Composable Infrastructure

In einer Composable Infrastructure werden die IT-Ressourcen als Services behandelt und nach Bedarf zugewiesen. HPE geht auf seiner Webseite sogar so weit, hierbei von „Infrastructure als Code“ zu sprechen.

Der gesamte Prozess der Bereitstellung von Infrastruktur gehe dabei über das „einfache Konvergieren oder Hyperkonvergieren von Hardware, Rechenleistung und Speicher zu einer inte­grierten Gesamteinheit hinaus“. Diese Aussage ist im Kern zwar richtig, aber nicht unbedingt klärend.

Etwas klarer werden die Aussagen, wenn man sie auf die tatsächlichen Aufgaben und die Situation der IT-Verwaltung zurechtrückt. Wie erwähnt werden IT-Dienste heute (und sicher auch in Zukunft) automatisiert bereitgestellt. Ob das nun virtualisiert im eigenen Rechenzentrum, on demand oder wie beim Serverless Computing auf fremder Hardware erfolgt, ist für diese Betrachtung nebensächlich. Das Ziel ist immer eine schnellstmögliche und automatisierte Bereitstellung der Dienste, etwa einer Webseite, die Anfragen annehmen kann, oder eines nachgeschalteten Systems für Bestellungen.

Eine vorbereitete virtuelle Maschine auf eine ebenfalls vorbereitete Hardware zu kopieren und dort zu starten, ist eine Sache von wenigen Minuten. Die Herausforderung liegt in der Konfiguration der virtuellen Maschine beziehungsweise der Hardware. Die neue Instanz des Dienstes muss die Verbindung zum Netzwerk, zum Speicher, der Datenbank und dem Nutzer erhalten. Und dann ist zu klären, wie viel Leistung all diese Subsysteme bekommen sollen. Welchen Durchsatz sollte die Netzanbindung aufweisen? Wie viele Benutzer muss der Webshop betreuen können oder welchen Umfang erhält die virtuelle Maschine in Sachen Arbeitsspeicher?

Es versteht sich von selbst, dass es kaum sinnvoll sein kann, ein automatisiertes Deployment von Anwendungen und Diensten zu verlangen und dann bei Bedarf Speicherbausteine nachzurüsten, oder etwa das Netzwerk zu patchen, damit die passenden Kapazitäten bereitstehen. Dies alles muss durch Konfiguration erfolgen.

In einer Composable Infrastructure muss daher die gesamte IT-Infrastruktur wie die physische Rechenleistung, der Speicher und die Netzwerkanbindung virtualisiert und als Services bereitgestellt werden. Die Konfiguration dieser virtualisierten Hardware muss zentral über ein Verwaltungssystem erfolgen. Dies muss in Echtzeit und weitgehend automatisch passieren, ohne manuelles Zutun eines Administrators. Eine Composable Infrastructure ist demnach eine Infrastruktur, die wahlfrei zusammengesetzt werden kann, wenn sie benötigt wird.

OpenStack wurde 2010 von dem US-Unternehmen Rackspace vorgestellt. Die Open-Source-Software soll Cloud-Dienste einfacher und besser verwaltbar machen. Durch vorbereitete Standards können Service-Anbieter schneller und einfacher auf die Kundenwünsche reagieren.

OpenStack basiert aus Standard-Hardware. Deren Orches­trierung sowie die Verwaltung der Hardware und der darauf laufenden virtuellen Maschinen und Container wird durch OpenStack übernommen. Ziel von OpenStack ist eine schnelle Inbetriebnahme von Diensten, die in virtuellen Maschinen laufen. Hierzu liefert OpenStack einen zentralen Dienst, der die Hypervisoren mit den System-Images versorgt. Die werden dann in einer bereitgestellten virtuellen Maschine ausgeführt.

