Was sind Appliances?

Der Begriff "Appliances" wird in der IT in zunehmendem Maße für verschiedene Dinge verwendet. Daher ist zunächst eine Definition und Klassifizierung der unterschiedlichen Sichtweisen bzw. Einsatzszenarien notwendig.

Appliances im allgemeinen Sinn werden im Englischen häufig folgendermaßen definiert:
An appliance is an instrument, apparatus, or device for a particular purpose or use. (http://dictionary.reference.com/browse/appliance, abgerufen am 12.04.2011).

Allgemein lassen sich einer Appliance folgende Vorteile zuordnen, wobei deren Ausprägung sich je nach Einsatzgebiet unterscheidet:

• schnelle, einfache Konfiguration
• nachhaltige Entkopplung von umliegenden Systemen
• saubere Kapselung und Trennung von Services und Funktionen
• vereinfachte Lieferung und Inbetriebnahme
• stabiler Betrieb
• vereinfachte Wartung und verbessertes Update-Management
• geringere Leistungsaufnahme

Um eine Appliance genauer abgrenzen zu können, ist es zunächst notwendig, weitere damit im Zusammenhang stehende Begriffe zu klären.

In der Praxis wird häufig von sogenannten "General Purpose Components/Systems" gesprochen. Hiermit sind Standard-Hardware- und Softwarekomponenten gemeint, wie sie überall in der IT eingesetzt werden. Wie in der Abbildung dargestellt, bestehen diese Systeme aus verschiedenen Ebenen, wobei die jeweils eingesetzten konkreten Produkte und Lösungen flexibel ausgetauscht werden können. Beispielsweise können Sie auf einer Server-Hardware verschiedene Datenbanken, Betriebssysteme und Anwendungen betreiben.

Der zweite Begriff taucht verstärkt seit etwa drei Jahren auf. Bei sogenannten "Optimized Solutions bzw. Systems" sind im Unterschied zum General-Purpose-Ansatz Hardware, Betriebssystem und Infrastruktur-Services fest vorgegeben und aufeinander abgestimmt. Lediglich auf Anwendungsebene besteht weiterhin Wahlfreiheit.

Abbildung: Abgrenzung Appliances, Optimized Solutions und General-Purpose-Systeme

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Arten von Appliances, welche beide trotz unterschiedlicher Realisierung die oben beschriebenen Vorteile aufweisen.

• Hardware Appliance
• Virtual Software Appliance

In den folgenden Abschnitten werden beide Ansätze genauer beschrieben.

Hardware Appliance

Ein Beispiel hierfür ist ein E-Book. Es hat den Zweck, Personen das Lesen von elektronisch gespeicherten Büchern zu ermöglichen. Es besteht aus Server-, Storage- und Netzwerk-Komponenten sowie einem speziellen Betriebssystem und einer beschränkten Anzahl von Applikationen. Die Optimierung besteht nun darin, das Gerät möglichst energieeffizient, leicht und gut bedienbar zu gestalten sowie Applikationen/Funktionen zu integrieren, die das Lesen vereinfachen oder einen speziellen Mehrwert liefern.

Dies führt uns zu den eigentlichen Abgrenzungen. Ein E-Book wurde einzig als Lösung "zum Lesen von Büchern" entwickelt. Im Gegensatz hierzu stellt ein iPad nach dieser Definition keine Appliance, sondern eine optimierte Lösung dar. Der Unterschied liegt darin, dass ein iPad durch die Installation von "Applikationen" universeller einsetzbar ist, d. h. für verschiedene Problemlösungen verwendet werden kann. Die Hardware-Komponenten und das Betriebssystem sind dabei ebenso "starr" definiert, d. h. durch den Benutzer nicht änderbar, wie bei einem E-Book bzw. einer Appliance.

In der Abbildung wird dies generisch dargestellt. Eine Hardware Appliance ist ein System bestehend aus Hard- und Software, das nur durch die Konfiguration der vom Hersteller freigegebenen Parameter und Schnittstellen in die Betriebsprozesse integriert werden kann. Der geringen Flexibilität stehen folgende Aspekte gegenüber: Eine Appliance ist in der Lage,

• maximale Sicherheit,
• maximale Effizienz der Verarbeitung,
• maximale Geschwindigkeit,
• maximale Betriebssicherheit und
• ein einheitliches System-Management

zu bieten und erfordert einen sehr geringen Serviceaufwand.

