Cloud Computing

Technische Universität Berlinhttp://www.cit.tu-berlin.de/menue/lehre/curriculum/ws_20082009/betrieb_komplexer_it-systeme_se/

Cloud

Betrieb Komplexer IT-Systeme (SE)

Helko Glathe ([email protected])

23.01.2009

Computing

http://www.cit.tu-berlin.de/menue/lehre/curriculum/

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Gliederung

► IT-Landschaft von heute und morgen► Was ist Cloud Computing?► Cloud Computing Services an Beispielen► Eigene private Cloud – Geht das?► Probleme des Cloud Computing► Zusammenfassung

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Gliederung


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„IT-Landschaft“ heute - Privat

Tertiärspeicherung: CD/DVD, USB,Ext. Festplatte, NAS, ...

„Datensicherheit“

Soft-ware

TeureSoftwarelizenzenkaufen

Teure, hochgerüsteteHardware

Installation,Wartung,Probleme

Backups

LokaleProgramm-ausführung

Drawing: With Pictures from OpenClipArt

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„IT-Landschaft“ heute - Business

► Arbeitsplatzrechner „fette“ Desktop PCs! Hohe Kosten (Strom / Lizenzen) Hoher Administrationsaufwand Oft nur teilweise zentrale Datenhaltung

► Datensicherheit: Kosten oft zu hoch für mittlere Unternehmen► Projektgeschäft: Verzögerungen + Kostenhürden (StartUps)► Hardware-Friedhöfe

Netzwerk

„Fetter“ Desktop mitFestplatte: OS + Apps + Daten

Datei- + Anmeldeserver


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„IT-Landschaft“ Heute – Einige Probleme

Unterlastete Server / Rechenzentren

Hohe Energiekosten

Lang andauernde Realisierungen von Softwarelösungen

Unzureichende oder keine Datensicherheit

Kostspielige Hard- und Software-Beschaffungen

Kostspielige Betreuung von Hard- und Software

GroßeMengen Hardwareschrott

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Stopp!Was machen wir hier eigentlich!?

„IT-Landschaft“ von Morgen

Ich benötige 500 GB Speicher

Ich benötige 100 Rechner mitje 5 GB Arbeitsspeicher und 1,67 Ghz

für 24 StundenIch benötige Applikation XYZ

zum Erstellen von Folien

Ich benötige einen Rechnermit Apache, MySQL und PHP

Mieten statt Kaufen!

Fokus auf Kerngeschäft Outsourcing!

GreenIT

CEO

Chef! Wir brauchen mehr:Hardware, Software, Bandbreite,

Datenspeicher, neue Backup-Strategien,Diesel-Generatoren, Energie, 365x7x24 UpTime / Support

UND Experten! ...

User/Devel.

Projektleiter

Assistenz

Chef! Bald geht’s los.Der Server kommt

In 3 Wochen und kostet50 K € ...

Zeit + Geld habenWir nicht!

Kosten+Zeit sparen

Rechte Hand


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„IT-Landschaft“ von Morgen – Alles neu? Nein!

► Server-based Computing (Thin Client -> Server)

► Distributed Computing(Grid/Cluster/P2P Computing)

► Utility Computing (Messbare/Abrechenbare Nutzung von IT On Demand)

► Hosting(Server, Web, Application, ...)

► Software as a Service(Applikationen via Internet(-Technologien))

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Gliederung


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Cloud Computing - DefinitionCloud Computing ist die dynamische Bereitstellung und Nutzung

(Computing) von Hard- und Software (IT Services) via Internet (Cloud).

Sowohl die Bereitstellung also auch die Nutzung erfolgt ausschließlich innerhalb der Cloud.

On Demand!

Abgerechnet wird nach Zeit und Umfang der Nutzung.

Das Internet ist nicht länger nur Informations-Provider und Gateway.

Das Internet ist nun ein vollwertiger und „beliebig“ skalierbarer „Computer“ in dem Informationen vorgehalten und Programme

komplett ausgeführt werden.

