Die Xelera-Technik in der Open Telekom Cloud

FPGA: Mehr Speed für Big Data

| Autor / Redakteur: Sebastian Mainzer* / Ulrike Ostler

FPGA-Ressourcen auf Abruf: In diesem Rechenzentrum in Sachsen-Anhalt wird die Open Telekom Cloud gehostet.
FPGA-Ressourcen auf Abruf: In diesem Rechenzentrum in Sachsen-Anhalt wird die Open Telekom Cloud gehostet. (Bild: Deutsche Telekom AG)

Unternehmen erzeugen ständig Unmengen von Daten, verfügen jedoch oft nicht über ausreichende Kapazitäten, um sie sinnvoll zu verarbeiten. Das Start-up Xelera aus Darmstadt hat eine Technik entwickelt, die extrem leistungsstarke IT auf Abruf und ohne spezielle Expertise zugänglich macht.

Wer glaubte, der Hype um Big Data sei mittlerweile vorbei, wurde auf einem dem Digital-Event „Digital X“ Ende Oktober in Köln eines Besseren belehrt: Unter den Ausstellern, Gästen und Rednern der gehörten Big Data und KI zu den Top-Themen.

Allein im Bereich Data Analytics werde sich das Marktvolumen innerhalb der kommenden vier Jahre nahezu verdoppeln, sagte etwa Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden der Telekom Deutschland auf der Digital X 2019. „Wir sitzen auf einem riesigen Datenschatz,“ so der Geschäftsführer Geschäftskunden der Telekom Deutschland. „Aber 88 Prozent der weltweit anfallenden Daten werden derzeit noch gar nicht analysiert.“

„2025 werden wir weltweit 175 Zetabyte Daten haben – eine Unmenge von Daten“, sagte Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden der Telekom Deutschland auf der Digital X 2019 Ende Oktober in Köln.
„2025 werden wir weltweit 175 Zetabyte Daten haben – eine Unmenge von Daten“, sagte Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden der Telekom Deutschland auf der Digital X 2019 Ende Oktober in Köln. (Bild: Deutsche Telekom)

Fehlende Fachkräfte erschweren Datennutzung für Unternehmen

Die IT-Welt steht also vor gewaltigen Herausforderungen. Denn der Bedarf an Rechen- und Speicherkapazität ist im Bereich Big Data und Data Analytics enorm. Zwar stellen Cloud-Dienstleister inzwischen praktisch jedem schier unbegrenzt skalierbare Rechen- und Speicherressourcen zur Verfügung.

Doch so leicht diese Kapazitäten verfügbar scheinen, so groß sind die Einstiegshürden für die meisten Unternehmen. Laut einer aktuellen Untersuchung des Statistischen Bundesamtes beschäftigte 2018 gerade einmal jedes fünfte Unternehmen in Deutschland eigene IT-Fachkräfte – die jedoch notwendig wären, um von hoch performanter IT profitieren zu können.

DVD-Stapel mit allen Daten reicht 23-Mal bis zum Mond

Eine der Herausforderungen besteht für Unternehmen bereits darin, die riesigen Datenmengen, die sie speichern und verarbeiten, überhaupt adäquat nutzbar zu machen. „Speicherte man die gesamte globale Datensphäre auf DVDs, ergäbe sich daraus ein Stapel, der 23-mal zum Mond führen oder 222-mal die Erde umrunden könnte“, schreibt etwa Marktforscher IDC in der aktuellen Studie „Data Age 2025“. Auf 175 Zetabyte, so die Forscher, werde die globale Datenmenge innerhalb der kommenden sechs Jahre anwachsen.

Das entspricht einem Anstieg um das Fünffache im Vergleich zu heute. „Eine Herausforderung ergibt sich dabei aus der Tatsache, dass es sich meist um unstrukturierte Daten handelt“, sagt Felix Winterstein, einer der Gründer des Start-ups Xelera Technologies.

