Definition: Cloud-Architektur mit abstrahierter Steuerungsschicht Was ist eine Supercloud?

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Eine Supercloud ist eine Cloud-Architektur mit einer einheitlichen Abstraktions- und Steuerungsschicht über mehrere Cloud-Anbieter hinweg. Sie integriert verschiedene Cloud-Umgebungen in ein gemeinsames Cloud-Ökosystem. Anwendungen oder Workloads lassen sich über eine gemeinsame Steuerungsschicht managen und über die einzelnen Clouds hinweg verschieben.

Der Begriff Supercloud ist schon einige Jahre alt. Erstmals aufgetaucht ist er im Jahr 2016 in einer Forschungsarbeit der Cornell-Universität, Ithaca (New York). Forscher der Privatuniversität veröffentlichten in dieser Studie die Definition einer Supercloud und beschrieben ihre technischen Merkmale und Eigenschaften. Die IT-Branche hat den Begriff der Supercloud später aufgegriffen, weiter verfeinert und vor allem auch marketingtechnisch geprägt.

In jüngster Vergangenheit hat die Supercloud durch die steigende Akzeptanz von Multicloud-Lösungen an Bedeutung gewonnen. Sie kann als eine Antwort auf fragmentierte Multicloud-Umgebungen verstanden werden. Die Supercloud wird mittlerweile als eine nächste Stufe des Cloud Computings und der Multicloud betrachtet. Manchmal alternativ verwendete Begriffe für Supercloud sind Metacloud oder Multicloud 2.0.

Bei einer Supercloud handelt es sich um eine fortschrittliche Cloud-Architektur mit einer einheitlichen Abstraktions- und Steuerungsschicht über mehrere Cloud-Anbieter hinweg. Es entsteht quasi eine Cloud-of-Cloud-Lösung, die verschiedene Cloud-Umgebungen in ein Ökosystem integriert und sie mit einer einheitlichen Abstraktions- und Steuerungsschicht versieht. Die einheitliche Management- und Betriebsebene über verschiedene Cloud-Umgebungen hinweg verbessert die Sicherheit, Flexibilität, Portabilität und Effizienz der Lösung.

So wird eine nahtlose Anwendungsmigration und Ressourcenverwaltung über verschiedene Clouds hinweg ermöglicht und die typischen Einschränkungen klassischer Multicloud-Umgebungen mit ihren isoliert voneinander arbeitenden Cloud-Anbietern verschwinden. Es entstehen neue Möglichkeiten der Ressourcennutzung. Auch regulatorische Vorgaben hinsichtlich Sicherheit oder Datenschutz sind unter Umständen einfacher zu erfüllen.

In einer Supercloud lassen sich große Public-Cloud-Anbieter und Hyperscaler, aber auch private Cloud-Plattformen und Cloud-Lösungen kleinerer Anbieter zusammenführen. Grundsätzlich werden die Leistungen der verschiedenen Cloud-Computing-Servicemodelle wie IaaS (Infrastructure-as-a-Service), SaaS (Software-as-a-Service) und PaaS (Platform-as-a-Service) unterstützt. Die Nutzer einer Supercloud haben die Freiheit, die benötigten Services aus beliebigen Cloud-Umgebungen zu beziehen.

Auch können Workloads und Anwendungen ohne aufwendige Neukonfigurationen oder umständliche Migrationsprozesse zu anderen Cloud-Anbietern oder Cloud-Rechenzentren verschoben werden. So lässt sich beispielsweise eine Anwendung problemlos von einem überlasteten Rechenzentrum in ein Rechenzentrum mit freien Ressourcen verlagern. Ressourcen und Anwendungen können genutzt werden, ohne sich um die zugrunde liegende Infrastruktur der einzelnen Anbieter kümmern zu müssen. Sie verhalten sich, als wären sie Teil eines einzigen, großen Cloud-Ökosystems.

Die typischen Merkmale und Vorteile der Supercloud sind:

• einheitliche Abstraktions- und Steuerungsschicht über verschiedene Cloud-Umgebungen hinweg,

• zentrale, vereinfachte Steuerung aller Ressourcen, Workloads, Daten und Services des Cloud-Ökosystems,

• hoher Automatisierungsgrad der Services,

• Integration großer Public-Cloud-Anbieter und Hyperscaler sowie privater Cloud-Plattformen und Cloud-Lösungen kleinerer Anbieter,

• Unterstützung der Leistungen aller Cloud-Computing-Servicemodelle wie IaaS, SaaS und PaaS,

• einheitliche, standardisierte Sicherheitsrichtlinien und Governance über alle Cloud-Plattformen hinweg,

• übergreifende Orchestrierung und einfaches Verschieben von Anwendungen zwischen verschiedenen Clouds und Cloud-Rechenzentren,

• hohe Ausfallsicherheit durch Verteilung von Workloads über mehrere Cloud-Anbieter,

• hohe Flexibilität und Agilität durch Verteilung von Workloads entsprechend den Geschäftsanforderungen und der Marktdynamik.

