Was ist Hybrid-Cloud-Architektur?

• Hybrid-Cloud-Architektur bezieht sich auf eine Umgebung, die lokale Konfigurationen, private Cloud, öffentliche Cloud und Edge-Konfigurationen kombiniert, um eine einzigartige, flexible und verwaltete IT-Infrastruktur zu schaffen.
• Als Architekturmodell spielt die Hybrid Cloud eine Schlüsselrolle bei der digitalen Transformation und bietet Unternehmen eine flexible, portable und kosteneffiziente Möglichkeit, diese zu erreichen.
• Mit der zunehmenden Beliebtheit des kommerziellen Cloud Computing und dem wachsenden Bedarf an digitaler Transformation wenden sich Unternehmen Hybrid-Cloud-Lösungen zu, um Kosten zu kontrollieren und die Gesamtflexibilität zu verbessern.

Wie funktioniert die Hybrid-Cloud-Architektur?

Hybrid-Cloud-Architektur bezieht sich auf eine Umgebung, die lokale Konfigurationen, private Cloud, öffentliche Cloud und Edge-Konfigurationen kombiniert, um eine einzigartige, flexible und verwaltete IT-Infrastruktur zu schaffen.

Als Architekturmodell spielt die Hybrid Cloud eine Schlüsselrolle bei der digitalen Transformation und bietet Unternehmen eine flexible, portable und kosteneffiziente Möglichkeit, bestehende Anwendungen zu modernisieren, Daten bereitzustellen und Arbeitslasten über mehrere IT-Umgebungen hinweg auszuführen.

Hybrid-Cloud-Architekturen sind komplex und variieren je nach den Anforderungen und Anwendungsfällen jedes Unternehmens. Obwohl es keinen einheitlichen Ansatz für den Aufbau einer Hybrid-Cloud-Infrastruktur gibt, teilen sie alle hybride IT-Umgebungen (sowohl vor Ort als auch außerhalb des Standorts), darunter:

Lokale Umgebung („Local“): Eine traditionelle Form des Computings, bei der eine Organisation IT-Ressourcen, Netzwerke, Speicher und Software auf Hardware und Servern verwaltet und ausführt, die sich in ihrem eigenen physischen Standort befinden, wie z. B. einem Bürogebäude oder einem lokalen Rechenzentrum.

Private-Cloud-Umgebung: Eine Cloud-Computing-Umgebung, in der alle Ressourcen isoliert sind und ausschließlich für eine einzelne Organisation betrieben werden. Private Clouds kombinieren viele Vorteile des Cloud Computing mit der Sicherheit und Kontrolle der lokalen IT-Infrastruktur.

Public-Cloud-Umgebung: Eine Art von Cloud Computing, die von einem externen Cloud-Dienstanbieter (CSP) wie Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, IBM Cloud oder Google Cloud gehostet wird. Diese Public-Cloud-Dienstanbieter hosten öffentliche Cloud-Computing-Ressourcen wie einzelne virtuelle Maschinen (VMs) und andere Cloud-Computing-Dienste über das öffentliche Internet auf Pay-per-Use-Basis.

Viele mittelständische Unternehmen nutzen mehr als einen, und die meisten großen Unternehmen nutzen alle drei der unten aufgeführten Cloud-Service-Typen:

Infrastructure as a Service (IaaS) bietet Verbrauchern bedarfsgesteuert Rechen-, Netzwerk- und Speicherressourcen über das Internet und auf Pay-per-Use-Basis. IaaS ermöglicht es Endbenutzern, Ressourcen nach Bedarf zu vergrößern oder zu verkleinern, wodurch die Notwendigkeit hoher anfänglicher Investitionsausgaben oder überflüssiger „eigener“ Infrastruktur reduziert wird, insbesondere wenn Arbeitslasten zunehmen.

Platform as a Service (PaaS) bietet eine vollständige Cloud-Plattform (wie Hardware, Software und Infrastruktur) zum Entwickeln, Ausführen und Verwalten von Anwendungen, ohne die Kosten, Komplexität und Unflexibilität, die mit dem Aufbau und der Wartung dieser Plattform vor Ort verbunden sind.

Software as a Service (SaaS) bezeichnet cloudgehostete Anwendungssoftware für Endbenutzeranwendungen (z. B. Zoom, Dropbox). SaaS-Dienstanbieter sind für den Betrieb, die Verwaltung und die Wartung der Software und der Infrastruktur, auf der sie läuft, verantwortlich. SaaS ist der häufigste Public-Cloud-Dienst und das dominierende Softwarebereitstellungsmodell.

