Hybrid-Cloud-Architektur erklärt {Was es ist und wie es funktioniert?}

Die Hybrid-Cloud-Architektur ermöglicht es einem Unternehmen, eine streng kontrollierte lokale Infrastruktur mit der Leistungsfähigkeit eines öffentlichen Cloud-Dienstes zu kombinieren. Aufgrund ihrer hohen Flexibilität sind Hybrid-Cloud-Lösungen die erste Wahl für die Modernisierung bestehender und älterer Anwendungen.

Dieser Artikel ist eine Einführung in die Hybrid-Cloud-Architektur. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Unternehmen Hybridsysteme einrichten, um technische und geschäftliche Ziele effektiver zu erreichen als mit einer öffentlichen oder privaten Cloud allein.

Hybrid-Cloud-Architektur erklärt

Eine Hybrid-Cloud-Architektur ist eine Mischung aus zwei oder mehr verschiedenen Arten von Infrastruktur (öffentliche, private, Community-Clouds, Bare-Metal usw.), die in einem einzigen System mit vollständiger Arbeitslast und Datenportabilität verbunden sind. Diese Architekturen variieren je nach Geschäftsanforderungen, aber die gängigsten Systeme kombinieren Folgendes:

• Ein lokales System (Bare Metal oder Private Cloud) mit einer öffentlichen Cloud.
• Eine öffentliche Cloud, eine private Cloud und eine Bare-Metal-Infrastruktur.
• Zwei oder mehr private Clouds.
• Zwei oder mehr öffentliche Clouds.

Unser Vergleich zwischen öffentlichen und privaten Clouds verdeutlicht die Hauptunterschiede zwischen den beiden häufigsten Cloud-Bereitstellungen.

Unabhängig von der konkreten Konfiguration weist jede Hybrid-Cloud-Architektur vier gemeinsame Merkmale auf:

• Netzwerkverbindung: Verschiedene Umgebungen in einer Hybrid Cloud nutzen dieselben Verbindungen, entweder innerhalb eines privaten Netzwerks oder über das Internet.
• Vollständige Integration: Die Daten- und Arbeitslastsynchronisierung erfolgt über alle Komponenten einer Hybrid Cloud hinweg.
• Einheitliche Verwaltung: Das Team verwaltet ein Hybrid-Setup über ein einziges Tool, und jede Umgebung verwendet dasselbe Betriebssystem.
• Schnelle Ressourcenbereitstellung: Eine Hybrid Cloud kann schnell neue Ressourcen bereitstellen, typischerweise über eine öffentliche Cloud eines Drittanbieters.

Die Verbindung verschiedener Komponenten ist das Hauptmerkmal einer Hybrid Cloud. Ein Hybrid bietet ein einheitliches Cloud-Computing-System, das es Administratoren ermöglicht, Dienste zwischen den Umgebungen zu verschieben.

Wenn es keine Integration zwischen Komponenten gibt, verfügt ein Unternehmen nicht über ein Hybridsystem. Stattdessen führt das Setup mehrere Clouds parallel aus und ist wahrscheinlich eine Art Multi-Cloud.

Drei Hauptaspekte beim Entwurf einer Hybridarchitektur sind Konnektivität, App-Modernisierung und Cloud-Sicherheit.

Konnektivität

Konnektivität und Interoperabilität sind Kernkonzepte einer Hybrid-Cloud-Architektur. Diese Funktion ermöglicht:

• Freier Arbeitsaufwand.
• Vereinheitlichung des Managements.
• Orchestrierung von Prozessen.

Der Grad der Konnektivität hat direkten Einfluss darauf, wie gut die Hybrid Cloud funktioniert. Um Ihnen zu helfen, die Bedeutung der Interkonnektivität in einer hybriden Umgebung zu verstehen, verwenden wir ein Beispiel einer Anwendung für den Handel und die Speicherung von Aktien. Wie im Diagramm unten dargestellt, basiert die App auf einer privaten und öffentlichen Cloud.

Wenn jemand auf unsere Beispiel-App zugreift, gelangt der Benutzer zu einem Endpunkt in einer privaten Cloud und speist Daten in den lokalen Kubernetes-Cluster ein. Der Cluster enthält zahlreiche Dienste:

• Das Frontend der App (die Benutzeroberfläche).
• Der MQ-Dienst, der die Nachrichtenwarteschlangenfunktion aktiviert.
• Der Portfoliodienst, der es Benutzern ermöglicht, Investitionen zu verwalten.

Das Portfolio führt den Betrieb in der privaten Cloud aus, der Dienst ist jedoch auch auf Aufgaben in der öffentlichen Cloud angewiesen. Der zentrale Dienst in der öffentlichen Cloud ist derjenige, der Aktienkurse von der Investors Exchange (IEX) abruft.