Definition: Unklare Cloud-Kategorie für KI-Workloads oder spezielle Souveränitätsmerkmale

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Die Unterschiede von Supercloud und Multicloud

Wie eingangs erwähnt, stellt die Supercloud eine nächste Evolutionsstufe der Multicloud dar und wird daher teilweise auch als Multicloud 2.0 bezeichnet. Die Supercloud unterscheidet sich aber auch folgendermaßen von einer klassischen Multicloud:

Bei einer klassischen Multicloud nutzen Unternehmen mehrere Cloud-Plattformen von unterschiedlichen Anbietern gleichzeitig. In einer heterogenen Architektur entsteht eine Kombination aus verschiedenen cloudbasierten Lösungen, die jeweils in mehr oder weniger interoperablen Silos getrennt voneinander agieren. Die Verwaltung der Services, Daten, Workloads, Anwendungen und Arbeitsabläufe ist aufgrund des Fehlens einer einheitlichen Steuerungs- und Verwaltungsebene komplex und muss dezentralisiert über verschiedene Oberflächen geleistet werden. Das Verlagern von Workloads, Anwendungen, Services oder Daten auf andere Cloud-Plattformen oder in andere Cloud-Rechenzentren ist mit aufwendigen Konfigurations- und Migrationsprozessen verbunden. Hinsichtlich einzelner Anwendungen, Services oder Workloads können starke Abhängigkeiten zu bestimmten Cloud-Plattformen bis hin zu einem vollständigen Vendor-Lock-in entstehen.

Eine Supercloud hingegen abstrahiert alle zugrundeliegenden Cloud-Plattformen mit ihren Ressourcen und Services und sorgt für eine zentralisierte, einheitliche Orchestrierung. Auch hinsichtlich der Performance und Verfügbarkeit der bezogenen Services ergeben sich zwischen dem Multicloud- und dem Supercloud-Ansatz deutliche Unterschiede. Die isoliert in Silos bereitgestellten Ressourcen einer Multicloud erlauben nur eine sehr eingeschränkte Verteilung von Arbeitslasten über Cloud-Plattformen hinweg. In einer Supercloud aber können die Ressourcen flexibel, den jeweiligen Anforderungen entsprechend, aus allen integrierten Cloud-Plattformen bezogen werden. Dadurch ist die Supercloud wesentlich besser skalierbar als eine Multicloud.

Die Architektur einer Supercloud

Die Supercloud integriert mit Infrastructure-as-a-Service, Platform-as-a-Service und Software-as-a-Service alle Servicemodelle des Cloud Computings und führt die Cloud-Plattformen verschiedener Anbieter durch eine abstrahierte Steuerungs- und Verwaltungsebene in einer Gesamtlösung zusammen. Es entsteht eine einheitliche Architektur für das Management und die Steuerung sämtlicher Workloads, Services und Daten über die verschiedenen Clouds hinweg. Die Ressourcen werden über ein homogenes Netzwerk verbunden und sind über Schnittstellen ansteuerbar. Eine abstrahierte, logische Ebene macht anbieterspezifische Konfigurationen überflüssig und stellt Automatisierungsfunktionen zur Verfügung.

Typischerweise ist die Architektur einer Supercloud mehrschichtig. Sie besteht aus der zentralen Management- und Orchestrierungsschicht (Control Plane), einer abstrahierenden Interoperabilitätsschicht und der darunter liegenden verteilten Infrastruktur- und Daten-Plane der einzelnen Cloud-Plattformen. Die Control Plane leistet Deployment, Monitoring, Policy-Durchsetzung und Kostensteuerung über alle Clouds hinweg. Die Interoperabilitätsschicht ist über APIs mit den verschiedenen Lösungen der Cloud-Anbieter verbunden und vereinheitlicht den Zugriff auf die Ressourcen und deren Steuerung. Auf der untersten Ebene repräsentiert die Infrastruktur- und Daten-Plane die Compute-, Storage-, Netzwerk- und Edge-Ressourcen der einzelnen Clouds.