Der Appliance gegenüber stehen die "General Purpose Components/Systems". Diese können sehr flexibel gewählt und konfiguriert werden. Anwender profitieren von vielen Anbietern und von Kostenvorteilen für die einzelnen Komponenten aufgrund des Wettbewerbs auf dem IT-Markt. Gleichzeitig bedeutet der Aufbau einer IT-Umgebung auf dieser Basis, dass die Aufwände und somit Kosten für die Integration, den Support und den Betrieb in einer Total Cost of Ownership-Betrachtung im Vergleich zu einer Appliance größer sind.

Mit dem Ziel, eine "flexible Appliance" als Lösung für bestimmte Businessprozesse zu entwickeln, wurden in den letzten Jahren "Optimized Solutions/Systems" entwickelt. Sie zeichnen sich in erster Linie dadurch aus, dass die Applikationsschicht kundenspezifisch an die Businessanforderungen angepasst werden kann, die darunterliegenden Ebenen aber möglichst die Eigenschaften von Appliances aufweisen.

Virtual Software Appliance

Im Gegensatz zu Appliances, die aus Hard- und Software zusammengesetzt werden, ist eine Virtual Software Appliance eine Software-Instanz, die aus einer vorkonfigurierten Betriebssystemumgebung mit nur den tatsächlich notwendigen Funktionen und einer vorkonfigurierten Anwendung bzw. einem Anwendungsverbund besteht. Virtuelle Appliances werden in der Regel als Virtual Machine (VM) Image ausgeliefert. Diese laufen auf einem Hypervisor der bereits bei vielen Unternehmen vorhanden ist.

Diese Umgebung muss vor Inbetriebnahme ähnlich den Hardware Appliances an die lokalen Gegebenheiten wie Netzwerk-Parameter etc. angepasst werden. Praktisch sind solche Appliances für alle Bereiche verfügbar, vom Application Server über Content Management Systeme bis zu Speicher- und Sicherheitslösungen.

Zentraler Vorteil von Virtual Appliances ist die einfache und schnelle Inbetriebnahme, die Entkopplung von den angrenzenden Systemen und die vereinfachte Lieferung und Durchführung von Updates. Darüber hinaus bieten aktuelle Virtualisierungstechnologien erprobte Funktionen beispielsweise zur einfachen Integration der Anwendung in einen Backup-Prozess und zum Desaster Recovery. Zusätzlich erleichtern die in der Virtualisierungsplattform enthaltenen Werkzeuge das System Management und die Überwachung der Anwendung.

Data Warehouse Appliances und Analytic Appliances sind eine besondere Form der Virtual Appliance für Datenbank-Anfragen oder Datenanalysen. Diese Appliances optimieren Anfragen durch ein Anfragemanagement und durch regelmäßiges „Aufräumen“ im Datenbestand. Dadurch kann eine deutlich höhere Performance als in klassischen Systemen erreicht werden. Auch Analytic Appliances optimieren die Funktionslogik auf eine schnelle Datenanalyse und Auswertung der Ergebnisse sowie deren Visualisierung.

Exkurs: IT-Sedimentation oder wodurch entstehen Appliances

Der Zusammenhang zwischen einem General-Purpose-Ansatz und Appliances lässt sich mit einem allgemeinen Sedimentationsmuster (pattern) erläutern, welches sich in der IT beobachten lässt. Es zeigt, dass eine anfänglich innovative Verarbeitungslogik mehr und mehr reift, sich stabilisiert und dabei schrittweise von den anwendungsnahen Schichten in die hardwarenahen Schichten der Architektur „absinkt“. Wenn aus der anfänglichen Innovation eine ausgereifte Routinelogik geworden ist, die keine flexiblen Anpassungen mehr benötigt, kann diese Routinelogik mit Hardware umgesetzt werden.

Ein typisches Beispiel für dieses allgemeine Muster ist die Entwicklung der Grafik-Software zum Grafikprozessor. Die Softwarelösung wurde in den 70er-Jahren gewählt, als die innovative Grafikverarbeitung noch flexible Änderungen erforderte. Die Verarbeitungslogik bewährte sich zunehmend, sodass Grafikkarten als Spezialbausteine entwickelt werden konnten. Mit zunehmender Stabilisierung und abnehmendem Innovationsgrad entstanden Grafikprozessoren als hochperformante und betriebssichere Hardwarelösung.

Analog erfolgte der Internet-Zugang eines PC zunächst über innovative, anpassbare Kommunikationssoftware, dann über spezielle Karten und Modems bis hin zum heute eingebauten Kommunikationsbaustein, der für den Anwender in der Regel nicht mehr in Erscheinung tritt. Gleiches gilt für innovative Algorithmen im Umfeld von Datenbanken, wie (rekursive) Tabellenverknüpfungen, die zunächst auf Anwendungsebene angesiedelt waren, dann auf der Ebene des Datenbanksystems und schließlich auf Prozessorebene implementiert werden konnten.

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