Was ist Cloud Computing?

Cloud Computing ist inzwischen zu einem unverzichtbaren Bestandteil für viele Bereiche in der IT geworden. Wenn wir heute von der "Cloud" sprechen, meinen wir damit die Bereitstellung von IT-Ressourcen über das Internet und zwar von einzelnen Apps über Datenbanken bis hin zum Rechenzentrum.

• Fun Fact: Hast Du Dich auch schon mal gefragt, woher der Name "Cloud" kommt? In den frühen 90er-Jahren wurden die Server und Netzwerkinfrastrukturen, die zusammen das Internet bilden, in technischen Diagrammen oft als Wolke dargestellt.

Seit dem digitalen Zeitalter wissen die meisten, dass mit Cloud nicht nur eine Ansammlung von Wassertropfen, sondern auch von Daten gemeint ist. Physikalisch besteht eine "Datenwolke" aber aus einer Menge Hardware. Die hochspezialisierten Computer mit besonderen Rechenkapazitäten und riesigen Festplatten für die Speicherung von Daten, sind über Kabel verbunden und stehen zum Teil zu hunderttausenden an einem Ort, dem Datenzentrum oder der Serverfarm. Diese wiederum ist übers Internet mit anderen Serverfarmen verbunden. Diese Big-Data-Netzwerke bilden die Grundlage für die Cloud-Software. Über die kannst Du dann die Cloud-Dienste der großen Anbieter nutzen. Einen gewissen Speicherplatz bekommst Du sogar umsonst – vorausgesetzt, Du registrierst Dich bei Google, Microsoft und Co.

Ein wichtiger Beschleunigungsfaktor in der Entwicklung der Cloud waren die Smartphones. Obwohl der Astronom und Informatiker Herbert R. J. Grosch schon Anfang der 50er-Jahren das erste Cloud-Modell für seinen Arbeitgeber IBM entwickelte, brachten erst die intelligenten Handys die technologische Entwicklung der Cloud so richtig in Schwung. Standen wir vorher oft vor dem Problem, dass Dokumente z.B. auf unserem Computer zu Hause nicht auf dem gleichen Stand waren wie bei dem Rechner in der Uni oder auf der Arbeit, können wir Dank Cloud-Technologie von nahezu jedem Gerät auf die persönlichen Daten zugreifen und zwar immer auf den letzten Stand.

Cloud Computing ermöglicht eine IT-Infrastruktur in sogenannten Rechnerwolken oder im Internet. Dazu zählen Speicherplatz, Rechenleistung, Anwendungssoftware und Datenbanken. Der Vorteil, solche Dienste in eine Cloud auszulagern, sind passgenaue Lösungen für die aktuelle Situation eines Unternehmens – also sehr hohe Flexibilität. Hier können Kosten für Hardware und Software gespart werden, wenn eine Firma saisonale Peaks abfängt. Obendrein punktet die hohe Geschwindigkeit und die Möglichkeit, global zu skalieren. IT-Ressourcen stehen genau dann zur Verfügung, wenn sie gebraucht werden. Zusätzlich kann die Zuverlässigkeit gesteigert werden, z.B. beim Nutzen globaler Netzwerke von Datenzentren, die die Daten speichern und im Worst Case wiederherstellen können.

• Bei IaaS (Infrastucture-as-a-Service) wird eine IT-Infrastruktur in der Cloud genutzt, bestehend aus virtuellen Computern, Speichern und Betriebssystemen. Diese Variante ist die grundlegende Ebene des Cloud Computings. Hier werden Ressourcen in Form von Hardware bereit gestellt und die Nutzer:innn greifen über eine API oder ein Dashboard auf die gemietete Infrastruktur zu.

• PaaS (Platform-as-a-Service) bietet eine Umgebung für Entwicklung, Tests und Verwaltung von Softwareanwendungen, beispielsweise zur schnellen Entwicklungen von mobilen Apps. Im Gegensatz zu lokalen Entwicklungsumgebungen ist die Cloud-Variante von überall erreichbar. Bei den Hyperscalern kannst Du als Entwickler:in bei Google App Engine, Microsoft Azure oder Amazons Elastic Beanstalk Live-, Stage- und Testumgebungen nutzen und immer auf ein Rollback zurückgreifen.

• SaaS (Software-as-a-Service) hingegen ist die Bereitstellung und Wartung von Softwareanwendungen im Web, wie die Programme der Adobe Creative Cloud oder die Anwendungsservices von Google Docs und Microsoft 365. Oft sind die SaaS vorkonfigurierte Plug-and-Play-Produkte mit denen die Endnutzer:innen sofort loslegen können. Sie müssen sich auch nicht mehr um Aktualisierungen kümmern, Bugs werden mit Updates aus der Welt geschaffen und die User:innen können von unterschiedlichen Geräten auf die Software zugreifen.