Typische Einsatzbereiche der Supercloud

Der Einsatz einer Supercloud ist überall dort sinnvoll, wo Cloud-Services verschiedener Anbieter und Cloud-Plattformen einheitlich, flexibel und unabhängig genutzt und gesteuert werden sollen. Typische Einsatzbereiche sind:

• cloudübergreifender Betrieb von Anwendungen für eine bessere Performance oder Verfügbarkeit,

• Vermeidung von Abhängigkeiten von einzelnen Cloud-Betreibern,

• Integration von On-Premises-Rechenzentren in ein gemeinsames Cloudmodell mit Public Clouds,

• Realisierung einheitlicher Policies für Security, Compliance und Zugriff trotz Nutzung verschiedener Cloud-Plattformen,

• Nutzung global verteilter Cloud-Ressourcen für weltweit agierende Unternehmen,

• Einhaltung von Datenschutz- oder Compliance-Vorgaben für regulierte Branchen durch bedarfsgerechte Nutzung geeigneter Cloud-Ressourcen,

• Realisierung von Redundanzen über mehrere Cloud-Anbieter hinweg für hohe Anforderungen an Business Continuity und Disaster Recovery,

• Kosten- und Performance-Optimierung durch dynamische Platzierung von Workloads beim jeweils günstigsten oder leistungsfähigsten Cloud-Anbieter,

• Nutzung spezialisierter Services verschiedener Clouds, zum Beispiel von KI-optimierten Leistungen wie GPU-as-a-Service oder von Analytic-Services,

• nahtlose Integration der Cloud-Services verschiedener Anbieter bei Übernahmen und Mergers.

Herausforderungen der Supercloud

Ungeachtet der vielen Vorteile hat die Supercloud auch mit Herausforderungen zu kämpfen. Es sind Initiativen notwendig, die geeignete Standards und Frameworks für abstrahierte, einheitliche Steuerungs- und Verwaltungsschichten entwickeln. Es werden beispielsweise cloudübergreifende Identitäten, Sicherheitsstandards und Datenaustauschmechanismen benötigt, um Daten beliebig zu teilen und Anwendungen nahtlos zwischen den Cloud-Umgebungen zu verschieben.

Führende Cloud-Serviceprovider und Hyperscaler wie AWS, Microsoft oder Google halten sich bei solchen Initiativen eher zurück, da sie die Strategie verfolgen, Kunden mit einem möglichst breiten Produktportfolio aus dem eigenen Angebotsspektrum zu versorgen und sie durch proprietäre oder einzigartige Services an die eigene Cloud-Plattform zu binden.

Die aktuellen Geschäftsmodelle der Hyperscaler und führenden Cloud-Serviceprovider zeigen wenig Interesse für Supercloud-Architekturen mit beliebig austauschbaren Cloud-Plattformen. Darüber hinaus erschweren unterschiedliche Schnittstellen, Servicenamen, Netzwerkkonzepte und Identitätsmodelle der verschiedenen Anbieter die Portabilität und Automation von Workloads und Anwendungen. Fehlende Standards und Frameworks für die Supercloud führen zu individuellen Realisierungsversuchen mit hohem Fehlerrisiko und Wartungsaufwand.

Aufbau und Betrieb einer einheitlichen Steuerungs- und Verwaltungsschicht für beliebige Cloud-Plattformen führen zu einer erhöhten Gesamtkomplexität des Cloud-Konstrukts. Die Umsetzung einer Supercloud erfordert tiefes Know-how in Cross-Cloud-Networking, Orchestrierung und Automatisierung und ist von kleineren Unternehmen kaum zu leisten. Eine weitere Herausforderung ist, dass die abstrahierte, einheitliche Steuerungs- und Verwaltungsschicht der Supercloud die Angriffsfläche vergrößert und zu einem Single Point of Failure werden kann, um beispielsweise Identitäten oder Daten zu kompromittieren.

8ra – Beispiel einer Initiative für eine europäische Supercloud

8ra, auch unter der Bezeichnung IPCEI-CIS (Important Project of Common European Interest - Cloud Infrastructure Services) bekannt, ist ein Beispiel für eine Initiative für eine souveräne, interoperable und sichere Cloud-Edge-Infrastruktur in Europa nach dem Vorbild einer Supercloud.

Mit 8ra soll eine vernetzte Cloud-Infrastruktur geschaffen werden, die anbieterunabhängig ist, auf offenen Standards basiert und den spezifischen Anforderungen Europas gerecht wird. An 8ra beteiligen sich über 120 Partner aus zwölf EU-Mitgliedstaaten. Darunter befinden sich namhafte europäische Unternehmen wie die Deutsche Telekom, Orange, SAP, Siemens und Telefónica.

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

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