Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-84723
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8472/


Hedwig, Markus Adolf

Sustainable and efficient management of enterprise information systems: strategies & operation modes

Nachhaltiges und Effizientes Management von Unternehmensinformationssystemen: Strategien und Betriebsmethoden

Dokument1.pdf (3.620 KB) (md5sum: 20f0d0335663184fe3bab6984dcdd75a)

Kurzfassung in Deutsch

Informationssysteme sind heute ein elementarer Bestandteil moderner Unternehmen. Sie erlauben die Echtzeitüberwachung aller Geschäftsprozesse entlang der Wertschöpfungskette und ermöglichen kostengünstige und schnelle Kommunikation mit Kunden und Zuliefern. Allerdings macht die schnell steigende Komplexität und Nachfrage nach modernen Informationssystemen ihren nachhaltigen und effizienten Betrieb zu einer neuen Herausforderung in der Unternehmensführung.
Eine genauere Analyse der gegenwärtigen IT Situation offenbart einen verschwenderischen Umgang mit Rechenressourcen. Viele kommerzielle Rechenzentren sind durch eine niedrige durchschnittliche Auslastung gekennzeichnet. Die Gründe für diese Ineffizienz sind unter anderem, dass Informationssysteme normalerweise für die maximale zu erwartende Nutzlast skaliert werden. Im Betrieb sind sie jedoch stark schwankender Last ausgesetzt. Darüber hinaus werden sie oft mit einem starken Fokus auf die Service Qualität entwickelt. Kostenfaktoren werden daher oft als zweitrangig betrachtet. Inzwischen ist diese Problematik sehr bekannt und unter dem Namen Green IT sind bereits eine Vielzahl von Konzepten entwickelt worden, um die Umweltbelastung von IT zu reduzieren als auch die Betriebskosten zu senken. Aufgrund der höheren Komplexität großer IT Systeme, sind diese Konzepte allerdings für diese oft nicht vollständig anwendbar.
Eine Möglichkeit für den effizienten und flexiblen Betrieb von großen Informationssystemen sind elastische Systeme. Dieses neue Software Design Paradigma erlaubt den ressourcendynamischen Betrieb und ermöglicht die Ausnutzung der Vorteile von Cloud Computing zur schellen Ressourcen Allokation. Insbesondere erlaubt dieses Konzept das Hinzufügen und Entfernen von Ressourcen während der Laufzeit und somit die Anpassung der Infrastruktur an die aktuelle Nutzlast im Betrieb. Obwohl das Potenzial dieser neuen Methode allgemein anerkannt ist, müssen noch zahlreiche Probleme gelöst werden um einen bereiten Einsatz dieser neuen Technologie zu ermöglichen.
Basierend auf dem aktuellen Stand von IT in Unternehmen werden in dieser Arbeit verschiedene Modelle und Konzepte für den effizienten und nachhaltigen Betrieb von Unternehmensanwendungen entwickelt. Die Komplexität und Heterogenität in diesem Bereich erfordert die Entwicklung und Umsetzung von ganzheitlichen Modellen für das Management und den Betrieb dieser Systeme. Daher, um die maximale Effizienz im Betrieb zu erreichen, müssen alle Einflussfaktoren eines Informationssystems berücksichtigt werden. Dies umfasst unter anderem das Nuterzverhalten, die Systemcharakteristiken, Konfigurationszeiten, Qualitätsanforderungen und wirtschaftliche Aspekte, wie Betriebskosten oder Vertragsvereinbarungen.
Die Einleitung im ersten Kapitel führt in diesem Kontext die fünf Hauptforschungsfragen ein, die in den nachfolgenden Kapiteln jeweils behandelt werden. Die ersten drei Forschungsfragen beschäftigen sich primär mit dem Betrieb von Informationssystemen während die letzten beiden den wirtschaftlichen Aspekten von Unternehmens IT adressieren. Das zweite Kapitel stellt das Tecless Model vor, ein konzeptionelles Model zum effizienten Betrieb von Unternehmensanwendungen in kommerziellen Rechenzentren. Basierend auf einer ganzheitlichen Evaluierung der System- und Lastcharakteristiken, ermöglicht dieses Model den ressourcendynamischen und qualitätssensitiven Betrieb. Das dritte Kapitel stellt die Adaptation Engine vor, welche für den effizienten und zuverlässigen Betrieb von Informationssystemen in Cloud Umgebungen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu Tecless, ist die Adaptation Engine modular aufgebaut und kann an verschiedene Software und Infrastrukturszenarien angepasst werden. Ihre Funktion wird mit Hilfe von zahlreichen Experimenten in einer Testumgebung evaluiert. Das vierte Kapitel präsentiert eine Erweiterung der Adaption Engine zur dynamischen Einbindung von Service Level Agreements in den Betrieb. Durch die kontinuierliche Überwachung des Grads der Service Level Agreement Erfüllung und der automatische Anpassung der Service Level Parameter erlaubt diese Model einen hoch effizienten und risikobewussten Betrieb von Informationssystemen. Anschließend präsentieren Kapitel 5 und 6 die wirtschaftlichen Aspekte des Betriebs von Informationssystemen. Im Speziellen stellt Kapitel 5 ein Modell zur Bestimmung der optimalen Infrastrukturgröße vor, während Kapitel 6 ein Modell zur wirtschaftlichen und risikobewussten Erstellung von Service Level Agreements präsentiert. Insbesondere stellt dieses die Verbindung zwischen der Service Qualität und den Betriebskosten her. Das erlaubt gewinnoptimale und risikoadjustierte Betriebsstrategien für Informationssystem abzuleiten