Der MQ-Dienst verfolgt die Loyalitätsstufen der Benutzer. Dieser Dienst erfordert außerdem Zugriff auf die öffentliche Cloud und benachrichtigt Benutzer in Echtzeit über Änderungen ihres Treuestatus oder Portfolios.

Damit unsere App ordnungsgemäß funktioniert, ist ein hohes Maß an Interkonnektivität zwischen der privaten und der öffentlichen Cloud erforderlich. Die Arbeitslasten fließen zwischen den Umgebungen und das gesamte System arbeitet als eine Einheit. Die Verbindung zwischen der privaten und öffentlichen Cloud ist von entscheidender Bedeutung, und wir können beide über VPN, WAN oder eine API verbinden.

Anwendungsmodernisierung

Die Modernisierung monolithischer Anwendungen und deren Verlagerung in die Cloud gehören zu den größten Herausforderungen bei der Einführung einer Hybrid-Cloud.

Nehmen wir an, unsere Aktienhändler-App begann als monolithisches On-Prem-System. Die App war Java-basiert und verfügte über dieselben Dienste wie im oben genannten Public-Private-Cloud-Setup:

• Die Benutzeroberfläche.
• Der Portfolio-Service.
• MQ-Dienst.
• Eine Verbindung zum IEX.
• Eine lokale Datenbank.

Irgendwann mussten die Architekten unsere fiktive App auseinandernehmen und in der Cloud bereitstellen, um Benutzerlatenz zu verhindern.

Die App-Dekonstruktion beginnt mit der Entscheidung, welche Teile Sie aus dem Monolithen herausbrechen und in der Cloud bereitstellen möchten. Einige Komponenten sind bessere Optionen als andere. In unserem Beispiel würde die Bereitstellung des Portfolios in der Cloud zu vielen unnötigen Netzwerk-Hops und noch schlimmeren Latenzzeiten führen.

Die Verlagerung der Benutzeroberfläche in die Cloud ist eine gute Option. Da die Latenz das Hauptproblem darstellt, kann die Bereitstellung des Frontends der App an mehreren Standorten zu einer besseren Benutzererfahrung führen.

Sobald Sie wissen, welcher Teil in die Cloud verschoben wird, ist der nächste Schritt die Umgestaltung. Architekten müssen Klebercode erstellen, der es der App ermöglicht, den Kommunikationsweg zwischen Diensten aufrechtzuerhalten. Sobald wir die Benutzeroberfläche umgestaltet haben, können wir den Dienst in der öffentlichen Cloud bereitstellen. Während wir den neuen Ablauf testen, leiten wir nur einen kleinen Prozentsatz der Benutzer in die Cloud weiter.

Sobald die Einrichtung der öffentlichen Cloud fehlerfrei ist, können wir den alten UI-Teil veralten und beginnen, die Cloud für den gesamten Datenverkehr zu verwenden. Jetzt können wir darüber nachdenken, welche anderen Dienste wir migrieren und unsere Hybrid-Cloud-Architektur erweitern können.

Hybride Cloud-Sicherheit

Die Cloud-Sicherheit in einem Hybridsystem stellt eine Herausforderung dar, da das Team verschiedene Umgebungen und die zwischen ihnen übertragenen Daten schützen muss. Beim Entwurf einer Hybrid-Cloud-Architektur gibt es zwei große Sicherheitsbedenken:

• Mögliche Datenschutzverletzungen.
• Strenge Datenschutzgesetze wie DSGVO, HIPAA und PCI.

Der Ausgangspunkt besteht darin, die Cloud-Sicherheitsrisiken zu ermitteln, die mit Ihrem Nord-Süd und Ost-West-Netzwerkverkehr einhergehen. Unter Nord-Süd-Verkehr versteht man alle Aktivitäten, die von Endverbrauchern zu Rechenzentren oder Cloud-Umgebungen führen. Beim Ost-West-Verkehr handelt es sich um den Datenfluss zwischen Hybrid-Cloud-Komponenten.

Perimetersicherheit ist für jede Hybrid-Cloud-Architektur mit lokalen Komponenten von entscheidender Bedeutung. Unabhängig davon, ob Sie ein Bare-Metal-Rechenzentrum oder eine private Cloud betreiben, stellen Sie sicher, dass der Perimeter über Folgendes verfügt:

• Eine Firewall.
• Endpunktsicherheit mit sicheren API-Gateways.
• Zero-Trust-Sicherheit

Die Sicherheit der Public Cloud liegt in erster Linie in der Verantwortung des Anbieters, aber auch der Kunde spielt eine Rolle. Wenn Sie beispielsweise einen Kubernetes-Worker mit mehreren in der Cloud eingerichteten Diensten haben, liegt die Feinabstimmung der Endpunktsicherheit und Anforderungsauthentifizierung der Komponente in der Verantwortung des Kunden.

