Wat is elasticiteit in cloud-computing?

Als je de elasticiteit van cloud-computing wilt begrijpen, moet je eerst beseffen dat infrastructuur niet langer een vast activum hoeft te zijn.

Cloudelasticiteit is het vermogen van je infrastructuur om rekenresources automatisch aan te passen op basis van vraag in realtime. Als het verkeer toeneemt, biedt het systeem extra resources. Wanneer de vraag daalt, wordt weer afgeschaald. Dit gebeurt zonder handmatige tussenkomst, zodat je toepassingen responsief blijven en de kosten onder controle blijven.

Het mechanisme is gebaseerd op dynamische resourcetoewijzing. Je cloudprovider houdt workloadpatronen continu in de gaten en neemt direct beslissingen over wanneer capaciteit moet worden toegevoegd of verwijderd, waardoor een elastische infrastructuur ontstaat die naar behoefte groeit en krimpt.

Elasticiteit werkt in twee richtingen:

Verticale schaling (op-/afschalen): meer vermogen toevoegen aan bestaande resources, bijvoorbeeld door de CPU of het geheugen van een virtuele machine te vergroten.

Horizontale schaling (op-/afschalen): hele instanties toevoegen of verwijderen, bijvoorbeeld door extra servers op te starten om verkeer af te handelen.

Traditionele on-premises infrastructuur kan niet aan die reactiesnelheid tippen. Fysieke servers moeten worden aangeschaft, geïnstalleerd en geconfigureerd. Dat kan weken of maanden duren. Tegen de tijd dat je capaciteit hebt toegevoegd, kan de piek in de vraag alweer voorbij zijn. Met cloudelasticiteit wordt infrastructuur ondertussen als software behandeld. Infrastructuur is direct beschikbaar als je deze nodig hebt en wordt net zo snel weer vrijgegeven als je deze niet nodig hebt.

Schaalbaarheid en elasticiteit worden vaak door elkaar gebruikt, maar ze hebben betrekking op verschillende aspecten van cloudinfrastructuur. Schaalbaarheid gaat over capaciteit (het vermogen van je systeem om meer workload aan te kunnen door resources toe te voegen). Elasticiteit gaat over automatisering en snelheid (hoe snel en automatisch die aanpassingen worden doorgevoerd).

Zie schaalbaarheid als het groeipotentieel van je infrastructuur. Je bouwt capaciteit voor toekomstige behoeften met een systeem dat kan worden uitgebreid om meer gebruikers, transacties of gegevens aan te kunnen. Die uitbreiding kan plaatsvinden via geplande upgrades, geplande resourcetoevoegingen of handmatige aanpassingen op basis van verwachte vraag.

Elastische computing gaat nog een stap verder door te reageren op vraag zodra die ontstaat. In plaats van te plannen voor piekcapaciteit en die resources continu in stand te houden, passen elastische systemen zich in realtime aan. Het verschil zit hem in hoe beide systemen werken:

Kenmerken van schaalbaarheid:

• Geplande groei op basis van verwachte behoeften
• Handmatige of geplande resourceaanpassingen
• Vaak gaat het om architectuurkeuzes voor capaciteit op de lange termijn
• Richt zich op de maximale mogelijke workload

Kenmerken van elasticiteit:

• Automatische reactie op huidige vraag
• Realtime inrichting en het ongedaan maken hiervan
• Gedreven door feitelijke gebruikspatronen, niet door voorspellingen
• Geoptimaliseerd voor efficiëntie bij wisselende workloads

In cloudomgevingen vullen deze concepten elkaar aan. Je hebt schaalbaarheid nodig om ervoor te zorgen dat je architectuur kan meegroeien met je bedrijf. Elasticiteit heb je nodig om die groei efficiënt en kosteneffectief te maken.

Elasticiteit is afhankelijk van continue bewaking en geautomatiseerde besluitvorming. Je cloudplatform houdt statistieken bij over het gebruik van resources, zoals de CPU-bezetting, geheugengebruik, capaciteit voor cloudopslag, netwerkverkeer en responstijden van toepassingen. Deze statistieken worden doorgegeven aan bewakingsprogramma's die de huidige prestaties vergelijken met vooraf vastgestelde drempelwaarden.

De werkstroom volgt een vast patroon. Bewakingssystemen verzamelen om de paar seconden of minuten prestatiegegevens van je infrastructuur. Wanneer statistieken een door jou ingestelde drempelwaarde overschrijden, wordt een schaalbaarheidsactie geactiveerd. Als het CPU-gebruik bijvoorbeeld gedurende een langere periode 80% haalt, biedt het platform extra resources. Als het gebruik onder de 30% zakt, schaalt het terug.

