Grids für Unternehmensanwendungen

Achim Scharf

Grid Computing ist eine Konzeption, die ihren Ausgangspunkt in den unterschiedlichen Entwicklungsgeschwindigkeiten von Computing (Halbleiter und Storage) und optischen Netzwerken hat: Während sich die verfügbare Rechnerleistung eines Computers alle 18 Monate verdoppelt, verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit der Netze alle neun Monate. "In dieser kontinuierlichen Steigerung der Netzwerk-Bandbreite liegt der Grundgedanke von Grid Computing, nämlich vorhandene Ressourcen wie Server, Speichersysteme, Datenbanken etc. über die Netze dezentral zu nutzen", so Dr. Joseph Reger, Chief Technology Officer bei Fujitsu Siemens Computers in München.

Kommerzielles Grid Computing lasse sich daher als die gemeinsame Nutzung der Computer- und Storage-Ressourcen verschiedener Domänen zur Bearbeitung einer Aufgabenstellung definieren. Die Technologie stellt Anwendern die erforderlichen Ressourcen virtuell zur Verfügung, während die Kontrolle der Systeme bei der lokalen Administration verbleibt. Hier werden die Regeln definiert, zu denen die Ressourcen für Grid-Aufgaben zur Verfügung gestellt werden.

Ausbalancierung der Ressourcen

Während Grid Computing in der Wissenschaft bereits heute eingesetzt wird, um aufwändige Forschungsprojekte technisch und kostengünstig durch Vernetzung regional verteilter Server umzusetzen, liegt der Vorteil für Unternehmen in der optimierten Nutzung und Auslastung ihrer IT-Infrastruktur. "So liegt der Nutzungsgrad von Intel-basierten Servern in den Unternehmen heute lediglich bei 20 bis 40 Prozent. Mittels der beim Grid Computing erzeugten logischen IT-Ressourcen können die verfügbaren Kapazitäten voll ausgenutzt sowie die Arbeitslast transparent und hochverfügbar verteilt werden", stellt Reger fest. Die Grid-Funktionen werden durch eine mehrschichtige Middleware realisiert, welche die Ressourcen erkennt, virtualisiert, verwaltet und zuweist, Dienste anbietet und die damit verbundenen Policies samt Sicherheitsvorkehrungen umsetzt.

Zu den Computertechnologien, die in den letzten fünf Jahren entwickelt wurden und die die Kosten von Server- und Speichersystemen revolutionieren, zählen

• Prozessoren: Die neuen kostengünstigen 64-Bit-Hochleistungsprozessoren Intel Itanium 2, Sun SPARC und IBM PowerPC erreichen oder übertreffen die Leistung der exotischen Prozessoren, die in High-End-SMP-Servern zum Einsatz kommen.
• Server: Blade-Server-Technologie senkt die Hardwarekosten und erhöht die Serverdichte, was den Flächenbedarf von Datenzentren weiter reduziert.
• Netzwerkspeicher: Die Plattenspeicherkosten fallen noch schneller als die Prozessorkosten. Bei Netzwerkspeichertechnologien wie Network Attached Storage (NAS) und Storage Area Networks (SANs) nutzen verschiedene Systeme gemeinsam Speicher; so lassen sich die Effizienz steigern und gleichzeitig die Kosten senken.
• Netzwerkverbindungen: Gigabit-Ethernet- und -InfiniBand-Verbindungstechnologien senken die Kosten der Zusammenschaltung von Servern zu Clustern.
• Linux-Betriebssystem: Das Linux-Betriebssystem ist ein stabiles und kostengünstiges Server-Betriebssystem, das sich für das gesamte Grid einsetzen lässt.

Die entscheidende technische Grundlage für Grid Computing ist Virtualisierung, also die Trennung von Applikationen und Systemen. Die Verarbeitungsebenen bleiben als logische Struktur erhalten; während die physischen Ressourcen in einem Pool zusammengefasst werden, der von allen Applikationen nach Bedarf genutzt wird. "Das Ergebnis ist neben einer verbesserten Effizienz der Systeme deren schnellere und einfachere Anpassung an neue Anforderungen", meint Reger. FlexFrame von Fujitsu Siemens Computers sei ein Beispiel für erste Schritte in Richtung Grid Computing. Die Technologie ermöglicht die Zuordnung der Hardware Ressourcen für mySAP Lösungen on Demand. Mittels Virtualisierung der Server-Hardware, einem intelligenten Storagekonzept und entsprechenden Anpassungen in der Software könne ein wesentlich flexibleres und effizienteres Betriebskonzept erreicht werden.

