Tag 6: Cloud-Technologien

IaaS

Infra

Infrastruktur als Dienst

PaaS

Plattform

Plattform als Dienst

SaaS

Software

Software als Dienst

Servicemodelle – Überblick

Was unterscheidet IaaS, PaaS und SaaS?

Die drei Modelle unterscheiden sich darin, wie viel Verantwortung der Anbieter übernimmt und wie viel Kontrolle der Nutzer behält. In der IHK-Prüfung wird häufig gefragt, ein Szenario dem richtigen Modell zuzuordnen.

🏗️

IaaS – Infrastructure as a Service

Der Anbieter stellt virtualisierte Hardware bereit: Server, Speicher, Netzwerk. Der Nutzer installiert und verwaltet selbst Betriebssystem, Middleware und Anwendungen.

Beispiele:

Amazon EC2 Microsoft Azure VMs Google Compute Engine Hetzner Cloud

🧩

PaaS – Platform as a Service

Anbieter stellt die gesamte Laufzeitumgebung (OS, Middleware, Datenbank) bereit. Der Nutzer entwickelt und deployt nur noch seine Anwendung, ohne sich um die Infrastruktur zu kümmern.

Beispiele:

Heroku Google App Engine Azure App Service AWS Elastic Beanstalk

☁️

SaaS – Software as a Service

Fertige Softwareanwendung wird vollständig über das Internet bereitgestellt. Der Nutzer braucht nichts installieren oder konfigurieren – er nutzt die Software einfach per Browser oder App.

Beispiele:

Microsoft 365 Google Workspace Salesforce Zoom Dropbox

Verantwortungsmatrix: Wer kümmert sich um was?

Du = Unternehmen/Nutzer | Anb. = Cloud-Anbieter

Schicht

On-Prem

IaaS

PaaS

SaaS

Anwendung

Du

Anb.

Laufzeit / Middleware

Du

Anb.

Betriebssystem

Du

Anb.

Virtualisierung

Du

Anb.

Hardware / Netzwerk

Du

Anb.

Merkhilfe: Pizza-as-a-Service

Ein bekanntes Analogie-Modell aus der Praxis:

On-Premises: Du kochst selbst – du kaufst alle Zutaten, heizt den Ofen vor und kümmerst dich um alles.
IaaS: Du bestellst die Zutaten geliefert – der Ofen (Infrastruktur) ist da, du backst selbst.
PaaS: Du bekommst den Teig fertig – du belegst nur noch die Pizza (Anwendung) nach deinen Wünschen.
SaaS: Du bestellst die fertige Pizza – du isst nur noch (nutzt die Software).

Betriebsmodelle

4 Arten

On-Prem · Public · Private · Hybrid

Entscheidungskriterien

3 Faktoren

Kosten · Kontrolle · Compliance

Betriebsmodelle im Überblick

Wo läuft die Infrastruktur?

Betriebsmodelle beschreiben den Standort und die Eigentümerschaft der IT-Infrastruktur – unabhängig davon, welches Servicemodell (IaaS/PaaS/SaaS) genutzt wird.

🏢

On-Premises (On-Prem)

Alle Server und Systeme stehen im eigenen Rechenzentrum des Unternehmens. Das Unternehmen besitzt, betreibt und wartet die gesamte Hardware und Software selbst.

✓ Vorteile

Maximale Datenkontrolle
Keine Abhängigkeit von Anbieter
Offline-Betrieb möglich
Individuelle Anpassung

✗ Nachteile

Hohe Investitionskosten (CAPEX)
Eigenes IT-Personal nötig
Skalierung aufwändig
Wartung selbst verantworten

🌐

Public Cloud

Infrastruktur wird von einem Cloud-Anbieter betrieben und steht mehreren Kunden gleichzeitig zur Verfügung (Multi-Tenant). Ressourcen werden über das Internet geteilt.

✓ Vorteile

Schnell skalierbar
Keine Hardwareinvestition
Pay-as-you-go (OPEX)
Globale Verfügbarkeit

✗ Nachteile

Datenschutzbedenken
Abhängigkeit vom Anbieter
Weniger Kontrolle
Geteilte Ressourcen

AWS Microsoft Azure Google Cloud

🔐

Private Cloud

Cloud-Infrastruktur wird exklusiv für ein Unternehmen betrieben – entweder im eigenen Rechenzentrum oder beim Anbieter als dedizierte Umgebung (Single-Tenant).

