Hochleistungsspeichersysteme für Datenanalyse an der TU Dresden (Michael Kluge)
Cloud Computing
1. Cloud Computing
Betrieb Komplexer IT-Systeme (SE)
Helko Glathe (Helko.Glathe@mailbox.tu-berlin.de)
23.01.2009
Technische Universität Berlin
http://www.cit.tu-berlin.de/menue/lehre/curriculum/ws_20082009/betrieb_komplexer_it-systeme_se/
2. 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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3. 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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4. „IT-Landschaft“ heute - Privat
Tertiärspeicherung: CD/DVD, USB,
Ext. Festplatte, NAS, ...
„Datensicherheit“
Backups
Teure Installation,
Teure, hochgerüstete
Softwarelizenzen Wartung,
Hardware
kaufen
Soft- Probleme
ware
Lokale
Programm-
ausführung
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5. „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 mit Datei- + Anmeldeserver
Festplatte: OS + Apps + Daten
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6. „IT-Landschaft“ Heute – Einige Probleme
Unterlastete Server / Rechenzentren
Große
Hohe Energiekosten Mengen Hardwareschrott
Kostspielige Hard- und Software-Beschaffungen
Kostspielige Betreuung von Hard- und Software
Lang andauernde Realisierungen von Softwarelösungen
Unzureichende oder keine Datensicherheit
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7. „IT-Landschaft“ von Morgen
GreenIT
Chef! Wir brauchen mehr:
Hardware, Software, Bandbreite,
Rechte Hand Datenspeicher, neue Backup-Strategien,
Diesel-Generatoren, Energie,
365x7x24 UpTime / Support
UND Experten! ...
Stopp!
Was machen wir hier eigentlich!?
CEO
Fokus auf
Kerngeschäft Outsourcing!
Assistenz
Chef! Bald geht’s los.
Ich benötige 500 GB Speicher
Der Server kommt
User/
In 3 Wochen und kostet Ich benötige einen Rechner
50 K € ... Devel.
mit Apache, MySQL und PHP
Mieten statt Kaufen!
Zeit + Geld haben
Wir nicht!
Kosten+
Ich benötige 100 Rechner mit
Zeit sparen
je 5 GB Arbeitsspeicher und 1,67 Ghz
Ich benötige Applikation XYZ
für 24 Stunden
zum Erstellen von Folien
Projektleiter Drawing: With Pictures from OpenClipArt
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8. „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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9. 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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10. Cloud Computing - Definition
Cloud 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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11. 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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12. Anbieter/Mitspieler von Cloud Computing – Big Players
Amazon – Amazon Web Services (AWS)
►
[1]
IBM – Blue Cloud
► 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
Microsoft – Azure Service Platform
►
[2]
Google – Applications, App Engine
►
[3] [4]
Dell, HP, Sun, SalesForce, GoGrid und viele ... viele mehr
►
AOL XDrive (closed seit 12.01.2009)
►
12
13. Bestandteile: Cloud nur ein Computer? Nein! Ein Super-Computer!
Drawing: With Shapes from DIA
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14. Mögliche Service-Arten einer Cloud
„Führe es einfach für mich aus...“
„Gib mir eine ordentliche Laufzeitumgebung
„Warum Rechner- und Speichersysteme und führe darauf meine Programme aus...“
kaufen, wenn man sie mieten kann?“
Drawing: With Shapes from DIA
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15. 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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16. 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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17. 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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18. 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
Drawing: With Shapes from DIA
From: Amazon
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19. Amazon Web Services (AWS) – S3 im Detail
Sicherer, hochverfügbarer, persitenter Cloud Speicher
►
Umsetzung nicht öffentlich, aber...
Dezentral (weltweit, lokale Einschränkung nun auch möglich)
„Redundant Array of
Inexpensive Clouds“
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
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20. 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 Preview
Stadium;
► 3 Applikationen (erstellen/bereitstellen) pro Userkjkj Fehler bei
Überschreitung:
► 1000 Dateien (a max. 1 MB) pro Applikation HTTP 403 Forbidden
Applikation: Zugriffsbeschränkung möglich
►
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21. SaaS-Beispiel – Google Apps
Anwendung(-Service) hosted via Google-Cloud
►
► Ausführung + Daten komplett in Google-Cloud
► Zugriff per Thin-Client (Android + Chrome?)
Google Cloud
(Hosting via PaaS)
Quelle: Sämtliche Logos kopiert von offziellen Anwendungs-Internetseiten; last visited: 08.01.2009
Gigant Microsoft fühlt sich bedroht -> Windows Azure
►
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22. 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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23. 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)
Elastic
Utility
XML Mapping via JiBX
Computing
Singleton,
Architecture
VM Instance Scheduling,
Linking
Xen VM Execution,
SLAs,
Scheduling, Startup,
MetaData (User,System), Your
Delegation, Inspection,
Programs
Monitoring Shutdown,
To
Cleanup
Useful
Systems
Privates
Nicht routbares Sub-Netzwerk
(Linux-Server-Cluster oder Workstations)
Quelle: Bild von http://blogs.sun.com/WebScale/entry/eucalyptus_skies_are_opening; last visited 08.01.2009 Logo: http://eucalyptus.cs.ucsb.edu/
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24. 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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25. 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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26. 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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27. 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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28. 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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29. 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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