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Cloud Computing – Hype-Status

► Gartner Hype Cycle – Emerging Technologies (2008)

Quelle: Original von Gartner (July 2008), Bild von http://www.flickr.com/photos/marketingfacts/2753292544/

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Anbieter/Mitspieler von Cloud Computing – Big Players

► Amazon – Amazon Web Services (AWS)

► IBM – Blue Cloud

► Microsoft – Azure Service Platform

► Google – Applications, App Engine

► Dell, HP, Sun, SalesForce, GoGrid und viele ... viele mehr

► AOL XDrive (closed seit 12.01.2009)

[1]

[2]

[3] [4]

Quellen: [1] Amazon http://media.amazonwebservices.com/logo_aws.gif[2] Microsoft http://www.microsoft.com/azure/images/WindowsAzure.gif[3] Amazon http://www.google.com/a/help/intl/de/images/150x55.gif[4] Amazon http://code.google.com/intl/de-DE/appengine/images/appengine_lowres.jpg

http://media.amazonwebservices.com/logo_aws.gif

http://www.microsoft.com/azure/images/WindowsAzure.gif

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Bestandteile: Cloud nur ein Computer? Nein! Ein Super-Computer!

Drawing: With Shapes from DIA

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Mögliche Service-Arten einer Cloud„Führe es einfach für mich aus...“

„Warum Rechner- und Speichersystemekaufen, wenn man sie mieten kann?“

„Gib mir eine ordentliche Laufzeitumgebungund führe darauf meine Programme aus...“


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Gliederung


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IaaS-Beispiel: Amazon Web Services (AWS)

► Compute- und Data Cloud► EC2 – Elastic Compute Cloud

Server(s) (Instanzen) nach Bedarf -> Mieten Kleine, mittlere und große Server

Abrechnung: CPU-Stunde als Einheit + Datentransfer zwischen Client und Cloud

► S3 – Simple Storage Service Speicher nach Bedarf

Persistent Abrechnung: GB/Monat + Datentransferraten zwischen Client und Cloud

► SimpleDB Strukturierte Daten speichern, bearbeiten und suchen

Kein Schema, Auto-Index, einfache API

► SQS – Simple Queue Service Persistenter Nachrichtenaustausch zwischen EC2-Instanzen -> Workflow möglich

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Amazon Web Services (AWS) – EC2 im Detail

► Basis ist Xen Hypervisor► On Demand: Virtuelle OS-Instanzen

z.B. 1.0-1.2 GHz 2007 Opteron or 2007 Xeon processor mit 1.7 GB RAM und 160 GB Speicher, 32 Bit Platform (Small Instance), 0.10 $ pro Instanz-Stunde

► Instanz-Speicher NICHT persistent!► EBS - Elastic Block Storage (Persistent!)

1GB bis 1TB Volumes durch Instanz als Device einbindbar

Instanz kann File System auf Volume instanziieren Repliziert in Cloud Snapshot möglich

► Zugriff auf S3-Storage, SimpleDB und Simple Queue möglich► SLA: 99,95% / Jahr; sonst 10% Rabatt; höhere Gewalt

ausgeschlossen

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Amazon Web Services (AWS) – EC2 im Detail

► Virtuelle OS-Instanz basiert auf AMI (Amazon Machine Image)► Gast-Betriebssystem (Unix, Linux, Windows) -> Xen Hypervisor► AMI (selbst gebaut oder Fertiges)► Upload auf S3► EC2-API zum

Starten

Stoppen

Überwachen


From: Amazon

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Amazon Web Services (AWS) – S3 im Detail

► Sicherer, hochverfügbarer, persitenter Cloud Speicher Umsetzung nicht öffentlich, aber... Dezentral (weltweit, lokale Einschränkung nun auch möglich) Redundant (Objekte in Buckets (Ordner); davon mehrere Kopien)

Sicher (Authentifizierung (AccessKey + Secret Key) + Private/Public Objects (ACLs))

► Verschlüsselung -> z.B. JungleDisk(http://www.jungledisk.com/)► Speziell auch DaaS – Data as a Service genannt► Schnittstellen: REST + SOAP► Download über HTTP (default) oder BitTorrent (P2P -> schnell)

► SLA: 99.9 % UpTime; sonst 10 % Rabatt; höhere Gewalt ausgeschlossen

„Redundant Array ofInexpensive Clouds“

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PaaS-Beispiel – Google App Engine

► Entwicklung + Hosting von Web-Applikationen► Skalierende Infrastruktur + Web-Application-Runtime-Stack

Standard Python (derzeit 2.5.2) + Restriktionen (z.B. kein Networking+FileAccess) 6 APIs (DataStore, Images, Mail, Memcache, URL Fetch, Users)

