Work in Progress ...

Diese Dokumentation wird laufend erweitert ...

Infrastructure as a Service - IaaS

"Infrastructure as a Service", oder kurz IaaS, ist neben "Software as a Service" und "Platform as a Service" eines der drei Servicemodelle des Cloud Computing. Unter "Infrastructure as a Service" versteht man, dass typische Rechnerinfrastruktur wie Hardware, Rechenleistung, Netzwerkressourcen oder Speicherplatz über die Cloud von einem Cloud-Anbieter im jeweils gewünschten Ausmaß bereitgestellt werden. Der Zugriff auf diese Ressourcen kann über öffentlichen oder privaten Netzwerken erfolgen.

Vorteile

"Infrastructure as a Service" wird vor allem aufgrund der flexiblen Anmietungsmöglichkeit der Rechnerkapazitäten verwendet. Nur die Ressourcen, die wirklich benötigt werden, werden je nach Bedarf (on-demand) in Anspruch genommen und bezahlt. Dies ist beim Anlegen von eigenen Rechenzentren nicht möglich, denn diese müssen laufend angepasst und gewartet werden, wodurch die Gefahr von Überkapazitäten oder Überlastung ständig gegeben ist. Durch IaaS kann dieses Risiko beseitigt werden, was speziell für schnell wachsende Unternehmen wie Start-Ups, aber auch solchen, die mit einer überproportionalen Auslastung in den Spitzenzeiten zu kämpfen haben, einen entscheidenden Mehrwert bedeuten kann.

Public IaaS Cloud

Die Services einer "Public Cloud" werden verschiedenen NutzerInnen auf Basis der selben Hardwareressourcen angeboten. Der Nutzung ist in der Regel für alle, die eine Verbindung zum Internet haben, möglich. Der Cloud-Anbieter übernimmt zur Gänze die Bereitstellung, den Betrieb und die Wartung der Ressourcen.

Private IaaS Cloud

Bei einer "Private Cloud" legen sich einzelne Organisationen bzw. Unternehmen Rechnerressourcen selbst an. Verschiedene Fachabteilungen nutzen diese Ressourcen dann je nach Bedarf. Die Ressourcen stehen lediglich organisations- bzw. unternehmensintern zur Verfügung. Die private Cloud ist ideal um hohe Sicherheitsstandards zu erzielen.

Hybrid IaaS Cloud

Als "Hybrid Cloud" bezeichnet man eine Kombination der genannten Typen: Sensible Daten können über eine "Private Cloud" bearbeitet werden, während für alle anderen Daten eine "Public Cloud" genutzt wird.

Namhafte IaaS-Anbieter

Im Laufe der Jahre haben sich Cloud Computing und IaaS etabliert: Mittlerweile gibt es eine Vielzahl verschiedener Anbieter. Amazon und Microsoft stellen mit ihren Cloud-Plattformen Amazon Web Services (AWS) und Microsoft Azure die derzeit verbreitetsten Lösungen zur Verfügung.

Amazon Web Services (AWS)

Amazon Web Services, kurz AWS, ist ein hundertprozentiges Tochterunternehmen des Online-Versandhändlers Amazon, das seit 2006 Cloud-Dienste anbietet und somit als Pionier in der Branche gilt. Mit einem Marktanteil von circa 35 % (Stand 1. Quartal 2018, Quelle: Gartner Inc.) ist AWS Marktführer in der Cloud-Sparte. Von Beginn an konzentrierte sich AWS vor allem auf Unternehmen und weniger auf private EndbenutzerInnen, wobei es laut eigenen Angaben mittlerweile von mehr als hunderttausend Unternehmen in 190 Ländern genutzt wird. Die AWS-Cloud bietet verschiedenste Infrastruktur-Services an - beispielsweise Rechenleistung, Speicheroptionen, Netzwerk und Datenbanken - greift auf Rechenzentren in 18 verschiedenen Regionen rund um den Globus zu. AWS bietet über 50 Services an, wobei Amazon EC2 (Elastic Computer Cloud) und Amazon S3 (Simple Storage Service) die zwei wichtigsten IaaS-Services sind. Mit Amazon EC2 kann man sich virtuelle Server anlegen, die je nach Wunsch auf Linux oder Microsoft Windows basieren. Die Kosten für einen Server richten sich nach der Konfiguration und Benutzungszeit. Die virtuellen Maschinen sind nicht persistent, was bedeutet, dass der Inhalt des Arbeitsspeichers beim Stoppen sofort gelöscht wird. Bei Amazon S3 handelt es sich um eine Online-Storage-Dienst, der theoretisch beliebig große Datenmengen abspeichern kann.

