Virtualisierung eines mittelständischen Unternehmens – Möglichkeiten, Kosten, Gefahren, Nutzen

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Hausarbeit

Hochschule: Hochschule für Oekonomie & Management
Standort: Düsseldorf
Studiengang: Bachelor Wirtschaftsinformatik
Veranstaltung: IT Infrastruktur
Betreuer: Dipl-Inf._(FH)_Christian_Schäfer
Typ: Hausarbeit
Themengebiet: Virtualisierung eines mittelständischen Unternehmens – Möglichkeiten, Kosten, Gefahren, Nutzen
Autor(en): Manuel Laufenberg
Studienzeitmodell: Abendstudium
Semesterbezeichnung:
Studiensemester: 3
Bearbeitungsstatus:
Prüfungstermin:
Abgabetermin:


Inhaltsverzeichnis

1 Abkürzungsverzeichnis

BegriffBedeutung
E-Mail Server Server, der den Emaildienst bereitstellt
File Server Server, der den Dateidienst bereitstellt, als eine Art Massenspeicher (z.B. FTP)
DB Server Server, der den Datenbankdienst bereitstellt (z.B. MySQL)
Web Server Server, der den Datenbankdienst bereitstellt (z.B. MySQL)
ESX Servertyp für "Vollvirtualisierung"
MS Active Directory Microsoft Active Directory - Dienst zum Verwalten der User
Firewall Schützt das interne Netzwerk vor Angriffen von aussen

2 Abkürzungsverzeichnis

AbkürzungBedeutung
ITaaS IT as a Service : Möglichkeit IT als Dienstleistung anzubieten
AWS Amazon Web Services - Cloud Dienst von Amazon
EC2 Amazon Elastic Compute Cloud - Dienst von Amazon Web Services
EBS Amazon Elastic Block Storage - Dienst von Amazon Web Services
S2 Amazon Simpe Storage - Dienst von Amazon Web Services
SQL Structured Query Language - Eine Datenbankabfrage Sprache
ERP Enterprise Ressource Planning - Steuerung der Unternehmerischen Ressourcen
CPU Central Proccesing Unit - Prozessor eines Systems
RAM Random Access Memory - Arbeitsspeicher eines Systems
HDD Hard Disk Drive - Festplatte eines Computers

3 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr.Abbildung
1Client-Server-Modell
2Beispiel des Konzepts Betriebssystemvirtualisierung
3Beispiel des Konzepts Plattformvirtualisierung
4Beispiel für Anwendung Betriebssystemvirtualisierung
5Beispiel für VMWare View
6Beispiel für Anwendung Plattformvirtualisierung
7Beispiel für Anwendung

4 Tabellenverzeichnis

Abb.-Nr.Abbildung
1Konfiguration Dienstserver VMWare Beispiel
2Konfiguration Fileserver VMWare Beispiel
3Konfiguration Dienstserver ohne VMWare Beispiel
4Konfiguration Fileserver ohne VMWare Beispiel
5Beispielrechnung Amazon Cloud

5 Einleitung

Die Infrastruktur eines mitelständischen Unternehmens ist i.d.R. sehr vielfältig. Experten diskutieren schon seit langem über die verschiedenen Möglichkeiten: Betreibt man alle Server selber? Kauft man sich jeden Server physisch einzeln? Schafft man sich mehrere stärkere Server an um die einzelnen Server immer speziell zu virtualisieren? Mietet man sich einfach Ressourcen in einer Cloud und lagert alles aus? Erschaffe ich mir selber eine Cloud? Experten sind sich unschlüssig, welcher Weg denn nun der beste ist.

Im Zuge der Überlegungen über dieses Thema kommen auch viele Fragen auf: Was sind die Möglichkeiten, etwas genauer betrachtet? Wo kann ich Ressourcen mieten? Wie kann ich Server virtualisieren? Wie hoch sind die Kosten der verschiedenen Möglichkeiten? Wie sehen die Kosten der Möglichkeiten im Vergleich aus? Welche Gefahren bürgen diese Möglichkeiten? Welchen Nutzen erhalte ich daraus? Welche Vor- bzw. Nachteile umfasst der Nutzen? Birgt das ganze Gefahren? Wenn ja, welche? Worauf muss ich achten?

Ich habe die Thematik der Virtualisierung eines mittelständischen Unternehmens im Bezug auf die Möglichkeiten, Kosten, Gefahren und den Nutzen ausgewählt, da sie sich für mich als eine sehr aktuelle und viel diskutierte Thematik darstellt und die verschiedenen Ansätze bzw. Möglichkeiten einer ständigen Veränderung bzw. Dynamik unterliegen. Aus diesem Grund entwickelte ich ein Interesse an der Beantwortung der bereits oben gennanten und anderen Fragen.

Bei meiner wissenschaftlichen Fallstudie erfolgt zunächst eine Einführung in die Thematik der Virtualisierung bzw. des Cloud Computing, um danach eine kurze Vorstellung verschiedener Möglichkeiten bzw. Vorgehensweisen anhand von exemplarisch ausgewählten Diensten / Produkten durchzuführen. Nach der Vorstellung wird es eine Beispielrechnung von 3 Möglichkeiten geben, welche im Anschluss (soweit wie möglich) beleuchtet werden. Nach einer ausführlichen Betrachtung der Kosten, werde ich die Nutzen & Gefahren der Möglichkeiten erläutern. Als vorletzten Punkt wird es noch eine grobe Schilderung eines fiktiven Realisierungsbeispiels geben. Als letzten Punkt werde ich ein Fazit ziehen.

Als fiktives mittelständiches Unternehmen werden wir eine IT-Dienstleistungsfirma ansehen. Das fiktive Unternehmen umfasst ca. 100 Mitarbeiter und benötigt Infrastuktur in allen erdenklichen Bereichen. Auch die benötigen Servertypen sollen vielfältig sein: Email-Server, über File- bzw. DB-Server zu Web-Server auf denen sämtliche Anwendungen laufen, ist alles im Unternehmen vorhanden und muss mit einbezogen werden.

6 Grundlagen

Im nun folgenden Abschnitt werden ein paar Grundlagen vermittelt um damit das Verständnis dieser Ausarbeitung generell zu vereinfachen.

