Datenwolken über Innsbruck

Wolken sind derzeit in aller Munde – nicht nur in der Meteorologie, sondern auch in der Informatik. Forscherinnen und Forscher am Institut für Informatik beschäftigen sich schon lange mit dem Thema Cloud Computing.
Datenwolken über Innsbruck
Bild: Bei „Cloud Computing“ spielt sich die Rechenleistung nicht mehr lokal, sondern auf externen Servern, in der „Cloud“, ab. Bildnachweis: Heidemarie Baier/pixelio.de

Cloud-Computing Enthusiasten bringen immer wieder das Beispiel der New York Times vor: Elf Millionen Artikel sind zwischen 1851 und 1980 in der New York Times erschienen. Heute sind alle digitalisiert vorhanden. Die hinter einer derartigen Digitalisierung steckende Computerleistung ist nur schwer vorstellbar: Alle Ausgaben müssen gescannt werden, aus vielen Einzelbildern der Zeitungsseiten setzt ein Programm schließlich die jeweils komplette Seite oder den jeweiligen Artikel zusammen und speichert das Ergebnis als Bilddatei. Klassisch wäre ein solches Projekt mit Millionenkosten und einer Computer-Rechenzeit von zumindest mehreren Wochen verbunden; die Cloud hat es in nicht einmal zwei Tagen geschafft.

Junges Feld Cloud Computing

„Cloud Computing ist relativ jung und bedeutet vereinfacht, dass man sich Rechenleistung mit oder ohne Software extern über das Internet anmietet“, erklärt Prof. Thomas Fahringer. Er ist Leiter des Instituts für Informatik der Uni Innsbruck und leitet die Gruppe Verteilte und Parallele Systeme (DPS), die sich mit Cloud Computing beschäftigt. Große Firmen wie Google, Microsoft oder Amazon unterhalten riesige Serverparks, um die täglich anfallende Rechenleistung zu bewältigen. Diese Serverparks sind alle auf Maximalbelastung ausgelegt, damit, etwa bei Amazon, das Bestell- und Logistiksystem auch einem großen Ansturm standhält. Die Ausrichtung auf Spitzenlast bedeutet aber auch, dass es immer wieder Zeiten gibt, zu denen viele Rechner kaum  genutzt werden, und hier nimmt die Geschäftsidee Cloud Computing ihren Anfang: „Diese Unternehmen haben überlegt, wie sie ihre ungenutzte Rechenleistung zu Geld machen können. Die Antwort war: Sie vermieten die Rechner und Software“, erklärt Thomas Fahringer. Externe Firmen mieten sich so Rechenkapazitäten, die ohne größere Probleme auch aufgestockt werden können: „Die Cloud kann je nach Bedarf und Budget neue Rechner über das Internet an eine Anwendung anbinden, so dass zusätzliche Leistung auf Abruf angefordert werden kann.“

Besonders interessant für Unternehmen ist die mögliche Kostenersparnis, die mit einem Wechsel auf Cloud-Rechner verbunden ist: Sowohl die Rechner selbst, die alle paar Jahre teuer erneuert werden müssen, als auch Gehaltskosten für Wartungspersonal sind Punkte, die bei einem Wechsel wegfallen. Und auch für die Wissenschaft eröffnet Cloud Computing neue Möglichkeiten: Für besonders rechenintensive Simulationen oder Datenauswertungen stellen die Universitäten und Forschungseinrichtungen derzeit selbst Server und Rechnerkapazitäten zur Verfügung. Diese Leistung reicht aber für manche, besonders rechenintensive Anwendungen nicht aus. Für solche spezielle Simulationsexperimente wäre es daher durchaus interessant zusätzliche Rechenpower auf Zeit über die Cloud anzumieten.

Thomas Fahringer warnt allerdings vor zu großem Vertrauen an das Argument der Kostenersparnis in jedem Fall: Die Innsbrucker Forscher haben durch Experimente belegt, dass die Cloud in verschiedenen Anwendungsfällen um einiges teurer kommen kann als eigene Infrastruktur. Etwa im Rahmen einer rechenintensiven wissenschaftlichen Anwendung, die ein Jahr lang läuft: Das würde rund vier Millionen US-Dollar kosten. „Das ist ein realistisches Beispiel, das wir durchgerechnet haben – und um diese Kosten könnte man sich die nötigen Prozessoren auch gleich mehrfach selbst kaufen.“

ASKALON

Das Erstellen von Anwendungen für die Cloud ist eine komplexe Herausforderung, da die meisten Anwendungen nicht darauf ausgelegt sind, auf mehreren Prozessoren zugleich ausgeführt zu werden. Entwickler von Anwendungen müssen sich deshalb mit einer Vielzahl neuer Technologien beschäftigen, um dieses neue Medium effizient zu nutzen. Hier setzt die Forschung der DPS-Gruppe am Institut für Informatik an: Die Gruppe hat ein System namens ASKALON mit dem Ziel entwickelt, das Erstellen und die Ausführung von wissenschaftlichen Cloud-Anwendungen grundlegend zu vereinfachen. ASKALON versteckt dabei die technischen Details und die Komplexität der Cloud hinter einfach zu benutzenden Programmen und einer graphischen Benutzeroberfläche: Der Benutzer benötigt nur noch einen Account bei einem kommerziellen Cloud-Anbieter und kann seine Anwendungen mit nahezu unbegrenzter Rechenleistung auf einer Cloud ausführen. Gut investierte Forschungsarbeit, denn bei einem ist sich Thomas Fahringer sicher: „Die Cloud ist kein Hype, sondern eine zukunftsorientierte IT-Infrastruktur mit einem nachhaltigen Geschäftsmodell, das sich halten wird.“

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