Die Komponenten einer Hybrid-Cloud-Architektur

Die ideale Hybrid-Cloud-Architektur bietet Unternehmen eine leistungsstarke Rechen- und Speicherkapazität, eine Netzwerkkonnektivität mit niedriger Latenz, Virtualisierung und robuste Sicherheit.

Neben der Kombination von Anwendungen, die auf mehreren Ressourcen (lokale Infrastruktur, private Cloud und öffentliche Cloud) ausgeführt werden, umfassen Hybrid-Cloud-Architekturen diese anderen Schlüsselkomponenten.

1. Netzwerkkonnektivität

Netzwerkkonnektivität ist eine Schlüsselkomponente einer Hybrid-Cloud-Architektur. Netzwerkverbindungen ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Ressourcen über mehrere Standorte hinweg.

Die Hybrid-Cloud-Konnektivität basiert auf der Verwendung der folgenden Technologien:

Ein VPN (Virtual Private Network) stellt eine sichere Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei Netzwerkendpunkten (Knoten) her. Ein VPN erstellt einen verschlüsselten Tunnel, der die Vertraulichkeit der vom Benutzer übertragenen Daten sowie der Anmeldeinformationen und Zugriffsinformationen über das Internet schützt. Mit VPNs können lokale und private Cloud-Infrastrukturen über eine private und sichere Verbindung auf einem öffentlichen Netzwerk sicher verbunden werden.

Ein WAN (Wide Area Network) verbindet Computer über ein großes Gebiet, zum Beispiel von einer Region zur anderen oder sogar von einem Kontinent zum anderen. Das Internet ist das größte WAN und verbindet Milliarden von Computern weltweit. In der Unternehmenswelt verbindet das WAN Büros, Rechenzentren, Cloud-Anwendungen und Cloud-Speicher. Cloud-basierte WANs ermöglichen es Organisationen, lokale Netzwerke von Büros und Rechenzentren mit cloudbasiertem Speicher, Anwendungen und anderen Ressourcen zu verbinden.

Eine API (Application Programming Interface) ist eine Reihe definierter Regeln, die es verschiedenen Anwendungen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, indem sie als Zwischenschicht für die Verarbeitung von Datenübertragungen zwischen Systemen fungiert. APIs ermöglichen es Unternehmen, die Daten und Funktionalitäten ihrer Anwendungen für externe Drittanbieter-Entwickler, Geschäftspartner und interne Dienste zu öffnen. In einer Hybrid-Cloud-Architektur werden APIs über HTTP-Anfragen zwischen den Clouds aufgerufen, um Anwendungen, Datenbanken und Netzwerke zu verbinden.

2. Virtualisierung

Moderne Hybrid-Cloud-Architekturen basieren auf Virtualisierungstechnologie, die Software verwendet, um eine abstrakte Schicht eines virtuellen Computersystems auf physischer Hardware zu erstellen und so mehrere virtuelle Computer, sogenannte virtuelle Maschinen (VMs), zu erstellen. Die Virtualisierung wurde ursprünglich von VMware für Unternehmen entwickelt und ist eine Schlüsselkomponente des Cloud Computing für Unternehmen. Sie ermöglicht es Organisationen, mehrere virtuelle Computer, Betriebssysteme und Anwendungen auf einem einzigen physischen Server auszuführen.

Sie ermöglicht es Benutzern auch, Computerressourcen nach Bedarf zu erwerben und sie kosteneffizient zu skalieren, wenn die Arbeitslasten zunehmen.

Neben virtuellen Servern verwenden Hybrid-Cloud-Architekturen viele andere Arten der Virtualisierung, darunter Netzwerkvirtualisierung. Netzwerkvirtualisierung umfasst Software-Defined Networking (SDN), das die Hardware (die sogenannte „Steuerungsebene“) virtualisiert, die das Routing des Netzwerkverkehrs steuert. Network Functions Virtualization (NFV) virtualisiert ein oder mehrere Hardwaregeräte, die eine bestimmte Netzwerkfunktion bereitstellen, wie z. B. eine Firewall, einen Load Balancer oder einen Verkehrsanalysator, und erleichtert so die Konfiguration, Verwaltung und Administration dieser Geräte.

Virtualisierung ermöglicht auch Infrastructure as Code (IaC), das die Konfiguration der Infrastruktur automatisiert und es Entwicklern ermöglicht, Cloud-Anwendungen schneller, mit geringerem Risiko und zu geringeren Kosten zu entwickeln, bereitzustellen und zu skalieren.

