privacy, and Compliance): für maximale Sicherheit der Daten und der Cloud-Workloads sowie die Einhaltung des Datenschutzes und rechtlicher Vorgaben und Standards

• Zuverlässigkeit (Reliability): für das Entwickeln und Betreiben stabiler und hochverfügbarer Cloud-Workloads

• Kostenoptimierung (Cost Optimization): für die Maximierung des Geschäftswerts der Investitionen in die Google Cloud

• Leistungsoptimierung (Performance Optimization): zur Bereitstellung und Optimierung von Cloud-Ressourcen für eine optimale Performance

Neben diesen fünf Säulen bietet das Google Cloud Well-Architected Framework branchenübergreifende Perspektiven. Sie konzentrieren sich auf Empfehlungen für ausgewählte Bereiche, Branchen und Technologien, die speziell für Workloads der Künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) gelten.

Definition: Open Cloud Research Environment für Forschungs- und Bildungseinrichtungen

Was ist das OCRE-Framework?

Weitere WAF's der Hyperscaler

Neben den Well-Architected Frameworks der drei genannten Hyperscaler im Cloud-Umfeld gibt es weitere Anbieter, die ähnliche Frameworks bereitstellen. Zu nennen ist hier beispielsweise das IBM Well-Architected Framework, bei dem vor allem hybride Cloud-Lösungen und Aspekte wie Resilienz, Performance und Sicherheit im Vordergrund stehen. Darüber hinaus gibt es weitere Anbieter, die zwar kein formalisiertes, eigenes Well-Architected Framework haben, aber nach dem Vorbild der Hyperscaler entsprechende Leitfäden und Best Practices für optimale Cloud-Architekturen bereitstellen.

Microservices, Cloud Native, REST API , Kubernetes & Co.: Cloud Computing Wiki

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