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  • Sistemas multicloud: retos y oportunidades Estado del arte y perspectivas de futuro Carlos Canal Cáceres, Mayo de 2014 Carlos Canal Grupo GISUM Universidad de Málaga e-mail: canal@lcc.uma.es http://www.lcc.uma.es/~canal
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Cloud Computing Modelo de computación basado en • conjunto de recursos compartidos y configurables – redes, servidores, almacenamiento, servicios • fácilmente accesibles a través de la red • acceso ubicuo y bajo demanda • rápidamente asignados y liberados – con mínimo esfuerzo e interacción con el proveedor del servicio (NIST, 2011)
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Orígenes y evolución 1950’s. Mainframes con terminales (remotos) – time sharing, remote job entry (RJE) 1960’s. “Computation may someday be organized as a public utility” (McCarthy) 1990’s. Virtual Private Networks (VPN) – conmutación de redes, equilibrio de carga 2000’s. Virtualización (VirtualBox, VMware) 2000’s. Amazon EC2 (2006) 2010’s. Explosión del fenómeno cloud
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Tipos de clouds • Cloud privado – operado por una única organización para uso propio • Cloud comunitario – compartido por varias organizaciones con intereses similares • Cloud público – ofrecido por un proveedor (cloud vendor) al público en general • Cloud híbrido – combinación de dos o más clouds (públicos, privados…) • Cloud heterogéneo – formado por diversos tipos de servidores • Cloud distribuido – formado por servidores distribuidos geográficamente
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Modelos de servicio • IaaS. Infrastructure as a Service • PaaS. Platform as a Service • SaaS. Software as a Service • XaaS, *-aaS. Anything as a Service – STaaS – DBaS – CaaS – NaaS – Maas – PeaaS – …
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Infrastructure as a Service IaaS ofrece servicios básicos de: • máquinas virtuales, con distintas configuraciones • control y equilibrado de carga, autoescalado (hipervisor) • almacenamiento en disco, bloques u objetos • direccionamiento IP, firewall • software básico preinstalalado en donde el usuario instala y ejecuta sus aplicaciones Proveedores – Amazon EC2, Google Compute Engine, Microsoft Azure – AT&T, HP, Oracle, IBM, … – CloudStack (Datapipe), OpenStack (RackSpace), …
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Platform as a Service PaaS ofrece: • herramientas para crear aplicaciones web – lenguajes de programación (Java, Python, Ruby, PHP,…) – bibliotecas – base de datos (MySQL, MongoDB,…) – … que después se ejecutan sobre la propia plataforma Proveedores – Google App Engine, Microsoft Azure Websites – Heroku (Salesforce.com) – Cloud Foundry (AppFog, Tier3, Pivotal)
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Software as a Service SaaS ofrece: • aplicaciones o servicios web – de propósito general o específicos – que se ejecutan en la plataforma del proveedor – destinados a usuarios finales (GUI, navegador web) – pero también accesibles a través de una API Servicios • Google Drive, Office 365, Dropbox • Youtube, Flickr, Picassa • Spotify, Grooveshark • Wikia • …
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Fortalezas y Oportunidades • Eficiencia – optimiza el uso de los recursos disponibles – reduce costes medioambientales – reduce el tiempo de llegada al mercado • Economía de escala – ofrece soluciones asequibles (pay-as-you-go o suscripción) – reduce drásticamente la inversión inicial – ajusta dinámicamente el coste al uso de los recursos Las tecnologías cloud – son una alternativa a los centros de datos de empresa – resultan muy adecuadas para startups
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Debilidades y Amenazas • Volatilidad – mercado aún joven e inestable – cualquier proveedor puede desaparecer a corto o medio plazo – o cambiar significativamente sus políticas de negocio y facturación • Heterogeneidad – oferta de recursos similares de manera heterogénea • sistemas propietarios; falta de estándares • disparidad en lenguajes de desarrollo y bibliotecas • infraestructura tecnológica y servicios ofertados Las tecnologías cloud – pueden ser causa de morir de éxito – presentan serios problemas de vendor lock-in