6.1 Client/Server Architektur

Beispiel de Modells
Beispiel de Modells

Diese Architektur beschreibt den Zusammenhang bzw. die notwendige Kommunikation zwischen einem Client und einem Server. Ein Client ist dadurch ein Programm (meist laufend auf einem normalen Desktop PC), welches hierbei etwas vom Sever (auch ein Programm, meist "komplexer" da es "Leistungen" bereitstellt, meist auf Serversystemen installiert) anfordert. Der Server bearbeitet diese Anfrage und sendet falls nötig eine Antwort an das Client System zurück. Die beiden Komponenten sind also soweit als unabhängig voneinander anzusehen, da sie lediglich über die Kommunikatiion per Anfrage in Beziehung stehen. Die Anfrage geht hierbei immer aktiv vom Client aus, während der Server immer nur passiv auf diese Anfrage wartet und dann bei Bedarf antwortet [1].

6.1.1 Client

Im Punkt Client/Server Achitektur wurde bereits das Zusammenspiel zwischen Client und Server etwas beleuchtet. Nun geht es darum den Client nochmal etwas genauer abgrenzen. "Ein Programm wird dann zum Client, wenn es von einem anderen Programm (Server) einen Dienst anfordert. Das Programm nimmt dabei Kontakt mit dem Server auf. Ein Client kann mit mehreren Servern in Kontakt sein[2].

6.1.2 Server

Als letzter Punkt zu diesem Thema, muss der Server nochmal etwas genauer abgegrenzt werden. Im Umfeld der Client/Server Architektur heißt es: "Ein Programm ist dann ein Server, wenn es einen Dienst für andere Programme (Clients) zur Verfügung stellt. Der Server wartet passiv auf eine Anfrage durch einen Client. Ein Server kann mehrere Clients gleichzeitig bedienen[2]. Ein Server kann aber auch hardwaremäßig interpretiert werden. Dort bedeutet ein Server einen speziellen Rechner, auf dem eine Server Software oder eine Gruppe von Server Anwendungen laufen (z.B. E-Mail Server, FTP-Server etc.)

6.2 Virtualisierung

Da Virtualisierung von Ressourcen eine der entscheidensten Grundlagen für das Cloud Computing ist, wird im nun Folgenden Abschnitt die Technick der Virtualisierung etwas genauer beleuchtet. Durch die Virtualisierung ist man in der Lage eine abstrakte, logische Sicht auf alle physischen Ressourcen zu werfen. Diese umfassen sowohl Server, Speicher, Netzwerke als auch Software. Der Grund für dieses Konzept bzw. die Idee die dahinter steckt, ist die Möglichkeit all diese Ressourcen in einem Pool zusammenzufassen und damit Zentral zu verwalten. Durch einen großen Pool wird es dann auch einfacher, bestimmte Anforderungen gezielt zu befriedigen. Dies gelingt durch die Benutzung von dann, in dem Moment wo es nötig wird, erstellten Virtuellen Maschinen[3]. Im Bereich der Systemvirtualisierung unterscheidet man zwischen zwei grundlegenden Konzepten: Der Betriebssystemvirtualisierung und der Plattformvirtualisierung.

6.2.1 Betriebssystemvirtualisierung

Beispiel des Konzepts
Beispiel des Konzepts

Bei der Betriebssystemvirtualisierung (oder auch Container bzw. Jails genannt) spielt das Betriebssystem des Hosts eine sehr entscheidende Rolle. Unter diesem Laufen im Kern des Betriebssystem mehrere, voneinander komplett unabhängige, abgeschottete und identische System bzw. Laufzeitumgebungen. Diese treten nach außen wie gewöhnliche, eigenstände Systeme auf. Die in dieser Umgebung laufenden Anwendungen sehen folglich auch nur die Prozesse ihrer Umgebung, obwohl alle auf dem selben Kern laufen. Der Hauptvorteil dieses Konzeptes, ist ein geringer Leistungsverlust in Kombination mit einem hohen grad an Sicherheit[4].

6.2.2 Plattformvirtualisierung

Beispiel des Konzepts
Beispiel des Konzepts

Die Plattformvirtualisierung geht da einen ganz anderen Weg. Sie erlaubt die Ausführung verschiedenster, beliebiger Anwendungen und Betriebssysteme in virtuellen Umgebungen. Die Umsetzung dieser beiden Lösungen basiert auf dem sog. Virtuellen Maschinen Monitor bzw. auf dem Hypervisor. Ein Hypervisor ist ein auf das Minimum verkleinerte sog. Metabetriebssystem, was die Ressourcen verteilt und Zugriffe koordiniert. Weitergehend wird dann noch zwischen vollständiger und para Virtualisierung unterschieden[5].

6.2.2.1 Vollständige Virtuallisierung

Die vollständige Virtualisierung basiert auf der Simulation eines kompletten virtuellen Rechners inkl. aller virtuellen Ressourcen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist hierbei aufgrund des reinen Durchreichens von z.B. der CPU-Ressource nahezu gleich einem nicht virtualisierten System. Lediglich bei den komplett virtuellen Ressourcen wie z.B. der Netzwerkkarte ist ein gewisser Leistungsabfall zu erkennen. Ein gutes Beispiel für diesen Weg sind die Produkte von VMWare[5].

6.2.2.2 Para Virtualisierung

Bei diesem Weg steht dem Gastsystem keine virtuallisierte Hardware zur Verfügung, sondern lediglich eine Anwendungsschnittstelle. Da bei dieser Art das Gastsystem ein Stück weit an der Virtualisierung mitarbeitet, erreicht man bei I/O startek Anwendungen eine höhere Durchsatzrate. Dieser Weg findet insb. bei den Amazon Web Services Anwendung [5].