3. Containerisierung

Container sind leichte, ausführbare Anwendungskomponenten, die den Quellcode der Anwendung mit allen erforderlichen Betriebssystembibliotheken und -abhängigkeiten kombinieren, um den Code in jeder Umgebung auszuführen, und sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Hybrid-Cloud-Architekturen. Anstatt die zugrunde liegende Hardware wie VMs zu virtualisieren, virtualisieren Container das Betriebssystem (normalerweise Linux oder Windows).

Mit einer höheren Portabilität und Ressourceneffizienz als virtuelle Maschinen (VMs) sind Container zur De-facto-Recheneinheit für moderne Cloud-native Anwendungen geworden. Cloud-native Anwendungen wurden speziell für die Ausführung in der Cloud entwickelt, von DevOps-Teams und anderen für Skalierbarkeit konzipiert und bestehen aus Microservices, auch Microservices-Architekturen genannt. Das bedeutet, dass eine einzelne Anwendung aus vielen kleineren, lose gekoppelten und unabhängig bereitstellbaren Komponenten oder Diensten besteht.

Microservices beschleunigen die Softwareentwicklung und -bereitstellung, da jeder Dienst einzeln entwickelt und bereitgestellt werden kann. Viele große Unternehmen sind von der Entwicklung monolithischer Anwendungen zu Microservices-basierten Anwendungen übergegangen, wie Amazon, das Microservices verwendet, um Benutzeraktivitäten, deren Verlauf und andere Daten zu verfolgen, um Echtzeit-Empfehlungen für ein besseres Kundenerlebnis zu geben.

4. Einheitliches Hybrid-Cloud-Management

Der aktuelle Ansatz für Hybrid Cloud beinhaltet eine einheitliche Plattform zum Erkennen, Bearbeiten und Verwalten von Daten und Ressourcen vor Ort, in privaten und öffentlichen Clouds. Die Kombination von Hybrid-Cloud-Plattformen und -Tools vereinheitlicht die Funktionen Rechnen, Speicher, Netzwerk, Datenbank, Analysen und Sicherheit, um Konsistenz und Zuverlässigkeit in einer vielfältigen Hybrid-Cloud-Umgebung zu gewährleisten.

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Gängige Hybrid-Cloud-Plattformen mit vorkonfigurierter Hardware, Software und Diensten umfassen AWS Outposts, Google Cloud Platform, VMware Hybrid Cloud und Red Hat OpenShift. Jede Plattform integriert in der Regel Standard-Cloud-Technologien wie Kubernetes zur Orchestrierung containerbasierter Dienste und anderer Softwarefunktionen. Diese einheitlichen Verwaltungstools werden verwendet, um diese Ressourcen von einer einzigen Verwaltungsplattform aus zu überwachen, zuzuweisen und zu verwalten, und bieten eine IT- und Netzwerkmanagementstrategie, um mehrere Überwachungstools und Datenströme in einer einzigen Schnittstelle zu konsolidieren.

Hier ist ein Überblick über die wichtigsten Funktionen, die mit einer Hybrid-Cloud-Management-Plattform verbunden sind:

Ressourcenverwaltung

Tools für gehostete Hybrid-Cloud-Dienste helfen den Beteiligten, Ressourcen vor Ort und in Cloud-Umgebungen basierend auf den Anwendungsanforderungen zuzuweisen und neu zuzuweisen. Beispielsweise können Organisationen wie Finanzinstitute private Clouds nutzen, um sensible Kundeninformationen zu speichern, und öffentliche Clouds, um neue Anwendungen wie mobile Banking-Apps zu testen.

Workload-Orchestrierung

Hybrid-Cloud-Architekturen verwenden Container-Orchestrierungstools wie Kubernetes oder Docker Swarm, um containerisierte Workloads zu automatisieren. Diese Technologien helfen Entwicklern, Container schnell auf Serverclustern an verschiedenen Standorten bereitzustellen, auszuführen und zu synchronisieren. Sie verbessern auch die Skalierbarkeit containerisierter Workloads, was bedeutet, dass DevOps- und andere Teams bei Bedarf automatisch Kubernetes-Cluster hinzufügen können, die containerisierte Anwendungen ausführen, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Leistung optimiert werden.

Datenintegration

Hybride Umgebungen sammeln und verarbeiten Daten aus verschiedenen Quellen, was eine Datenintegration erfordert, den Prozess der Kombination von Daten aus mehreren Quellsystemen, um eine einheitliche Ansicht zu erstellen.

