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Amazons Web Services im Überblick: Das Cloud-Computing-Universum

Spricht man von Cloud Computing, ist man schnell bei Amazon. Das Unternehmen setzt mit seinen zahlreichen Cloud-Services Maßstäbe und hat diese in den vergangenen Jahren stetig erweitert. Wir geben einen Überblick und zeigen, wie einfach der Start sein kann.

6 Min. Lesezeit
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Beim Trendthema Cloud Computing führt kein Weg an Amazon vorbei. Der Onlineshop hat aus der eigenen Not eine Tugend gemacht und ganz nebenbei das dominierende Cloud-Infrastruktur-Angebot entwickelt. Als Betreiber einer der größten E-Commerce-Webseiten der Welt hat Amazon mit enormen Anforderungen an die Infrastruktur zu kämpfen und hat, um diese Herausforderung zu meistern, eine interne Infrastruktur samt Schnittstellen entwickelt. Der nächste Schritt war dann, diese Infrastruktur auch anderen zur Verfügung zu stellen.

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Unter dem Oberbegriff „Amazon Web Services“ bietet Amazon neben seinen Infrastructure-as-a-Service-Diensten auch noch weitere Services wie „Mechanical Turk“, „Amazon Fulfillment“ oder Alexa-Schnittstellen an. Der Artikel beschränkt sich allerdings auf Amazons Cloud-Infrastruktur-Dienste [1].

Cloud Computing mit Elastic Compute Cloud

Der Amazon-Cloud-Dienst „Elastic Compute Cloud“ (EC2) bietet die Möglichkeit, virtuelle Server verschiedener Größen, so genannte Instanzen, stundenweise zu nutzen. Zahlen müssen Anwender dabei je angefangene Stunde pro Instanz. Es ist möglich, sowohl Unix- als auch Windows-Betriebssysteme einzusetzen. Die Stundenpreise unterscheiden sich auf Grund der Kosten für die Microsoft-Lizenzen leicht.

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Die Instanzgröße bestimmt sich anhand des zur Verfügung gestellten Arbeitsspeichers, der zugeteilten virtuellen Festplattenkapazität und den reservierten EC2-Compute-Units. Technisch basiert EC2 auf der Open-Source-Virtualisierungslösung XEN. Eine Compute-Unit entspricht laut Amazon ungefähr der Leistung eines 1,0-1,2 GHz Opteron- oder Xeon-Prozessors aus dem Jahre 2007. Prozessor- und Arbeitsspeicherlimits werden den Instanzen fest zugewiesen.

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Die große Stärke von EC2 liegt in der mächtigen API. Mit ihr können Nutzer ein hohes Maß an Kontrolle ausüben. So kann man durch Bestimmung der „Availability Zones“ sicherstellen, dass die physische Nähe zwischen verschiedenen Instanzen gewahrt wird. Dies senkt die Latenzzeit, verringert jedoch die Ausfallsicherheit. Neben den „Availability Zones“ kann der Anwender darüber hinaus den Standort des Rechenzentrums auswählen. Zur Auswahl stehen die Ostküste der USA und Westeuropa.

Entwickler haben direkt aus der eigenen Anwendung heraus die Möglichkeit, weitere Instanzen zu starten oder zu beenden. Eigene Server-Images kann der Anwender mit den von Amazon bereitgestellten EC2-Tools erzeugen. Es gibt auch eine große Auswahl an fertigen Images verschiedener Betriebssysteme, die bereits für unterschiedliche Einsatzzwecke optimiert sind [2].

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Einer der größten Unterschiede zwischen EC2-Instanzen und anderen virtuellen Servern ist, dass jegliche während der Laufzeit der Instanz auf die Festplatte geschriebenen Informationen verloren sind, sobald man die Instanz beendet. Bei einer Vielzahl von Einsatzzwecken wird ein Entwickler aber Daten dauerhaft speichern wollen. Hier schafft Amazon mit dem „Elastic Block Store“ (EBS) Abhilfe.