✓ Vorteile

Hohe Datensicherheit
Starke Compliance-Konformität
Individuell konfigurierbar
Keine geteilten Ressourcen

✗ Nachteile

Höhere Kosten als Public
Eigene Verwaltung nötig
Skalierung aufwändiger

OpenStack VMware vSphere Microsoft Azure Stack

🔀

Hybrid Cloud

Kombination aus On-Premises / Private Cloud und Public Cloud. Unkritische Workloads laufen in der Public Cloud, sensible Daten bleiben On-Prem oder in der Private Cloud.

✓ Vorteile

Flexibel und skalierbar
Sensible Daten bleiben intern
Kostenoptimierung möglich
Cloud-Bursting bei Lastspitzen

✗ Nachteile

Komplexe Verwaltung
Sicherheitsübergänge aufwändig
Hohes Know-how nötig

Merkhilfe: Wann welches Modell wählen?

On-Premises: Behörden, Militär, Banken mit strengsten Compliance-Anforderungen, kein Internetzugang erlaubt
Public Cloud: Startups, E-Commerce, SaaS-Dienste – wenn Skalierbarkeit wichtiger ist als Kontrolle
Private Cloud: Krankenhäuser, Versicherungen, Konzerne – hohe Datenschutzvorgaben (DSGVO, BSI)
Hybrid Cloud: Großunternehmen mit gemischten Anforderungen – z.B. ERP-System On-Prem, Webshop in Public Cloud

Container vs. VM

Leichter

Kein eigenes OS pro Container nötig

Docker

De-facto

Standard für Container-Virtualisierung

Grundkonzept

Was ist ein Container?

Ein Container ist eine isolierte, portable Laufzeitumgebung für Anwendungen. Im Gegensatz zu VMs teilen sich alle Container denselben Betriebssystem-Kernel des Hosts – sie bringen nur das mit, was ihre Anwendung braucht (Bibliotheken, Konfiguration, Code).

Isolation: Jeder Container läuft unabhängig, ohne andere zu beeinflussen
Portabilität: „Build once, run anywhere" – auf jedem System mit Docker-Runtime lauffähig
Effizienz: Start in Millisekunden, geringer Ressourcenverbrauch
Reproduzierbarkeit: Identisches Verhalten in Entwicklung, Test und Produktion

Container vs. Virtuelle Maschine (VM)

Merkmal	Container	Virtuelle Maschine (VM)
Betriebssystem	Teilt Kernel des Hosts	Eigenes vollständiges OS
Startzeit	Millisekunden	Sekunden bis Minuten
Ressourcenverbrauch	Gering (MB-Bereich)	Hoch (GB-Bereich)
Isolation	Prozess-Isolation (weniger stark)	Vollständige Isolation (Hypervisor)
Portabilität	Sehr hoch	Eingeschränkter
Sicherheit	Geringere Isolation	Stärkere Isolation
Einsatz	Microservices, CI/CD, Cloud-native	Legacy-Apps, vollständige OS-Isolation

Docker-Konzepte

Die wichtigsten Docker-Begriffe

📄

Dockerfile

Textdatei mit Anweisungen zum Bauen eines Images. Legt fest, welches Basis-Image verwendet wird, welche Pakete installiert werden und welcher Befehl beim Start ausgeführt wird.

FROM ubuntu:22.04          # Basis-Image
RUN apt-get install -y python3  # Paket installieren
COPY app.py /app/app.py         # Datei kopieren
CMD ["python3", "/app/app.py"]  # Startbefehl
          

🖼️

Image

Unveränderliches, schreibgeschütztes Abbild einer Anwendung mit allen Abhängigkeiten. Wird aus dem Dockerfile gebaut (docker build) und kann in Registries wie Docker Hub gespeichert werden.

📦

Container

Laufende Instanz eines Images. Ein Image kann beliebig viele Container erzeugen. Container sind flüchtig – Daten gehen beim Stoppen verloren, sofern kein Volume eingebunden ist.

docker run -d -p 8080:80 nginx
# -d = Detached (Hintergrund), -p = Port-Mapping
          

💾

Volume

Persistenter Datenspeicher für Container. Daten im Volume überleben den Neustart oder die Löschung eines Containers – wichtig für Datenbanken oder Konfigurationsdateien.

🌐

Docker Compose

Werkzeug, um mehrere Container als Verbund zu definieren und zu starten (z.B. Webserver + Datenbank). Konfiguration in einer docker-compose.yml-Datei.

# docker-compose.yml
services:
  web:
    image: nginx
    ports: ["80:80"]
  db:
    image: postgres:15
    volumes: ["db-data:/var/lib/postgresql"]
          

☸️

Kubernetes (K8s) – Ausblick

Orchestrierungsplattform für viele Container in der Produktion. Übernimmt automatisch Lastverteilung, Neustart bei Ausfällen, Skalierung und Updates. Für die IHK relevant als Begriff und Konzept.