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Vendor Lock-in • Dependencia de un cliente respecto a los productos y servicios ofrecidos por su proveedor – elevados costes para cambiar de proveedor – fragmenta el mercado y dificulta la libre competencia • En sistemas cloud – falta de estándares y disparidad de sistemas propietarios • El vendor lock-in dificulta – portabilidad – interoperabilidad – migración el desarrollo de sistemas multicloud
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Vendor lock-in • Diferencias en – mecanismos de acceso (HTTP, REST, SOAP, línea comandos) – APIs ofrecidas • IaaS – VM ofertadas y software preinstalado – hipervisores (VMware, KVM, Xen, ... ) • PaaS – lenguajes de programación y bibliotecas disponibles – bases de datos y otras infraestructuras (Google Cloud DataStore) • SaaS – funcionalidad y semántica del servicio – mecanismos específicos para servicios locales (Azure Service Bus) – representación de los datos (XML, JSON)
  • MODELSWARD , Barcelona, February 20, 2013 Vendor Lock-in Escenario • Dependencias entre una app y el proveedor cloud 1. entre componentes cloud y el resto del sistema 2. entre componentes cloud y los servicios de la plataforma subyacente 3. entre componentes cloud y servicios externos alojados en clouds distintos 1 2 3
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Sistemas multicloud • Orientados a la portabilidad, interoperabilidad, y migración – integran diversas tecnologías para crear un mercado común – eliminan o mitigan los riesgos asociados al vendor lock-in Nivel 0. Sistemas monocloud específicos – diseñados para ejecutarse en un cloud determinado (incl. estándar) Nivel 1. Sistemas monocloud agnósticos – portabilidad: la asignación se retrasa a etapas tardías de desarrollo Nivel 2. Sistemas multicloud de topología estática – interoperabilidad: formado por artefactos en clouds distintos Nivel 3. Sistemas multicloud de topología dinámica – migración: los artefactos pueden moverse de un cloud a otro – monitorización
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Sistemas multicloud • Gran cantidad de iniciativas – falta de estándares – inestabilidad – trasladan el lock-in del cloud vendor al multicloud vendor • Clasificación – Estandarización – APIs y middleware – MDD • Ámbito – la mayoría para IaaS – algunas incursiones en PaaS
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 CloudStack Apache Software Foundation (2013) – originalmente Cloud.com y Citrix • creación de clouds IaaS (públicos, privados o híbridos) – estándar de código abierto • arquitectura simple, aunque rígida – 2 VM incluso en la misma máquina física – Management Server: API RESTful y tb. compatible Amazon WS – Cloud Infrastructure: hipervisor e infraestructura cloud – hipervisores: XenServer, Oracle VM, VMware, KVM, vSphere, … • sin demasiado respaldo industrial – uso escaso como cloud público (p.ej. Datapipe)
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 OpenStack OpenStack Software Foundation – originalmente Rackspace y NASA – numerosos participantes: Red Hat, Oracle, IBM, VMWare, … • creación de clouds IaaS con gran número de servidores – estándar de código abierto (licencia Apache 2.0) – portabilidad entre clouds • arquitectura más compleja y difícil de instalar – integración con tecnologías de almacenamiento y virtualización – hipervisores: Xen, KVM, otros parcialmente – segura y resistente • autoescalado, equilibrado de carga, firewall, detección de intrusos • mayor comunidad de usuarios y perspectivas
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 jclouds Apache Software Foundation • toolkit y API multicloud IaaS de código abierto – wrapper que abstrae de particularidades de los clouds – portabilidad, interoperabilidad, migración dinámica – interfaz Java; no precisa usar tecnologías cloud y WS (REST, etc.) – bajo nivel, no hay noción de arquitectura o topología • ComputeService: gestión de VMs (nodos), instalación de software… • Blobstore: almacenamiento de datos clave-valor • Clouds soportados – +30: Google, Amazon EC2, Azure , HP, OpenStack, CloudStack, … – amplia comunidad de usuarios