AnwenderInnen wählen in AWS die benötigten Dienste nach Belieben aus, wobei auch hybride Nutzungsformen möglich sind, um die AWS-Cloud mit den eigenen IT-Ressourcen im Unternehmen zu kombinieren.

Amazon bietet das sogenannte "AWS Educate"-Programm an, das Bildungseinrichtungen, Studierenden und Lehrenden mit kostenlosen Accounts einen Einblick in die AWS-Umgebung ermöglicht. Als Universität Wien konnten wir so die AWS-Plattform erstmals testen. Eine ausführliche Dokumentation der Plattform und der angebotenen Services ist in Vorbereitung.

Microsoft Azure

Microsoft bietet seit 2010 mit Microsoft Azure eine eigene Cloud-Plattform an. Diese wird weltweit bereitgestellt und hat mit mittlerweile 44 Rechenzentren (Tendenz steigend) die meisten in der Branche. Insgesamt bietet Azure über 600 Cloud-Dienste an. Darunter befinden sich auch IaaS-Angebote wie virtuelle Maschinen (VM's), SQL-Datenbanken, Storage-Services und virtuelle Netzwerke.

Microsoft wirbt vor allem mit einer einfachen Integration der bereits bestehenden IT-Struktur von Unternehmen und Hybrid-Cloud-Lösungen. Azure wird von Microsoft als die perfekte Cloud-Plattform für Universitäten und Bildungseinrichtungen beschrieben, unter anderem auch deshalb, weil man sich als Open-Source-freundlich darstellt: Rund ein Drittel der von Azure bereitgestellten VM's sind Linux-basiert, und verschiedenste Open-Source-Applikationen sowie unterschiedlichste Programmiersprachen werden unterstützt.

Ein großer Vorteil von Azure ist, dass die vielen von Microsoft angebotenen Dienste durch zahlreiche Webapplikationen von Drittanbietern, die im Azure Marketplace verfügbar sind, erweitert werden können, um das Cloud-Erlebnis nach eigenen Bedürfnissen zu individualisieren. Der Marketplace ist unter https://azuremarketplace.microsoft.com/de-DE zugänglich.

Microsoft Azure wird von verschiedenen Resellern in Europa angeboten, wobei es mittlerweile auch die Möglichkeit gibt, dass Daten ausschließlich in Azure-Rechenzentren innerhalb der EU gespeichert werden. Vor allem in Deutschland gibt es Datenzentren, die ausschließlich für die nationale Nutzung bestimmt sind.
Microsoft legt großen Wert auf Datensicherheit und hat Azure daher zahlreichen Sicherheitszertifizierungen unterzogen.

CloudSigma

CloudSigma ist ein in der Schweiz gegründeter Cloud-Anbieter mit Hauptsitz in Zürich, der seit 2009 IaaS-Dienste anbietet. Die Anfänge von CloudSigma lagen vor allem in Europa, das Unternehmen expandierte aber schnell und hat mittlerweile auch Rechenzentren in den Vereinigten Staaten, Saudi-Arabien und Australien. Alle Rechenzentren sind hochmodern und Tier3-zertifiziert, um Ausfallzeiten möglichst ausschließen zu können. Schon seit 2013 gehört CloudSigma zum kleinen Kreis von Cloud-Providern, die ausschließlich SSD-Speicher verwenden.

CloudSigma bietet vor allem Compute-Services an. Virtuelle Maschinen können mit beliebigen Spezifikationen konfiguriert werden, was bedeutet, dass nicht nur vorkonfigurierte VMs wie bei den meisten Konkurrenzanbietern zur Auswahl stehen, sondern die VMs zur Gänze frei konfigurierbar sind. CPU, Arbeitsspeicher, Speicherkapazität und Bandbreite können in gewissen Intervallen-Längen beliebig angepasst werden. Diese Mindest- und Höchstwerte sind in der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.

Die in Anspruch genommenen Ressourcen werden separat alle 5 Minuten aufgezeichnet und so in Rechnung gestellt. Zudem kann die Rechnerleistung nach Belieben verteilt werden: Beispielsweise können 10 Ghz auf 10 Kerne mit je 1 Ghz oder auf 4 Kerne je 2,5 Ghz verteilen werden. Diese Einstellungen kann man jeweils je nach Bedarf ständig anpassen.