Der Entwickler kann einzelnen Instanzen EBS-Volumes per API zuweisen, diese erscheinen dann wie lokale Festplatten. EBS-Volumes können mit dem Dateisystem der Wahl formatiert oder auch zu Softwareraids zusammengefasst werden. Jedoch kann man EBS-Volumes nicht mehreren Instanzen gleichzeitig zuweisen.

Der Kopf hinter Amazons Cloud-Lösungen: CTO Werner Vogels. Foto: Andrew Mager, Flickr.com. Lizenz: CC BY-SA

Amazon für Rechenaufgaben nutzen

Seit kurzem unterstützt EC2 auch in Europa CloudWatch, den Amazon eigenen Überwachungsdienst sowie „Auto Scaling“ und „Elastic Loadbalancing“. Mittels der Kombination dieser drei Dienste ist es möglich, die Auslastung der Instanzen zu überwachen, automatisch neue zu starten oder zu beenden und die ankommenden Anfragen zwischen den Instanzen zu verteilen.

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SimpleDB ist eine Key-Value-Datenbank. Daten werden hierbei unter einem Schlüssel gespeichert und können über diesen wieder abgerufen werden. Zwischen den Daten besteht im Gegensatz zu relationalen Datenbanken keinerlei Beziehung – mit allen Vor- und Nachteilen. Für viele Anwendungsfälle ist eine relationale Datenbank nicht
unbedingt erforderlich und relationale Datenbanken sorgen in der
Cloud-Umgebung für Probleme bei der Skalierung. So ist für SimpleDB kein Schema nötig und die Datenbank ist auf hohe Performance und Verfügbarkeit ausgelegt. Amazon bietet Bibliotheken für verschiedene Programmiersprachen, Plattformen und Frameworks an. Allerdings sollten Unternehmen beachten, dass man sich mit SimpleDB an Amazon bindet und dies einen Wechsel zu einem anderen Anbieter erschwert.

Kürzlich hat Amazon den Dienst „Amazon Relational Database Services” vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine MySQL-Instanz. Man kann wie gewohnt mit MySQL arbeiten, ohne die aufwendigen Administrationsaufgaben. Patch-Management und Backups übernimmt Amazon. Als Nutzer muss man lediglich die Größe der Instanz wählen und zahlt dann wie gewohnt pro Stunde.

Simple Storage Service (S3) ist einer der bekanntesten Cloud-Dienste. Per Schnittstelle können Anwender Dateien in S3 speichern, auslesen und aktualisieren. Die Daten speichert S3 dabei in so genannten Buckets und der Zugriff erfolgt über die API. Neben der Möglichkeit, die Daten per HTTP-Protokoll abzurufen, besteht auch die Möglichkeit, das Bittorrent-Protokoll zu nutzen, wodurch sich die Kosten für die übertragene Datenmenge senken. Die Abrechnung ist verbrauchsabhängig, gestaffelt nach verbrauchtem Speicherplatz, Traffic, Anzahl der Zugriffe und deren Typ. S3 wird genutzt, um die Betriebssystem-Images für EC2 zu speichern. Möchte man eigene Images verwenden, muss man diese zuerst in S3 speichern und dann für die Nutzung mit EC2 freischalten. EC2-Tools erledigen diese Aufgabe problemlos.

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Mit CloudFront bietet Amazon die Möglichkeit, einzelne Dateien ausliefern zu lassen. Der Anwender kann S3 somit als „Content Distribution Network“ verwenden. Die in S3 gespeicherten Dateien schaltet der Entwickler über die API für die Verwendung von CloudFront frei. Anfragen von Endnutzern werden daraufhin automatisch vom geographisch nächsten Server beantwortet. Abgerechnet werden verbrauchter Traffic und Anzahl der Requests.