• BPaaS (Business Process as a Service) erlaubt Unternehmen den gesamten Business-Prozess in die Cloud auszulagern, um so einheitliche Prozesse z.B. für die Buchhaltung oder die Auftragsvergabe zu etablieren.

• FaaS (Function-as-a-Service) sind wie der Name vermuten lässt, Funktionen, die ausgelagert werden, z.B. bei der Bereitstellung von Microservices. Kosten entstehen nur, wenn die Funktion ausgeführt wird. Unternehmen zahlen nur, wenn der Code ausgeführt wird und nicht für die gesamte Software oder die Infrastruktur. Ganz nach der Devise "Run code, not servers." Ein gutes Beispiel sind Sprachassistenten. Die Anfrage liefert ein Ergebnis und die Funktion ist nach dem Bereitstellen der Ergebnisse sofort wieder abrufbar.

Die Cloud Services unterscheiden sich außerdem in Hinblick auf die Nutzungsgruppen. Wer hat Zugriff auf die Cloud? Das reicht von der sogenannten Public Cloud wie den Amazon Web Services über die Private Cloud – bei der nur die Mitarbeitenden eines bestimmten Unternehmens Zugriff haben – bis hin zu Mischformen, den Hybrid Clouds. Sie verbinden beide Varianten.

Als Cloud-Expert:in bist Du für die Entwicklung und Implementierung von Cloud-Anwendungen zuständig. Du machst die Systeme skalierbar, sorgst für die Sicherheit der Daten und verwaltest die Cloud-Dienste.

Je nachdem, worauf Du Dich spezialisieren möchtest, hast Du beispielsweise Kenntnisse in der Cloud-Architektur, Nutzen von Managed Services oder Cloud Security. Im Cloud Computing entstehen in den letzten Jahren neue IT-Trend-Berufe. Außerdem ist Cloud Computing ein großes Forschungsfeld der Informatik. 

Du kannst Dich im Cloud Computing auf unterschiedliche Berufsfelder spezialisieren:

• Als Cloud Architect bist Du Pionier:in Deines Unternehmens auf dem Weg in die Cloud. Du leitest die Migration und bist für das Design und die Verwaltung der Cloud-Umgebung verantwortlich.

• Wenn Du als Cloud-Application-Entwickler:in arbeitest, entwickelst Du Apps im Team und managst die Services der Cloud-Umgebungen, wie Datenbanken, Queues und Workflows für eine schnellere und effizientere Entwicklung.

• Als Cloud Platform Engineer bist Du die Schnittstelle zwischen IT-Entwicklung, den Cloud Services und den Kund:innen. Du gestaltest IT-Systeme und berätst die Projekte in den Bereichen Design, Planung, Management und Wartung.

• Als Big-Data-Spezialist:in nutzt Du Tools wie Hadoop und verwaltest, analysierst und verarbeitest die immensen Datenmengen, die durch das Nutzen von Cloud-Diensten entstehen können.

• Der Wechsel in die Cloud birgt auch Gefahren. Hier kommst Du als Cloud-Security-Spezialist:in oder Cloud Security Consultant zum Zug und unterstützt Cloud-Architekt:innen schon beim Aufbau in Sicherheitsfragen, sorgst für die kontinuierliche Absicherung der Cloud-Dienste, sensibilisierst die Mitarbeitenden Deines Unternehmens in der sicheren Nutzung der Cloud und schreitest bei Sicherheitsverletzungen sofort ein.

• Als Cloud Consultant begleitest Du z.B. die Migration in die Cloud, analysierst und planst die Umsetzung von Geschäftsprozessen auf Basis neuester Cloud-Technologien.

Der Trend KI ist natürlich auch nicht ohne Cloud möglich, ebenso wie Microservices, No-Code-Low-Code und Out-of-the-Box-Lösungen, die in den nächsten Jahren weiter zunehmen werden. Eigentlich ist es fast egal, in welchem Bereich der IT Du unterwegs bist, mit Cloud Technologie wirst du fast immer zu tun haben.

Wie wir gesehen haben, sind Cloud-Dienste längst in unserem Alltag angekommen. Unternehmen und Privatanwender:innen sparen sich einen Riesenhaufen Hardware, wenn sie Cloud-Dienste nutzen. Sie müssen sich keinen Server mehr irgendwo hinstellen, sondern können die Infrastruktur und pflegeintensive Software gleich mit mieten. Ein großer Vorteil ist also die Kostenersparnis. Außerdem können Unternehmen auf kurzfristige Fluktuation schnell reagieren. Sie können bei Belastungsspitzen zusätzliche Serverkapazität buchen oder Dienstleistungen und sie aber genauso schnell wieder drosseln, wenn sie nicht mehr gebraucht werden. Durch dieses Outsourcing sparen Unternehmen auch Arbeitszeit und Personal, denn Server und Infrastruktur müssen eingerichtet und natürlich in Stand gehalten werden. Nutzen sie die Cloud, können sie mehr Zeit in ihr Kerngeschäft stecken als in die Wartung ihrer IT-Systeme. Ein weiterer großer Vorteil ist für viele die Skalierbarkeit: In der Regel lassen sich die Cloud-Leistungen monatlich abbestellen. Wer in der Cloud arbeitet, muss sich auch nicht mehr physisch um Upgrades kümmern: Die werden per Klick dazu gebucht oder automatisch ausgeliefert. Geschützt vor Ausfällen sind Cloud-Nutzer:innen übrigens auch. Denn Cloud-Anbieter müssen eine gewisse Mindestleistung garantieren. Wer schon mal selbst eine unterbrechungsfreie Stromleitung eingerichtet hat, weiß, dass diese Leistung Gold wert ist.

