Was ist Skalierbarkeit? Und was hat das mit Fernunterricht zu tun?

by Volker Weber

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Im Zusammenhang mit dem Fernunterricht und den damit auftretenden Schwierigkeiten will ich mal aus 10.000 Metern Höhe zeigen, wo eigentlich das Problem liegt. Ich vereinfache, damit jeder mitkommt, auch wenn er es nicht so mit der IT hat.

Fangen wir mal dort an, wo jeder versteht, um was es geht. Man kann sich einen Server hinstellen, ein Linux-Image drauf ballern und "gegen Hacker" härten. Darauf packt man dann die erforderliche Software. Oder man installiert einfach ein Image, wo das alles vorinstalliert ist. Wenn der Server zu klein ist, dann macht man mehr Speicher rein oder einen schnellen Prozessor. Das nennt man Scale-Up - in die Höhe wachsen.

Das scheitert irgendwann, dann stellt man einen zweiten daneben. Das nennt man Scale-Out - in die Breite wachsen. Sowas lässt sich weiter ausbauen, so lange man genug Geld hat, immer neue Hardware auf das Problem zu werfen. Aber man bekommt ein neues Problem: Man muss diese ganzen Server koordinieren, so dass sie auf gemeinsame Daten zugreifen und man muss sie außerdem wie einen aussehen lassen. Ohne irgendeinen technischen Einblick würde ich bei unseren von den Ländern bereitgestellten Lernplattformen genau dort den Hund begraben vermuten. Das geht nicht mit allen Schülern gleichzeitig und immer. Egal wieviel Hardware dazu gebaut wird.

Server zu beschaffen kann Monate dauern, besonders wenn sie größer (Scale-Up) sind. Das sind nicht einfach PCs in einem Schrank. In der Regel wird sowas auf Bestellung produziert.

Diesen Ärger kann man sich vom Hals schaffen, indem man die Kapazitäten mietet, so wie man sie braucht. Infrastructure-as-a-Service (IaaS) nennt man das. Mit der Hardware hat man nichts mehr zu tun. Dickster Anbieter ist Amazon Web Services.

Es bleibt das Koordinierungsproblem: Wenn ich zum Beispiel eine Lernumgebung hosten will, dann kann der Engpass irgendwo liegen. Im Frontend kann man Proxy-Server und Web Server dazu schalten, aber im Backend mit den Daten wird das schwierig bis unmöglich. Dann muss ein Software-Architekt ran, einen neuen Plan machen, der dann umgesetzt und immer wieder angepasst wird.

Den Ausweg aus dieser Misere bekommt man mit Platform-as-a-Service (PaaS). Das wird sofort deutlich teurer, denn irgendjemand muss ja nun mehr machen als einfach Kisten an den Strom und das Netz zu hängen. Bei PaaS gehört dir nur noch die Anwendungssoftware, alles andere macht der Anbieter. Und damit sieht es nur dem ersten Anschein nach teurer aus, weil der Anbieter das besser kann als du. Ich überspringe das Thema mal, weil PaaS unser Problem nicht löst.

Die Königsdisziplin ist Software-as-a-Service (SaaS). Beispielsweise Microsoft Teams. Du konfigurierst gar nichts. Du meldest "einfach" 1 Millionen User an und lässt Microsoft alle anderen Probleme lösen. Kein Scale-Up oder Scale-Out für dich. Microsoft nutzt sich dabei selbst, in dem sie SaaS mit ihrem eigenen PaaS realisieren, das wiederum auf ihrem IaaS läuft. Von alldem musst du nichts verstehen. Du gehst in dein Teams, machst ein Meeting auf und gut ist.

Ich habe das jetzt mal bewusst einfach gehalten. Teams ist selbst auch wieder eine Plattform, auf die man mehr bauen kann, etwa die Education-Angebote. Und Google hat dasselbe auch, nur in anderer Geschmacksrichtung.