Dit gebeurt via indelingslagen die het inrichtingsproces beheren:

Tijdens opschaalgebeurtenissen: het systeem start nieuwe compute-instanties, koppelt ze aan load balancers en stuurt verkeer naar de extra capaciteit. Apps beginnen binnen enkele minuten aanvragen te ontvangen op de nieuwe resources.

Tijdens afschaalgebeurtenissen: het platform voert verbindingen af van onderbenutte resources, beëindigt onnodige instanties en consolideert workloads op minder machines.

Zodra de vraag weer normaal is, wordt de basiscapaciteit van het systeem hersteld. Een retail-app kan tijdens normale kantooruren op vijf servers draaien, opschalen naar twintig tijdens een flash-sale en daarna teruggaan naar vijf zodra het verkeer afneemt.

De effectiviteit van elastische systemen hangt volledig af van de configuratie. Als je drempelwaarden te conservatief instelt, geef je te veel uit aan inactieve resources terwijl een te agressieve instelling het risico met zich meebrengt dat de prestaties achteruitgaan bij onverwachte pieken. Beleidsregels bepalen niet alleen wanneer er moet worden geschaald, maar ook hoe snel en met hoeveel.

De businesscase voor elastische cloud-computing draait om drie belangrijke zaken: kosten, prestaties en wendbaarheid.

Kostenoptimalisatie

Met een elastische infrastructuur betaal je alleen voor resources tijdens de uren dat je ze echt gebruikt, waardoor het traditionele model van 24 uur per dag betalen voor piekcapaciteit verdwijnt. Een ontwikkelomgeving die van maandag tot en met vrijdag draait, kan bijvoorbeeld in het weekend automatisch worden uitgeschakeld. Een toepassing met piekverkeer van 09:00 tot 17:00 uur hoeft 's nachts geen extra capaciteit te hebben.

Consistente prestaties

Bij piekverkeer zorgt elasticiteit ervoor dat je toepassingen snel blijft reageren in plaats van trager te worden of niet beschikbaar te zijn. Je gebruikers krijgen dezelfde ervaring, of ze nu op een normale dinsdagochtend je website bezoeken of tijdens de drukte van Black Friday.

Operationele efficiëntie

In plaats van dat IT-teams dashboards moeten controleren en resources handmatig moeten aanpassen, verwerkt je infrastructuur schommelingen in de vraag automatisch, ook tijdens onverwachte verstoringen. Wanneer systemen moeten worden hersteld, ondersteunt elastische infrastructuur strategieën voor herstel na noodgeval door resources snel te leveren, waardoor downtime afneemt zonder dat handmatige tussenkomst nodig is. Engineers besteden minder tijd aan routinematig capaciteitsbeheer en meer tijd aan projecten die het bedrijf vooruithelpen.

Bedrijfselasticiteit

Elasticiteit creëert een infrastructuur die gelijke tred kan houden met kansen in de markt en de behoeften van klanten. Wanneer een marketingcampagne bijvoorbeeld voor onverwacht veel verkeer zorgt, schaalt de elastische infrastructuur mee om hierop in te spelen, in plaats van potentiële klanten af te wijzen. Als je snel een nieuwe service moet lanceren, kun je dat doen zonder lange inkooptrajecten.

De voordelen van elasticiteit zijn in de hele organisatie zichtbaar:

• Financiële teams zien lagere infrastructuurkosten.
• Operationele teams profiteren van een hogere betrouwbaarheid waarbij ze niet voortdurend handmatig hoeven in te grijpen.
• Bedrijfseenheden profiteren van een kortere time-to-market voor nieuwe initiatieven.
• Klanten ervaren consistente prestaties, ongeacht patronen in de vraag.

E-commerce

Retailplatforms krijgen het hele jaar door te maken met sterke verkeersschommelingen. Een bedrijf kan het grootste deel van het jaar een stabiele stroom verkeer verwerken en vervolgens zien dat de vraag toeneemt tijdens Black Friday, Cyber Monday of de jaarlijkse uitverkoop. Een elastische infrastructuur schaalt voor deze seizoenspieken op en daarna weer terug, via mechanismen zoals cloudbursting voor hybride omgevingen, waardoor je de kosten voor het in stand houden van piekcapaciteit gedurende het hele jaar vermijdt.