Der Simple Queue Service (SQS) erlaubt es, Nachrichten in eine hochverfügbare und skalierbare Warteschlange zu schreiben. Über die API kann man Nachrichten in den EC2-Zonen für bis zu vier Tage speichern und abrufen, Amazon rechnet anschließend die Anzahl der Requests und den verbrauchten Traffic ab. Ein Anwendungsfall von SQS ist es, Rendering- oder ähnliche Jobs in eine Warteschlange zu schreiben und dann von Zeit zu Zeit eine Instanz zu starten, die diese Warteschlange abarbeitet.

Mit „Elastic MapReduce“ bietet Amazon die Möglichkeit, automatisch EC2-Instanzen zu starten, die dann mittels „Apache Hadoop“ Jobs verarbeiten. So kann man einfach und ohne hohe Investitionskosten große Datenmengen verarbeiten, hilfreich etwa beim Data Mining, beim Indexieren von Daten oder der Auswertung von Log-Files. Entwickler müssen die Verarbeitungsapplikation in einer der unterstützten Sprachen programmieren und diese zusammen mit den zu verarbeitenden Daten zu S3 hochladen. Beispielanwendungen erklären die Programmierung [3].

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Schnellstart

Der Einstieg in die „Amazon Web Services“ (AWS) ist schnell und einfach. Die Registrierung erfragt ein paar Daten und die gewünschte Zahlungsmethode. Nach einer kurzen Prüfung wird der eigene Account dann freigeschaltet. Die Prüfung dauert nicht länger als ein paar Stunden.

Das Starten von virtuellen Instanzen mittels der AWS-Konsole ist in vier Schritten erledigt. Nach einem Klick auf „Launch Instances“ im Dashboard der Webapplikation startet der Wizard. Als Erstes muss man dort das zu startende Image auswählen. Mit den Tabs kann man zwischen den von Amazon bereitgestellten Images, eigenen Images und Community Images wählen. Gerade die Community Images bieten eine große Auswahl für verschiedene Einsatzzwecke. Unternehmen sollten aber überlegen, ob sie dem Ersteller des Images vertrauen.

Im nächsten Schritt muss der Anwender einen Schlüssel erstellen. Diesen benötigt man, um später eine Verbindung zur Instanz aufbauen zu können. Nach der Vergabe eines frei definierbaren Namens kann man den Schlüssel herunterladen und zum nächsten Schritt fortschreiten. In diesem widmet sich der Anwender der Konfiguration der Firewall. Dies geschieht mittels „Security Groups“. Man öffnet einige Ports und speichert das Ganze unter einem Namen ab. So kann man später weitere virtuelle Maschinen mit den gleichen Firewall-Einstellungen starten. Die Voreinstellung beim LAMP-Image öffnet die SSH-, HTTP- und MySQL-Ports. Die Übersicht zeigt die gewählten Einstellungen und erlaubt, die Anzahl der zu startenden Instanzen zu bestimmen. Mit einem Klick auf „Launch“ beginnt der Prozess und in wenigen Minuten sind die neuen Instanzen verfügbar.

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Die AWS-Management-Konsole ermöglicht eine bequeme Verwaltung der Server-Instanzen.

Die AWS-Management-Konsole ermöglicht eine bequeme Verwaltung der Server-Instanzen.

Alles in allem sind die Cloud-Angebote von Amazon eine sehr flexible Lösung, die durch die
umfassende API gut angepasst und kontrolliert werden kann. Dies grenzt Amazons Cloud-Lösung auch entscheidend von anderen Anbietern ab,
deren APIs oft nicht vergleichbar flexibel sind. Nicht vergessen darf
man allerdings den Administrationsaufwand. Dieser ist grundsätzlich
genauso hoch wie bei der Administration traditioneller Server.

Unternehmen sollten nicht unterschätzen, dass ihr Admin laufende Images mit Sicherheitsupdates versorgen und Log- und Überwachungsdienste einrichten muss. Selbstverständlich sind auch Backups Pflicht. Der Aufwand zur Automatisierung ist bei den Amazon-Diensten höher als bei traditionellen Servern. Jedoch bieten die Webdienste von Amazon eine Flexibilität, die traditionelle Hoster nicht bieten können.

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