Definition: Bauplan zur Bereitstellung von Cloud-Services Was ist eine Cloud-Architektur?

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Eine Cloud-Architektur beschreibt, auf welche Art und mit welcher technischen und organisatorischen Struktur verschiedene Cloud-Computing-Komponenten miteinander kombiniert sind. Sie ist quasi der Bauplan zur Bereitstellung von Cloud-Computing-Services wie Software-, Infrastruktur- oder Plattform-Services.

Bauplan zur Bereitstellung von Cloud-Computing-Services: Merkmale einer Cloud-Architektur, bestehend aus einer Kombination von Cloud-Komponenten zur Erbringung von Cloud-Leistungen.
Bauplan zur Bereitstellung von Cloud-Computing-Services: Merkmale einer Cloud-Architektur, bestehend aus einer Kombination von Cloud-Komponenten zur Erbringung von Cloud-Leistungen.
(Bild: gemeinfrei © Gerd Altmann / Pixabay)

Die Cloud-Architektur definiert, welche Cloud-Computing-Komponenten wie miteinander kombiniert sind und wie das Zusammenspiel dieser Komponenten aussieht, um Cloud-Computing-Services wie Software-, Infrastruktur- oder Plattform-Services (SaaS, IaaS, PaaS) bereitzustellen. Sie ist quasi der technologische und organisatorische Bauplan einer Cloud-Computing-Umgebung und legt fest, wie die Einzelkomponenten zur Ausführung der gewünschten Anwendungen und Services miteinander verbunden sind.

Cloud-Architekturen können sich je nach Anforderungen und ausgeführten Services stark unterscheiden. Grundsätzlich bestehen sie aus Hardwareressourcen, Virtualisierungsschicht, Softwarefunktionen, Anwendungen und Netzwerkleistungen. Organisatorisch lässt sich die Cloud-Architektur in die Liefermodelle Public Cloud, Private Cloud, Hybrid Cloud und Multi Cloud unterteilen. In einer Cloud-Architektur sind skalierbare Ressourcen und Services von der Hardware-Ebene abstrahiert, in Pools zusammengefasst und über ein öffentliches oder privates Netzwerk zugänglich.

Die Cloud-Architektur macht von herkömmlichen dedizierten und On-Premises-betriebenen Storage- und Server-Ressourcen unabhängig. Sie sorgt für eine hohe Flexibilität und verlagert den Kostenschwerpunkt von einmaligen Investitionskosten zu nutzungsabhängig abgerechneten monatlichen Betriebskosten. Große Cloud-Architekturen umfassen oft tausende physische Einzelkomponenten und -systeme, die verteilt in vielen verschiedenen Cloud-Rechenzentren betrieben werden. Cloud-Edge-Computing-Architekturen verlagern die Bereitstellung von Services und Ressourcen an den Rand einer Cloud.

Merkmale einer Cloud-Architektur

Wichtige Merkmale einer Cloud-Architektur sind in Stichpunkten zusammengefasst folgende:

  • von der Hardware abstrahierte Services und Ressourcen,
  • in Pools zusammengefasste und über öffentliche oder private Netzwerke erreichbare Services und Ressourcen,
  • hohe Flexibilität und Elastizität,
  • in großem Umfang und automatisch skalierbar,
  • mandantenfähig,
  • Bereitstellung, Konfiguration und Skalierung der Ressourcen und Services im Self-Service,
  • umfangreiche Monitoring- und Reporting-Möglichkeiten.

Technisch manifestieren sich diese Merkmale in der konsequenten Nutzung von Virtualisierung, Microservices, Containerisierung, Orchestrierung, Service-Meshs und Clustering.

Die Services einer Cloud-Architektur

Entsprechend der Servicemodelle des Cloud Computings ist die Cloud-Architektur für die Bereitstellung bestimmter Services konzipiert. Es wird zwischen diesen Servicemodellen unterschieden:

  • Infrastructure as a Service (IaaS)
  • Platform as a Service (PaaS)
  • Software as a Service (SaaS)

Teilweise werden diese Servicemodelle auch als Level einer Cloud-Architektur bezeichnet. Cloud-Architekturen unterstützen einzelne, alle oder bestimmte Kombinationen dieser Servicemodelle. Eine Cloud-Architektur, die Infrastrukturservices bereitstellt, bietet hardwarenahe Ressourcen wie Rechenleistung, Speicherplatz oder Networking. Das PaaS-Modell beinhaltet Leistungen wie die Bereitstellung von Laufzeit- und Programmierumgebungen beispielsweise zur Entwicklung von Anwendungen. Ein SaaS-Servicemodell stellt über das Netzwerk nutzbare Software und Anwendungen zur Verfügung. Moderne Cloud-Architekturen bedienen oft auch das FaaS-Servicemodell (Function as a Service). Bei diesem Modell ist die Cloud-Architektur darauf ausgerichtet, oft benötigte, spezialisierte Funktionen als Services bereitzustellen.

Welche organisatorischen Cloud-Architekturmodelle gibt es?

Neben der Unterscheidung nach Servicemodellen und technischer Ausrichtung einer Cloud-Architektur ist auch eine Unterscheidung nach verschiedenen Organisationsformen möglich. Es existieren Public-Cloud-, Private-Cloud-, Hybrid-Cloud- und Multi-Cloud-Architekturmodelle.

In einer Public-Cloud-Architektur sind die Ressourcen und Services für viele verschiedene Kunden gleichzeitig über das öffentliche Internet erreichbar und nutzbar. Sie werden von einem Cloud-Provider für alle auf einer gemeinsamen Cloud-Plattform verwaltet und den verschiedenen Mandanten zugeteilt. Es kann zu gegenseitigen Beeinflussungen bei der Nutzung der Public Cloud kommen.