6.3 Cloud Computing

"Cloud Computing(z. Dt. sinngemäß etwa die Rechnende Wolke) steht metaphorisch für eine IT-Wolke, die sich aus bestimmten Technologien zusammensetzt"[6]. Aus diesem Grunde darf das Cloud Computing auch nicht als eigenständige Technologie angesehen werden, sondern eigentlich als Kombination aus vielen bereits existierenden Technologien. Der Hauptgedanke dieser Technologie besteht darin, über die Netzwerkstruktur Informationstechnologien in Echtzeit zu erhalten und zu nutzen. Mit dieser Technik ist es selbst möglich, die Leistung von vorhandener, physikalischer Hardware auf Abruf zu erhalten. Diese ganzen Möglichkeiten machen Cloud Computing zu einem exzellenten IT-Bezugsmodell, wie man auch am Beispiel Amazon Web Services erkennen kennen (siehe Punkt 8.2). Die Ressourcen werden damit anmietbar, was die Möglichkeit schafft, nur diese zu bezahlen, welche man auch tatsächlich in Anspruch nimmt. Für Cloud Computing gibt es keine allgemein gültige Definition[7]. Eine aber repräsentative Definition lautet: "Unter Ausnutzung virtualisierter Rechen- und Speicherressourcen und moderner Webtechnologien stellt Cloud Computing skalierbare, netzwerk-zentrierte, abstrahierte IT Infrastruktur, Plattformen und Anwendungen als On-Demand Dienst zur Verfügung. Die Abbrechnung dieser Dienste erfolgt nutzungsabhängig"[8]. Diese Technologie hat ein paar wichtige Merkmale, welche auch zugleich die Hauptvorteile sind: Ergebnisorientierte IT-Leistung, massive Skalierbarkeit sowie die transaktionsbezogene Abrechnung [8].

7 Möglichkeiten der Virtualisierung

Im Zuge der Virtualisierung gibt es für mittelständische Unternehmen verschiedenste Möglichkeiten bzw. Techniken um diesen Weg einzuschlagen. Zuerst einmal muss entschieden werden, was genau virtualisiert werden soll. Hier unterscheidet man grundsätzlich zwischen den Servern und den Clients. In Folge dieser Vorselektion, ergeben sich dann die weiteren Möglichkeiten zur Virtualisierung. Im Folgenden werden Ihnen ein paar Vorgehensweisen exemplarisch erläutert.

7.1 VMWare

VMWare ist ein Anbieter verschiedenster Produkte im Bereich der Virtualisierung. Sie bieten unterschiedlichste Produkte für die Virtualisierung von Servern und Desktop PCs. Die Palette der Angebote reicht von der Möglichkeit einzelne Server bzw. Desktops/Clients zu virtualisieren bis hin zum Einrichten ganzer Clouds.

7.1.1 Desktops

Für die Virtualisierung von Desktops werden im Folgenden zwei Wege erläutern. Einmal den Weg, ganze virtuelle Maschinen auf den Systemen zu "installieren" (quasi auf das reguläre Betriebssystem aufgesetzt) und einmal eine virtuellen Maschine in einer Cloud zu benutzen.

7.1.1.1 "Normaler Weg"

Beispiel für Anwendung
Beispiel für Anwendung

Zuerst wird der Weg, eine virtuelle Maschine auf das normale Betriebssystem "aufzusetzen" erläutert. Dieser Weg ist dafür gedacht, ohne große Probleme, schnell und einfach ein weiteres Betriebssystem auf dem Client zu nutzen. Für diesen Fall gibt es viele praktische Anwendungsbeispiele. Über diese Methode ist es z.B. möglich, schnell das zweite System zu starten, um somit spezielle Branchensoftware die nur auf einem bestimmten Betriebssystem läuft auf dem gleichen Rechner zu benutzen, welcher eigentlich nicht das dafür nötige Betriebssystem installiert hat[9].

7.1.1.2 VMWare View

Beispiel für VMWare View
Beispiel für VMWare View

VMWare View geht hier einen ganz anderen Weg. Bei VMWare View, werden vorher mit Hilfe von anderen Tools der Firma VMWare virtuelle Maschine erschaffen, welche in einer Art Cloud gehosted werden (die Programme sind nicht Bestandteil dieser Ausarbeitung). Der Anwender greift auf seine virtuelle Maschine bzw. seinen virtuellen Desktop zu, welcher die Daten aus der Cloud lädt. Bei VMWare View wird das Betriebssystem, die Anwenderdaten und die Anwendungen in isolierte Schichten gespeichert und somit von der virtualisierten Hardware entkoppelt. Dadurch ist das ganze System sehr mobil und von überall erreichbar, da es die Daten immer aus der Cloud bezieht[10].

7.1.2 Server

Für die Virtualisierung von Servern werden im Folgenden zwei verschiedene Möglichkeiten erläutert. Einmal gibt es die Möglichkeit (in Anlehnung an die Virtualisierung von Desktops) die virtuellen Server auf das Betriebssystem "aufzusetzen", zum zweiten die Server ansich komplett zu virtualisieren und diese ggf. in einer Cloud zu Hosten.

7.1.2.1 Normaler Weg

Beispiel für Anwendung
Beispiel für Anwendung

Ähnlich dem Punkt 7.1.1.1 gibt es die Möglichkeit, ein entsprechend starkes und performantes Hostsystem zu nehmen, um auf diesem Hostsystem verschiedene Server durch die Abstraktion von Prozessor-, Arbeitsspeicher-, Speicher- und Netzwerkressourcen zu erstellen. Durch diese strikte Trennung der verschiedenen System wird es also möglich, auf einem Hostsystem, mehrere komplett voneinander unabhänige Systeme (wenn man die Abhängigkeit vom gemeinsamen Hostsystem ignoriert) zu erschaffen und mit ihnen zu arbeiten. Auf diese Art und Weise lässt sich aus einem physischen Server, mehrere logische Server realisieren, was das alltägliche Arbeiten erleichtert; sei es im Bezug auf Wartung oder Trennung der Komponenten[11].

7.1.2.2 Hosten in Clouds

Auch zum Virtualisieren und Hosten/Managen von ganzen Infrastrukturen gibt es eine Möglichkeit. Unter dem Einsatz von bestimmten Produkten der Firma VMware (VMware vSphere, VMware vSphere Hypervisor, VMware vCenter und VMware vCloud) ist es möglich, ganze Infrastrukturen zu Virtualisieren und in einer Cloud (Privat/Öffentlich/Hybrid) unabhängig zu hosten, bereitzustellen und sie zentral zu managen. Durch eine sinnvolle Zusammenfassung der Ressourcen wird es dann möglich, IT as a Service (ITaaS) anzubieten. Aufgrund der starken Flexibilität, die dieses System inklusive Cloud bereitstellt, ist eine schnelle Reaktion auf geränderte Anforderungen möglich. Darüber hinaus, wird es z.B. einfacher solche gleichartigen Infrastrukturen zu verwalten und warten.