Zudem schränkt CloudSigma die auf den virtuellen Maschinen Software nicht ein: Es sind alle beliebigen Betriebssysteme kompatibel, die x86-basiert sind und somit für Intel- und AMD-Architektur geeignet sind. Auf den CloudSigma-Servern ist eine Reihe von Betriebssystemen, darunter Server- und Desktopversionen von Windows und Linux, schon verfügbar (siehe nachfolgende Tabelle). Es ist jedoch möglich andere Betriebssysteme im ISO-Format hochzuladen.

CloudSigma hat einen eigenen Cloud-Stack erstellt und ist somit von anderen Anbietern und Stacks völlig unabhängig. Eine ausführliche Beschreibung des technischen Grundgerüstes und Aufbaus des proprietären CloudSigma-Stacks finden Sie hier.

CloudSigma ist sehr bemüht Privatsphäre und Datensicherheit auf höchstem Niveau zu garantieren und hat aus diesem Grund den ISO/IEC 27001:2013-Standard für seine Datenzentren erhalten. Es wird garantiert, dass die Daten europäischer KundInnen die europäischen Datenzentren niemals verlassen und somit ausschließlich innerhalb der EU abgespeichert werden.

Open-Source-Clouds: OpenStack

OpenStack ist ein Open-Source-Projekt für das Erstellen von Cloud-Plattformen, das im Jahre 2010 vom Hostinganbieter Rackspace und der US-Raumfahrtbehörde NASA ins Leben gerufen wurde. Ziel von OpenStack ist, eine quelloffene Architektur für den Aufbau von öffentlichen und privaten Clouds bereitzustellen. OpenStack bezeichnet sich selbst als die größte Open-Source-Community, die es je gab. Das Projekt basiert auf der Programmiersprache Python und zählt mittlerweile mehr als 60.000 Mitglieder in über 180 Ländern. Es wird unter anderem von IT-Riesen wie AT&T, HP und Intel unterstützt.

OpenStack besteht aus einer Vielzahl an Softwarekomponenten für die Erstellung eigener Cloud-Plattformen. Durch die große Anzahl von Komponenten gilt OpenStack als äußert komplex, bietet jedoch aufgrund dieser modularen Architektur erst die Möglichkeit eine völlig individuelle Cloud-Infrastruktur nach eigenen Bedürfnissen zu erstellen, die auch auf Standardhardware laufen kann.

OpenStack ist so konzipiert, dass Projekte auf sieben Kernkomponenten aufgebaut werden müssen und dann je nach Bedarf durch eine Vielzahl an weiteren Komponenten erweitert werden können. Die drei wichtigsten Kernkomponenten sind Compute, Storage und Networking. Mit der Komponente Compute, "Nova" genannt, werden virtuelle Maschinen verwaltet. Die Komponente Storage, "Swift" genannt, ist ein redundanter Objektspeicher, der unter anderem auch von Nova verwendet werden kann. Die Komponente Networking, alias "Neutron", hilft bei der Verwaltung von Netzwerken, Subnetzen und IP-Adressen.

Zahlreiche Unternehmen haben sich die quelloffene Architektur zunutze gemacht und bieten Cloud-Dienstleistungen an, welche auf OpenStack aufbauen. Beispiele hierfür sind die Cloud-Lösungen der Unternehmen Red Hat, SUSE Linux oder Mirantis.

IaaS an der Universität Wien

Virtuelle Infrastruktur der Uni Wien

Die Zentrale Informatikdienst der Universität Wien bietet internen Kunden die Möglichkeit virtuelle Server anzulegen. Ein virtueller Server kann von dazu autorisierten Personen per E-Mail an vi.zid@univie.ac.at mit den gewünschten Spezifikationen beantragt werden. Die internen Kunden werden jedoch ausdrücklich gebeten nur so viel Kapazität in Anspruch zu nehmen, wie auch wirklich benötigt wird. Als Betriebssysteme sind von Haus aus Microsoft Windows Server und Ubuntu verfügbar, was jedoch nicht bedeutet, dass andere Betriebssysteme bei Bedarf nicht installiert werden dürfen. Für etwaige Probleme ist der/die ServeradministratorIn dann allerdings selbst zuständig und es wird keinerlei Haftung übernommen.

Eine detaillierte Dokumentation wie man eine virtuelle Maschine, die man von der Uni Wien bereitgestellt bekommt, konfiguriert und startet finden Sie hier.

GÉANT Cloud Services

GÉANT ist der Dachverband der europäischen Wissenschaftsnetze und verbindet über 40 nationale Bildungs- und Forschungsnetze europäischer Länder, auf englisch "National Research and Education Networks" (NRENs). Zu den Mitgliedern gehört auch das österreichische NREN ACOnet.

