1.
oder
Was die Cloud mit
einem brennenden
Haus zu tun hat
Hybride Cloud-Szenarien
02.11.2016
Prof. Dr. Nane Kratzke

2.
Ein Vortrag über ...
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
2
häufig genannte Bedenken warum Cloud-basierte
Geschäftsmodelle vermieden werden:
• Verfügbarkeit
• Sicherheit
• Vendor Lock-In (Fokus dieses Vortrags)
• Kosten (Ausblick) Presentation URL
„Ein Ring sie zu knechten,
ein Ring sie zu finden,
ein Ring sie ins Dunkel zu treiben
und ewig zu binden.“

3.
Oder um im Genre zu bleiben:
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
3

4.
FLUCHTWEG (Agenda)
4
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

5.
Was ist ihr sehnlichster Wunsch in einem
brennenden Haus?

6.
Raus! Und zwar schnell ...

7.
Cloud TRANSIT (ein Forschungsprojekt)
7
• Es gibt viele Ansätze
um in die Cloud zu
kommen.
• aber kaum
(praktikable) Ansätze
eine Cloud zu
verlassen oder zu
wechseln.
• Jedoch: Wer weiß wie
man rauskommt, ist
eher bereit
hineinzugehen.

8.
Was heißt es nun, wenn die Cloud brennt ...
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
8
• Provider ist insolvent ...
• Provider hebt Preise ...
• Provider reduziert meine Ressourcen-Limits ...
• Provider kündigt meinen Vertrag ...
• Provider hat Verfügbarkeitsprobleme ...
• Geänderte Gesetzeslage (Datenschutz) ...
• Sonstige Governance/Compliance Gründe (EU-Daten auf US-
Boden?)
• Sonstige Image-Gründe (z.B. Verdi-Services auf AWS?)
Es gibt viele (schwer prognostizierbare) Gründe
eine Cloud verlassen zu müssen.

9.
FLUCHTWEG (Agenda)
9
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

10.
Beispiel: Instagram
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Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
10
• Weltweites Social Network zum Image-Sharing
• 20 Mitarbeiter
• Hosted on Amazon Web Services
• Marktwert 1 Mrd USD (das zahlte zumindest Facebook)
• Keine nennenswerten IT-Assets oder gar Rechenzentren (außer 20
Laptops)
Jahre
Es dauerte nur

11.
Beispiel: Instagram
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
11
• Etwa 1 Jahr für Analysen und
• Entwicklung von Toolings (insb. IP Collision Handling)
• Ca. 4 bis 8 Wochen für die eigentliche Migration
Frage: Wie lange benötigte Instagram, um seine Services in die
Rechenzentren von Facebook zu migrieren?
???
Das war kein ad-hoc Umzug!

12.
Ihr Fluchtweg kann also lang, ...
... einsam,
beschwerlich
und fernab jeder Datenautobahn verlaufen.

13.
FLUCHTWEG (Agenda)
13
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

14.
Wussten sie ...
Mehr als 95% aller Unternehmen sind Klein- und Kleinstunternehmen
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Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
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Kleinstunternehmen
Kleinunternehmen
Mittlere Unternehmen
Großunternehmen
Kategorie Mitarbeiter Umsatz
Kleinstunternehmen < 10 < 2 Mio. €
Kleinunternehmen < 50 < 10 Mio. €
Mittleres Unternehmen < 250 < 50 Mio. €
Großunternmehmen >= 250 >= 50 Mio. €
Verteilung von IKT Unternehmen in Europa (2014), EUSTAT

15.
Aktuelle Cloud Computing Forschung ...
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Computer Science and Business Information Systems
15
• hat häufig implizite Annahmen:
• Beliebige Firmen mit
• großen IT-Abteilungen und der Fähigkeit
• beliebige Komplexität von Tools und Methoden
beherrschen zu können.
• Diese “Super Tanker“ müssen keine Angst vor
Unannehmlichkeiten wie Vendor Lock-In haben.

16.
Unser Zielgruppe ist anders ...
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
16
• Segelboot vs. Supertanker (Wetter)
• Kleine und mittlere Unternehmen
• 1 Personen IT-Abteilungen
• Public und Private Cloud Computing
• Wir untersuchen die Eignung von
• Container Technologien (z.B. Docker)
• Container Cluster (z.B. Kubernetes, Swarm,
Mesos)

17.
Unsere Erfahrung ....
Brandschutz (nicht nur)
für kleine (d.h. 95% aller)
Unternehmen sieht häufig
so aus ...
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
17

18.
FLUCHTWEG (Agenda)
18
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

19.
Good News ...
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Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
19
2006
2 von Standards
abgedeckte Cloud
Services
2016
11 von Standards
abgedeckte Cloud
Services
5 x mehr Standardisierung in 10 Jahren !!!
Am Beispiel:

20.
Wesentliche (bittere) Erkenntnis
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
20
2 2
2 4 6
7
7
7 7 11 11
1 1
2 4 7
10
14
21 26 42 44
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Relation of considered services
considered by CIMI, OCCI, CDMI, OVF, OCI, TOSCA not considered
Die Relation von standardisierten zu nicht
standardisierten Diensten nahm aber dennoch
über die letzten 10 Jahren ab!
Analyzed using over 2300 offical release notes of Amazon Web
Services (AWS). Data for other providers like Google, Azure,
Rackspace, etc. not presented. Basic conclusions for these
providers are the same.
Cloud-native Applikativen
sind anfällig für Vendor
lock-in Situationen. Dies
gilt insb. für KMU.

21.
Das Cloud-Native Reference Model
(ClouNS)
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Computer Science and Business Information Systems
21

22.
Populäre Container-Cluster
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Computer Science and Business Information Systems
22
Docker Swarm
Swarm Mode (Docker
1.12) kopiert Kubernetes-
artige
Steuerungsprozesse.
Kapselt diese aber in nur
noch einer Komponenten
und ist Secure by default
(control and data plane).
Versteckt damit Betriebs-
Komplexität.
Google
Steuerungsprozesse die
kontinuierlich einen
beabsichtigen Zustand einer
verteilten Applikation mit einem
tatsächlichen Zustand
vergleichen, und bei Bedarf
erforderliche Gegen-
maßnahmen automatisiert zu
veranlassen. Nachfolger des
Google internen Borg Systems.
Mesosphere
Apache Mesos ist ein
Datacenter Operating System
für fein granulare Resourcen
Allokation. Mesos wird seit
Jahren erfolgreich eingesetzt,
um large scale Datacenters zu
betreiben (Twitter, Netflix, ...)
Entwicklung von elatischen Plattformen (Open Source) ...

23.
Vermeiden von Vendor Lock-In mittels
existierender Container-Technologien
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Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
23
Operate application on current provider.
Scale cluster into prospective provider.
Shutdown nodes on current provider.
Cluster reschedules lost container.
Migration finished.
Pets
Cattle

24.
FLUCHTWEG (Agenda)
24
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

25.
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
25
Kostenassoziativät
Neue Geschäftsmodelle
z.B. Kostenassoziativität
z.B. Peak Loads

26.
Berkley View of Cloud Computing, 2009:
Kostenassoziativität im Cloud Computing
26
Es kostet dasselbe ...
... 720 Server
für eine Stunde
oder einen Server für
720 Stunden zu betreiben.

27.
Wir haben Angst vor Peak Loads, nur warum?
27
„In other words, even if cloud services cost, say,
twice as much, a pure cloud solution makes sense for
those demand curves where the peak-to-average ratio
is two-to-one or higher.“
Weinman, Mathematical Proof of the Inevitability of Cloud
Computing, 2011
http://www.joeweinman.com/Resources/Joe_Weinman_Inevitability_Of_Cloud.pdf

28.
Analysierter Anwendungsfall
• Webtechnologie Vorlesung und Praktikum
Semester SS2011, SS2012, WS2012/13.
• Projekte: Entwicklung eines Web Information
Systems
• Allen Studierendengruppen konnten nach eigenem
Ermessen Ressourcen von Amazon Web
Services (AWS) anfordern.
• Analyse der Kosten- und Resourcennutzung von
Studierenden.
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
28

29.
Average to Peak Ratio pro Woche
29
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Calendar Week
0
14 16 18 20 22 24
0.00.20.40.60.81.0
(C)
Average Box to Maximum Box Ratio
according to Weinman
Calendar Week
AvgtoMaxBoxUsageRatio
Cloud computing is
economical reasonable
Cloud computing
might be reasonable
Cloud computing is
economical not reasonable

30.
Ergebnis
30
Eine Cloud-basierte Lösungen bietet
einen mehr als 25-fachen Kostenvorteil.
Das gemessene ATP Ratio von 0.035 bedeutet einen 1/0.035
== 28.57 fachen Kostenvorteil für einen Cloud Provider.
Verglichen mit einer Inhouse-Labor Lösung.

31.
FLUCHTWEG (Agenda)
31
Was heißt es, wenn die Cloud brennt?
Wie lang ist eigentlich ihr Fluchtweg?
Wer kümmert sich eigentlich um Brandschutz in der Cloud?
Baulicher Brandschutz und Fluchtwege?
Wieso eigentlich das Risiko eingehen?