7.2 Amazon Web Services

Der einst durch den Versand von Büchern bekannt gewordene Shop Amazon, bietet seit Anfang 2006 auch eine Cloud basierte Webservice Plattform (Amazon Web Services kurz AWS) für Unternehmen sämtlicher Größenordnungen an. Unter AWS ist es möglich, die verschiedensten "Ressourcen" zu buchen. Darunter fallen unter anderem Rechenleistung, Speicherkapazität und die Möglichkeit auf eine Reihe elastischer IT-Infrastuktur-Dienstleiungen zuzugreifen. Einer der Hauptvorteile an AWS ist, das man nur für die genutze Ressourcen bezahlt. Ein weiterer Vorteil dieser Bezahlmethode ist, dass dies ohne Vorauszahlungen oder langfristige Verträge auskommt, was eine große Flexibiliät ausmacht. Im Folgenden werden ein paar Ressourcen exemplarisch beschrieben.

7.2.1 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)

Bei dem Service Amazon Elastic Compute Cloud oder kurz EC2, handelt es sich um einen Webservice, "der die Anpassung der Rechenkapazität in der Cloud ermöglicht"[12]. Über eine Weboberfläche werden hierbei neue virtuelle Server konfiguriert, gebootet und verwaltet. Aufgrund der hohen Flexibilität in der Erstellung bzw. Verwaltung, in Zusammenarbeit mit dem sehr flexiblen Bezahlsystem, stellt der Elastic Compute Cloud eine gute Grundlage da um schnell, einfach und kostengünstig auf geänderte Situationen / Anforderungen zu reagieren. Im Rahmen der zu erstellenden Server kann unter vorgefertigen Konfiguration gewählt oder ein neues Image erstellt werden, was die hohe Flexibilität ein weiteres mal unterstreicht[13].

7.2.2 Amazon Elastic Block Storage (EBS)

Beim Amazon Elastic Block Storage (kurz EBS) handelt es sich um einen Service, der insbesondere in der Kombination mit EC2 an enormer Bedeutung gewinnt. Mit Hilfe von EBS bietet Amazon Datenträger "für die Speicherung auf Blockebene zur Verwendung mit Amazon EC2-Instanzen"[14] an. Dies ermöglicht ausserdem die Speicherung ausserhalb einer Instanz einer EC2. EBS sind zunächst unformatierte Speicherblöcke, die durch Formatierng wie eine Festplatte einer EC2 zugewiesen werden können. Eine EBS lässt sich also wie eine Festplatte ansehen, die einer EC2 angehangen wird, auf die aber online zugegriffen bzw. einfach in einen anderen EC2 eingehangen werden kann[15].

7.2.3 Amazon Simple Storage (S2)

"Bei Amazon S2 handelt es sich um Speicher für das Internet."[...]".Amazon S2 bietet eine einfache Webservice-Schnittstelle zum Speichern und Abrufen einer beliebigen Datenmenge zu jeder Zeit und von jedem Ort im Internet aus"[16]. Damit lässt sich S2 als eine Art "Cloud-Fileserver" für die Benutzer ansehen. Die Benutzer können von überall aus auf die Daten in ihrem S2 Bereich zugreifen. Zusätzlich müssen sie sich keine Sorgen um den Speicherplatz o.ä. machen, da dies alles automatisch geregelt wird[17].

7.3 Windows Azure-Plattform

Beispiel für Anwendung
Beispiel für Anwendung

Ähnlich dem Service von Amazon, bietet auch Microsoft die eigene Windows Azure Plattform an, um sich Ressourcen in einer Cloud mieten zu können. Der Umfang des Services umfasst 2 Obergruppen mit 5 Diensten. In der Gruppe Azure Services finden sich die Dienste Microsoft SQL Azure und Windows Azure AppFabric. Unter der Obergruppe Windows Azure werden das Angebot von Rechenleistung, Speicherplatz und Management zusammengefasst.

7.3.1 Azure Services

Die Obergruppe Azure Services umfasst die beiden Dienste Windows Azure AppFabric und Microsoft SQL Azure welche speziell auf Entwickler zugeschnitten sind. Diese beiden Dienste werde ich im Folgenden kurz vorstellen.

7.3.1.1 Windows Azure AppFabric

Unter der Obergruppe AzureServices werden die beiden Dienste Windows Azure AppFabric und Microsoft SQL Azure zusammengefasst. Windows Azure Appfabric vereinfacht die Integration bzw. Anbindung der bereits vorhanden IT-Systeme im Unternehmen an Cloud-Anwendungen. Auf diesem Wege können die bereits vorhandenen Systeme einfach in die Cloud integriert und dann genutzt werden[18].

7.3.1.2 Microsoft SQL Azure

Dieser Dienst stellt (wie bereits der Name erschließen lässt) verfügbare relationale Datenbanken in der Cloud bereit. Microsoft garantiert eine mind. 99,9% Verfügbarkeit, wodurch es, wenn überhaupt, nur geringe Ausfälle gibt[18].

7.3.2 Windows Azure

Unter Windows Azure wird das Angebot von Rechenleistung, Speicherplatz und Management der Ressourcen / Anwendungen zusammengefasst. Auch hier garantiert Microsoft eine 99,9% Verfügbarkeit. Auf den so gemieteten Ressourcen lassen sich dannn die Anwendungen / Systeme so installieren / konfigurieren wie die Situation es verlangt und problemlos skalieren. Aufgrund des Management Faktors dieses Dienstes lassen sich mögliche auftretende Fehler, Engpässe o.ä schnell lokalisieren und beheben[18].

7.4 Office Web Apps

Wenn man über die Virtualisierung eines Unternehmens redet, und dort sich insbesondere über die Auslagerung der verschiedensten Komponenten Gedanken macht, darf der Dienst Office Apps nicht fehlen. Office Apps ist eine abgespeckte, kostenlose Online Variante von Office 2010. Warum wird dieses Tool im Zuge der Virtualisierung genannt? Diese Frage ist schnell erklärt. Die mit den Web Apps erstellten Dokumente, werden auf dem sog. Sky Drive abgelegt welches Teil einer Cloud ist, wodurch diese Applikation für uns wieder relevant wird (ähnlich Google Docs). Die Office Web Apps umfassen Word, Excel, Powerpoint und OneNote. Dank dem Zusammenspiel des Tools und der Speicherung im Skydrive, ist eine Bearbeitung der sich in der Cloud befindlichen Dateien von überall ohne Probleme möglich, was dieses Tool für diesen Themenbereich wieder sehr interessant macht.

