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Datentransfer innerhalb der Cloud minimieren 5 Best-Practices für Cloud-basierte Simulationen

Von Wim Slagter*

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Cloud-basierte Anwendungen und Rechenressourcen spielen eine immer größere Rolle in technischen Simulationsabläufen. Entscheidend ist dabei nicht zuletzt, die benötigten und die entstehenden Daten richtig zu speichern – und sie zu schützen.

Um die Vorteile Cloud-basierter Simulationen nutzen zu können, kommt es auch auf die richtige Datenspeicherung an.
Um die Vorteile Cloud-basierter Simulationen nutzen zu können, kommt es auch auf die richtige Datenspeicherung an.
(Bild: bluebay2014 - stock.adobe.com)

Die Notwendigkeit, große und immer komplexere Modelle zu analysieren, hat in Verbindung mit der Ausweitung der Simulation auf den gesamten Konstruktionsablauf den Bedarf an High-Performance-Computing-Ressourcen (HPC) sowie an flexiblen und reaktionsschnellen Simulationswerkzeugen deutlich gemacht. Ingenieurbüros führen immer häufiger Simulationen durch, verlangen schnellere Ergebnisse und erweitern die Nutzung von Simulationswerkzeugen auf Nichtfachleute.

Eine gut konzipierte Cloud-Lösung bietet die Flexibilität, die Rechenressourcen an den Simulationsbedarf anzupassen, ohne dass die Ingenieure die Modellgröße oder -komplexität begrenzen müssen. Multiphysik-Simulationen können schnell und gründlich durchgeführt, während die Produktivität der Ingenieure maximiert und bessere Ergebnisse erzielt werden. Die Vorteile Cloud-basierter Simulationen liegen also auf der Hand. Die folgenden fünf Best-Practices helfen dabei, diese großen Potenziale auch zu realisieren.

1. Bewegen Sie Ihre Daten nicht mehr als nötig

Bei Simulationsprozessen fallen riesige Datenmengen an, deren Herunterladen Tage dauern kann. Auch wenn ein gewisses Maß an Datenbewegung notwendig ist, sollte die Cloud sowohl als Speicher- als auch als Datenverarbeitungslösung genutzt werden.

Die erste bewährte Praxis bezieht sich auf die Datenspeicherung und die Minimierung der Datenübertragung zwischen dem Cloud-Backend und dem Endnutzer. Es ist vollkommen klar, dass ein gewisser Datentransfer unumgänglich ist; Endbenutzer, die CAD (Computer-Aided Design) auf dem Desktop verwenden, müssen ihre CAD-Dateien in das Simulationszentrum in der Cloud übertragen. Diese Eingabedateien sind relativ klein, gemessen in Megabyte, und die Übertragung dauert in der Regel weniger als eine Minute.

Die Dateien von Simulationsergebnissen hingegen sind in der Regel riesig – Gigabytes oder sogar Terabytes an Daten – und können Stunden oder Tage zum Herunterladen benötigen. Am besten ist es, Daten nicht häufiger als nötig herunterzuladen. Stellen Sie stattdessen sicher, dass die Cloud sowohl eine Rechen- als auch eine Speicherlösung umfasst, zumindest für unfertige Daten (WIP). Idealerweise legen Sie alle CAD- und Simulationsergebnisdateien auf Cloud-Speichern ab und teilen diese Speicher über virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDIs) und Cluster, um den Datentransfer auch innerhalb der Cloud zu minimieren. Dies ermöglicht es Ihnen, Ihre Simulationen in der Cloud durchführen, wodurch Downloads praktisch überflüssig werden.

2. Sichern Sie Ihre Netzwerkkommunikation und Datenspeicherung ab

Die Sicherheit von Daten und geistigem Eigentum (IP) ist für Unternehmen immer ein Hauptanliegen, wenn es um die Einführung einer externen Cloud-Initiative geht. Grundsätzlich lässt sich in diesem Zusammenhang zwischen zwei Ansätzen differenzieren. Zum einen gibt es die Sicherung von Daten in Bewegung und zum anderen die Sicherung von Daten im Ruhezustand. Erstere Variante hängt von einem sicheren Netzwerkprotokoll ab.

Es gibt zwei Goldstandards: die Einrichtung eines virtuellen gesicherten privaten Netzwerks (VPN) oder die Durchführung aller Datentransaktionen innerhalb einer Web-Benutzeroberfläche über eine Hypertext-Transfer-Protocol-Secure-Website (HTTPS). Die Einrichtung eines VPN ist mit einem erheblichen Aufwand an IT-Ressourcen verbunden, bietet aber die Möglichkeit, eine Vielzahl an Benutzern sowie große Datenmengen zu unterstützen. Die Verwendung einer HTTPS-Website ist pragmatischer, wenn nur eine kleine Gruppe von Endbenutzern die Cloud gelegentlich nutzt.

Die Sicherung von Daten im Ruhezustand sollte ebenfalls durch Verschlüsselung erfolgen, um sicherzustellen, dass niemand die Daten lesen kann, wenn die Sicherheit gefährdet ist. Dies kann auf der Ebene des Dateisystems oder der Anwendung geschehen. Die Verschlüsselung auf Dateisystemebene ist am einfachsten, hängt aber davon ab, dass die richtigen Dateisystem-Tools zur Verfügung stehen. Einige Cloud-Anbieter richten einen speziellen Speicher ein, der nur über ein bestimmtes Kundenkonto zugänglich ist, sodass die gespeicherten Daten durch physische Isolierung gesichert sind. Andere nutzen GovCloud, um einen kontrollierten Zugang zu gewährleisten, oder orientieren sich an den International Traffic in Arms Regulations (ITAR).