Man darf sich das nicht so vorstellen wie den Server in der Arztpraxis oder im Rechnerraum der kleinen Firma, wo ein Admin mit Systemrechten Software installiert, Backup-Datenträger handhabt, kurz schalten und walten kann, wie er will. Das ist eine vollautomatisierte Fabrik, die niemals stillsteht und in der jede kleinste Handhabung protokolliert wird. Das muss revisionssicher sein, so dass alles nachvollziehbar ist, es muss zertifiziert werden, immer wieder geprüft und abgenommen. Alles ist mehrfach vorhanden, über mehrere Rechenzentren verteilt und wenn irgendwo was umfällt, dann darf das keinen Einfluss auf die Fabrik haben.

Aber, aber, die bösen Amis ... kann man das nicht auch selbst so machen? Ja, kann man. Jeder kann eine Autofabrik bauen, wenn er sich alles kauft, was man dazu braucht. Es dauert nur ein Jahrzehnt. Und das ist ungefähr die Zeit, die wir zwischen 2010 und 2020 verloren haben. Es reicht nicht, eine Idee zu haben. Ideen sind billig. Die Umsetzung ist schwierig. Und es dauert sehr, sehr lange, bis man die Kosten optimiert kriegt. Und selbst wenn man einen Morgan Sportwagen über Jahrzehnte baut, dann sind die noch immer teuer und man muss den Motor irgendwo einkaufen.

Die mit Abstand teuerste Methode, sowas zu bauen, ist klein-klein. Und wenn es dann mal steht, dann muss es dauernd repariert werden. Einmal hinrotzen reicht nicht.

Comments

Love it.

Fabio Peruzzi, 2021-01-05

Ich finde leider keinen Daumen, der gross genug ist, um diese Zusammenfassung zu bewerten.

👍

Wunderbar!

Andy Brunner, 2021-01-05

"klein-klein" ist ein dehnbarer Begriff. "klein-klein" wäre aus meiner Sicht auch eine länderspezifisches oder bundesweites Angebot.

Ingo Goblirsch LL.M., 2021-01-05

Völlig richtig, Volker!

Die deutsche Cloudparanoia und der überzogene deutsche Hang zu absurden Datenschutz-Regeln hat dabei nicht nur die Schulen von der Digitalisierung abgeschnitten, sondern auch viele Unternehmen, besonders im Mittelstand. Und in extremer Form die Verwaltung. Für mich sind das die Hauptgründe dafür, das Deutschland da weltweit hinterherhinkt.

Dirk Paessler, 2021-01-05

Danke Volker der Artikel bringt es gut auf den Punkt. Hier kann man auch die im Artikel genannte Theorie in der praktischen Umsetzung gut nachlesen. https://status.hpi-schul-cloud.de/ --> Vergangene Vorfälle. Die Liste ist aber nicht vollständig, kurze Störungen werden anscheinend nicht archiviert. Problem sind aber die Lehrer und Schüler, da es in den Ferien keine Ausfälle gab ;)

Stephan Herz, 2021-01-05

Ingo, klein-klein geht von "ich miete einen Hetzner-Server und mache da Jitsi drauf" bis zu "Lernraum Berlin".

Volker Weber, 2021-01-05

Ja, in den Weihnachtferien lief alles rund.

Volker Weber, 2021-01-05

Das Problem ist vielleicht gar nicht das "klein-klein" sondern vielmehr, dass der deutsche "Bildungsbürger" sich gerne maßlos über den (angeblich) fehlenden Datenschutz der bösen Internetgiganten aufregt.

Diese Diskussionen wird dann in der Klassen-WhatsApp-Gruppe geführt was dann übrigens genau mein Humor ist :-)

Roland Dressler, 2021-01-05

Ganz so schlimm ist es auch nicht um die Cloudphobie in Deutschland bestellt. Wir haben viele Schulen die ITSlearning, sdui.de oder Schul.cloud benutzen. Alleine letzterer wird von 7000 Schulen benutzt, was ca. 20 % aller Schulen in Deutschland entspricht.