8 Kosten der Virtualisierung

Die vorher gennanten Möglichkeiten der Virtualisierung sind natürlich auch mit gewissen Kosten verbunden. Im Folgenden werden 2-3 Beispielrechnungen durchgeführt, um die Möglichkeiten anhand des monetären Faktors vergleichen zu können.

8.1 Grundlegende Anforderungen

Um unsere fiktive Firma mit IT-Infrastuktur versorgen zu können (Exchange, Fileserver, Datenbanken etc.) werden folgende Server benötigt :

  • 1x Webserver extranet (Homepage)
  • 1x Webserver intranet
  • 1x Mailserver (Exchange)
  • 1x MS Active Directory (Login & Authentication)
  • 1x Firewallserver
  • 5x Fileserver
  • 3x DB-Server (für Web-Server und Anwendungen)
  • 1x ERP System (SAP)

Im Folgenden werden Beispielrechnungen angestellt, um die o.g. Infrastruktur abzubilden.

8.2 Beispielrechnung VMWare

Zuerst betrachten wir eine Beispielrechnung der Möglichkeit die Server per VMWare zu virtualisieren. Aufgrund der bereits in der Einleitung genannten Anforderung, wird hier eine gewisse Rechenpower benötigt. Als Hostmaschine müssen wir 2 unterschiedliche Konfigurationen nehmen.

Für die "Dienstserver" (kein Fileserver):

CPU: 2 x Intel Xeon E5507 2,26 Ghz 4,8GT 4MB Quad-Core 80W
RAM: 6 x 4GB DDR3-1333 REG EEC x4 2R
HDD: 2 x Western Digital 500 GB RE4 24x7 64MB 7200U SATA-2 (RAID 1)
Preis: 2809.75 €

Die weiteren Komponenten sind für die Leistung des Servers nicht relevant.

Für die Fileserver werden wir folgende Konfiguration verwenden:

CPU: 2 x Intel Xeon E5507 2,26 Ghz 4,8GT 4MB Quad-Core 80W
RAM: 6 x 4GB DDR3-1333 REG EEC x4 2R
HDD: 2 x Western Digital 2 TB RE4 24x7 32MB 7200U SATA-2 (RAID 1)
Preis: 3239.55€

Die o.g. Systeme werden lediglich als Hostsysteme für die virtuellen Maschinen verwendet. Ich habe mich für folgende Verteilung der Virtuellen Maschinen entschieden:

  • 2x Webserver -> 1 Dienst-Hosts
  • Mailserver + AD-Server -> 1 Dienst-Hosts
  • 5 Fileserver -> 2 File-Hosts
  • 3 DB-Server -> 1 Dienst-Hosts
  • 1 ERP -> 1 Dienst-Hosts

Daraus folgt das man für die Virtualusierung der o.g. Server 4 Dienst-Hosts und 2 File-Hosts benötigt. Da die Software VMware vSphere Hypervisor (zum produktiven Einsatz von virtuellen Servern) umsonst ist, fallen hier (in der Grundversion) keine weiteren Kosten an. Alllerdings kann man durch den Zukauf von Software, den "Virtualisuerungsstandard" im Bezug auf Leistungsfähigkeit, Sicherheit, Komfort, Cloud Kompatibilität etc. extrem erhöhen. Dies werde ich hier nicht mehr weiter betrachten.

Für eine Virtualisierung in diesem Rahmen benötige man folglicher Weise ein Kapital von 17718.10€ (ohne Mitarbeitereinsatz).

8.2.1 Beispielrechnung nicht virtualisiert

Als Kontrast zum vorher gegangen Punkt, betrachten wir nun eine Beispielrechnung, wenn man die Server physisch beschafft und nicht virtualisiert. Aufgrund der bereits in der Einleitung genannten Anforderung, werden hier einige Server benötigt und es müssen auch hier wieder 2 verschiedene Servertypen verwendet werden:

Anwendungsserver:

CPU: 1 x Intel Xeon X3430 S1156 2,4 GHz 95W
RAM: 6 x 2GB DDR3-1333 REG EEC x8 2R
HDD: 2 x Western Digital 500 GB RE4 24x7 64MB 7200U SATA-2 (RAID 1)
Preis: 1320.57 €

Fileserver:

CPU: 1 x Intel Xeon X3430 S1156 2,4 GHz 95W
RAM: 6 x 2GB DDR3-1333 REG EEC x8 2R
HDD: 2 x Western Digital 2 TB RE4 24x7 32MB 7200U SATA-2 (RAID 1)
Preis: 1750.37 €

Um den o.g. Anforderungen bezüglich der Server (insbesondere im Bezug auf die Anzahl) gerecht zu werden, muss für jeden logischen Server auch ein physischer Server gewählt werden. Das bedeutet das man 9 der Anwendungs- und 5 Fileserver benötigt.

Für die Bereitstellung wird folglicher Weise ein Kapital von 20636,98€ (ohne Mitarbeitereinsatz) benötigt.

8.3 Beispielrechnung Amazon Cloud

In den beiden voran gegangen Beispielen haben Beispielrechnungen aufgezeigt, was eine "normale" Virtualisierung kostet und dem eine Beispielrechnung einer Infrastruktur ohne jegliche Virtualisierung gegenüber gestellt. Als drittes Beispiel wird nun eine kurze, exemplarische Beispielrechnung durchgeführt, in dieser man sich die benötigten Ressourcen in Form von Amazon Elastic Compute Cloud Ressourcen "anmietet" und somit alles in die Cloud auslagert. Für die Berechnung brauchen wir genügend Ressourcen um die o.g. Anforderungen zu erfüllen.

Die EC2 Instanzen lassen sich bei Amazon auf verschiedene Arten anmieten. Hierbei habe ich mich für den Weg der "Reserved Instances" entschieden. Diese haben den Vorteil, dass sie zwar im ersten Monat extrem hohe Kosten verursachen (Einmalzahlung) aber dann die Nutzung um einiges billiger wird. Allerdings, legt man sich hier auf eine Reservierungsdauer der angemieteten Instanz fest. Den auftretenden Traffic (egal in welcher Art und Weise) wird hier nicht betrachtet.