Merkhilfe: Docker-Workflow

Prüfungsrelevanter Ablauf in 4 Schritten:

1. Dockerfile schreiben → 2. Image bauen (build) → 3. Image pushen (Registry) → 4. Container starten (run)

Prüfungsrelevante Abgrenzung

Gesamtvergleich: Alle Modelle auf einen Blick

Kriterium	On-Prem	Private Cloud	Public Cloud	Hybrid Cloud
Datenkontrolle	Maximal	Hoch	Gering	Mittel
Skalierbarkeit	Gering	Mittel	Sehr hoch	Hoch
Investitionskosten	Sehr hoch	Hoch	Gering	Mittel
Betriebsaufwand	Sehr hoch	Mittel	Gering	Mittel–hoch
Compliance (DSGVO etc.)	Einfach	Gut möglich	Aufwändig	Komplex
Typische Nutzer	Behörden, Banken	Konzerne, Kliniken	Startups, E-Commerce	Großunternehmen

Typische Prüfungsszenarien – Zuordnung üben

In der IHK-Prüfung erscheinen oft Fallbeispiele. Hier die häufigsten Muster:

Szenario	Modell	Begründung
Krankenhaus will Patientendaten verwalten	Private / On-Prem	Datenschutz, DSGVO, Geheimhaltungspflicht
Startup braucht schnell Webserver für Website	IaaS / Public Cloud	Schnell verfügbar, günstig, skalierbar
Entwicklerteam will App deployen ohne Serveradmin	PaaS	Kein OS-/Infrastruktur-Management nötig
Mitarbeiter nutzen E-Mail über Browser	SaaS	Fertige Anwendung, keine Installation
Konzern: ERP On-Prem, Webshop in Public Cloud	Hybrid Cloud	Sensible Daten intern, Lastspitzen in Public
Anwendung als Docker-Container mit Webserver + DB	Container / PaaS	Docker Compose, portable Laufzeitumgebung

CAPEX vs. OPEX – Kostenbegriffe

In Cloud-Diskussionen häufig gefragt:

CAPEX (Capital Expenditure): Einmalige Investitionsausgaben (Kauf von Hardware, eigenes Rechenzentrum). Typisch für On-Premises.
OPEX (Operational Expenditure): Laufende Betriebsausgaben (monatliche Cloud-Kosten, Lizenzgebühren). Typisch für Cloud-Modelle – geringer Einstieg, aber laufende Kosten.

→ Cloud-Anbieter werben damit, CAPEX in OPEX umzuwandeln: statt einmaligem Serverkauf zahlt man monatlich für genutzte Ressourcen.

Merkhilfe: Typische Prüfungsfragen

„Welches Cloud-Servicemodell ist geeignet, wenn das Unternehmen selbst kein Betriebssystem verwalten möchte?" → PaaS
„Nennen Sie zwei Vorteile der Public Cloud gegenüber On-Premises." → Skalierbarkeit, geringere Investitionskosten
„Was versteht man unter Hybrid Cloud?" → Kombination aus Private/On-Prem und Public Cloud
„Wie unterscheiden sich Docker-Container von VMs?" → Kein eigenes OS, gemeinsamer Kernel, leichter/schneller
„Was ist ein Docker-Image?" → Unveränderliche Vorlage für Container, aus Dockerfile gebaut
„Was ist der Unterschied zwischen IaaS und SaaS?" → IaaS: Nutzer verwaltet OS + App; SaaS: alles vom Anbieter, Nutzer nutzt nur die Software

Fortschritt

0 von 8 beantwortet

1. Ein Unternehmen möchte eine eigene Webanwendung entwickeln, ohne sich um Server-Administration oder Betriebssystem-Updates kümmern zu müssen. Welches Cloud-Servicemodell ist am geeignetsten?

2. Was versteht man unter dem Begriff „On-Premises"?

3. Welcher Aussage trifft auf Docker-Container im Vergleich zu virtuellen Maschinen (VMs) zu?

4. Ein Krankenhaus möchte seine Patientendaten verwalten und dabei die DSGVO-Konformität sicherstellen. Welches Cloud-Betriebsmodell ist am ehesten geeignet?

5. Was ist ein Docker-Image?

6. Wofür steht die Abkürzung „SaaS"?

7. Was beschreibt den Begriff „Hybrid Cloud"?

8. Welches Docker-Werkzeug wird verwendet, um mehrere Container (z.B. Webserver und Datenbank) gemeinsam zu definieren und zu starten?