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Serviceeinheit eines IT-Systems zur Ausführung einer bestimmten Aufgabe Was ist ein Workload?

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Florian Karlstetter

Bei einem IT-Workload handelt es sich entweder um die Arbeitsbelastung einer Funktionskomponente oder um eine Serviceeinheit eines IT-Systems, die eine bestimmte Aufgabe ausführt wie Anfragen von Anwendungen oder Usern zu beantworten. Im Cloud Computing sind diese Einheiten in der Regel plattformunabhängig und werden als Services aus einer privaten oder öffentlichen Cloud bezogen.

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Workloads im Cloud Computing - abstrahierte Serviceeinheiten aus der Cloud.
Workloads im Cloud Computing - abstrahierte Serviceeinheiten aus der Cloud.
(Bild: gemeinfrei (© Gerd Altmann) / Pixabay )

„Workload" ist zunächst ein allgemeiner Begriff, der nicht nur im IT-Umfeld, sondern auch in anderen Bereichen Verwendung findet. Die Übersetzung für Workload lautet Arbeitslast, Arbeitsbelastung, Arbeitspensum oder Auslastung. Beispielsweise kann der Begriff Workload für die Arbeitsbelastung einer Person an einem Arbeitsplatz oder bei der Ausführung einer bestimmten Tätigkeit stehen. Im Umfeld eines Studiums fällt ebenfalls häufig der Begriff Workload. Dort bezeichnet er den Arbeitsaufwand, den ein Student für eine bestimmte Studienleistung oder das komplette Studium erbringen muss. Dazu zählen unter anderem der zeitliche Aufwand zum Besuch von Vorlesungen aber auch die Zeiten der Nachbereitung von Vorlesungen oder der Vorbereitung auf eine Prüfung. Der folgende Text konzentriert sich auf die Definition und die Bedeutung des Begriffs Workload im IT-Umfeld.

Was ist ein Workload im IT-Umfeld?

Auch für den IT-Bereich existiert keine eindeutige Definition des Begriffs Workload. Er wird teils recht unterschiedlich und oft inflationär verwendet. Die beiden häufigsten Ausprägungen der Bedeutung des Begriffs Workload sind:

- Workload im Sinne von Auslastung oder Arbeitsbelastung:

Der Workload steht als Begriff für die Arbeitsbelastung oder Auslastung eines Prozesses oder einer Computing-Komponente wie CPU oder Speicher. Ein Workload ist in dieser Definition eine bestimmte Arbeitsmenge, die von einem Prozess oder einer Computing-Komponente in einer definierten Zeitspanne zu erledigen ist.

- Workload im Sinne einer abstrahierten Serviceeinheit eines IT-Systems:

In dieser Definition steht der Begriff Workload für eine Serviceeinheit eines IT-Systems, die eine bestimmte Aufgabe ausführt wie Anfragen von Anwendungen oder Usern zu beantworten. Workloads werden auf physischen Rechnern, virtuellen Rechnern oder auf Cloud-Computing-Infrastrukturen ausgeführt.

Die unterschiedlichen Workloads eines Computers

Der Begriff Workload im Sinne einer Arbeitsbelastung oder Auslastung einer Computing-Komponente kann auf einem physischen oder virtuellen System folgende Arten von Workloads meinen:

  • Speicher-Workload
  • Prozessor-Workload
  • Ein-/Ausgabe-Workload
  • Datenbank-Workload

Der Begriff Speicher-Workload steht für die Menge an temporärem oder permanentem Speicher, der in einer definierten Zeitspanne von einem Prozess oder einer Anwendung verwendet wird. Beim Prozessor-Workload handelt es sich um die Anzahl an Befehlen oder Berechnungen, die eine CPU in einer Zeiteinheit auszuführen hat. Der Ein-/Ausgabe-Workload ist die Menge an Input oder Output, die ein System oder eine Anwendung in einer bestimmten Zeiteinheit produziert oder entgegen nimmt. Die Menge an Anfragen oder Aktionen, die eine Datenbank in einer definierten Zeitspannen zu erledigen hat, wird als Datenbank-Workload bezeichnet.

