Amazon Web ServicesDie Wirtschaftlichkeit der AWS-Cloud im Vergleich zur eigenen IT-Infrastruktur

Dezember 2009

Die Wirtschaftlichkeit der AWS-Cloud im Vergleich zur eigenen IT-Infrastruktur Erschienen: 7. Dezember 2009

Amazon Web Services (AWS) bietet Unternehmen aller Größenordnungen eine erweiterbare, zuverlässige, flexible und kostengünstige Plattform für Cloud-Web-Services an. Viele Unternehmen nutzen bereits Cloud-Anwendungen. Andere bewerten derzeit den Kostenaufwand und Nutzen einer Umstellung der gesamten IT-Infrastruktur auf Cloud-Computing. In diesem Dokument wird eine Diskussion der mit Amazon Web Services im Vergleich zu herkömmlichen ITInfrastrukturen entstehenden Kosten präsentiert. Die nachstehende Diskussion beinhaltet eine Vergleichsanalyse diverser Betriebskosten im Bezug auf Hardware und Bestandsnutzung, Datenredundanz und -sicherheit, Versorgungskettenmanagement, Strom- und Kühleffizienz sowie Personalkosten. Dabei wird auch auf die indirekten Kosten eingegangen, die beim eigenen Rechenzentrum anfallen. AWS hat außerdem einen Amazon EC2Kostenvergleichsrechner und ein auf Microsoft Excel basierendes quantitatives Tool veröffentlicht, um Entscheidungsträgern im Finanzbereich das Ermitteln des direkten wirtschaftlichen Nutzens von Cloud-Computing im Vergleich zu herkömmlichen IT-Infrastrukturen zu erleichtern. Die aktuelle Version des Amazon EC2Kostenvergleichsrechners kann kostenlos von http://aws.amazon.com/de/economics heruntergeladen werden.

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Direktkosten Bestandsnutzung Die Nutzung von Hardwarebestand ist ein Kernbereich, in dem Unternehmen von Cloud-Computing profitieren können. In herkömmlichen unternehmenseigenen Rechenzentren liegt die Servernutzung im Jahresdurchschnitt bei 5-20 %.1 Zwar können Investitionen in Virtualisierungs- und ähnliche Technologien die Serverauslastung verbessern, jedoch sind CIOs, mit denen AWS regelmäßig in Kontakt steht, der Ansicht, dass auch nach der erfolgten Virtualisierung die Nutzungsraten 20-25 % nicht übersteigen werden. Beim von AWS vorgestellten Preismodell, das auf der Zahlung nach Nutzung basiert, wird Kunden die tatsächliche Nutzung von Ressourcen in Rechnung gestellt, so dass eine fast 100prozentige Auslastung möglich ist. AWS kann aufgrund der großen und heterogenen Kundenbasis eine größere Gesamtauslastung von Hardwarebeständen erzielen. Innerhalb dieser Basis fallen Tausende von Arbeitslasten mit unterschiedlichen Leistungsspitzen und -tiefpunkten an. Die in einer Finanzdienstleistungsfirma zum Tagesbeginn und ende anfallende Leistungsspitzen werden z. B. von einer E-Commerce-Firma ausgeglichen, bei der im Laufe des Tages Einkaufsspitzen auftreten, sowie von einem Pharmaunternehmen, das Datenanalyseaufträge nachts durchführt. Außerdem kann AWS aufgrund der breiten Kundenbasis größere Investitionen in innovative, effizienzsteigernde Lösungen machen als Einzelunternehmen, was zu einer durchgehenden Maximierung der Infrastruktureffizienz führt, wovon wiederum die Kunden von AWS profitieren. Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) wartet mit Funktionen wie Auto Scaling und Elastic Load Balancing auf, mit denen Unternehmen die Nutzung von AWS je nach tatsächlicher Leistung ihrer Anwendungen automatisch nach oben oder unten skalieren können. Auf diese Weise werden keine AWS-Ressourcen verschwendet, und Unternehmen erzielen eine Nutzungsrate von praktisch 100 %.