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Egal, ob es sich um Daten in Bewegung oder im Ruhezustand handelt, gilt bei der Datenspeicherung und -sicherung stets das Prinzip der „geteilten Verantwortung“:

  • Der Cloud-Anbieter muss die physische (Gebäude-) und interne Netzwerksicherheit gewährleisten.
  • Der Kunde muss sicherstellen, dass das Betriebssystem (OS) gepatcht wird und die Anwendungen sicher sind. Die Anwendungen müssen starke Zugangskontrollen mit sicheren Netzwerkprotokollen bieten, das heißt: wer hat Zugang wozu, werden Lizenzbestimmungen eingehalten und so weiter.
  • Der unabhängige Software-Anbieter (ISV) muss sicherstellen, dass die Software-Anwendungen sicher sind. Cloud-Portal-Software muss insbesondere eine verschlüsselte Datenübertragung und Datenspeicherung ermöglichen.

3. On-Premises-Lizenzen wiederverwenden (oder auch nicht)

Gleich nach der Datensicherheit bezieht sich die zweithäufigste Frage auf die Software-Lizenzierung in der Cloud. Die Möglichkeit, Lizenzen zu nutzen, die bereits vor Ort vorhanden sind, ist entscheidend. Dies gibt den Kunden die Möglichkeit, ihre Infrastruktur in die Cloud zu migrieren, ohne dass sie entscheiden müssen, wie sie ihre Lizenzen zwischen On-Premises und in der Cloud aufteilen. Mit der richtigen Netzwerkkonfiguration (entweder ein Site-to-Site-VPN oder eine Punkt-zu-Punkt-Firewall-Konfiguration) können die Lizenzen, die vor Ort implementiert sind, in beiden Kontexten verwendet werden.

Wie die Überschrift dieses Absatzes andeutet, gibt es eine Alternative – einfach Lizenzen auf einen Cloud-basierten Lizenzserver verschieben und/oder mehr Lizenzen kaufen und sie auf dem Cloud-Lizenzserver einbetten. In vielerlei Hinsicht ist dies einfacher und eine gute Möglichkeit für den Einstieg, bietet aber nicht die Flexibilität, die man erhält, wenn die Lizenzierung zwischen dem Kunden vor Ort und in der Cloud erfolgt.

4. Ziehen Sie einen Mix aus verschiedenen Geschäftsmodellen in Betracht

Die meisten Kunden, die in die Cloud wechseln, fragen sofort nach einem Pay-as-you-go-Modell. In der Praxis mögen Pay-as-you-go-Modelle (entweder für Software oder Hardware) zwar gut klingen, laufen aber Gefahr, das Simulationsbudget ziemlich schnell zu überschreiten. Schließlich ist es schwierig, mit Sicherheit zu wissen, wie viele Rechenressourcen die Endnutzer für ihre Simulationsprojekte tatsächlich benötigen.

Auf der Software-Seite ist es offensichtlich, dass das traditionelle Miet- oder Bezahlmodell am kosteneffizientesten ist, wenn es darum geht, den Bedarf an Rechenkapazität für durchschnittliche Workloads zu decken. Wenn Kunden einen kurzfristig hohen Kapazitätsbedarf haben, sind kurzfristige Mietverträge am besten geeignet.

Auf der Hardware-Seite haben die Kunden ähnliche Bedürfnisse: Sie wollen Hardware vor Ort mit Cloud-Computing-Ressourcen kombinieren. Die Cloud bietet den Kunden unter anderem die Möglichkeit, die benötigte Rechenkapazität dann zu nutzen, wenn sie sie auch brauchen, und nur das Genutzte zu bezahlen.

5. Starten Sie im Kleinen, wachsen Sie organisch – doch denken Sie groß!

Obwohl Unternehmen (insbesondere ihre CIOs) den Ehrgeiz haben, sofort 100 Prozent in die Cloud zu überführen, ist es nicht ungewöhnlich, zunächst einmal nach einem wichtigen Projekt zu suchen, das von der Inhouse-Infrastruktur nicht gut versorgt wird, und es in die Cloud zu transferieren. Dies gilt insbesondere dann, wenn Unternehmen bereits erheblich in On-Premises-Computerressourcen investiert haben. Die erfolgreichsten Cloud-Projekte sind das Ergebnis eines schrittweisen Vorgehens bei ihrer Einführung. Bei den meisten Unternehmen läuft es langfristig auf ein hybrides Cloud-Modell hinaus. Die Mischung aus privater, verwalteter und öffentlicher Cloud entwickelt sich mit der Zeit. Deshalb ist es beim Aufbau einer Cloud-Infrastruktur sinnvoll, von Anfang an zugleich pragmatisch, doch auch holistisch zu denken.

Wim Slagter, Strategic Director bei Ansys.
Wim Slagter, Strategic Director bei Ansys.
(Bild: Ansys)

Es gibt keine Lösung, die für alle passt. Die Reise jedes Unternehmens in die Cloud-basierte Simulation wird anders verlaufen. Das Entscheidende ist hierbei, die spezifischen Interessen und Bedürfnisse der Kunden stets im Blick zu behalten.

*Der Autor: Wim Slagter, Strategic Director bei Ansys

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