Automatic Cloud Deployment: un caso di studio basato sul software OwnCloud

Automatic Cloud Deployment:
un caso di studio basato sul software OwnCloud
Scuola Politecnica e delle Scienze di Base
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
tesi di laurea triennale
relatore
Ch.mo prof. Stefano Avallone
correlatore
Dott. Francesco Collovà
candidato
Sonia Luciana Pepe
Matr. 534/2933
Automatic Cloud Deployment: un caso di studio basato sul software OwnCloud
Anno Accademico 2013/2014

Contesto e contributo
OBIETTIVO: Semplificare e velocizzare il lavoro di tutte quelle aziende che intendono affacciarsi al mondo del Cloud Computing attraverso l’adozione di un servizio di storage.
Moderne infrastrutture IT:
•Altamente distribuite
•Hardware virtuale e fisico
•Applicazioni e servizi cloud-based
Complessità = difficoltà di gestione
SOFTWARE ANALIZZATI
OwnCloud (Cloud Storage)
Vagrant (Virtualization Management)
Ansible (IT Automation and Configuration Management)
PROGETTO: Implementazione di un kit per il deployment automatico del sistema applicativo OwnCloud su un numero arbitrario di server virtuali.

Insieme di tecnologie che consentono, tipicamente sotto forma di un servizio offerto da un provider, di accedere ad un pool condiviso di risorse distribuite e virtualizzate in rete in un’architettura di tipo client-server.
Cloud Computing
Fruizione del servizio in base alle effettive necessità, in modo unilaterale e automatico. Minima interazione con il provider.
Le risorse sono raggruppate per servire più consumatori, utilizzando il modello multi- tenant.
Le risorse, disponibili in rete, sono accessibili attraverso meccanismi standard utilizzando piattaforme eterogenee, purché consentano l’accesso ad Internet.
Le risorse possono essere acquisite in maniera rapida ed elastica, in alcuni casi anche automatica.
I sistemi cloud possono monitorare ed ottimizzare l’utilizzo delle risorse, fornendo il livello di astrazione appropriato al tipo di servizio fruito.
MODELLI DI SERVIZIO
MODELLI DI DISTRIBUZIONE
CARATTERISTICHE

Cloud Storage
Modello per la conservazione dei dati in remoto
Manutenzione e gestione a carico del provider
Scalabilità
Spazio potenzialmente illimitato
Pay-per-use
Internet Access
Application Cloud
Computer Cloud
Network Storage Cloud

OwnCloud
Gestione e protezione dei dati all’interno dell’ambiente OwnCloud
Integrazione di sistemi e politiche esistenti
Estensione delle funzionalità attraverso un set completo di API
Interfaccia web semplice e intuitiva
Esperienza professionale su desktop, laptop, tablet e smarthphone
Distribuzioni supportate: Linux, Mac, Windows, Android
Soluzione open source per la sincronizzazione e la condivisione di file e contenuti
Caratteristiche
OwnCloud Server
Applicazione PHP in esecuzione su web server IIS o Apache
Database – SQLite, MySQL, PostgreSQL, Oracle database
Astrazione del livello di storage

IT Automation and Configuration Management
Per aumentare l’efficienza e realizzare a pieno i benefici della virtualizzazione e del Cloud Computing, le organizzazioni IT hanno bisogno di strumenti di automazione finalizzati a migliorare l’amministrazione, il funzionamento e la gestione della loro infrastruttura, sia essa fisica, virtuale o cloud-based.
Ansible nasce dalla necessità di avere uno strumento semplice e intuitivo per orchestrare attività IT più o meno complesse, dal provisioning al deployment di applicazioni.

Ansible Architecture
Modules library
Ansible dispone di moduli integrati per automatizzare le operazioni più comuni, ma è anche possibile creare moduli personalizzati utilizzando qualsiasi linguaggio (unico vincolo = output JSON)
Playbooks
Documenti YAML semplici e intuitivi.
Particolarmente adatti al deployment multi-machine
Trasporto SSH
Ansible comunica in parallelo con le macchine gestite attraverso il trasporto SSH
Node1
Node2
NodeN
Nessun software deve essere installato sulle macchine gestite.
Agentless
Per iniziare ad utilizzare Ansible, tutto ciò che è necessario è un computer con installato Python

Ansible Playbook
Sintassi inizio file: serve ad interpretare il file come un documento YAML corretto
Host o gruppo di host definito nell’ Inventory File, sul quale saranno eseguiti i task.
Task: insieme di istruzioni per la definizione e/o la configurazione degli hosts.
Handlers: azioni eseguite solo quando si verificano cambiamenti nel sistema.
Moduli: eseguibili direttamente su host remoti oppure tramite i playbook. Idempotenti.