Hardwarekosten Der langfristige Wert von Beständen ist für Unternehmen ausschlaggebend, die mehrere Millionen Dollar in ihre Infrastruktur investieren. In typischen Unternehmensrechenzentren machen große anfängliche Kapitalinvestitionen die anschließende technologische Nachrüstung (z.B. in Form von neuen Server-, Router- oder Lastausgleichsmodellen) außerordentlich teuer. Nach einer gewissen Zeit stagnieren die Kosten, aber auch die Leistung. Die Wirschaftlichkeit einer Skalierung, wie sie Cloud-Computing bietet, ermöglicht es AWS, große Hardwarebestände zu geringen Kosten anzuschaffen. Folglich können AWS-Kunden die Vorteile der sinkenden Kosten, steigenden Leistung und optimierten Funktionalität voll nutzen. Die erwartete Leistungssteigerung bei geringeren Kosten spiegelt sich in den Kosten von Reserved Instances für Amazon EC2 wider, das Einsparungen von 50 % gegenüber On-Demand-Preisen (auf Stundenbasis) bietet. Reserved Instances kann jederzeit deaktiviert werden, wenn die Funktion nicht verwendet wird, um Nutzungsgebühren zu sparen (und diese Einsparungen z. B. für Kühlungs- oder Stromkosten zu nutzen). Diese Kosten lassen sich von Unternehmen mit eigenen Rechenzentren nicht vermeiden.

Effiziente Stromnutzung Nach Aussage vieler Branchenberichte liegt die Stromnutzungseffizienz bei 2,5. Dieser Wert bedeutet, dass für jedes Watt Strom, das an die Server geleitet wird, 1,5 Watt an Fixkosten verschwendet werden. Um wirklich Strom zu sparen, müssen IT- und technische Ressourcen eigens dafür abgestellt werden, die die effizientesten Geräte nutzen und nach

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Quelle: http://www.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2009/EECS-2009-28.pdf

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den Best Practices der Branche ausgeführt werden. Aber Ausgaben dieser Art sind für viele Unternehmen nicht gerechtfertigt. Rechenzentren, in die viel investiert wurde, wie die Rechenzentren der AWS-Cloud, sind bei weitem effizienter als der Durchschnitt. Unternehmen, die eigene Rechenzentren unterhalten möchten, müssen daher große Investitionen in Effizienzsteigerungsstrategien machen, um die Stromnutzungseffizienz zu erhöhen. Um diese Investitionen zu rechtfertigen, müssen Unternehmen großangelegt arbeiten und eine Vielzahl von Servern in mehreren Rechenzentren unterhalten. Die Verwaltung mehrerer Rechenzentren mit einer Vielzahl von Servern ist effizienter als die Verwaltung eines Rechenzentrums mit Unternehmensgröße.

Erzielen von Redundanz Für eine zuverlässige, hochverfügbare IT-Infrastruktur müssen Unternehmen eine zuverlässige Massenspeicher- und Sicherungslösung einsetzen und ein zuverlässiges Netzwerk mit redundanten Netzwerkgeräten, Transitverbindungen und physischen Verbindungen zwischen Rechenzentren unterhalten. Dieser Ansatz geht weit über eine RAIDKonfiguration hinaus, wenn man von der durchschnittlichen Ausfallrate eines einzelnen Speicher-Arrays oder -Geräts ausgeht. Zusätzlich zur Sicherung und zuverlässigen Netzwerkverbindung müssen Unternehmen auch eine erprobte Lösung für die Notfall-Wiederherstellung zur Hand haben. Dazu zählt die Bereitstellung von Daten und Anwendungen in mehreren Rechenzentren, entweder mit Hilfe ausfallsicherer Software oder einer herkömmlichen Hot-/Cold-StandbyLösung. Für eine realistische Notfall-Wiederherstellung müssen alle involvierten Rechenzentren und Server ständig genutzt werden. Falls ein Standort nicht genutzt wird, ist es praktisch sicher, dass dieser Standort bei einem Kaltstart nicht wie gewünscht betriebsbereit ist. Beim Bewerten der Bereitstellung müssen vom Unternehmen daher die Kosten und Komplexität dieser Redundanz eingeplant werden. Bei AWS sind all diese Faktoren von den Nutzungsgebühren abgedeckt, so dass Kunden problemlos Server in mehreren Verfügbarkeitszonen (sogenannten Availability Zones) bereitstellen können, die nicht aufgrund der gleichen physischen Ursachen ausfallen (z. B. Stromausfall, Ausfall des Kühlsystems, Brand, Blitzeinschlag usw.).