Workloads im Umfeld des Cloud Computings und die verschiedenen Arten von Workloads

Im Umfeld des Cloud Computings fällt ebenfalls häufig der Begriff Workload. Dort meint er in der Regel einen plattformunabhängigen Service oder eigenständig ausführbaren Programmcode zur Erledigung einer bestimmte Aufgabe. Innerhalb der Amazon Web Services (AWS) ist ein Workload beispielsweise als beliebige Funktionseinheit definiert und kann eine bestimmte Anwendung oder ein spezifischer Dienst sein. Im Cloud-Computing-Umfeld sind Workloads von der Hardware, auf der sie ausgeführt werden, abstrahiert. Für Nutzer eines Workloads ist in den meisten Fällen nicht erkennbar, welches physische System den Service erbringt.

Die Kombination mehrerer verschiedener Workloads bildet die Basis zur Ausführungen von Business-Prozessen oder Cloud-basierten Anwendungen. Verteilte Cloud-Anwendungen setzen sich aus vielen verschiedenen Workloads auf mehreren Systemen, die sich an unterschiedlichen Lokationen befinden können, zusammen. Abhängig von den Anforderungen kommt das jeweils am besten für einen spezifischen Workload geeignete Cloud-Computing-Modell zum Einsatz. Die typischen Eigenschaften eines Workloads im Cloud Computing sind kurz zusammengefasst folgende:

  • Workloads sind eigenständige, plattformunabhängige Funktionseinheiten
  • ein Workload kann unabhängig in verschiedenen Cloud-Computing-Modellen betrieben werden
  • Workloads besitzen definierte Schnittstellen, über die sie Eingaben erhalten oder Daten ausgeben

In hybriden Cloud-Umgebungen sind Workloads abhängig von ihren spezifischen Anforderungen in privaten oder öffentlichen Clouds ausführbar und zu Serviceeinheiten kombinierbar.

Im Cloud-Computing-Umfeld hat sich der Begriff des intelligenten Workloads etabliert. Ein Workload gilt als intelligent, wenn er in der Lage ist, selbst zu entscheiden, ob er in einer privaten, einer öffentlichen oder einer dedizierten Cloud ausgeführt wird. Der intelligente Workload erkennt, wenn Ressourcen erschöpft sind, und kann selbständig alternative Ressourcen belegen. Seine grundsätzliche Funktionalität bleibt beim Wechsel zwischen verschiedenen Umgebungen unbeeinflusst. Häufig wird der Begriff Intelligent Workload Management (IWM) verwendet. IWM sorgt für die sichere und performancegerechte Bereitstellung der Computing-Ressourcen verschiedener Workloads. Die Zuweisung der Ressourcen erfolgt dynamisch unter Berücksichtigung der Prioritäten unterschiedlicher Geschäftsprozesse.

Typische Workloads einer Cloud-Umgebung

Typische Workloads einer Cloud-Umgebung sind:

  • Batch-Workloads
  • Transaktions-Workloads
  • Analyse-Workloads
  • Datenbank-Workloads

Je nach Art des Workloads laufen einige Prozesse wie die Batch-Workloads, die in der Regel große Datenmengen verarbeiten, im Hintergrund und andere wie Transaktions- oder Analyse-Workloads in Echtzeit im Vordergrund. Eine der häufigsten Workload-Arten im Cloud-Computing-Umfeld ist der Datenbank-Workload, der Daten anderen Services zur Verfügung stellt oder deren Daten verarbeitet.

Für das Cloud Computing weniger geeignete Workloads

Nicht alle Arten von Workloads eignen sich für Cloud-Computing-Umgebungen gleichermaßen gut. Abhängig von den Anforderungen lassen sich Workloads entweder besser auf einem dedizierten physischen System oder in einer virtualisierten Cloud-Umgebung ausführen. Beispielsweise sind Workloads, die große Datenmengen binnen kürzester Zeit speichern oder abrufen müssen und riesige Netzwerkbandbreiten benötigen, für dedizierte Umgebungen prädestiniert. Auch Workloads mit hohen Anforderungen an möglichst kurze Antwortzeiten sind für verteilte Computing-Umgebungen häufig ungeeignet.

Performance-Betrachtungen zu Workloads - Workloads als Performance-Benchmark

Um die jeweils für einen bestimmten Workload optimale Computing-Umgebung zu finden, sind im Vorfeld Performance-Analysen durchzuführen. Hierfür lässt sich ein im Arbeitsumfang abgegrenzter, exakt definierter Workload als Performance-Benchmark nutzen. Die Leistungsfähigkeit eines Systems für eine dedizierte Aufgabe kann bestimmt werden, indem Werte wie die Bearbeitungszeit oder die Antwortzeit des Workloads gemessen werden. Anschließend ist die Auswahl der am besten geeigneten Computing-Plattform möglich.

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