Die GÉANT Association hat im Jahr 2016 eine große Rahmenvertragsausschreibung für alle interessierten GÈANT-Mitglieder durchgeführt, mit dem Ziel geeignete "IaaS Cloud-Services"-Anbieter für den Bereich Bildung, Wissenschaft und Forschung zu suchen und die Nutzung von "IaaS Cloud Services" in europäischen Forschungs- und Bildungseinrichtungen zu fördern. Ein Katalog aus verschiedenen geeigneten Anbietern konnte erstellt werden, wodurch nun für alle teilnehmenden Mitglieder die Möglichkeit besteht mit diesen Providern vereinfacht Vereinbarungen und Verträge abzuschließen.

Das Austrian Academic Computer Network, kurz ACOnet, hat als österreichisches NREN ebenfalls GÈANTs Ausschreibung für das Projekt "GÈANT Cloud Services" erhalten und wurde durch die Beteiligung daran zum ersten Mal mit "Infrastructure as a Service" konfrontiert. ACOnet konnte mit 9 verschieden Anbietern bzw. Resellern eine Service-Commencement-Vereinbarung abschließen.

Ziele

Ziel der Ausschreibung ist, dass europaweit Bildungs- und Forschungsinstitutionen vereinfacht die neue Welt der Cloud-Services erforschen können. Dadurch, dass GÈANT die Verträge mit den verschiedenen Cloud-Anbietern konform der europäischen Richtlinie 2014/24/EU abgeschlossen hat, sind diese im Normalfall auch problemlos mit den nationalen Regelungen der jeweiligen EU-Mitgliedsstaaten vereinbar. Zudem werden aufgrund der im Mai 2018 in Kraft getretenen EU-Datenschutz-Grundverordnung (General Data Protection Regulation) die Verträge entsprechend aktualisiert. Daraus resultiert der Vorteil, dass Bildungs- und Forschungsinstitutionen die Möglichkeit haben die verschiedenen Anbieter und ihre Services testen und vergleichen zu können, ohne sich mit langwierigen Vertragsabschlüssen auseinandersetzten zu müssen. Ein weiterer Vorteil ist, dass GÈANT den Cloud-Anbietern gezielte Forderungen gestellt hat und die Provider so zum ersten Mal auf die Wünsche der Bildungs- und Forschungsinstitutionen eingegangen sind. Zudem konnten durch die Aggregation der Nachfrage signifikante Preisnachlässe erzielt werden.

Cloud-Katalog

Nach Verhandlungen mit verschiedenen Anbietern, gelang es GÈANT folgende "IaaS Cloud-Service"-Anbieter im Katalog aufzunehmen:

Reseller für Amazon AWS:
- Arcus Global*
- Comparex*
- Sparkle
Reseller für Microsoft Azure:
- Atea*
- Comparex*
- SoftwareONE*
- Cacttus
- Dom-Daniel
- Infosoft
- Micromail
- Nextsense
- Axians
- Span
CloudSigma*
Dimension Data*
Interoute*
Telecom Italia Sparkle*
Lattelecom Cloud Services
Vancis
KPN
ITSoft
T-Systems Cloud Service

*Service-Commencement-Vereinbarung mit ACOnet abgeschlossen und somit in Österreich verfügbar
Anmerkung: Nachdem SoftwareONE am 09.10.2018 100% der Marktanteile von Comparex aufgekauft hat, bleibt es abzuwarten wie sich dies auf den Géant Cloud-Katalog auswirken wird.

Es ist anzumerken, dass nicht alle Anbieter alle ihre Cloud-Services im Rahmen des GÈANT-Rahmenvertrages bereitstellen. Einige Anbieter haben beschlossen nur jene Services anzubieten, die zur Kategorie "Infrastructure-as-a-Service" gezählt werden können und zudem für Forschungs- und Bildungseinrichtung relevant sind. In der Regel handelt es sich dabei um Compute-, Sotrage-, Network- und Database-Services. Zudem unterscheiden sich bei Amazon Web Services und Microsoft Azure die angebotenen Services zwischen den verschiedenen Reseller leicht untereinander.