Insgesamt wurde letztes Jahr an vielen Stellen die Weichen gut gestellt. Z.B. wurden über 100.000te Onlineweiterbildungen durch Lehrer absolviert.

Oder 50% aller Hausärzte haben Videosprechstunde angeboten. Und es gibt 30+ verschieden Zertifizierte Videosprechstundenanbieter in Deutschland und die Zertifizierung ist teuer und nicht nur ein einfaches Sigel sondern mit einer Menge Auflagen verbunden.

Klar werden die Fails immer gern sehr populär verbreitet.

Max Bauer, 2021-01-05

Wir nutzen Amazon AWS in sehr vielen unserer Projekte, aber es ist keinesfalls so, dass man nur damit eine skalierbare Lösung hinbekommt. Und es stimmt auch nicht, dass man den Datenschutz dafür opfern oder einschränken müsste.

Die Lösung muss meiner Meinung nach nicht sein, automatisch den amerikanischen Standardanbieter zu nehmen. Man sollte mit Kompetenz eine gute Lösung auswählen oder erstellen. Daran hapert’s leider.

Stefan Tilkov, 2021-01-05

Danke Volker. Du beschreibst das Problem so, dass es auch ein technisch wenig ambitionierter Mensch versteht.

Andreas Rank, 2021-01-05

Stefan, das wird wohl seinen guten Grund haben, dass du für sehr viele deiner Projekte einen, ach was, den amerikanischen Standardanbieter nutzt. Und das ist auch richtig so. Wenn man IaaS benutzt, dann kann man sich auch gehörig in den Fuß schießen. Das Risiko liegt dann halt beim Kunden.

Volker Weber, 2021-01-05

Ich hab' die Lösung: Wir geben das Projekt unserem Verkehrsminister und schon wird's was ;-)

Aber im Ernst. Danke für die gute Zusammenfassung Volker. Ich sehe schon mit Grausen dem eigenen Weg der Bundesregierung oder der EU entgegen. Meiner Meinung nach gibt es niemanden in Deutschland oder der EU der etwas in dieser Größe unabhängig von den Hyperscalern aufbauen könnte. Die wahre Herausforderung liegt langfristig in Betrieb und Wartung zu kalkulierbaren Kosten, mit hoher Verfügbarkeit und hohem Sicherheitsstandard.

Ich könnte mir vorstellen, dass Microsoft, Google oder ähnliche Interesse haben so etwas kostengünstig anzubieten. Schüler als Nutzer von heute sind potentielle Kunden von morgen.

Am schönsten wäre eine übergreifende Platform die auf den großen Hyperscalern seamless läuft.

Jens Kühner, 2021-01-05

Jens, das ist so. Deshalb bietet Microsoft allen Schulen Microsoft 365 A1 für null Euro an. Meine Schwierigkeit ist, dass in diesem Thema so viel Nebel geschossen wird. Mein Posteingang ist voll mit FUD von, ich sage mal, interessierten deutschen Anbietern mit unhaltbaren Behauptungen. "Nur wenn Sie unser Produkt Schnullebacke statt OneDrive einsetzen, sind Sie DSGVO-konform."

Volker Weber, 2021-01-05

You explain difficult concepts in simple ways. For free this time. Ans we love that.

Markus Jabs, 2021-01-05

Danke Volker! Super zusammengefasst, würde sagen das ist nicht nur ein Problem in Deutschland sondern auch hier in Österreich generell in der EU.

Kein Wunder das es fast unmöglich ist Anbieter für moderne Cloud Lösungen in der EU zu finden (Kubernetes, Managed SQL, ...)

Und wenn man dann Mangels Alternativen zu AWS, Google Cloud oder Microsoft Azure geht kann man seinen Kunden Monatelange erklären warum und wieso ...