OpenStack umfasst eine Vielzahl an Software-Modulen zur Verwaltung der virtuellen Dienste. Zum Kern gehören drei Software-Segmente zur Verwaltung der Rechner, des Speichers und der Netzwerke. Dies sind auch die drei zentralen Hardware-Blöcke, auf denen jegliche IT-Dienste basieren. Der Rechner oder Server als Compute-Plattform, die Anbindung an den Plattenspeicher für Daten, temporäre Auslagerungen oder allgemeine Speicherplattformen und die Netzwerke als Koppelglied dazwischen.

Cinder ist ein weiteres Modul zur Speicherverwaltung. Dabei handelt es sich um virtualisierte Speichereinheiten, die den virtuellen Maschinen als Blockspeicher zur Verfügung gestellt werden. Die Verwaltung der virtuellen Maschinen erfolgt durch OpenStack Nova. Plattenspeicher für Daten und virtuelle Maschinen wird mittels der OpenStack-Werkzeuge Swift (Object Storage) und Glance (Image Service) verwaltet. Das Modul Neutron schließlich kümmert sich um die Netzwerkanbindung. Zu diesen drei Funktionsblöcken, die die Basis jeglicher virtueller Systeme in einer OpenStack-Cloud mit Swift darstellen, kommen mittlerweile weitere und komfortablere Verwaltungsmodule. Horizon zum Beispiel umfasst ein Verwaltungssystem für die virtuelle Cloud.

OpenStack kann auf eine große Nutzerschar bauen. Die Community umfasst circa 80.000 Nutzer in nahezu 200 Ländern. OpenStack wird von einer Reihe führender Cloud-Anbieter unterstützt wie beispielsweise AT&T, Ericsson, Huawei, IBM, Intel, Rackspace, Red Hat und SUSE.

Der Trend zu immer komplexeren Systemen mit mehr Leistung ist ungebrochen. Eine Folge sind SoC-Bausteine. Dabei werden komplette Systeme, die bis dato mehrere Chips umfassten, in einen einzigen Chip gegossen.

Traditionelle Rechnersysteme bestehen aus einer Gruppierung unterschiedlicher Baugruppen. Deren Aufteilung erfolgte meist anhand ihrer Eigenschaften oder Funktionen. Da waren etwa die CPU, der Hauptspeicher, die Ein-/Ausgabebausteine, Interrupt-Controller, Bus-Controller und jede Menge Sensoren und Anzeige-Interfaces. Ein vollständiges System - ob PC, Server oder auch andere computergesteuerte Baugruppen – wurde meist aus diesen Bausteinen zusammengesetzt. Die Verbindung dazwischen erfolgt über die Leiterbahnen der Platinen. Auch wenn diese dank SMD (Surface Mounted Device) über die Jahre immer kleiner wurden, waren es immer noch Millimeter oder gar Zentimeter an Wegen zwischen den Baugruppen, die die Signale zurücklegen mussten. SoC reduziert diese Verbindungen auf Nanometer.

Die Vorteile von SoC sind klar. Die Systeme werden kleiner, kompakter und schneller. Die Nachteile sind fest vergossene Systeme. Eine Änderung oder Erweiterung ist nicht so einfach machbar. Eingesetzt wird die SoC-Technik vor allem dann, wenn es auf Größe, Stromverbrauch und Geschwindigkeit ankommt. Dies gilt meist bei Massenprodukten. Die modernen Smartphones kommen ohne SoC kaum mehr aus. Gleiches gilt für viele der aufkeimenden IoT-Produkte. Es sind Massenartikel, die oft kaum Jahre überdauern. Traditionelle Computersysteme aber werden weiter mit relativ vielen diskreten Bauteilen gefertigt. Ein unschlagbarer Vorteil der traditionellen Fertigung liegt darin, dass sie auf einem nach außen zugänglichen Bus mit Erweiterungs-Slots beruhen. Wenn notwendig, lassen sich leicht andere Baugruppen in das System einbringen. Zwar beruhen SoC-Systeme im Innersten auch immer auf der Grundlage mehrerer Busse, diese sind aber immer in Silizium gegossen und somit von außen nicht zugänglich.