Überblick
Rechenleistung, Virtualisierung, Container, Speicher, Datenbankplattformen, Datensicherung, digitaler Arbeitsplatz und Lebenszyklusarchitektur.
Modulstatus
- •Bereich: Fachgebiet 1 — IKT-Infrastruktur
- •Zuletzt überprüft: 2026-08-11
- •Geltungsbereich: Unabhängiges EPSOHQ-Training, das den in der Bekanntmachung genannten Aufgaben zugeordnet ist; maßgeblich sind die offiziellen Quellen.
Rechenleistung und Virtualisierung
Unternehmensinfrastrukturen trennen physische Kapazitäten von logischen Diensten. Virtuelle Maschinen bündeln ein Gastbetriebssystem oberhalb eines Hypervisors. Container isolieren Prozesse und nutzen dabei gemeinsam den Kernel des Hosts. Orchestratoren planen Workloads ein, erhalten den Sollzustand aufrecht und ersetzen ausgefallene Instanzen. Bei der Wahl der Architektur müssen Isolation, Portabilität, Leistung, Lizenzierung und betriebliche Kompetenz berücksichtigt werden.
Prüfungsrelevante Regeln:
- •Ein Hypervisor vom Typ 1 läuft direkt auf der Hosthardware und nicht auf einem universell einsetzbaren Hostbetriebssystem.
- •Eine virtuelle Maschine umfasst ein Gastbetriebssystem, während Container normalerweise den Kernel des Hosts gemeinsam nutzen.
- •Bei der horizontalen Skalierung werden Dienstinstanzen hinzugefügt, während bei der vertikalen Skalierung einer vorhandenen Instanz Ressourcen hinzugefügt werden.
- •NUMA-Bewusstsein ist wichtig, wenn die Latenz beim Speicherzugriff davon abhängt, welcher Prozessorsockel den jeweiligen Speicherbereich bedient.
- •Bei einer Live-Migration wird eine laufende virtuelle Maschine zwischen Hosts verschoben, wobei die Dienstunterbrechung möglichst gering gehalten werden soll.
- •Beim CPU-Overcommit wird mehr virtuelle als physische CPU-Kapazität zugewiesen, weshalb Ressourcenkonflikte überwacht werden müssen.
- •Bei einer unveränderlichen Infrastruktur wird eine bereitgestellte Instanz durch eine Instanz aus einem versionierten Image ersetzt, anstatt Konfigurationsabweichungen direkt in der bestehenden Instanz zu korrigieren.
- •Eine Verfügbarkeitszone ist ein isolierter Standort innerhalb einer Region und sollte nicht als eigenständige geografische Region betrachtet werden.
- •Die Container-Orchestrierung erhält den deklarierten Workload-Zustand durch Planung, Integritätsprüfungen und den Ersatz ausgefallener Instanzen aufrecht.
- •Hochleistungsrechnen nutzt Parallelverarbeitung und Verbindungen mit hohem Datendurchsatz, um eng gekoppelte oder datenintensive Workloads auszuführen.
Die Kapazitätsplanung beginnt mit Bedarf, Reservekapazität, Wachstum und Wiederherstellungsanforderungen. Die durchschnittliche Auslastung allein verschleiert Spitzen und Ressourcenkonflikte. Platzierungsrichtlinien sollten verhindern, dass sich Replikate und Quorum-Mitglieder in einer einzigen Ausfalldomäne konzentrieren. Für die Lebenszyklen von Firmware, Hypervisor und Basis-Images sind geplante Wartungsmaßnahmen und Möglichkeiten zur Rückkehr auf eine frühere Version erforderlich.
Speicher- und Datenbankdienste
Die Speicherarchitektur orientiert sich zunächst am Verhalten des Workloads: Latenz, Durchsatz, IOPS, Konsistenz, Kapazität, Dauerhaftigkeit und Wiederherstellungsziele. Blockspeicher stellt adressierbare Blöcke bereit, Dateispeicher einen hierarchischen Namensraum und Objektspeicher Objekte über eine API. Keine dieser Varianten ist grundsätzlich überlegen.
Prüfungsrelevante Regeln:
- •Blockspeicher stellt adressierbare Blöcke fester Größe bereit und dient häufig als Grundlage für Dateisysteme und Datenbank-Volumes.
- •Objektspeicher speichert Objekte mit Metadaten in einem flachen Namensraum; der Zugriff erfolgt normalerweise über eine API.
- •Dateispeicher stellt gemeinsam genutzte Dateien und Verzeichnisse über einen hierarchischen Namensraum bereit.
- •RAID kann die Verfügbarkeit oder Leistung verbessern, ersetzt jedoch keine unabhängige Datensicherung.
- •Ein Wiederherstellungspunktziel begrenzt den tolerierbaren, zeitlich gemessenen Datenverlust, während ein Wiederherstellungszeitziel die tolerierbare Wiederherstellungsdauer begrenzt.
- •Ein absturzkonsistenter Snapshot bewahrt den Speicherzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt, kann beim Neustart jedoch weiterhin eine Wiederherstellung auf Anwendungsebene erfordern.
- •Beim Write-Ahead Logging wird eine Änderung protokolliert, bevor die entsprechende Datenseite geschrieben wird, wodurch die transaktionale Wiederherstellung unterstützt wird.
- •Bei der synchronen Replikation wird vor der Bestätigung eines Schreibvorgangs auf die Bestätigung eines weiteren Replikats gewartet, was sich auf die Latenz auswirkt.
- •Datenbank-Connection-Pooling verwendet bestehende Verbindungen erneut und schützt die Datenbank vor einer unbegrenzten Erstellung neuer Verbindungen.
- •Ein Wiederherstellungstest weist die Wiederherstellbarkeit unmittelbarer nach als der erfolgreiche Status eines Sicherungsauftrags.
Bei der Datenbankarchitektur wird zwischen Transaktionsverarbeitung und analytischen Workloads unterschieden. Indizes beschleunigen Lesevorgänge, beanspruchen jedoch Speicherplatz und erhöhen den Aufwand für Schreibvorgänge. Replikation verbessert die Verfügbarkeit und die Skalierbarkeit von Lesevorgängen, macht jedoch Entscheidungen hinsichtlich Konsistenz und Failover erforderlich. Aufbewahrung und Löschung müssen gemäß den Richtlinien und im Rahmen der technischen Möglichkeiten auch auf Datensicherungen angewendet werden.
Digitaler Arbeitsplatz und Anwendungsplattformen
Arbeitsplatzdienste kombinieren Geräteverwaltung, Zusammenarbeit, Identitätsverwaltung, Softwareverteilung und Support. Standardisierte Konfigurationen reduzieren Abweichungen. Der bedingte Zugriff nutzt Signale wie Identität, Gerätesicherheitsstatus, Risiko und Standort, um Richtlinien anzuwenden. Anwendungsplattformen benötigen unterstützte Laufzeitumgebungen, ein Abhängigkeitsverzeichnis, eine sichere Verwaltung von Geheimnissen, Protokollierung und eine klare Zuständigkeit für Patches.
Primärquellen:
- •NIST SP 800-125, Leitfaden zur Sicherheit von Technologien für die vollständige Virtualisierung — NIST
- •NIST SP 800-190, Sicherheitsleitfaden für Anwendungscontainer — NIST
- •Kubernetes-Konzepte — Kubernetes-Dokumentation
- •NIST-Referenzarchitektur für Cloud-Computing — NIST SP 500-292