Thomas Einwaller, 2021-01-05

@Jens: Nicht nur potenzielle Kunden von morgen. Sondern auch „eingearbeitete Angestellte“, die die Tools nutzen können und produktiv damit arbeiten. Wir könnten ohne Probleme die Klasse meines Sohnes einstellen (die nutzten Google Classroom) da sie jetzt gelernt haben Remote zu arbeiten - nicht nur alleine sondern auch in der Gruppe mit allem was da zu gehört.

Federico Hernandez, 2021-01-05


„Es dauert sehr lange bis man die Kosten optimiert kriegt“ - da scheint mir dann auch ein Stück weit die Ursache drin zu liegen, warum sich hierzulande wenig tut. IT-Betrieb ist sehr oft nichts weiter als eine Kostenstelle die man wegoptimieren möchte. Das ist aber meiner Meinung nach aus mehreren Gründen gefährlich / ein Trugschluss: selbst wenn man sich sein SaaS klickt braucht man Leute die das tun können und wissen was sie da tun. Weder ein Azure noch ein AWS pflegen sich von alleine - was man auch an den immer wiederkehrenden Security-Meldungen sieht, wenn mal wieder irgendwo „hoppla“ ein Bucket voll mit eigentlich internen Firmendaten offen im Netz rumdümpelt.

Natürlich könnte man sowas auch an spezialisierte Dienstleister auslagern, aber dazu bräuchte man dann intern immer noch Leute die die eigenen Prozesse verstanden haben und wissen was sie eigentlich wollen und brauchen, selber sinnvolle Leistungsbeschreibungen zusammenbekommen und nicht nur auf blind auf das hören, was irgend ein Salesmensch ihnen erzählt hat oder was sie sich selbst aus den Gartner-Quadranten zusammengesucht haben - kurz: so oder so braucht man erstmal intern fähige Leute - und da scheint mir insbesondere im öffentlichen Bereich ein Defizit zu sein. Da hilft dann auch ein tolles SaaS sonstwo nicht viel.

Das führt mich dann auch zu dem „aber kann man das nicht selbst machen“ einzugehen - ich kann die Bedenken, einen Lock-In seiner IT auf wenige Anbieter durchzuführen nachvollziehen. Und auch hier gilt: man braucht gute Leute. Es hat ja einen Grund, warum Dinge wie Netzwerktechnik, verteilte Systeme, Datenbanken, Algorithmen und Datenstrukturen, Verifikation, Software Engineering ... Forschungsgegenstand von Lehrstühlen an Universitäten sind. Und wie oben beschrieben reicht es in so großen Umgebungen nicht aus irgend eine Software per Doppelklick irgendwo zu installieren, sondern man muss mehr wissen und können - und die Leute braucht es erstmal und die muss man auch bezahlen wollen; womit wir wieder beim o.g. Geld sind. „If you pay peanuts ...“ Und das ist dann wieder ein Problem gerade im öffentlichen Bereich.

Ich halte es weder für unmöglich noch unsinnig so etwas „selber“ machen zu wollen, wobei „selber“ dann in diesem Kontext eine zentrale Plattform auf Bundesebene bedeuten würde. Nur ist es nicht „umsonst“ zu haben.

Und generell wäre es gut, wenn man den Wert von Information und Informationsverarbeitung einmal sinnvoll betrachtet und entsprechend investiert, um sich eben mittel- bis langfristige Vorteile zu erarbeiten. Die generelle „Optimierung“ von Personen/Aufgaben aus Gründen der maximalen Einsparung und „bestmöglichsten Auslastung“ ist - v.a. wenn blindlings durchgeführt - gefährlich, da sie auch Raum für notwendige Experimente und damit verbundenem Lernen beschneidet.

(Rant Ende :) )

Rudolf Barini, 2021-01-06

Volle Zustimmung, Rudolf. Man kann, aber man hat nicht. Selbst so ein Unternehmen wie SAP hostet bei den Hyperscalern, weil das nicht so einfach ist.

