Cloud Computing

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/

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 2

„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 Drawing: With Pictures from OpenClipArt 4

„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 Drawing: With Pictures from OpenClipArt 5

„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 6

„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 7

„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)) ► 8

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. 10

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/ 11

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

Bestandteile: Cloud nur ein Computer? Nein! Ein Super-Computer! Drawing: With Shapes from DIA 13

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 14

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 16

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 17

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 18

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 19

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 ► 20

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 ► 21

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/ 23

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 24

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 25

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)? 27

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. 29

Cloud Computing

by Helko Glathe on Feb 10, 2009

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