Datenmanagementlösungen für Hybrid Cloud umfassen Datenanalyse-Softwareplattformen, die künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen nutzen, um Daten zu sammeln, zu organisieren und zu analysieren. Viele dieser Datenintegrationstools verwenden das Konzept des Data-Fabric-Designs, das über verschiedene Technologien in einer gemischten Umgebung läuft und Daten aus mehreren Quellsystemen kombiniert, um eine einheitliche Ansicht zu erstellen.

Data Governance

Data-Governance-Tools bieten eine weitere technologische Schicht in einer Hybrid-Cloud-Architektur, damit Organisationen Richtlinien und Protokolle erstellen und verwalten können, die definieren, wie ihre Daten in Übereinstimmung mit Compliance- und Regulierungsstandards gespeichert, verwaltet und verwendet werden sollen.

Sicherheit

Hybrid-Cloud-Sicherheit umfasst die Technologien und Best Practices, die zum Schutz sensibler Informationen einer Organisation in einer Umgebung eingesetzt werden, in der Daten und Anwendungen durch eine Kombination aus lokalen, privaten und öffentlichen Cloud-Plattformen fließen. Die Sicherheitsschicht einer Hybrid-Cloud-Architektur umfasst technische Kontrollen wie Verschlüsselung, Netzwerkauthentifizierung und Verwaltungssoftware:

Datenverschlüsselung

Datenverschlüsselung wird in Hybrid-Cloud-Umgebungen eingesetzt, um sensible Daten vor Datenschutzverletzungen oder Cyberangriffen, einschließlich Malware und Ransomware, zu schützen.

Identity and Access Management (IAM): Das IAM-Verwaltungstool ist eine standardmäßige Autorisierungsmethode, die digitale Identitäten für alle Benutzer erstellt, um sie proaktiv zu überwachen und bei allen Dateninteraktionen einzuschränken.

Security Information and Event Management (SIEM): Das SIEM-Verwaltungstool bietet eine Sicherheitsüberwachungs- und Beobachtbarkeitskonsole sowie eine umfassende Sicherheitsorchestrierungslösung, die die Bedrohungsüberwachung, die Echtzeit-Bedrohungserkennung und die Reaktion automatisiert.

Disaster Recovery (DR): Hybrid-Cloud-basierte Disaster-Recovery-Tools bieten Datenschutz für Sicherung, Aufbewahrung und Wiederherstellung von Daten, um die Wiederherstellung verlorener Daten zu beschleunigen und den normalen Geschäftsbetrieb wiederherzustellen.

Vorteile der Hybrid-Cloud-Architektur

Eine Hybrid-Cloud-Architektur bietet mehrere Vorteile, darunter:

Agilität und Skalierbarkeit

Hybrid-Cloud-Architekturen erhöhen die Agilität, indem sie schnell Ressourcen in lokalen, öffentlichen oder privaten Clouds zuweisen und freigeben, um sich ändernde Geschäftsanforderungen einfach zu erfüllen. Dank bedarfsgesteuerter Cloud-Ressourcen bieten Hybrid-Clouds auch eine praktisch unbegrenzte Skalierbarkeit nach oben und unten.

Business Continuity

Hybrid-Cloud-Bereitstellungen reduzieren Ausfallzeiten, indem sie die Geschäftskontinuität durch die Replikation kritischer Daten in die Cloud optimieren und während Spitzennachfragezeiten Skalierbarkeit ermöglichen.

Kosteneinsparungen

Eine Hybrid-Cloud-Strategie kann dazu beitragen, Investitionsausgaben zu reduzieren, indem Arbeitslasten in die öffentliche Cloud verlagert werden, wodurch die laufenden Kosten für die Wartung und Aufrüstung vorhandener Hardware vermieden werden.

Anwendungsmodernisierung

Eine Hybrid-Cloud-Umgebung bietet die Flexibilität und Sicherheit, die für die Modernisierung von Anwendungen erforderlich sind, d. h. die Aktualisierung vorhandener Anwendungen in eine skalierbare Cloud-native Anwendungsumgebung. Dies ermöglicht die schnelle Erstellung, automatische Bereitstellung und regelmäßige Aktualisierung von Anwendungen unter Vermeidung von Wasserfall-Entwicklungszyklen.

Einführung generativer KI

Hybrid-Cloud-Infrastruktur beschleunigt die Einführung generativer KI und ihre starke Abhängigkeit von großen Datenmengen und großen Sprachmodellen (LLMs), indem sie unbegrenzte Speicherkapazitäten, Rechenleistung und schnelle Skalierbarkeit bietet.