Alle Reseller als auch eigenständigen Anbieter müssen hinsichtlich verschiedener Kriterien die von GÈANT verlangte Mindestanforderungen einhalten. Im nachfolgende Schema sind alle für Österreich relevanten Reseller bzw. Anbieter aufgelistet.

n

Rolle der Forschungsinstitute

GÈANT lässt es den nationalen Bildungs- und Forschungseinrichtungen frei zur Auswahl mit welchen Anbietern aus dem Katalog sie eine Vereinbarung treffen und welche Rolle sie im eigenen Land einnehmen. Grundsätzlich ist es für ein NREN möglich als Referrer, Reseller oder Underwriter zu agieren.

Referrer

Als Referrer schließt ein "National Research and Education Network" (NREN) Vereinbarungen mit verschiedenen "IaaS Cloud Service"-Anbietern ab und stellt lediglich die Möglichkeit zur Inanspruchnahme der Services für Teilnehmerinstitutionen zur Verfügung. Der Abschluss von Verträgen erfolgt jedoch ausschließlich zwischen den Teilnehmerinstitutionen und den Cloud-Providern selbst.

Reseller

Als Reseller schließt ein "National Research and Education Network" selbst Verträge mit den "IaaS Cloud-Service"-Anbietern. Interessierte Teilnehmerorganisationen müssen sich wiederum für den Erhalt der Services an das NREN wenden und mit diesem einen Vertrag abschließen. Der Service selbst stammt aber weiterhin vom Cloud-Anbieter.

Underwriter

Als Underwriter stellt das nationale Bildungs- und Forschungsnetz die Services, die es von den Anbietern als ganze Einheit kauft, den Teilnehmerinstitutionen selbst zur Verfügung. Das NREN wird selbst zum Cloud-Provider, was erhöhte Rechnener-Ressourcen und Know-How voraussetzt.

Rolle von ACOnet

Die Universität Wien als ACOnet-Betreiber hat sich für die Referrer-Rolle entschieden. Teilnehmerinstitutionen können nach Absprache mit ACOnet die Cloud-Services direkt von den "IaaS Cloud-Services"-Anbietern in Anspruch nehmen.

Cost Recovery Model

Das Sicherstellen der Services im eigenen Land verursacht für die nationalen Bildungs- und Forschungsnetze einen erheblichen Mehraufwand und Kosten. Aus diesem Grund können diese einen "Cost-recovery"-Beitrag verlangen um die wachsenden Anforderungen bewältigen zu können. Dies kann entweder als Prozentaufschlag auf die Angebotspreise oder auch als fixe (jährliche) Gebühr von Teilnehmerinstitutionen eingefordert werden.

ACOnet hat einen "Cost-recovery"-Beitrag von 2% festgesetzt. Dieser Beitrag wird auf die Angebotspreise aufgeschlagen. Die "IaaS Cloud-Service"-Anbieter müssen den beziehenden Teilnehmerorganisationen den Aufschlag direkt in Rechnung stellen und dann an ACOnet abführen.

GÉANT Data Classification Tool

Das Thema Datensicherheit steht bei Forschungs- und Bildungseinrichtungen an oberster Stelle, weshalb GÈANT das sogenannte GÈANT Data Classification Tool erstellt hat. Es soll die Institutionen bei der Evaluierung von möglichen Risiken für die Verwendung der verschiedenen Cloud-Anbieter unterstützen. Zudem gibt es an, welche Datentypen problemlos auf die Cloud hochgeladen werden können und welche idealerweise auf eigene Speichermedien aufbewahrt werden sollen. Zwar erleichtert das GÈANT Cloud-Framework die Migration in die Cloud, jedoch muss jede Bildungs- und Forschungsinstitution selbst für sich entscheiden, ob sensibel Daten in die Cloud geladen werden sollen. Genau hier soll das GÈANT Data Classification ansetzen und helfen.

Die Dienste aller verfügbaren Cloud-Anbieter und Reseller werden auf sechs Kategorien untersucht und je nach Datensicherheitsstandard mit hohem, mittlerem oder hohen Risiko bewertet.

GÉANT IaaS Cloud Services Framework Portfolio – Kickoff-Meeting

Um interessierte ACOnet-Teilnehmerorganisationen näher zu informieren, wurde am 14. Juni 2017 ein ganztägiges Kickof-Meeting an der Universität Wien organisiert.

Eingeleitet wurde der Informationstag von Christian Panigl aus der Perspektive von ACOnet als Referrer und von Bastian Kemmler, als Vertreter des GÉANT Cloud-Teams. Darauf folgten Präsentationen von den für ACOnet berechtigten Partneranbietern mit darauffolgenden Diskussionsrunden. Abschließend stand den Teilnehmern noch Rechtsanwalt Michael Pilz für rechtliche Fragen zur Verfügung.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________