Applikationsturbo durch FPGA-Karten

Die Darmstädter Experten für High Performance Computing haben sich auf Field Programmable Gate Arrays (kurz: FPGAs) spezialisiert, Hardwarekarten, deren Funktionen frei programmierbar sind. Das Start-up beschleunigt mit dieser Lösung Unternehmensanwendungen erheblich; je nach Szenario und Skalierung der zugrundeliegenden Hardware um das bis zu Hundertfache oder mehr.

Ausgezeichnet im BMWi-Gründerwettbewerb: Andreas Duffner, Felix Winterstein, Alexander Lange und Andrea Suardi (v.l.n.r) vom FPGA-Start-up Xelera
Ausgezeichnet im BMWi-Gründerwettbewerb: Andreas Duffner, Felix Winterstein, Alexander Lange und Andrea Suardi (v.l.n.r) vom FPGA-Start-up Xelera (Bild: Wolfgang Borrs)

„Unternehmen verfügen meist nicht über das entsprechende Know-how, um FPGAs gewinnbringend einsetzen zu können. Zudem kostet die individuelle Konfiguration Zeit und Geld“, sagt Felix Winterstein, einer der Gründer von Xelera. Aus diesem Grund entwickelte er gemeinsam mit seinen Kollegen eine Middleware, die als Hardware-unabhängige Schnittstelle zu FPGA-Plattformen fungiert – und auf diese Weise wie ein Applikationsturbo wirkt.

Umfassende Batch-Läufe in wenigen Minuten

„Wir flanschen vorgefertigte Beschleuniger per Middleware an Unternehmens-eigene Systeme on-premises oder in der Cloud an“, erläutert Winterstein. „Mit Xelera lassen sich auf diese Weise Analysen und Batch-Läufe innerhalb weniger Minuten durchführen, für die Unternehmen mit herkömmlichen Methoden mehrere Stunden benötigen.“ Die FPGA-Beschleunigung via Middleware funktioniert laut Xelera selbst bei Applikationen, die ursprünglich nicht für den Betrieb mit FPGA-Karten ausgelegt worden sind, wie Anwendungen, die in einer SAP-Umgebung laufen, oder Software zur Datenanalyse wie „Apache Spark“.

Als technische Basis dienen dem Start-up dabei FPGA-Flavors aus der Open Telekom Cloud, die in hochsicheren Rechenzentren in Sachsen-Anhalt gehostet wird. Xelera nutzt für seine Middleware den „Large-Memory-Flavor e2.3xlarge“ und den „FPGA-Flavor fp1c.2xlarge“ aus dem „Elastic-Cloud-Server“-Portfolio der Pubic Cloud der Telekom. In Zukunft sollen weitere Flavors sowie Object Based Storage (OBS) hinzukommen.

Kürzere Prozesslaufzeiten, weniger Energieverbrauch

Damit kann das Start-up jedem Unternehmen überall dort FPGA-Beschleuniger zur Verfügung stellen, wo es eine Internet-Verbindung gibt. Dabei konfigurieren Winterstein und seine Kollegen die Middleware je nach Anwendungsszenario.

„Wir können auch einmal spontan bei einem Kundebesuch zeigen, wie wir mit unserer Lösung zum Beispiel Anwendungen beschleunigen, die auf Plattformen wie SAP laufen“, sagt Winterstein. Unternehmen buchen die Technik von Xelera als Service und betreiben sie in der Cloud oder im eigenen Rechenzentrum. Neue Hardware müssen sie dafür nicht beschaffen.

Bei der Anbindung vertraut Xelera auf das Netz der Telekom. So erhält das Start-up für geschäftskritische Echtzeitanwendungen – wie etwa die Steuerung von Industrierobotern – bestmögliche Konnektivität bei sehr geringer Latenz. Nutzer der Xelera-Middleware wiederum profitieren nicht nur von deutlich schnelleren Applikationen und erheblich kürzeren Prozesslaufzeiten, sondern entlasten darüber hinaus die Prozessoren der Server – mit dem nützlichen Nebeneffekt, dass der Energieverbrauch um rund ein Drittel sinkt.

* Sebastian Mainzer ist ein IT-Fachjournalist aus Köln.

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