Eine Private-Cloud-Architektur stellt die Cloud-Computing-Ressourcen und -Services exklusiv für einen einzelnen Nutzer (zum Beispiel ein Unternehmen) zur Verfügung. Die Cloud wird exklusiv für diesen betrieben und ist vor den Zugriffen anderer Benutzer geschützt. Gegenüber einer Public-Cloud-Architektur bietet sie den Vorteil, dass sie individuell anpassbar ist und sich strenge Anforderungen hinsichtlich Datensicherheit und Compliance umsetzen lassen.

In einer hybriden Cloud-Architektur sind Public Cloud und Private Cloud kombiniert. Je nach Anforderung werden einzelne Services oder Ressourcen aus der privaten oder aus der öffentlichen Cloud bezogen. Die jeweiligen Vorteile der privaten oder öffentlichen Cloud lassen sich bedarfsgerecht kombinieren.

Multi-Cloud-Architekturen vereinen Services und Ressourcen mehrerer privater oder öffentlicher Cloud-Anbieter. So lassen sich Abhängigkeiten von einzelnen Anbietern verhindern und die benötigten Leistungen aus der jeweils dafür am besten geeigneten oder günstigsten Cloud-Umgebung beziehen.

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Die Ebenen und Technologiekomponenten einer Cloud-Architektur

Abhängig von den unterstützen Servicemodellen und den Organisationsformen können Cloud-Architekturen sehr unterschiedlich gestaltet sein. Prinzipiell lässt sich die Architektur aber immer auf ähnliche grundlegende Technologiekomponenten, die in verschiedene Ebenen organisiert sind, zurückführen. Die Basis und unterste Ebene einer Cloud-Architektur bildet die Hardware mit ihren Servern, Storage-Plattformen und Networking-Geräten wie Router und Switche. Sie werden in einem oder mehreren Rechenzentren betrieben und stellen ihre Ressourcen wie Computing-, Storage- oder Networking-Leistung zur Verfügung.

Über der Hardware-Ebene befindet sich eine Virtualisierungsebene, die die Ressourcen von der Hardware-Ebene abstrahiert und in Pools zusammenfasst. Die Virtualisierung sorgt dafür, dass sich die Ressourcen nicht mehr physisch auf einen einzelnen Rechner beziehen, sondern in verteilter Form, flexibel von mehreren Anwendungen oder Mandanten nutzbar werden. Die oberste Ebene einer Cloud-Architektur bildet die Service- und Anwendungsebene. Sie stellt die abstrahierten Ressourcen in Form von Services, Anwendungen, Funktionen oder Infrastrukturleistungen den Endbenutzern über ein Netzwerk zur Verfügung.

Zu den technologischen Teilkomponenten dieser drei Architekturebenen gehören unter anderem Management- und Automatisierungssoftware, virtuelle Maschinen, Datenbanken, Kommunikationsanwendungen, Container-Umgebungen, Service-Meshs, Front-End-Plattformen, Benutzerinterfaces, APIs und vieles mehr.

Die Cloud-Sicherheitsarchitektur

Um die Sicherheit einer Cloud-Plattform zu gewährleisten, wird die Cloud-Architektur um Sicherheitskonzepte, Sicherheitskomponenten und Sicherheitselemente ergänzt und mit einer umfassenden Cloud-Sicherheitsarchitektur ausgestattet. Je nach Cloud-Architektur, Servicemodell und Organisationsform liegt die Verantwortung für die Sicherheit der einzelnen Teilbereiche beim Anbieter, beim Kunden oder bei beiden.

Typische Elemente und Komponenten einer Cloud-Sicherheitsarchitektur sind Identitäts- und Zugriffsmanagement (IAM), Authentifizierung, Verschlüsselung, Firewalling, Datenklassifizierung, Segmentierung, Logging und Reporting, IDS und IPS und einiges mehr.

Vorteile einer passend gestalteten Cloud-Architektur

Effiziente, den Anforderungen entsprechend gestaltete Cloud-Architekturen bieten den Vorteil, dass sich neue Anwendungen und Services schnell und bedarfsgerecht bereitstellen lassen. Sie unterstützen cloudnative Anwendungen für die digitale Transformation von Geschäftsprozessen und können dynamisch den aktuellen Marktanforderungen angepasst werden.

Viele Aufgaben sind automatisierbar, wodurch sich der manuelle Aufwand reduziert. Die benötigten Ressourcen und Services sind einfach zu skalieren und passen sich dynamisch dem aktuellen Bedarf an. Zudem ermöglicht eine passend gestaltete Cloud-Architektur die Einhaltung der zu erfüllenden Datensicherheits- und Compliance-Anforderungen. Weitere Vorteile einer effizienten Cloud-Architektur sind eine transparente Kostengestaltung und die Erfüllung bestehender Verfügbarkeitsanforderungen und definierter SLAs.

Public, Private, Hybrid & Co.: Definitionen rund um Cloud Computing

Definitionen rund um Cloud ComputingAlle relevanten Schlagworte aus dem Bereich Cloud Computing finden Sie auch gut erklärt in unseren Definitionen. Ganz im Sinne eines kleinen, aber feinen Glossars lesen Sie hier leicht verständliche Erklärungen zu den wichtigsten Begriffen. Als Service für Sie haben wir die hier erklärten Begriffe in unseren Beiträgen auch direkt mit den zugehörigen Lexikoneinträgen verlinkt. So können Sie die wichtigsten Begriffe direkt dort nachschlagen, wo sie im Text auftauchen.  

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