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 OCCI Open Cloud Computing Interface Open Grid Forum (OGF, 2011) – inicialmente Sun Microsystems, RabbitMQ y UCM – +250 miembros: Rackspace, Oracle, OpenNebula, … • especificación de API estándar para IaaS – código abierto – RESTful, HTTP – integración, portabilidad e interoperabilidad multicloud – despliegue, autoescalado, monitorización, … • implementaciones para: – Amazon EC2, CloudStack, OpenStack, jclouds, … • iniciativa más bien académica – no ha despertado el interés de los grandes proveedores
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Cloud Foundry Core Cloud Foundry Foundation – originalmente desarrollado por VMware – CloudFoundry.com (Pivotal), CenturyLink (AppFog), Tier 3, … • cloud PaaS virtual para el desarrollo de aplicaciones web – estándar de código abierto (licencia Apache 2.0) – precisa de middleware para la ejecución sobre otros clouds • Amazon WS, Microsoft Azure, HP,… – lenguajes: Java, Python … – frameworks: Spring, Django, … – bases de datos: MySQL, Postgres, MongoDB, … • el middleware sobrecarga la ejecución (y el coste) – se despliega "la planta con la maceta"
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Brooklyn Apache Software Foundation – originalmente desarrollado por CloudSoft – precursor de CAMP • biblioteca Java para aplicaciones distribuidas multicloud – construido sobre jclouds – portabilidad, interoperabilidad, migración – despliegue, monitorización y adaptación dinámica – cierto nivel de descripción arquitectónica y topológica • panel de control – interfaz gráfica, de comandos y REST – almacenamiento de credenciales – se elige proveedor(es) y se despliega con un solo clic
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Brooklyn: Conceptos • Entidad – componente de una aplicación (WAR, JBox, BD, cluster,…) – atributos de configuración (localización, memoria, usr/pwd,…) – sensores: auditan la entidad (latencia, CPU,…) y generan eventos – efectores: actúan sobre la entidad (arranque, apagado,…) • Política (regla de adaptación) – se suscribe a sensores y actúa sobre los efectores – pueden arrancarse y apagarse – Enricher: genera eventos de alto nivel a partir de otros • Aplicación – contenedor jerárquico de entidades – no hay representación explícita de conexiones – define despliegue y políticas
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Brooklyn: Arquitectura
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 TOSCA Topology & Orchestration Specification for Cloud Apps Estándar OASIS (2013) – comité de +70 miembros: IBM, Red Hat, CISCO, CapGemini,… • especificación agnóstica de apps. (mono-)cloud complejas – portabilidad (redefiniendo operaciones) – arquitectura, topología, nodos (artefactos) y relaciones – operaciones para despliegue, escalado y apagado de artefactos – archivo CSAR (comprimido, XML) – gran complejidad e interdependencias en el CSAR – Winery: editor gráfico que ayuda a crear el CSAR • Management Plan – workflow: BPMN, BPEL,… – describe el comportamiento operacional – creación de VMs, asignación de artefactos…
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 TOSCA Conceptos • Service Template – describe arquitectura de la aplicación cloud – tipos, topología y planes • Types – interfaces, propiedades, capacidades y requisitos • Topology Template – estructura (nodos y relaciones) • Planes – comportamiento – llama a operaciones de los nodos
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 TOSCA Management Plans
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 OpenTOSCA Open Source Runtime Environment for TOSCA Universidad de Stuttgart – actualmente en desarrollo (v1.1, cierta inestabilidad) – código abierto • entorno de ejecución TOSCA – interpreta el archivo CSAR – admite planes en BPEL y (recientemente) YAML – realiza las operaciones de despliegue en el cloud elegido – ejecuta la aplicación como un WS sobre Apache Tomcat • clouds soportados – en principio cualquier IaaS • otras implementaciones basadas en TOSCA – IBM SmartCloud Orchestrator (anunciada en 2013), …
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Cloud4SOA Cloud Interoperability Framework for SOA design, deployment and distributed execution – EU FP7-ICT (2010-2013). 2,730M€ – ATOS, CERTH, Cyntelix, Telecom Portugal, … •Framework abierto de interoperabilidad semántica – portabilidad a nivel PaaS para aplicaciones (mono-)cloud •Modelo de recursos y servicios – proporciona información QoS sobre distintos PaaS •Discovery & matchmaking – ayuda el proceso de decisión para el despliegue •Repositorio – define adaptadores para conseguir portabilidad cloud