Sicherheit Ein weiterer Kostenfaktor, den Unternehmen mit eigenen Rechenzentren berücksichtigen müssen, ist das Sicherstellen des Schutzes, der Unversehrtheit und Verfügbarkeit von geschäftskritischen Daten. Sicherheitskosten für Unternehmen beinhalten den Kapitalaufwand für Netzwerksicherheitsgeräte, Sicherheitssoftwarelizenzen, Personalkosten für eine Datensicherungsorganisation, Kosten für die Einhaltung aufsichtsbehördlicher Sicherheitsvorgaben, physische Sicherheitsanforderungen, Chipkarten für die Zugangskontrolle usw. Für eine umfassende Sicherheits- und Datenschutzlösung auf Cloud-Basis stellt AWS Dienste im Einklang mit den Best Practices und Funktionen im Sicherheitsbereich bereit und dokumentiert eindeutig, wie Entwickler diese effektiv nutzen können. AWS-Kunden profitieren daher von der zuverlässigen und sicheren globalen Computing-Infrastruktur, die Amazon bereitstellt und die seit über 15 Jahren das Kernstück des über Amazon.com betriebenen, mehrere Milliarden Dollar schweren Einzhelhandelsvertriebs bildet, ohne dass Kunden zusätzliche Kosten entstehen. Weitere Informationen zur Sicherheit von AWS finden Sie im Whitepaper Amazon Web Services: Overview of Security Processes(Übersicht über Sicherheitsprozesse) auf aws.amazon.com/security.

Versorgungskettenmanagement In herkömmlichen Unternehmensrechenzentren sind Kapazitätseinschränkungen an der Tagesordnung, die aus der Zeitverzögerung vom Bestellen der Hardware bis zur Online-Bereitstellung dieser Hardware resultiert, die oftmals mehrere Monate betragen kann. Aufgrund dieser langen Vorlaufzeiten muss ein systemübergreifendes Kapazitätsüberangebot aufrechterhalten werden, das zu einer Kostensteigerung führt. Dedizierte Dienstanbieter wie AWS minimieren dieses Kapazitätsüberangebot durch Abstellen beträchtlicher Ressourcen für das wirksame Managen der Versorgungskette und die Amortisierung von Investitionen über eine große Kunden- und Hardwarebasis. Es ist schwierig für Unternehmen, den Kosten- und Zeitaufwand für die Amortisation dieser Investitionen selbst in einem

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großen Unternehmensrechenzentrum zu rechtfertigen, das dennoch weitaus weniger Kunden bedient und weniger Hardware umfasst als die AWS-Cloud.

Personal Personalkosten beinhalten die Kosten des IT-Infrastrukturteams, das die schwierige Arbeit im Rechenzentrum leistet, vom Verwalten heterogener Hardware und der zugehörigen Versorgungskette, Aktualisierung des Rechenzentrumdesigns, Verhandeln von Verträgen, Warten von Legacy-Software, Betreiben von Rechenzentren und Umstellen von Einrichtungen bis hin zum Skalieren und Managen physischer Bestandszunahmen. All diese Aktivitäten müssen vom Unternehmen sorgfältig ausgeführt werden, um die Infrastrukturkosten in den oben genannten Bereichen niedrig zu halten. Beispiele: 

Hardwarebeschaffungsteams sind erforderlich, die einen Großteil ihrer Zeit mit dem Bewerten von Hardware, dem Verhandeln, dem Abhalten von Treffen mit Hardwareanbietern, dem Abwickeln von Lieferungen und Installation usw. verbringen. Ein entsprechend geschultes Team zu unterhalten ist teuer.