Kosten Konfiguration

EC2 Instanzen 4 x Linux & 1 x Windows 3 Jahres "Vertrag" 100% Nutzung jeden Monat 585,60$
EBS Volumes 5 Volumes 500 GB-Monat 100% Möglichkeit für monatliche "Snapshots" 1000$
Erste Monats Gebühr (Einmalzahlung): 7000$
Gesamtkosten: 1. Monat: 8610,60$ weitere: 1609,35$

8.3.1 Vergleich der Situationen

Im nun Folgenden Abschnitt werden die 3 berechneten Werte verglichen und kurz die Ersparnisse, Vorteile sowie Nachteile genannt um diese dann später noch weiter erläutern zu können.

8.3.1.1 Ersparnisse

Das (auf den ersten Blick) billigste Szenario ist ganz klar die Anschaffung von größeren Hostsystemenen und die Virtualisierung der benötigten Maschinen auf diesen Systemen. Im Vergleich mit der nicht Virtualisierung spart man dort (in meinem Beispel) knappe 3000€. Allerdings kann auch das Auslagern in die Cloud von den Kosten her sehr interessant sein. Die ist zwar (auf die 3 Jahre gesehen) teurer, allerdings spart man hier an anderen Punkten dann wiederum ein (Strom, "Vor-Ort-Support" durch Mitarbeiter etc.). Hier sollte man also ganz genau abwägen was man wirklich will.

8.3.1.2 Vorteile

Die o.g. Szenarien bieten natürlich auch jeder seine ganz eigenen Vorteile. Der Hauptvorteil im Szenario der Virtualisierung auf großen Systemen ist zum einen die Kostenersparnis z.B. im Vergleich zu der Anschaffung reiner physischer Server, sowie die Möglichkeit schneller auf geänderte Anforderungen reagieren zu können. Des weiteren ist die Auslastung / Ausnutzung der Ressourcen im Beispiel der Virtualisierung wesentlich höher. Ein großer Vorteil der Auslagerung in die Cloud von Amazon ist, das ein gewisser administrativer "Vor-Ort-Aufwand" weg fällt. Zusätzlich, besteht auch hier die Möglichkeit einfach zu skalieren und so auf einen Anforderungswechsel schnell reagieren zu können.

8.3.1.3 Nachteile

Unter dem vorher genannten Punkt konnten hauptsächlich Vorteile für die beiden Szenarios der Virtualisierung gefunden werden. Gerade im Bereich des 1. Szenarios der Virtualisierung "im eigenen Haus" gibt es aber auch einen sehr entscheiden Nachteil. Dadurch, dass viele virtualisierte Server auf einer Hostmaschine laufen, sind die Hostmaschinen der Dreh und Angel Punkt. Sollte eine Hostmaschine einmal ausfallen, fallen sämtliche virtuellen Maschinen auf diesem Host aus. Diese Auswirkungen wären also fatal! Die Anschaffung vieler physischer Server hat aber natürlich auch diverse Nachteile, z.B: der benötigte Platz für die Server, der im Vergleich zu den virtualisierten Maschinen erhöhte Stromverbrach, die Schwierigkeiten skallieren zu können bzw. Anpassungen an neue Anforderungen vorzunehmen.

9 Nutzen & Gefahren

Die hier vorgestellten Szenarien / Verfahren bringen einen enormen Nutzen, bürgen aber auch eine Menge Gefahren. Im Folgenden werden gewisse, mögliche Nutzen bzw. Gefahren konkretisiert.

9.1 Nutzen

Die Nutzen im Bezug auf die Virtualisierung können sehr vielseitig sein. Im Folgenden werden Ihnen ein paar Möglichkeiten des Nutzens exemplarisch aufgezeigt bzw. erläutert.

9.1.1 Flexibilität

Im Rahmen der Virtualisierung ist man sehr flexibel, da neue Server i.d.R. nicht mehr physisch beschafft werden müssen. Man erstellt lediglich neue virtuelle Maschinen auf den Hostsystemen, die die geänderten Anforderungen erfüllen können und kann so schnell reagieren.

9.1.2 Skalierbarkeit

Ähnlich der Flexibilität ist die hohe Skalierbarkeit bei diesem Verfahren ein enorm großer Nutzen. Bemerkt man, dass die vorhanden Ressourcen in einem System (z.B. die Anzahl der Webserver) nicht ausreichen, erstellt man einfach auf dem Host eine neue Virtuelle Maschine welche einen Webserver darstellt und damit die Ressourcen in dem System erweitert.

9.1.3 Mobilität

Ein weiterer Vorteil ist die Mobilität. Da virtuelle Maschinen immer auf einem Hostsystem installiert bzw. konfiguriert werden, was bedeutet i.d.R. immer auf der ähnlichen bzw. selben virtualisierten Standard Hardware ist es ein leichtes den Server "umzuziehen". Sollte man in die Lage kommen, das Hostsystem zu wechseln, installiert man einfach die Virtualisierungs Software auf dem neuen Host und kopiert die virtuellen Server auf den neuen Host, wo sie sich i.d.R. ohne Probleme erneut starten lassen.

9.1.4 Geringerer Wartungsaufwand

Insbesondere im Bereich der Virtualisierung sinkt der Wartungsaufwand nach der "initialen Einrichtung" enorm, was viele Faktoren hat: geringerer Platzbedarf (bei Virtualisierung auf Hostsystemen), weniger Aufwand bei der Wartung der physischen Hosts (insbesondere bei Auslagerung in z.B. die Amazon Cloud), nur noch ein Rechner muss installiert werden (der Host bei Virtualisierung) etc.

9.1.5 Kostenersparniss

Die Virtualisierung (insbesondere im eigenen Haus siehe Punkt 5.1) spart einige Kosten, nicht nur in der Anschaffung. Hier gibt es noch weitere Beispiele: Aufgrund des geringeren Platzbedarfs werden z.B. Mietkosten gespart, durch die geringere Anzahl von physischen Systemen sinkt die benötigte Kühlkapazität, aufgrund der höheren effektiven Auslastung werden Kosten durch sonst evtl. neu benötigte Systeme vermieden was z.B. unter anderem auch weitere Energiekosten einspart usw[19].

9.2 Gefahren

Die Virtualisierung bürgt aber auch einige Gefahren. Im Folgenden Absatz werden ihnen ein paar Gefahren exemplarisch aufgezeigt.