Um den Ost-West-Verkehr in einer Hybrid-Cloud-Architektur zu sichern, müssen Sie eine sichere Kommunikation zwischen Umgebungen gewährleisten. Die Netzwerksegmentierung ist eine gute Taktik zum Schutz des Ost-West-Verkehrs. Erstellen Sie strenge Richtlinien, die einschränken, auf welche Segmente Benutzer, Administratoren und Prozesse zugreifen können.

In einer Kubernetes-Umgebung erfordert die Mikrosegmentierung, dass Sie TLS-Zertifikate für Anfragen einrichten, die zwischen Mikrodiensten gesendet werden. Verschlüsseln Sie Anfragen und Daten (sowohl während der Übertragung als auch im Ruhezustand) so früh wie möglich in ihrem Lebenszyklus. Eine weitere bewährte Methode für Kubernetes besteht darin, einen Zulassungscontroller einzurichten, der nach der ersten Authentifizierung weitere Überprüfungsebenen hinzufügt.

Arten der Hybrid-Cloud-Architektur

Da private Clouds einzigartig sind und jeder öffentliche Cloud-Anbieter unterschiedliche Dienste anbietet, gibt es keine einheitlichen Hybridlösungen. Jede Hybrid-Cloud entspricht jedoch einem von zwei Haupttypen: traditioneller und moderner Hybrid-Cloud-Architektur.

Traditionelle Hybrid-Cloud-Architektur

Die traditionelle Hybrid-Cloud-Architektur konzentriert sich auf die Umwandlung von Rechenzentren in private Clouds. Sobald die Einrichtung vor Ort fertig ist, entwirft das Team eine Verbindung mit einer öffentlichen Cloud, um eine nahtlose Arbeitslast und einen nahtlosen Datenfluss zu schaffen. Diese einheitliche IT-Infrastruktur ist ideal, wenn:

• Aus regulatorischen Gründen muss das Unternehmen sensible Daten in einer privaten Cloud aufbewahren.
• Das Unternehmen möchte in die Cloud migrieren, um ältere Apps zu verbessern und die Leistung zu verbessern.
• Das Team möchte bestehende lokale Workloads in eine öffentliche Cloud verlagern, um den Platzbedarf des Rechenzentrums zu reduzieren.
• Das Unternehmen möchte inkonstante Arbeitslasten in die öffentliche Cloud migrieren.
• Das Team möchte die öffentliche Cloud nutzen, um Entwicklungs- und Testressourcen schnell bereitzustellen (eine Fähigkeit, die für effiziente DevOps-Teams von entscheidender Bedeutung ist).

Typischerweise basiert die herkömmliche Hybrid-Cloud-Architektur auf einer vorgefertigten Lösung oder Middleware der Enterprise-Klasse, die Cloud-Ressourcen umgebungsübergreifend integriert. Eine zentrale Konsole und einheitliche Cloud-Überwachungstools sorgen dafür, dass die Einrichtung in gutem Zustand bleibt.

Moderne Hybrid-Cloud-Architektur

Moderne Hybrid-Cloud-Architekturen konzentrieren sich weniger auf die Konnektivität zwischen Komponenten als vielmehr auf die Portabilität von Arbeitslasten. Auf diese Weise kann das System nahtlos die beste Umgebung für jede Aufgabe nutzen.

Diese Art von Hybrid-Cloud-Architektur ermöglicht es Unternehmen, Cloud-native Technologien zu nutzen und Microservices zu nutzen, um Apps in kleinere, wiederverwendbare Komponenten zu unterteilen. Microservices sorgen für eine konsistente und zuverlässige Bereitstellung, Verwaltung und Leistung über verschiedene Clouds und Anbieter hinweg.

In der modernen Hybrid-Cloud-Architektur sind die Grenzen zwischen öffentlichen und privaten Clouds weniger klar. Viele Anbieter bieten mittlerweile öffentliche Cloud-Dienste an, die im On-Premise-Rechenzentrum des Kunden laufen. Private Clouds, die traditionell vor Ort ausgeführt werden, können jetzt Folgendes betreiben:

• In einem externen Rechenzentrum.
• In virtuellen privaten Netzwerken (VPNs).
• Als Virtual Private Cloud (VPC).

Infrastructure-as-Code (IaC) ist ein wichtiger Aspekt der modernen Hybrid-Cloud-Architektur. IaC ermöglicht Entwicklern die schnelle und bedarfsgerechte Einrichtung neuer Umgebungen.

Entwerfen und Erstellen einer Hybrid-Cloud-Architektur

Bevor Sie eine Hybrid-Cloud-Architektur entwerfen, beachten Sie die folgende Checkliste, um sicherzustellen, dass Ihr Plan keine Fallstricke aufweist.

