Umsetzung eines Hochwasser-Informationssystems für das Land Niedersachsen als Cloud-Lösung am Studiengang IWI
Am Studiengang IWI wurde diesen Sommer im Fachbereich Software Engineering für das Land Niedersachsen ein Hochwasserinformationssystem auf der Basis von Windows Azure, der Cloud-Lösung aus dem Hause Microsoft, entwickelt. Ziel dieser Applikation ist es, die Bevölkerung über den aktuellen Stand von Pegel zu informieren und ausgewählte Organisationen zu alarmieren. Da diese Applikation in Fällen von Hochwasser stark frequentiert sein wird, wurde die Lösung als Cloud-Lösung entwickelt, sodass sie bei Bedarf auf beliebig viele Rechner in den Rechenzentren von Microsoft verteilt werden kann. So ist beispielsweise ein Scale-up von zwei auf vier Rechner binnen 15 Minuten möglich. Mindestens kommen dabei zwei Instanzen zum Einsatz. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass Microsoft eine Verfügbarkeit von 99,95 % gewährleistet.
Um die Lösung mit aktuellen Daten zu versorgen, übermittelt eine Applikation des Landes Niedersachsen im 15-Minuten-Takt die aktuellen Pegelstände. Als Datenspeicher kommen die sogenannten Windows Azure Storage Services zum Einsatz. Es handelt sich dabei um eine nicht-relationale Lösung (NoSQL-Lösung), welche zum einen eine hohe Lesegeschwindigkeit bietet und zum anderen, im Gegensatz zu klassischen relationalen Datenbanksystemen, mit der von Cloud-Lösungen gebotenen Möglichkeit, hochgradig zu skalieren, schritthalten kann. So können die darin gespeicherten Daten transparent auf verschiedene Rechner verteilt werden und eine Größe von bis zu 100 TB (!) erreichen. Darüber hinaus handelt es sich bei den Storage Services um eine sehr preiswerte Möglichkeit zur Datenspeicherung, was auch das ausschlaggebende Kriterium für die Wahl dieser Speicherform war. Zur Steigerung der Performance berechnen Hintergrundprozesse darüber hinaus häufig benötigte Abfragen im Voraus.
Damit die Anwendung automatisch skaliert, wurden die Instanzen so konfiguriert, dass sie regelmäßig Informationen über ihre Auslastung in einer zentralen Tabelle ablegen. Ein Hintergrundprozess (Scale-Agent) wertet diese Informationen regelmäßig aus. Überschreiten bzw. unterschreiten die aktuellen Werte zuvor festgelegte Grenzwerte, fordert dieser beim Windows Azure Management Service weitere Instanzen an bzw. gibt nicht benötigte Instanzen frei. Die zu konfigurierenden Schwellwerte können sich auf Aspekte, wie CPU-Auslastung, freier Hauptspeicher, Anzahl der Anfragen pro Sekunde oder auf die Anzahl der Anfragen pro Sekunde, die nicht sofort beantwortet werden konnten beziehen.
