bwCloud - Standortübergreifende Servervirtualisierung

Ausgangslage/Motivation

Zur Versorgung der Hochschulen mit hochverfügbaren IT‐Services werden auch innerhalb der Hochschullandschaft bereits seit einigen Jahren in mehreren Projekten und in verschiedenen Ausrichtungen in den Einrichtungen im Land Virtualisierungstechniken eingesetzt. Teilweise war dies in der Vergangenheit die einzige Möglichkeit, den wachsenden und kurzfristigen Nachfragen nach Serverkapazitäten gerecht zu werden und auf diese Anforderungen flexibel reagieren zu können. So hat sich insbesondere die Servervirtualisierung inzwischen als fester Bestandteil moderner IT‐Versorgung etabliert, entsprechende Kompetenzen sind mittlerweile auch an den universitären Rechenzentren vorhanden. Die Gründe, eine Virtualisierungsumgebung auf‐ und auszubauen, sind vielfältig und umfassen bei vielen Einrichtungen Aspekte wie

  • die Erzielung einer höheren Energieeffizienz durch eine bessere Auslastung der Hardware,
  • der Reduktion der Anzahl der physischen Systeme,
  • der Flexibilisierung des Betriebs oder
  • der Aufbau neuer Geschäfts‐ und Versorgungsmodelle ergänzend zu Serverhousing und ‐hosting.

Standortübergreifende Infrastrukturen bilden daher einen nächsten Schritt, um weitere IT‐Dienste kooperativ bereitstellen zu können, und bieten auch eine Verbesserung hinsichtlich der Ausfallsicherheit kritischer Dienste, wenngleich zum Preis einer höheren Komplexität.

Ziele

Das Projekt hat das Ziel, ein umsetzbares und belastbares Konzept zur föderierten Virtualisierung von Servern und Diensten zu entwickeln, zu testen und eine prototypische Implementierung einer Cloud-Umgebung („Hochschul-Cloud“) zu erstellen und richtet sich an Nutzergruppen aus allen Bereichen von Universität, Hochschulen oder Forschungseinrichtungen. Das Projekt ist eingebettet in das bwDATA‐Gesamtkonzept und erhält deshalb kontinuierlich Impulse aus anderen Aktivitäten im Land. Im Einzelnen sollen folgende Projektziele untersucht und prototypisch realisiert werden:

  • Identifizieren und Ausnutzen von Synergieeffekten im Betrieb durch Nutzung von standardisierten Hosting‐Umgebungen und Standard‐VMs für ein breites Spektrum von Anwendungen (das kann die effektive Nutzung von teuren Lizenzen für Hostingumgebungen und Software in VMs einschließen), Schaffung eines attraktiven Service, der einen schnellen Start von neuen Projekten (Rapid‐Prototyping) erlaubt und Rechenzentren und Institute von sich ständig wiederholenden Standardaufgaben entlastet
  • Aufbau eines landesweiten Image‐Repository und eines Self‐Service‐Portals
  • Entwicklung von Basis‐Services für gemeinsame Higher‐Level‐Dienste (Redundanz, Fail‐Over, Wartung)
  • Reduktion des physikalischen Footprints (Zahl der Maschinen, Kühlung, Hardwareadministration)
  • Erreichung einer besseren Trennung von Maschinensaal‐ und Service‐Administration
  • Etablierung eines Netzkonzeptes unter Berücksichtigung von IPv6 zum Aufbau einer standort‐ und organisationsübergreifenden Netzinfrastruktur

Gemeinsam mit der Umsetzung der praktischen Ziele des Projektes werden Strategien für den Aufbau bzw. den Betrieb neuer Versorgungsmodelle (ergänzend zu Serverhousing und ‐hosting) und zu langfristigen Betriebs‐ und Kostenmodellen entwickelt, die als Grundlage für einen Landesdienst bwCloud dienen.

Vorgehen

bwCloud fokussiert auf die IaaS Ebene (siehe Abbildung 1) und legt den Schwerpunkt auf die Versorgung mit Servern und Speicher sowie der Netzanbindungen dieser Umgebungen. Es stellt aber auch die Basis für einzelne der im Hochschulbereich genutzten Elemente der nächsthöheren Ebene (PaaS) zur Verfügung. Die konkreten Ziele des Projekts reichen von der Förderung der Kooperation und des gegenseitigen Austauschs der Rechenzentren, zuerst auf Wissens‐ und Know‐how‐Ebene, bis hin zur praktischen Umsetzung von Prozessen wie der Verlagerung kompletter virtueller Umgebungen über mehrere Standorte hinweg. Diese Aktivitäten können in einen neuen, gemeinsam erbrachten Basis‐Dienst Private‐Cloud münden – ganz sicher begründen sie eine Basis‐Infrastruktur, die einen flexibleren Betrieb von High‐Level‐Diensten, wie Web‐Services oder E‐Mail, erlaubt. Und nicht zuletzt bildet diese Infrastruktur die Basis für a priori gemeinsam erbrachte neue Dienstleistungen. Für einen dauerhaften zentralen Betrieb als technischer Dienst und als Basis für höherwertige Dienste müssen Supportstrukturen und Kostenmodelle parallel mitentwickelt werden. Das Projekt gliedert sich zeitlich in die folgenden vier Phasen:

  • Konzeptionsphase
    Wesentliche Aufgabe dieser ersten Phase wird es sein, mögliche Ausprägungen eines Landesdienstes (Standorte, technische Basis) aufzuzeigen und auf den Ebenen wie z.B. Netzwerk und Datenzugriffe sowie Hardware, Virtualisierungsplattformen und Cloudlösungen die bestehenden Lösungen und Möglichkeiten zu erfassen und für die unterschiedlichen Ausprägungen zu bewerten.
  • Präzisierungsphase
    Es wird eine Testumgebung aufgebaut und für die restliche Laufzeit betrieben. Die Ergebnisse der ersten Phase und die Erfahrungen aus dem Testbetrieb werden in einem Zwischenbericht zusammengefasst und eine Empfehlung an den ALWR enthalten, welche Ausprägung ein Landesdienst haben sollte und welcher Ansatz bzw. welche Ansätze dann konkret in der zweiten Phase umzusetzen sein werden.
  • Umsetzungsphase
    Die ausgewählten Ansätze werden prototypisch zum Aufbau eines Landesdienstes mit der festgelegten Ausprägung umgesetzt. Eine repräsentative Auswahl von Anwendungen wird auf dieser Infrastruktur realisiert und unter möglichst realen Bedingungen getestet. Hier fließen dann die Arbeiten beim Aufbau des Image‐Repository ein. Der Aufbau von Support und Geschäftsmodellen geschieht parallel zum Aufbau des Prototyps.
  • Abschlussphase
    Nach Aufbau und Test der Umgebungen werden die Erfahrungen und Ergebnisse zusammengefasst und die technischen Rahmenbedingungen basierend auf der prototypischen Umsetzung für den dauerhaften Aufbau einer bwCloud aufgezeigt.

Stand

Laufendes Projekt

Kontakt

  • Janne Chr. Schulz (janne.schulz@rz.uni-mannheim.de) – Projektleitung, Universität Mannheim
  • Konrad Meier (konrad.meier@rz.uni-freiburg.de) – Universität Freiburg
  • Tim Kleefass – BelWü
  • Oleg Dulov (oleg.dulov@kit.edu), KIT Karlsruhe (SCC)
  • Werner Aufsattler (aufsattler@rz.uni-mannheim.de), Universtität Mannheim
  • Jan Siersch (jan.siersch@uni-ulm.de), Universität Ulm