Definition Was ist ein Flaschenhals?

Ein Flaschenhals im IT-Umfeld ist ein Engpass, der die Geschwindigkeit der Datenübertragung, der Datenverarbeitung oder die Ausführungsgeschwindigkeit einer Anwendung beeinträchtigt. Engpässe können in einem Netzwerk, in einer Rechnerarchitektur oder in Software-Umgebungen auftreten.

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Andere Bezeichnungen für Flaschenhals sind Engpass, Engstelle oder der englische Begriff bottleneck. Im IT-Umfeld ist ein Flaschenhals ein Engpass in der Übertragung oder Verarbeitung von Daten. Bildlich gesehen handelt es sich um eine Engstelle, die alle Daten passieren müssen und an der ein Stau auftreten kann.

Da IT-Systeme in der Regel aus einer Verkettung hintereinander geschalteter Teilkomponenten bestehen, bestimmt das langsamste Glied der Kette die Gesamtgeschwindigkeit des Systems. Auch an Stellen, an denen Daten verschiedener Quellen zusammengeführt werden – wie beispielsweise an Netzwerkknoten –, entstehen Engpässe.

Befindet sich ein Flaschenhals in einer Datenverarbeitungskette, hat die Optimierung anderer Teilkomponenten abseits des Flaschenhalses kaum Auswirkungen auf die Gesamtperformance des Systems. Diese lässt sich nur durch Beseitigung des Engpasses oder eine Kapazitätserhöhung an der Engstelle steigern. Flaschenhälse können in lokalen Netzwerkumgebungen, im Internet, in Rechnersystemen oder in Software-Umgebungen auftreten.

Der Bottleneck im Netzwerkbereich

In einem lokalen Netzwerk (LAN) sind die Endgeräte in der Regel über Switche per 100-Magabit-Ethernet oder Gigabit-Ethernet mit dem Netzwerk verbunden. Diese Geschwindigkeit ist für die Endgeräte in den meisten Fällen nicht realisierbar, da in der lokalen Architektur unterschiedliche Flaschenhälse existieren können. Beispielsweise stellen Backplanes der Switche oder die Trunk-Verbindungen der Switche untereinander in bestimmten Fällen Engpässe dar.

Im Internet bestimmt die langsamste Teilstrecke zwischen Sender und Empfänger die maximal mögliche Datenübertragungsgeschwindigkeit. Oft entstehen im Internet Engpässe, da einzelne Teilstrecken sehr viele Kommunikationsverbindungen gleichzeitig bedienen müssen und die zur Verfügung stehende Bandbreite zwischen den Teilnehmern aufzuteilen ist. Peering-Verbindungen zwischen den verschiedenen autonomen Systemen des Internets oder die Anbindung von Internetknoten stellen typische Engpässe dar.

Der Bottleneck in einem Rechnersystem

Ein Rechnersystem besteht aus mehreren Teilkomponenten wie Prozessor, Arbeitsspeicher oder Festplatte. Der Prozessor kann zwar Daten mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten, wird aber häufig durch die niedrigen Zugriffsgeschwindigkeiten auf den Arbeitsspeicher oder den Festplattenspeicher ausgebremst. Bei externen Datenspeichern stellen Schnittstellen wie USB häufig einen Flaschenhals dar. Die begrenzte Bandbreite der Schnittstelle reduziert die Transferleistung der Festplatte.

Der Bottleneck in einer Software-Umgebung

In einer Software-Umgebung tritt ein Flaschenhals auf, wenn die Performance einer Anwendung durch eine Teilkomponente limitiert ist. Dies sind beispielsweise Abfrageschnittstellen zu Datenbanken, APIs (Application Programming Interfaces) zu anderen Systemen oder aufwendig durchzuführende Teilberechnungen.

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