Il termine virtualizzazione si riferisce alla possibilità di astrarre le componenti hardware degli elaboratori al fine di renderle disponibili al software sotto forma di risorsa virtuale.
Una macchina virtuale è l’implementazione software completa di un computer con disco, memoria e CPU virtuali, realizzabile eseguendo un sistema operativo su un software di virtualizzazione, comunemente indicato con il termine “hypervisor”.
Virtualizzazione
Tipicamente ad ogni server è dedicata una singola applicazione, in modo che eventuali guasti non blocchino tutto il lavoro.
Physical
Virtual
Molteplici macchine virtuali, che fungono da server separati ma che condividono le risorse hardware.
• RIDUZIONE DEI COSTI
• SISTEMI ALTAMENTE SCALABILI E CONFIGURABILI
• FACILITÀ DI GESTIONE
NUMERO ELEVATO DI SERVER =
COSTI ELEVATI

Virtualization Management
Lo sviluppatore interagisce con Vagrant eseguendo semplici comandi. Il comando principale è vagrant up per l’avvio della virtual machine.
Il Vagrantfile (file di configurazione) contiene le direttive di base per specificare le caratteristiche della VM da costruire.
Vagrant comunica a VirtualBox, l’hypervisor di default, le istruzioni per creare la VM.
Per il provisioning della VM, Vagrant può utilizzare numerosi strumenti, tra cui Ansible, Puppet, Chef e script di shell, che si occuperanno di installare tutto il software necessario per eseguire l’applicazione del progetto.
Una volta creata, avviata e preparata, lo sviluppatore può accedere direttamente alla VM (ad esempio, via SSH) esattamente nello stesso modo in cui accederebbe a qualsiasi server remoto. La differenza è che in questo caso il server vive in una VM all’interno della macchina host.

Corso di Laurea in Ingegneria Informatica Progetto
Per automatizzare il deployment del servizio di cloud storage OwnCloud, si è predisposto un kit che consente di installare OwnCloud Server su un nodo virtuale, semplicemente lanciando un file eseguibile.
Le variabili utilizzate nei playbook sono definite nei file contenuti in questa directory
Contiene il Vagrantfile necessario per la creazione della VM ed è la directory condivisa tra host e guest
Ansible Playbooks:
eseguono il deployment di OwnCloud Server e la configurazione del database MySQL
Contiene le istruzioni per l’utilizzo del kit
Ansible Configuration File
Hosts Inventory File:
contiene l’elenco dei nodi che Ansible deve gestire
File eseguibile che avvia tutta l’installazione
Documento YAML che include i playbook da eseguire
File eseguibile che lancia il comando vagrant up per l’avvio della VM
Private key file: necessario per l’autenticazione dell’utente SSH

Funzionamento
./install-owncloud
1
2
./start-node
ansible-playbook
owncloud.yaml
pre.yaml
own.yaml
mysql.yaml
include
VAGRANT UP
prerequisiti
OwnCloud
Server
Configurazione del database MySQL

Conclusioni
Il lavoro svolto ha dato modo di sperimentare:
la funzionalità di autoconfigurazione fornita dal sistema applicativo OwnCloud e i numerosi vantaggi offerti dalla fruizione di tale servizio;
le possibili funzionalità derivanti dall’integrazione tra Ansible e Vagrant;
la semplicità di scrittura e l’efficacia dei Playbooks nell’esecuzione di operazioni più o meno complesse;
i vantaggi derivanti dall’utilizzo dello strumento Vagrant nella costruzione e nella gestione delle virtual machines.
Sviluppi futuri
Integrare al progetto nuovi Playbooks per la configurazione di altri DBMS, oltre a quello già fornito per MySQL.
Sfruttare Ansible anche per il provisioning della virtual machine, oltre che per il deployment delle applicazioni.
Sperimentare l’utilizzo dei plugin di Vagrant, integrando OpenStack nel Vagrantfile come provider alternativo a VirtualBox.

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