Persistenter Speicher (Suchen, Sortieren, Transaktionen) -> GFS+BigTable

Automatische Skalierung + Load Balancing

► 500 MB persistenter Speicher (kostenlos)► 5 Millionen Applikationsabrufe/Monat kostenlos► 3 Applikationen (erstellen/bereitstellen) pro User► 1000 Dateien (a max. 1 MB) pro Applikation

► Applikation: Zugriffsbeschränkung möglich

kjkj

PreviewStadium;Fehler beiÜberschreitung:HTTP 403 Forbidden

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SaaS-Beispiel – Google Apps

► Anwendung(-Service) hosted via Google-Cloud► Ausführung + Daten komplett in Google-Cloud► Zugriff per Thin-Client (Android + Chrome?)

► Gigant Microsoft fühlt sich bedroht -> Windows Azure

Google Cloud(Hosting via PaaS)

Quelle: Sämtliche Logos kopiert von offziellen Anwendungs-Internetseiten; last visited: 08.01.2009

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Gliederung


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Eucalyptus - Baue Deine eigene private Cloud (IaaS)

► Computer Science Department at the University of California, Santa Barbara (UCSB)

► Open Source (Standard Linux-Tools + Web-Service Technologien)

ElasticUtilityComputingArchitectureLinkingYourProgramsToUsefulSystems

Quelle: Bild von http://blogs.sun.com/WebScale/entry/eucalyptus_skies_are_opening; last visited 08.01.2009 Logo: http://eucalyptus.cs.ucsb.edu/

PrivatesNicht routbares Sub-Netzwerk(Linux-Server-Cluster oder Workstations)

Scheduling,Delegation,Monitoring

Xen VM Execution,Startup,Inspection,Shutdown,Cleanup

Singleton,VM Instance Scheduling,SLAs,MetaData (User,System),

XML Mapping via JiBX

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Eucalyptus - Baue Deine eigene private EC2 Cloud

► NC: Kontrolle + Überwachung von Instanzen (runInstance, describeInstance, terminateInstance, describeResource and startNetwork)

► CC: Informationen von NCs, Scheduling von Instanz-Ausführungen, Instanz-Netzwerk-Konfigurationsmanagement (runInstances, describeInstances, terminateInstances, describeResources)

► CLC: High Level Eintrittspunkt (Infrastruktur/User-Management, Anfragebearbeitung, Authentifizierung, VMControle Service)

► VM Control Service: Aktueller Status verfügbarer Resourcen, Pre-Allokation, SLA für Zonen

Quelle: Bilder aus TechReport UCSB Number 2008-10

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Eucalyptus - Baue Deine eigene private EC2 Cloud

► Instanz-Vernetzung + Instanz-Netzwerk-Traffic-Isolation► Sicherheitprobleme durch Super User-Access auf VM Instanz► VDE (Switch + Cable Abstraction); Switch pro CC + NC ► Class-B IP Netz; VLAN Tagging; User VLAN Tag für Allokation► Eucalyptus < 1.4! Ab 1.4 (2009 erschienen) Alternative zu VDE!

Quelle: Abbildungen aus TechReport UCSB Number 2008-10

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Gliederung


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Probleme des Cloud Computing

► Zuverlässigkeit (SLAs)? AWS S3-Crash Februar 2008!► Verlagerte Umweltbelastung?► Datenschutz? Speicherung geschäftskritischer Daten bei

Google? PatriotAct? Gesetzliche Vorgaben zur Datenhaltung?► Performance (Cloud-Client-Flaschenhals)? Immer Online?► Konkurrenz (alle springen auf den Zug)?► Bürokratie? HP scheiterte beim Personal an der Konsolidierung

von 6600 Softwareprodukten...► Sozialverträglich (IT-Fachkräfte überflüssig)?► Portierbarkeit (Bindung an einen Anbieter)?

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Gliederung


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Zusammenfassung

► Schwächen in der heutigen IT-Welt► Konsolidierung bestehender Konzepte von Morgen► Internet (Cloud) als virtuellen und allgegenwertigen Computer► 3 Arten von IT-Services (Iaas, PaaS und SaaS)► Forcierung von abrechenbaren IT-Services On Demand► Viele Angebote bereits online (AWS, Google App Engine, Google

Apps)► Freie + kommerzielle Lösungen zum Bau einer eigenen Cloud► Offene technische, politische + soziale Probleme► Derzeit rasante Entwicklung – Suche Cloud Computing in

Google, Heise etc.

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