9.2.1 Datenmissbrauch

Gerade in dem Szenario des Auslagerns in eine Cloud (z.B. von Amazon) besteht theoretisch die Gefahr des Datenmissbrauchs, da man die Daten ja "ohne wirkliches Background Wissen" in angemietete Ressourcen speichert. Es wäre denkbar, dass die Anbieter dieser Clouds sich eine Art "Hintertürchen" offen halten, um somit an die Daten zu kommen. Es wäre aber auch denkbar, das auf dem Weg der Daten in die Cloud d.h. i.d.R. während der Übertragung über das Internet abgefangen und dadurch dann missbraucht werden. Die Möglichkeiten im Bezug des Datenmissbrauchs sind enorm: Vom Ausspähen der Firmengeheimnisse über die Manipulation dieser Daten. Der kriminellen Phantasie wären hier keine Grenzen gesetzt.

9.2.2 Abhängigkeit

Eine weitere, nicht zu verachtende Gefahr (gerade im Bezug auf die vollständige Auslagerung in eine Cloud wie z.B. die von Amazon) ist die Abhängigkeit von einem bestimmten Anbieter/Unternehmen. Was passiert wenn z.B. Amazon auf einmal ihre Clouds abschaltet oder einen totalen Datencrash hat o.ä? In dem Szenario der Amazon Cloud ist man als Unternehmen nahezu komplett von einem Dritt- Unternehmen abhängig, was zu erheblichen Problemen führen kann.

9.2.3 keine klaren Verantwortlichen

Wie bereits erwähnt, laufen einem physischen Hostserver nun mehrere virtuelle Maschinen. Dadurch ist z.B. ein Serveradmin auch gleichzeitig für viel mehr Server (wenn auch "nur virtuelle") verantwortlich. Hier ist die Gefahr groß, das die Grenzen der Verantwortlichkeiten im Betrieb verwischen und die Struktur verloren geht was fatale Folgen haben kann, wie z.B: fehlende Abstimmung, Einspielung von falschen Patches usw [20].

9.2.4 keine klare Trennung

Durch die (schon mehrfach) angesprochene Situation, das unter Umständen viele verschiedene virtuelle Server auf einem physischen Server laufen, kann es passieren, dass auch mehrere Anwendungen die als Unternehmens kritisch eingestuft werden, auf dem selben Host laufen, was z.B. zu Sicherheitsproblemen durch Angriffe von außen oder innen führen kann. Des weiteren wird es kritisch, wenn der Host dieser Anwendungen einen Crash zu verzeichnen hat und dann mehrere kritische Anwendungen / Server gleichzeitig außer Betrieb sind [20].

10 fiktives Realisierungsbeispiel

Nachdem nun einige Möglichkeiten aufgezeigt wurden, sowie die Kosten der Möglichkeiten exemplarisch berechnet und die Nutzen sowie Gefahren beleuchtet sind, wird nun ein kurzes, fiktives Realisierungsbeispiel dargestellt. Es wird nun grob der Ablauf einer Installation von VMware vSphere Hypervisor beschrieben. Auf dieses System können dann die virtuellen Server aufgesetzt werden.

10.1 Ablauf / Umsetzung

Um mit der Software VMware vSphere Hypervisor zu arbeiten, muss diese erstmal heruntergeladen und anschließend auf jedem Zielhost einmal installiert bzw. konfiguriert werden. Wichtig ist hierbei, besonders auf die Einstellungen im bereich Netzwerk (IP, DNS etc.) zu Achten, da dieser Server (ESX) nur per Remote gesteuert werden kann. Ist die Installation bzw. Konfiguration erfolgreich verlaufen und der Server ist gestartet, kann man sich an die Erstellung der virtuellen Maschinen machen, um diese im Anschluss je nach ihrer Verwendungsart (z.B. E-Mail Server) installieren bzw. konfigurieren zu können. Um die virtuellen Server zu erstellen, öffnet man einen belieben Webbrowser und greift über diesen auf den eben erstellten ESX Server zu. Auf der nun im Browser dargestellten Seite, hat man die Möglichkeit sich den vSphere Client herunterzuladen und zu installieren, der für die weitere Verwaltung des Hostservers benötigt wird. Nach der Installation des vSphere Clients, kann nun auf den Server zugegriffen werden un das erstellen der virtuellen Server kann beginnen. Dies geschieht einfach über den Assistenten unseres vSphere Clients, der beim Erstellen hilft. Wichtig ist darauf zu achten, dass das richtige Gastbetriebssystem ausgewählt wird und die Einstellungen zum Netzwerk, Festplatte und CPU / Arbeitsspeicher stimmen. Ist auch dieser Schritt abgeschlossen, kann man nun die virtuellen Server normal wie physische Server installieren / konfigurieren und sie somit ihrem Verwendungszweck (z.B. einem Fileserver) zuführen.

10.2 Ressourcen

Die Ressourcen für die Realisierung eines Solchen Vorhabens sind abhängig von den Anforderungen. Nehmen wir die unter Punkt 8.1 genannten Anforderungen für das Beispiel, benötigen wir (in Anlehnung an das in Punkt 8.2 gerechnete Beispiel) 6 Hostserver und mind. einen Client für den Zugriff auf die Hosts zum erstellen der Server (bei dieser Anzahl von Servern wären natürlich mehr Clients (inkl. Maus / Tastatur / Monitor bei Desktop PCs) vom Vorteil).