  • Cloud4SOA Sistemas multicloud. Mayo de 2014
  • Cloud4SOA Arquitectura Sistemas multicloud. Mayo de 2014
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 MODAClouds Model-Driven Approach for Design and Execution of Applications on Multiple Clouds – EU FP7-ICT (2012-2015) – ATOS, Polimi, SINTEF, Imperial College London, Siemens, … •Entorno de desarrollo (IDE) y ejecución (mono-)cloud – generación semi-automática de código – portabilidad – despliegue cloud agnóstico garantizando QoS •Entorno de monitorización y auto-adaptación – data collectors: IaaS, PaaS, SaaS – data analysers: determinístico, estadístico (predicciones) – C-SPARQL (consultas sobre flujos de datos RDF)
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 MODAClouds Arquitectura
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 MODAClouds Monitorización
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 CAMP Cloud Application Management for Platforms Estándar OASIS – comité de +20 miembros: Oracle, Red Hat, Rackspace, Cloudsoft,… – en desarrollo, aun muy inestable – basado en REST • Definición conceptual de recursos e interfaces para: – construir, administrar, ejecutar, parchear y monitorizar aplicaciones – portabilidad entre plataformas PaaS – despliegue monocloud – fomentar el desarrollo de herramientas
  • Recursos • plataformas, ensamblados, componentes, sensores, planes, servicios, relaciones... • identificados mediante URI • accedidos con HTTP y JSON Self Service API PaaS • acceso y gestión de recursos • no realiza la implementación – se deja al proveedor PaaS Sistemas multicloud. Mayo de 2014 CAMP Self Service API PaaS
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 CAMP Planes y despliegue Plan • archivo YAML con metadatos que describe – capacidades de una aplicación – artefactos que la forman – servicios para usar los artefactos – relaciones entre artefactos y servicios Platform Deployment Package (PDP) • archivo (zip, tar…) que contiene – plan – artefactos – certificados y credenciales
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Seaclouds Seamless adaptive multi-cloud management of service-based applications – EU FP7-ICT (2013-2016). 2,190M€ – ATOS, UMA, UNIPI, Polimi, CloudSoft, Nuro Games •Framework y tools para aplicaciones multicloud complejas – modelado (arquitectura y requisitos QoS) – planificación y despliegue (asignación de artefactos a clouds) – monitorización y reconfiguración runtime para asegurar QoS •Agility after Deployment •promoción de estándares y tecnologías ya existentes – TOSCA, MODAClouds, Brooklyn, jclouds
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Seaclouds Arquitectura
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Comparativa
  • Reflexiones Estandarización Iniciativas – CloudStack, OpenStack, OVF, OCCI, OGF, TOSCA, CAMP,… • Fortalezas y oportunidades – una interfaz común para todos los proveedores – no se produce vendor lock-in – permiten portabilidad e interoperabilidad • Debilidades y amenazas – poco impacto y/o estado preliminar de desarrollo – los grandes proveedores no están interesados en la estandarización – no serán una solución a medio y corto plazo – pueden consolidarse varios estándares Sistemas multicloud. Mayo de 2014
  • Reflexiones Middleware y APIs Iniciativas – CloudFoundry, OpenTosca, Clod4SOA, SOCCA, IBM AltoCumulus, MODAClouds, SeaClouds, … – OCCI, jclouds, Brooklyn, mOSAIC, … • Fortalezas y oportunidades – aíslan la aplicación de la plataforma y servicios subyacentes – evitan o mitigan la mayoría de los inconvenientes del vendor lock-in – abordan monitorización y migración – soluciones efectivas y actualmente disponibles • Debilidades y amenazas – el efecto lock-in se desplaza del proveedor al API o middleware – pueden comprometer eficiencia y coste (en particular middlewares) Sistemas multicloud. Mayo de 2014
  • Sistemas multicloud. Mayo de 2014 Agradecimientos • Grupo GISUM – Scenic http://www.gisum.uma.es Ernesto, Paco, Javi, Jose, Adrián, Samuel, Miguel, Antonio,… • Seaclouds EU FP7-ICT Project http://www.seaclouds-project.eu • Slideshare.net http:www.slideshare.net • Wikia http://multicloud.wikia.com ¡Gracias por vuestra atención!