Oracles Grid-Ansatz

Mit der Database 10g, dem Application Server 10g und dem Enterprise Manager 10g hat Oracle eine eigens für Enterprise Grids entwickelte Infrastruktursoftware eingeführt. "Der Grundgedanke des Grid Computing basiert auf der Bereitstellung von Rechenleistung durch Versorgungsbetriebe oder Utilities, ähnlich der Versorgung mit Wasser, Gas und Strom über ein öffentliches Netz. Die Nutzer müssen sich nicht darum kümmern, wo ihre Daten gespeichert sind oder mit welchen Computerprozessen sie arbeiten. Daten und Rechenleistung sollen sich nach Bedarf anfordern lassen. Dies entspricht der Arbeitsweise eines Energieversorgers, bei dem ja auch nicht bekannt ist, wo das Kraftwerk steht und wie die Stromleitungen vernetzt sind. Ziel ist es, Rechenleistung zu einem überall verfügbaren Versorgungsgut zu machen", so die Definition von Klaus Heßen, Leiter Technische Unterstützung bei Oracle in München.

Laut Heßen gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, Utility Computing umzusetzen. Die derzeit gängigste Methode besteht darin, einfach neue Lizenzregeln für vorhandene Technologien einzuführen. Einige Serverhersteller bieten beispielsweise die Partitionierung symmetrischer Multiprozessor-Server an, so dass bei Bedarf zusätzliche Prozessoren eingeschaltet werden können. Dieses Modell wurde vor vielen Jahren bereits für Großrechner eingesetzt. Während diese großen SMP-Server Rechenkapazität nach Bedarf (on demand) bereitstellen können und somit die Realisierung einer Form von Utility Computing ermöglichen, führen solche Systeme nicht unbedingt zu deutlich niedrigeren Kosten. Letztendlich bestehen SMP-Server immer noch aus exotischen und teuren Technologien und haben Skalierungsprobleme. Somit unterscheidet sich diese Art des On-Demand Computing nicht von einem Großrechner mit allen Kosten und Grenzen.

"Grid Computing nun ist eine grundlegend neue Computerarchitektur zur Erfüllung von Utility-Computing-Bedürfnissen. Grid Computing schaltet eine große Anzahl von Servern und Speichern zu flexibel abrufbaren Ressourcen zusammen, die sich für alle Rechenbedürfnisse eines Unternehmens nutzen lassen. Gängige Web Services für Identity Management oder Bereitstellung von Ressourcen bilden die Schnittstelle zwischen den Geschäftsanwendungen und der Grid-Computing-Infrastruktur. Letztere analysiert kontinuierlich die Nachfrage nach Ressourcen und passt das Angebot entsprechend an", so Heßen. "Oracle Grid Computing ist plattformunabhängig. Mit der Database 10g und dem Application Server 10g lassen sich Server und Speicher zu einer On-Demand-Rechenressource zusammenschalten. Die Infrastruktursoftware 10g gestattet sogar die Integration von Anwendungen und Daten auf Nicht-Oracle-Systemen in das Grid."

FSC und Oracle kooperieren bei Grids

"Die Kooperation bei der Entwicklung und Vermarktung von Middleware, die Fujitsu Siemens Computers und Oracle im Oktober letzten Jahres bekannt gegeben haben, geht nun in die zweite Phase. "Die Integration des Oracle Application Servers 10g in die OpenSEAS-Produktsuite von Fujitsu Siemens Computers ist abgeschlossen. Da beide Unternehmen auf offene Standards setzen und die Java Enterprise Edition (J2EE) unterstützen, war die Integration der beiden Middleware-Angebote innerhalb weniger Wochen möglich. Nun laufen gemeinsame Marketing- und Vertriebsaktivitäten an", erläutert Reger. So zeigen im Münchener Competence Center beide Unternehmen das gemeinsame Angebot. Auf Systemen von Fujitsu Siemens Computers werden verschiedene Szenarien vorgestellt, die auf Oracle-Produkten wie dem Oracle Application Server 10g basieren.

"Unser FlexFrame ist ein Beispiel für erste Schritte in Richtung Grid Computing. Die Technologie ermöglicht die Zuordnung der Hardware Ressourcen für mySAP Lösungen on Demand mit minimalem Aufwand. FlexFrame zeigt, wie mittels Virtualisierung der Server-Hardware, einem intelligenten Storage-Konzept und entsprechenden Anpassungen in der Software ein wesentlich flexibleres und effizienteres Betriebskonzept erreicht werden kann. FlexFrame ist eine der ersten Implementierungen im Rahmen der TRIOLE-Strategie. Unter diesem Namen fassen wir die Elemente einer Rechenzentrums-Architektur zusammen mit dem Ziel, auf Basis der Kerntechnologien Virtualisierung, Automatisierung und Integration zu einer optimierten IT zu gelangen. In dieser Strategie dient die Grid-fähige Middleware zur Virtualisierung der Plattform, um eine flexible und transparente Nutzung von Ressourcen zu ermöglichen", erläutert Reger die FSC-Strategie.

Eine Virtualisierung der SAP-NetWeaver-Applikationen, die Abkoppelung dieser Services von den infrastrukturellen Ressourcen Computing, Netzwerk, Storage und Steuerung/Systemmanagement wurden bereits realisiert. Diese Infrastrukturressourcen werden auf der Basis autonomer Systeme über Features wie Virtualisierung und automatisches Provisioning bereitgestellt.

http://www.fujitsu-siemens.de
http://www.oracle.com/at