Um Bottlenecks zu verhindern, werden in Zukunft immer mehr Apps und Software cloud-native entwickelt. Die CNAs (Cloud native Applications) schöpfen das volle Potenzial der Clouds aus und fußen auf einem Framework aus Microservices, das in Containern paketisiert ist. Unabhängig von Betriebssystemen und Hardware können die Applikationen schneller entwickelt und leichter auf die Wünsche von Kund:innen angepasst werden. Als Softwareentwickler:in ziehst Du den größtmöglichen Vorteil aus der Flexibilität und Skalierbarkeit der Cloud. Und die Anwendungen werden durch kontinuierliche Integration (CI/CD), Orchestrierung und Container-Engines ständig weiterentwickelt. Durch mehr Automatisierungsmöglichkeiten können CNAs auch Ressourcen besser ausnutzen.

Den einfachen Datenaustausch von überall auf der Welt schätzen Unternehmen und private User:innen gleichermaßen, ebenso die automatische Sicherung. Oder wann hast Du das letzte Mal bei einem Doc auf den Speicher-Button geklickt? Deine Masterarbeit ist längst nicht verloren, wenn Dein Computer kurz vorm Erstellen des Literaturnachweises in die Knie geht – vorausgesetzt natürlich, Du hast sie in der Cloud gespeichert. Die Cloud bietet Dir und Deinen Daten Sicherheit – auch vor Hackeranriffen.

Und damit kommen wir gleichzeitig auch zu den Nachteilen von Cloud Computing, dem Sicherheitsaspekt. Physische Datenträger und Rechner sind ohne Netzwerkzugang für Hacker:innen fast unerreichbar, außer sie greifen zur Brechstange und steigen in den Serverraum ein. Zwar hast Du bei der Cloud-Nutzung im optimalen Fall einen geschützten Cyberraum gemietet, denn der Betreibende muss für Sicherheit Sorge tragen, Du hast aber eben die Sicherheit Deiner IT und Daten nicht selbst in der Hand. Für Dich als Privatnutzer:in ist das gut, weil Du Deine Daten meist selbst gar nicht so gut schützen kannst. Für Unternehmen und den öffentlichen Sektor ist die Sicherheitsfrage etwas schwieriger zu beantworten. Was die Cloud-Nutzung noch kniffliger macht: Deine Daten sind geschützt vor Dritten, aber nicht vor den Betreibenden selbst. Denn einige der Cloud-Anbieter verdienen Geld mit dem Handel von Daten ihrer Kund:innen. Nein, nicht mit dem Inhalt, sondern mit den Metadaten, also Kommunikations-, Bewegungs- und Verbindungsdaten, die viel über uns und die, mit denen wir in Kontakt stehen, verraten. 

Der Energieverbrauch steigt mit der wachsenden Digitalisierung. Die Entwicklung hin zur Industrie 4.0, die Digitalisierung der Corona-Jahre samt Home-Office und der Streaming-Boom haben dazu beigetragen, dass Rechenzentren im Jahr 2020 nach einer Bitkom-Studie rund 16 Milliarden Kilowattstunden Strom verbraucht haben – und damit ungefähr genauso viel wie die Stadt Berlin im gleichen Zeitraum. 2021 lag der Verbrauch weltweit für Videostreaming bei ungefähr 200 Milliarden Kilowattstunden Strom. Wie Du siehst, der große Vorteil der Cloud, dass wir jederzeit von überall auf die Daten zugreifen können, streamen können, wann immer uns danach ist, hat für das Klima unter Umständen negative Folgen. Denn die Daten bereit zu halten kostet jede Menge Energie und die stammt nur zu einem gewissen Prozentsatz (2019 weltweit zu 26 %) aus erneuerbaren Energien. Um die IT grüner zu machen und die Vorgabe der Europäischen Kommission bis 2030 klimaneutral zu sein, umzusetzen, ist Dein IT-Talent gefragt. Künstliche Intelligenz kann den Stromverbrauch in Rechenzentren effizienter gestalten. Das digitale Arbeiten macht viele Dienstreisen vermeidbar und hat so positive Auswirkungen auf die CO2-Bilanz. Schon heute gibt es z.B. Rechenzentren, die direkt aus dem Turm von Windkraftanlagen SaaS anbieten.