11 Fazit

Nach der nun vollendeten Betrachtung der Möglichkeiten, Kosten, Gefahren und dem Nutzen wird es Zeit ein Fazit zu ziehen. Das Ergebnis stand allerdings schon relativ früh fest. Eine Virtualisierung eines mittelständischen Unternehmens ist definitiv möglich und gut realisierbar. Hierbei spielt es keine Rolle welcher Weg genommen wird, denn das ist letzten Endes wiederum eine reine Geschmacks bzw. Kostenfrage: Will ich Kontrolle über die Hostserver sowie die virtuellen Server haben? Dann sollte man die Server selber hosten. Möchte man allerdings ein Stück der Verantwortung "abgeben", darüber hinaus alles zentral in einer Cloud gespeichert haben und man ist bereit ruhig auch ein paar Euro mehr auszugeben, ist es durchaus sinnvoll sich Ressourcen z.B. bei Amazon zu mieten und dorthin alles auszulagern. Egal welchen Weg der Virtualisierung das mittelständische Unternehmen einschlägt, die Vorteile sind enorm (um nur ein paar exemplarisch zu nennen): bessere Ressourcenauslastung bzw. Nutzen, evtl. Kostenersparnisse durch z.B. einen geringeren Wartungsaufwand, eine hohe Flexibilität auf geänderte Anforderungen zu reagieren durch die Möglichkeit z.B. schnell neue Server "ans Netz zu hängen" sowie eine hohe Mobilität der "virtuellen" Server. Auch wenn die Vorteile enorm sind, birgt diese Technick auch ein gewisses Maß an Gefahren über die man sich im Klaren sein sollte: die Gefahr des Datenmissbrauchs sowie die Abhängigkeit von bestimmten Komponenten ist je nach Virtualisierungsweg enorm hoch. Darüber hinaus birgt diese Technik aber auch ein paar "administrative" Probleme: Die Grenzen der Abhängigkeiten innerhalb des Unternehmens verschwimmen stark, da nun ein physischer Server viele weitere virtuelle Serer beeinhalten kann und dadurch es evtl. keinen wirklichen Verantwortlichen mehr gibt. Ein weiteres Problem ist, dass man sich evtl. keine Gedanken mehr über die Anwendungen der virtuellen Server auf den Hosts macht und somit mehrere unternehmenskritische Anwendungen auf einen Server hostet, was auch zu Problemen führen kann.

Zusammengefasst: Die Virtualisierung eines mittelständischen Unternehmens ist ein guter Schritt und kann sich mit der Zeit auch defintiiv rentieren. Das Einführen der Virtualisierung mag vielleicht komplex sein und zu beginn hohe Kosten verursachen, die sich aber mit der Zeit egalisieren sollten, da der Nutzen durch diese "neue Technik" so enorm ist. Entscheidet man sich für den Schritt der Virtualisierung, sollte man sich aber zu Beginn aber auch über die Gefahren bewusst sein um diese evtl. vermeiden zu können.

12 Literatur und Quellenverzeichnis

12.1 Fußnoten

  1. ↑ vgl. Multimediale Client-Server-Systeme (2009), S.40
  2. ↑ 2,0 2,1 Multimediale Client-Server-Systeme (2009), S.40
  3. ↑ vgl. Cloud Computing (2010), S.7f
  4. ↑ vgl. Cloud Computing (2010), S.10f
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 vgl. Cloud Computing (2010), S.12f
  6. ↑ vgl. Cloud Computing - Einsatz (2010), 1.Auflage S.3f
  7. ↑ Cloud Computing - Einsatz (2010), 1.Auflage S.4
  8. ↑ 8,0 8,1 Cloud Computing - Einsatz (2010), 1.Auflage S.3-6
  9. ↑ vgl. VMWare Workstation (2010)
  10. ↑ vgl. VMWare View (2010)
  11. ↑ vgl. VMWare Server (2010)
  12. ↑ Amazon Elastic Compute Cloud (2010)
  13. ↑ vgl. Amazon Elastic Compute Cloud (2010)
  14. ↑ Amazon Elastic Block StorageCloud (2010)
  15. ↑ vgl. Amazon Elastic Block StorageCloud (2010)
  16. ↑ Amazon Simple Storage(2010)
  17. ↑ vgl. Amazon Simple Storage(2010)
  18. ↑ 18,0 18,1 18,2 vgl. WinAzure Pdf (2010)
  19. ↑ vgl. Kostenersparnis (2010)
  20. ↑ 20,0 20,1 vgl. Gefahren Virtualisierung (2010)

12.2 Literaturverzeichnis

Multimediale Client-Server-Systeme Klaus Chantelau,René Brothuhn: Multimediale Client-Server-Systeme 1. Auflage, W3L, ISBN: 978-3-540-79748-7
Cloud Computing Christian Baun,Marcel Kunze,Jens Nimis,Stefan Tai: Cloud Computing: Web-basierte dynamische It-services 1. Auflage, Springer, ISBN: 978-3-642-01593-9
Cloud Computing - Einsatz Christian Baun,Marcel Kunze,Jens Nimis,Stefan Tai: Cloud Computing- Einsatz im E-Business 1. Auflage, Grin, ISBN: 978-3-640-7321-6

12.3 Herstellerquellen

Amazon Elastic Compute Cloud (2010) Amazon Elastic Compute Cloud, http://aws.amazon.com/de/ec2/ (15.12.2010, 11:41)
Amazon Elastic Block Storage Cloud (2010) Amazon Elastic Block Storage Cloud, http://aws.amazon.com/de/ebs/ (15.12.2010, 12:02)
Amazon Simple Storage (2010) Amazon Simple Storage, http://aws.amazon.com/de/s3/ (15.12.2010, 12:02)
Amazon Web Services (2010) Konfigurator Beispiel, http://calculator.s3.amazonaws.com/calc5.html (15.12.2010, 11:15)
Normaler Server (2010) Konfigurator Beispiel, http://www.ico.de/bto/bto.php?gruppe=ybto53&level=Tower_Server&typ= (14.12.2010, 20:15)
Virtualisierungs Host (2010) Konfigurator Beispiel, http://www.ico.de/bto/bto.php?gruppe=ybti02&level=Virtualisierungsserver&typ= (14.12.2010, 20:13)
VMWare Server (2010) WMWare Server, http://www.vmware.com/de/products/server/ (13.12.2010, 11:17)
VMWare View (2010) VMWare View 4.5, http://www.vmware.com/go/view45brochure (13.12.2010, 13:23)
VMWare Workstation (2010) WMWare Workstation, http://www.vmware.com/de/products/workstation/ (13.12.2010, 11:32)

12.4 Internetquellen

Gefahren Virtualisierung (2010) und-ausfallsicherheit/cyber-ark040510.html (17.12.2010 17:30)
Kostenersparnis (2010) Kostenersparnis durch Virtualisierung: http://www.it-on.net/ftp/dokumente/nje2007/kostenersparnis-durch-virtualisierung.pdf (15.12.2010 17:30)
Von „http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/Virtualisierung_eines_mittelst%C3%A4ndischen_Unternehmens_%E2%80%93_M%C3%B6glichkeiten%2C_Kosten%2C_Gefahren%2C_Nutzen“
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