Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications

Was ist OASIS TOSCA?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Florian Karlstetter

Hinter OASIS TOSCA steckt ein Standard zur automatisierten Bereitstellung und Verwaltung Cloud-basierter Anwendungen.
Hinter OASIS TOSCA steckt ein Standard zur automatisierten Bereitstellung und Verwaltung Cloud-basierter Anwendungen. (Bild: gemeinfrei (geralt / pixabay) / Pixabay)

OASIS TOSCA ist ein OASIS-Standard mit der Langbezeichnung Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications. Mithilfe des Standards lassen sich Topologien, Abhängigkeiten, Komponenten und Funktionen Cloud-basierter Anwendungen beschreiben. Ziel ist es, die Bereitstellung, Verwaltung und den Betrieb der Cloud-Anwendungen zu automatisieren und für interoperable Strukturen zu sorgen.

Die Abkürzung TOSCA steht für Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications. Es handelt sich um einen Standard der Non-Profit-Organisation OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) zur Beschreibung von Topologien, Abhängigkeiten, Komponenten und Funktionen Cloud-basierter Anwendungen. Ziel dieser Spezifikation ist es, die Bereitstellung, Verwaltung und den Betrieb der Cloud-Anwendungen zu automatisieren und für interoperable Strukturen zu sorgen.

Zur Beschreibung kommt ein auf XML oder YAML basierendes Modell zum Einsatz, das die Applikationsstruktur mit sogenannten Service Templates bestehend aus Topology Templates, Node Templates, Relationship Templates und Management-Plänen beschreibt. OASIS ist ein Konsortium, das offene Standards entwickelt und in dem viele große Hersteller, Cloud-Betreiber und Telekommunikationsunternehmen vertreten sind. Innerhalb der OASIS nimmt TOSCA eine wichtige Rolle ein. Zur Beschreibung der TOSCA Service Templates kam zunächst XML und später auch YAML zum Einsatz. An der ersten Spezifikation von OASIS TOSCA haben unter anderem Unternehmen wie Cisco, Citrix, IBM, EMC, SAP, Red Hat, Capgemini oder die Software AG mitgewirkt. Die Version 1.0 des TOSCA-Standards erschien im Jahr 2014. Seither wurden zahlreiche Erweiterungen und Aktualisierungen seitens der OASIS veröffentlicht.

Das TOSCA Technical Committee als Teil von OASIS

Innerhalb der OASIS ist das TOSCA Technical Committee (TOSCA TC) eine der größten Gruppen. Es wirken mehr als 150 Repräsentanten von über 40 Organisationen mit. Die starke Beteiligung vieler verschiedener Unternehmen ist unter anderem auf den großen Wirkungs- und Geltungsbereich sowie die heutige Bedeutung des Cloud Computings zurückzuführen. Die Spezifikation hat viele Berührungspunkte mit unterschiedlichsten IT-Themen und -Bereichen. Unter anderem sind Cloud-Service-Anbieter, Entwickler von Cloud-Anwendungen, Infrastrukturanbieter und Software- oder Hardwarehersteller von der Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications betroffen.

Die Ausgangssituation der Standardisierung und die Zielsetzung von TOSCA

Immer mehr Unternehmen und Branchen haben in den letzten Jahren Anwendungen und Services in die Cloud verlagert und beziehen Leistungen wie Software, Infrastruktur und Plattformen aus der Cloud. Auf Basis des Cloud Computings entstehen komplexe Anwendungen, die unterschiedliche Services verschiedener Anbieter und Infrastrukturen nutzen. Allerdings fehlen übergreifende Standards, die definieren, wie Cloud Services auf den verschiedenen Infrastrukturen arbeiten, wie sie interagieren und wie sie sich zwischen verschiedenen Anbietern und Cloud-Umgebungen portieren lassen. Dieser Mangel birgt das Risiko, dass die weitere Entwicklung Cloud-basierter Anwendungen ausgebremst wird.