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Teams für den Entwurf und das Einrichten des Rechenzentrums sind erforderlich, um zuverlässige, kosteneffektive Einrichtungen zu erstellen und zu warten.

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An jedem Standort muss ein Betriebsteam rund um die Uhr an 365 Tagen im Jahr einsatzbereit sein.

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Netzwerkteams sind für den Betrieb eines hochverfügbaren Netzwerks unerlässlich. Dabei ist das Unternehmen auf Fachwissen in den Bereichen Netzwerkerstellung, Problembehebung, Skalierung und Betrieb sowie auf Experten für externe Beziehungen angewiesen, die für einen kosteneffektiven Internetzugang verantwortlich sind.

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Sicherheitspersonal ist in allen Entwurfs-, Einrichtungs- und Betriebsphasen unerlässlich.

Indirekte Kosten Die Einsparung direkter Kosten ist zwar wichtig, allerdings dürfen dabei indirekte Kosten nicht übersehen werden, die die AWS-Cloud für Kundenunternehmen aller Größenordnungen interessant machen. Vorrangig sind dabei die Betriebsund Wartungskosten der herkömmlichen IT-Infrastruktur. Für den Unterhalt einer großen, hochverfügbaren Infrastruktur sind viele qualifizierte Mitarbeiter und das Engagement von speziell mit dieser Aufgabe betrauten Führungskräften erforderlich. Daraus resultiert, dass sich Unternehmen weniger auf Chancen konzentrieren bzw. in diese investieren können, um ihr Kerngeschäft auszuweiten. Vielen Kunden haben angegeben, dass AWS zuverlässiger ist als die Infrastruktur, die sie selbst implementieren können. Bedenken Sie nur, wie oft ein Unternehmens-E-Mail-System ausfällt bzw. nicht zuverlässig arbeitet. AWS bietet einen Cloud-Service, den Tausende von externen Benutzern für kritische Anwendungen nutzen. Daher muss AWS sich vornehmlich auf Operational Excellence konzentrieren und beträchtliche Ressourcen zum Überwachen des Systems rund um die Uhr abstellen. Operational Excellence ist immer die Priorität von Amazon.com gewesen. AWS veröffentlicht auch ein Service Health Dashboard, das kontinuierlich Daten zur Betriebsleistung in Echtzeit liefert. Außerdem verfügen viele Unternehmen einfach nicht über ein ausreichendes Budget, um die IT-Infrastruktur in einer investitionsbeschränkten Umgebung auszubauen, zu erweitern oder zu ersetzen. Daher werden viele wichtige Projekte aufgrund von Kapitalmangel einfach nicht realisiert. Unternehmen sind auch der Ansicht, dass die von der AWSPlattform gebotene Flexibilität sich direkt auf ihr Geschäft überträgt und ihre Fähigkeit zum Einsetzen von Computing-

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Ressourcen, schnellen Experimenten oder Managen unvorhergesehener Bedarfsspitzen optimiert. Mit Hilfe von Amazon Web Services können E-Commerce-Websites unvorhergesehene Bedarfsspitzen mit Leichtigkeit bewältigen. Pharmaunternehmen können Rechenleistung "mieten", um groß angelegte Simulationen durchzuführen, ohne eigene Ressourcen dafür abstellen zu müssen; Medienunternehmen stellen mit AWS unbegrenzt Videos, Musik und vieles mehr bereit, und Firmen machen ihren Mitarbeitern im Außendienst bandbreitenintensive Dienste und Schulungen verfügbar. Cloud-Computing ist nicht nur eine Möglichkeit, Kosten zu sparen, sondern macht Unternehmen weitaus produktiver, flexibler und reaktionsfreudiger als dies durch die Bereitstellung physischer Hardware im unternehmenseigenen Rechenzentrum möglich wäre.

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