32.
Zusammenfassung
• Sie wollen in die Cloud?
• Machen Sie sich VORHER über Fluchtwege
vertraut!
• Fördern Sie doch mal Forschung für KMU (so
teuer ist das gar nicht)
• d.h. für 95% aller Unternehmen
• (und nicht nur für 5%)
• Neue Geschäftsmodelle dank ...
• Kostenassoziativität
• Kostenvorteile insb. bei stark
variierenden Workloads (peak, unpredictable,
rising, falling, once in a lifetime, periodical workloads)

33.
About
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
33
CoSA: https://cosa.fh-luebeck.de/en/contact/people/n-kratzke
Blog: http://www.nkode.io
Twitter: @NaneKratzke
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ResearchGate: https://www.researchgate.net/profile/Nane_Kratzke
SlideShare: http://de.slideshare.net/i21aneka
Prof. Dr. rer. nat.
Nane Kratzke

34.
Acknowledgement
• Mordor Meme by imgflip.com
• All other pictures taken from Pixabay.com (CC0 Licence)
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
34
Our research is funded by German Federal Ministry of Education and Research
(Project Cloud TRANSIT, 03FH021PX4). We thank fat IT solution GmbH (Kiel)
for their support of Cloud TRANSIT.
Picture Reference
Presentation URL

35.
Backup Slides
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
35

36.
Cloud-native Applikationen
Cloud-native Applikationen haben eine hohe
technische Abhängigkeit von unterliegenden Cloud
Infrastrukturen. Cloud TRANSIT untersucht, wie
man Cloud-native Applikationen bauen und
betreiben sollte, um solche Abhängigkeiten zu
reduzieren.
DEFINITION: A cloud-native application is a
(micro)service-based, elastic and horizontal
scalable application where each self-contained
deployment unit of that application is designed
according to cloud-focused software design patterns
and operated on a self-service agile elastic platform.

37.
Gemessene Ressourcennutzung
37
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Average Box Usage
Maximum Box Usage in an hour
(A)
Maximum and Average Box Usage
Calendar Week
UsedServerBoxes
01020304050
Training
Project 24x7 Migration

38.
Woher kommt dieser Kostenvorteil?
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
38
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Average Box Usage
Maximum Box Usage in an hour
(A)
Maximum and Average Box Usage
Calendar Week
UsedServerBoxes
01020304050
Wie müssen sie ihr Datacenter dimensionieren?
peak load
Was wird nur benötigt?
average
load
Und das Delta?
Misst die Überdimensionierung ...

39.
Wie macht man aus einem
KMU ein Instagram?
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Praktische Informatik und betriebliche Informationssysteme
39
Einfach 20 Tech Nerds wie ihn ...
Das funktioniert vielleicht im
Silicon Valley, ...
... Aber die meisten Firmen
verkaufen Domänen-spezifische
Dienste und beschäftigen daher
Domänenexperten und keine
Cloud-Experten (das ist sogar im
Software Engineering so).
Gibt es einen anderen Weg?
... anheuern. Die wissen wie man das
letzte aus einer Cloud herausholt.

40.
Do you considered network latencies?
You are relying on SDN ...
Prof. Dr. rer. nat. Nane Kratzke
Computer Science and Business Information Systems
40
Data transfer in relative comparison
(bigger is better)
Message Size (kB)
Ratio(%)
0kB 50kB 150kB 250kB 350kB 450kB
40%60%80%100%120%
●
●
●
●
Reference: (Exp. V1, V3, V5)
SDN loss on m3.large (2−core, V2 compared with V1)
SDN loss on m3.xlarge (4−core, V4 compared with V3)
SDN loss on m3.2xlarge (8−core, V6 compared with V5)
Decreasing loss with increase
of cores due to a reduction of
CPU contention effects.
(1) SDN deployed on high core machines decreases
performance down to 80% - 90%.
(2) That is far less than a potential language impact (40% -
190%).
Kratzke, N., & Quint, P.-C. (2016). ppbench
- A Visualizing Network Benchmark for
Microservices. InProceedings of 6th.
International Conference on Cloud
Computing and Service Sciences (CLOSER
2016) (Vol. 2, pp. 223–231).
Kratzke, N., & Quint, P.-C. (2015). How to
Operate Container Clusters more Efficiently?
Some Insights Concerning Containers,
Software-Defined-Networks, and their
sometimes Counterintuitive Impact on
Network Performance. International Journal
On Advances In Networks and
Services, 8(3&4), 203–214.
Kratzke, N. (2015). About Microservices,
Containers and their Underestimated Impact
on Network Performance. In Proceedings of
CLOUD COMPUTING 2015 (6th.
International Conference on Cloud
Computing, GRIDS and Virtualization) (pp.
165–169).