Um diese Schwachstelle zu beseitigen, hat sich OASIS TOSCA zum Ziel gesetzt, die einzelnen Komponenten einer Cloud-Anwendung, ihre Beziehungen untereinander, das Management und die Konfigurationen in einem einheitlichen, standardisierten und portablen Format zu beschreiben. Dieses Format soll maschinenlesbar sein, um die Verwaltung und die Bereitstellung der Anwendungen zu automatisieren. TOSCA soll es ermöglichen, Cloud-Services in verschiedene Umgebungen zu verschieben und anbieter- oder herstellerunabhängige Lösungen zu schaffen. Die Ziele von TOSCA sind unter anderem diese:

  • Automatisierung der Bereitstellung und des Managements von komplexen Cloud-basierten Anwendungen
  • Schaffung standardisierter und portabler Anwendungsbeschreibungen
  • Wiederverwendung und Interoperabilität der einzelnen Komponenten einer Cloud-basierten Anwendung

Das Grundkonzept von TOSCA

Das Grundkonzept von TOSCA basiert auf einem per XML beziehungsweise YAML beschriebenen Metamodell. Dieses Modell stellt die Grundstruktur einer Cloud-basierten Anwendung auf standardisierte, formale und maschinenlesbare Art dar. Die oberste Ebene bilden sogenannte Service Templates, die sich wiederum aus Topology Templates, Node Templates, Relationship Templates und Management-Plänen zusammensetzen. Die eigentliche Struktur der Anwendung bildet ein gerichteter Graph im Topology Template ab. Der Graph besteht aus Knoten und Kanten (Kanten sind Beziehungen zwischen den Knoten), die über Node Templates und Relationship Templates abgebildet sind.

Management Pläne definieren den Verwaltungsteil der Service-Instanzen, beispielsweise um die Service-Instanzen zu starten oder zu beenden. Es handelt sich um Workflows, die die einzelnen Management-Aktivitäten beinhalten. Zusammen mit der Darstellung der Topologie der Services als Graph entsteht mit dem Service Template ein Gesamtbild des Cloud-Services. Die Funktionsstruktur der Cloud-Anwendung ist quasi im Service Template XML- oder YAML-basiert kodiert. Eine TOSCA-unterstützende Umgebung ist in der Lage, das Service Template zu lesen und zu interpretieren, um beispielsweise ein Anwendung von einer Umgebung in eine andere zu portieren und dort zu starten.

Die Vorteile durch OASIS TOSCA für Entwickler und Nutzer von Cloud-Anwendungen

Entwickler und Nutzer von Cloud-Anwendungen profitieren durch OASIS TOSCA von zahlreichen Vorteilen. Dank dem Standard lassen sich selbst komplexe Cloud-basierte Anwendungen und ihre Service-Architektur mit einer einfachen, maschinenlesbaren Sprache in den Service Templates beschreiben. Auch das Management und die Orchestrierung der Services sind eindeutig definiert. Die Anwendungen werden interoperabel und sind von den Diensten oder Infrastrukturen der Cloud-Anbieter entkoppelt. Anwendungen lassen sich einfacher zwischen verschiedenen Umgebungen verschieben und automatisiert bereitstellen oder managen. TOSCA-kompatible Umgebungen eignen sich für die mit den Service-Templates beschriebenen Cloud-Anwendungen. Entwickler und Nutzer werden unabhängig von einzelnen Providern und können ihre Anwendungen flexibler einsetzen. Dies reicht bis zum Betrieb der Anwendungen in dynamischen Multi-Cloud und Multi-Provider Umgebungen.

Die Vorteile durch OASIS TOSCA für Service-Anbieter

Nicht nur für Anwender und Entwickler von Cloud-Anwendungen bieten sich durch OASIS TOSCA zahlreiche Vorteile. Auch Service-Anbieter profitieren vom OASIS-Standard Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications. Ist die Service-Umgebung des Providers TOSCA-kompatibel, lassen sich neue Anwendungen schneller und mit geringerem Aufwand auf der Plattform bereitstellen. Anbieter erzielen größere Gewinnmargen. Gleichzeitig grenzen sie sich durch diese erweiterte Funktionalität von der nicht TOSCA-kompatiblen Konkurrenz qualitativ und technologisch ab. Sie haben die Chance, durch die zunehmende Verbreitung des Standards Neugeschäft zu generieren und neue Kunden zu gewinnen.

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