Mediastreaming

Wanneer er nieuwe afleveringen van een populaire serie worden uitgebracht of er een live-evenement begint, komen miljoenen kijkers tegelijk online. Cloudelasticiteit zorgt voor soepele weergave tijdens deze pieken zonder te veel capaciteit in te richten voor het dagelijkse kijkvolume.

Financiële dienstverlening

Rapportages aan het einde van de maand, kwartaalafsluitingen en de voorbereiding voor de jaarlijkse belastingaangifte zorgen voor voorspelbare pieken in rekenkracht. Handelsplatforms zien het volume fluctueren op basis van marktactiviteit. Elastische systemen verwerken deze variaties automatisch door op te schalen tijdens verwerkingsperioden en af te schalen tijdens rustigere perioden.

SaaS-toepassingen

Zakelijke hulpprogramma's voor productiviteit worden vooral gebruikt tijdens kantooruren en weinig 's nachts. In plaats van continu volledige capaciteit aan te houden, kunnen deze toepassingen tijdens daluren in verschillende tijdzones worden afgeschaald.

Ontwikkeling en tests

Engineeringteams hebben tijdens actieve ontwikkelsprints veel resources nodig, maar veel minder tijdens planningsfasen of vakanties. Bij een elastische infrastructuur bestaan deze omgevingen alleen wanneer ontwikkelaars ze echt nodig hebben, wat de kosten voor niet-productieworkloads aanzienlijk verlaagt.

Extern werk

Voor teams die op afstand of hybride werken, ontstaan voorspelbare maar aanzienlijke schommelingen in de vraag naar desktops. Als medewerkers tijdens de kernuren van de werkdag inloggen vanuit verschillende tijdzones, moeten VDI-omgevingen snel kunnen opschalen om de prestaties op peil te houden. Maar ze kunnen de capaciteit vervolgens ’s nachts weer terugschroeven, waardoor ze de kosten voor het 24 uur per dag op peil houden van de volledige capaciteit vermijden.

Cloudelasticiteit blijft zich ontwikkelen naarmate nieuwe technologieën en benaderingen bepalen hoe organisaties hun infrastructuur beheren. Verschillende opkomende trends wijzen op een toekomst waarin elastische systemen nog intelligenter en meer gedistribueerd worden.

AI en machine learning voor voorspellende schaalaanpassing

Huidige elastische systemen reageren op de vraag nadat die is ontstaan. De volgende generatie voorspelt verkeerspatronen voordat ze zich voordoen. ML-modellen (machine learning) kunnen historische gegevens analyseren om te voorspellen wanneer moet worden geschaald, zodat resources proactief in plaats van reactief worden geleverd. Dit verkleint de korte vertraging tussen een piek in de vraag en de beschikbaarheid van resources, wat zorgt voor nog soepelere prestaties.

Serverloze computing en Function as a Service

Serverloze architecturen voeren elasticiteit tot het uiterste door. In plaats van virtuele machines of containers te schalen, schalen serverloze platforms afzonderlijke functies. Je schrijft code zonder zelfs maar na te denken over infrastructuur. Het platform verwerkt alle resourcetoewijzingen automatisch, van nul naar duizenden gelijktijdige uitvoeringen en weer terug naar nul. Dit model is de ultieme uitdrukking van elastische computing: volledige onafhankelijkheid van infrastructuurkwesties.

Multi-cloud- en hybride elasticiteit

Organisaties verdelen workloads steeds vaker over meerdere cloudproviders en on-premises infrastructuur. Toekomstige elastische systemen delen resources in over openbare cloud-omgevingen, privé-infrastructuur en on-premises systemen heen en schalen workloads naar de plek waar capaciteit het meest kostenefficiënt of geografisch het meest geschikt is. Dit resulteert in een mate van flexibiliteit die verder gaat dan welke enkele aanbieder dan ook kan bieden.

Integratie met edge-computing

Nu computing via edge-infrastructuur steeds dichter bij gebruikers komt, zal elasticiteit in gedistribueerde architecturen moeten functioneren. Toepassingen schalen dan niet alleen in gecentraliseerde datacenters, maar ook op wereldwijde locaties, waarbij resources dynamisch dichter bij gebruikers worden toegewezen voor minder latentie en toch kostenefficiënt blijven.

Deze trends delen een gemeenschappelijke richting: elasticiteit steeds automatisch, intelligenter en naadlozer integreren in de manier waarop toepassingen worden uitgevoerd. De mogelijkheid zal zich verder ontwikkelen van een functie die je configureert naar fundamenteel infrastructuurgedrag waarover je niet eens meer hoeft na te denken.