Ziehen Sie einfachere, kostengünstigere Bereitstellungsmodelle in Betracht

Eine Hybrid Cloud basiert auf einer komplexen Integration zwischen verschiedenen Umgebungen, wodurch sich die Einrichtung ideal für hochvolumige Arbeitslasten und verteilte Systeme eignet. Wenn Ihre App hohe Arbeitslasten aufweist und keine Flussüberschneidungen benötigt, ist die Bereitstellung eines einfacheren Cloud-Modells möglicherweise die bessere Option.

Sobald die App und ihre Benutzerbasis wachsen, sollten Sie über eine Erweiterung auf eine Hybrid Cloud nachdenken, um das Leistungsniveau aufrechtzuerhalten.

Erstellen Sie einen detaillierten Plan für Ihre Arbeitsbelastung

Beginnen Sie mit dem Entwurf der Architektur, indem Sie festlegen, wie und wo jede Arbeitslast ausgeführt wird. Dieser Plan erfordert ein empfindliches Gleichgewicht zwischen:

• Interne Anforderungen an die Barrierefreiheit.
• Compliance-Anforderungen.
• Anwendungsanforderungen.

Berücksichtigen Sie die folgenden Faktoren, wenn Sie planen, welche Umgebung für jede Arbeitslast verwendet werden soll:

• Sicherheitsstufen.
• Gesetzliche Verpflichtungen.
• Servicepreis.
• Barrierefreiheit.
• App-Anforderungen.
• Benutzerstandorte.

Wenn Ihr Unternehmen sensible Daten verarbeitet, planen Sie, wo Sie diese Informationen speichern und welche Systeme Zugriff auf wertvolle Daten haben. Berücksichtigen Sie auch, ob einige Legacy-Systeme in einer Cloud-Umgebung möglicherweise nicht ordnungsgemäß funktionieren.

Seien Sie vorsichtig bei der Lieferantenbindung

Der Aufbau einer Hybrid Cloud auf einer Plattform, die Ihre Arbeitslasten nicht bewältigen kann, kann in Zukunft zu kostspieligen Problemen führen.

Teams, die einen SaaS-Partner suchen, haben eine größere Fehlerquote, aber Unternehmen, die eine App über einen PaaS- oder IaaS-Anbieter erstellen möchten, müssen von Anfang an die richtige Wahl treffen, um ernsthafte Probleme mit der Anbieterbindung zu vermeiden. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl Ihres Cloud-Dienstanbieters Folgendes:

• Servicekosten.
• Verwendete Technologien.
• Management-Tools.
• Physische Standorte von Rechenzentren.
• Service-Level-Agreements (SLAs).
• Unterstützung für Bare-Metal- und Private-Cloud-Umgebungen.
• Sicherheit, Governance und Geschäftsrichtlinien.
• Dienstabhängigkeiten.

Wählen Sie das richtige Cloud-Betriebssystem

Ein Cloud-Betriebssystem ermöglicht es einem Team, eine Hybridumgebung mit einem einzigen Satz von Tools zu überwachen und zu verwalten. Das Cloud-Betriebssystem sollte die Verwaltung vereinfachen und Flexibilität bieten. Wählen Sie daher die Software, die den Anforderungen Ihrer Entwickler entspricht. Einige der beliebtesten Optionen sind:

• Kubernetes.
• VMware Cloud.
• OpenStack.
• Nutanix.

Wählen Sie das Cloud-Betriebssystem basierend darauf aus, welches Tool den richtigen Datenverwaltungsansatz bietet. Im Idealfall sollte das Betriebssystem keine Umschulung des gesamten IT-Personals erfordern.

Integrieren Sie Sicherheit in Ihre Hybrid-Cloud-Architektur

Betrachten Sie Sicherheitskontrollen und -richtlinien als einen grundlegenden Bestandteil Ihrer Hybrid-Cloud-Architektur. Sicherheit sollte kein nachträglicher Gedanke sein. Stellen Sie daher sicher, dass angemessene Schutzniveaus ein Baustein für jede Umgebung sind.

Denken Sie so früh wie möglich im Entwurfsprozess über Cybersicherheitsrisiken nach. DevSecOps ist ein guter Ansatz beim Aufbau von Cloud-Systemen, wenn Sie die Sicherheit von Grund auf berücksichtigen möchten.

Eine ideale Cloud-Option für die Anwendungsmodernisierung

Die Hybrid-Cloud-Architektur ermöglicht es einem Unternehmen, seine Anwendungen zu modernisieren, indem es Clouds mit der vorhandenen IT-Infrastruktur verbindet. Dieser Ansatz macht Hybrid Clouds zu einer idealen Option für jedes Unternehmen, das Cloud Computing nutzen und gleichzeitig die Kontrolle über seine IT-Einrichtung behalten möchte.