Volker Weber, 2021-01-06

Und am kommenden Montag kracht und scheppert es wieder, so dass meine Kids die kommende Woche keinen "Unterricht" oder was vergleichbares (sprich Arbeitsblätter, die auszufüllen sind) bekommen.

Danke für deine Darstellung. Da wurden die letzten 20 Jahre in den Ministerien und Schulen leider komplett verschlafen.

Joachim Haydecker, 2021-01-06

Die Schulen und die Lehrer können nix dafür. Der Fisch stinkt vom Kopf her.

Volker Weber, 2021-01-06

Guter Kommentar zum Thema Skalierbarkeit - diese war übrigens auch schon vor Jahrzehnten ein wichtiges Thema als man begann größere OLTP-Systeme aufzubauen (z.B. Platzbuchungssysteme). Allerdings hat sich inzwischen die Technologie geändert, statt teurem "Big Iron" wird nun (vermeintlich) billigere PC-Technologie verwendet die aber nicht optimal zur Aufgabenstellung passt. Man sich damit höhere Komplexität eingehandelt (viel mehr Komponenten und Softwareschichten), der Betrieb ist dadurch recht aufwändig und nur mäßig zuverlässig. Oft geht man dann zu einem Superscaler, der einem aber auch nicht die gesamte Verantwortung abnehmen wird. IT-Sicherheit ist ein ganz trauriges Kapitel - hier muss viel Aufwand betrieben werden und trotzdem hat das Ganze eine gewisse Ähnlichkeit mit Russischem Roulette, wirklich ruhig schlafen kann kein Verantwortlicher. "Security by Design" ist ein häufig gebrauchter Slogan, allerdings erklärt keiner so richtig wie er sichere Systeme auf der Basis unsicherer Komponenten (z.B. x86-Prozessoren, Betriebssystem mit angreifbarer Speicherverwaltung etc.) aufbauen kann. Als erstes müsste man sich wohl von der Von-Neumann-Rechnerarchitektur verabschieden ...

Die PC-Architektur ist nun über 40 Jahre alt und wurde für ganz andere und wesentlich einfachere Szenarien entwickelt als jene in denen sie heute oft eingesetzt wird. Auch das Internet wurde unter ganz anderen Prämissen konzipiert als wir sie heute vorfinden - die Abwehr von Hass und Raffgier, Lug und Betrug war damals kein Designkriterium.

Eigentlich muss eine neue IT her - neben hoher Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit (Stichwort Fehlertoleranz) wird vor allem Vertrauenswürdigkeit gebraucht. Von den heutigen Marktführern ist so eine neue IT kaum zu erwarten, denn sie werden ihre heutigen Cash Cows nicht aufgeben wollen.

Da müssten einige "Newcomer" her - die aber auch schon auf solider Basis stehen sollten, weil ein kleiner Startup ja keine neue IT aus dem Boden stampfen kann. Im GAIA-X - Konsortium gäbe es einige Firmen die eine solche Aufgabe angehen könnten. Haben sie Erfolg, dann werden sie kräftig wachsen - zu Lasten der heutigen Marktführer.

Gerhard Schwartz, 2021-01-06

Sehr guter Beitrag, danke.

Ich habe vor ungefähr 8 Jahren versucht für eine skalierbare dänische Cloud-infrastruktur Geld zu finden aber niemand hat die Einsicht und Glaube damals gehabt und verstanden irgendwie nicht die Zukunft, was man jetzt bedauern darf. Irgendwie schaffen wir das nicht in Europa - bislang(!).

Seitdem habe ich auch einige größere AWS Lösungen mitgebaut und finde es immer toll dass man in der Nacht nur für eine Handvoll, und am Tag für Hunderte Servern Zahlen muss um alle Kunden fröhlich zu machen.

Kim Gammelgaard, 2021-01-11

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