Kurzfassung in Englisch

The operation of powerful information systems has become one of the key success factors in modern enterprises. Today, Enterprise Information Systems provide real-time information about all business processes along the value chain and enable cost-effective as well as fast communication with customers and suppliers. Nonetheless, with the ever increasing demand and necessity for more complex and advanced information systems, the sustainable and efficient operation has become a challenging problem. Therefore, achieving a high degree of efficiency in information system operation as well as the sensible utilization of IT has become a top priority in corporate governance
A closer examination of common IT operation practices reveals a wasteful handling of computing resources. Nowadays, most corporate datacenters suffer from a chronic low average utilization. The reasons for this deficiency are for instance that enterprise information systems are usually scaled to handle peak demands whereas in operation they face highly volatile workload. Moreover, these systems are often designed with focus on functionality and QoS (Quality of Service) requirements rather than on cost considerations. Today, this problem is well known, and so called Green IT initiatives already offer a variety of best practices to reduce environmental impact of IT. Nonetheless for large systems these concepts are often not applicable as their design and requirements are to complex.
One approach towards highly efficient and agile operation of large information systems is operating elastic information systems. This new software design concept allows resource adaptive operation modes, and leverages the potential of the cloud for instantaneous resource provisioning. More specifically, this software design allows to add and remove computing resources from the system at runtime and thus to adapt the infrastructure size to the user demand online. While the potential of this new way to provide corporate computing demand has been widely accepted, many significant challenges still need to be addressed. More concretely, today most services are offered on a best effort base and there is a lack of automated management tools for the efficient information system operation.
Based on the current state of corporate IT, this thesis develops various models and concepts for the efficient and sustainable operation of enterprise information systems. The complexity and heterogeneity of IT requires the design and implementation of holistic models for the management and operation of such systems. Thus, in order to achieve maximum efficiency, all possible aspects of the information system environment need to be included in the operation strategy. This includes the user behavior, the performance characteristics of the system, configuration lead times, QoS requirements as well as economic aspects such as cost of operation, total cost of ownership, or service contracts.
In the introduction five research questions are presented, which are the subject of the following chapters. The first chapters focus on information system operation whereas the later chapters investigate economic aspects of corporate computing. More specifically, the second chapter introduces Tecless, a conceptual model for the efficient operation of enterprise applications in corporate datacenters. Based on a holistic evaluation of the system and workload characteristics, this model enables resource adaptive and QoS aware operation modes. The third chapter introduces the Adaptation Engine, designed for the efficient and QoS aware operation of enterprise information systems in cloud environments. In contrast to Tecless, the Adaptation Engine facilitates a modular design and can be adapted to a broad range of infrastructure and software scenarios. The findings are supported with large scale experiments executed in a test environment. The fourth chapter of the thesis presents one extension of the Adaptation Engine to dynamically incorporate the Service Level Agreements into the operation strategy. By continuously monitoring the degree of SLA compliance and the automatic adaptation of the Service Level Objectives, this model enables highly efficient and risk-aware operation of information systems. Afterwards, chapter five and chapter six present economic aspects of information system operation. More concretely, the fifth chapter presents a model for determination of the optimal infrastructure size for in-house operated systems. Based on a user behavior analysis, the system determines the optimal infrastructure size and supports decision makers in determining the optimal infrastructure size. Finally, the sixth chapter presents a model for the economical and risk aware design of SLA’s. More concretely, the model establishes the relation between the Quality of Service and the cost of operation and thus helps to derive profit-optimal and risk-adjusted operation strategies for information systems.


SWD-Schlagwörter: Informationssystem , Green-IT , Systementwurf , Entscheidungsunterstützung , , Designwissenschaft <Informatik> , Benutzerverhalten
Freie Schlagwörter (deutsch): adaptive Ressourcenzuteilung , Betriebsstrategien , Cloud Computing , Design elastischer Anwendungen , Engpass Erkennung, Grüne Informationssysteme
Freie Schlagwörter (englisch): Adaptive Provisioning, Bottleneck Detection , Cloud Computing , Datacenter Management , Elastic Application Design , Green IS , Green IT
CCS Klassifikation C.4 PERFOR
Institut: Institut für Allgemeine Wirtschaftsforschung
Fakultät: Wirtschafts- und Verhaltenswissenschaftliche Fakultät
DDC-Sachgruppe: Wirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Dirk Neumann (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.02.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 27.02.2012
Bemerkung: Chapter 5: Copyright 2010 IEEE, Digital Object Identifier 10.1109/HICSS.2010.129. Chapter 6: Copyright 2012 IEEE, Digital Object Identifier 10.1109/HICSS.2012.509.
Indexliste