11 Innovazione Informatica

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1 11 Innovazione Informatica Insegnamento di Informatica Elisabetta Ronchieri Corso di Laurea di Economia, Universitá di Ferrara I semestre, anno Elisabetta Ronchieri (Universitá) Insegnamento di Informatica I semestre, anno

2 Argomenti Cloud computing Caratteristiche Modelli di servizio Modelli di installazione Modelli di isolamento Moda o realtá Use case (Casi d uso) Vantaggi e Svantaggi Framework 1 / 58

4 Definizione Secondo il National Institute of Standards and Technology (NIST): http: // Il cloud computing é un modello per abilitare, tramite la rete, l accesso diffuso, agevole e a richiesta, ad un insieme condiviso e configurabile di risorse di elaborazione che possono essere acquisite e rilasciate rapidamente e con minimo sforzo di gestione o di interazione con il fornitore di servizi. 3 / 58

5 Definizione sintetizzata Il Cloud computing quindi: é un modello, non un prodotto o un sistema; deve essere conveniente; impiega risorse informatiche condivise che, su richiesta, debbono essere rese rapidamente disponibili; assicura una gestione efficiente ed efficace. Il Cloud computing fornisce informazione, comunicazione e tecnologia sotto forma servizi (as a service). 4 / 58

6 Cloud come modello di business Il consumatore non deve costruire un proprio centro di calcolo, ma puó usare direttamente quello di un altro. L utente finale non compra il prodotto, ma lo utilizza anche a distanza senza disporne fisicamente. I servizi usati sono ospitati sulla cloud. Le risorse hardware e software sono localizzate su Internet usate per la memorizzazione e l elaborazione dei dati. 5 / 58

7 Caratteristiche del Cloud Self-service su richiesta (on-demand): Il cliente chiede autonomamente le capacitá di calcolo (come tempo macchina e memoria) di cui ha bisogno, senza interagire con i fornitori dei servizi. Ampio accesso in rete: Le capacitá sono disponibili in rete. Si assume che una rete (Internet o intranet) sia disponibile, normalmente a banda larga. Condivisione delle risorse: Le risorse di calcolo del fornitore sono messe in comune per servire molteplici consumatori, i quali non hanno controllo e conoscenza delle risorse fornite che sono gestite dai Cloud resource provider. Esempi di risorse sono memoria, elaborazione e larghezza di banda di rete. 6 / 58

8 Caratteristiche del Cloud Elasticitá rapida: Le risorse impiegate e rilasciate possono cambiare elasticamente per scalare rapidamente verso l esterno e l interno a seconda della domanda del cliente. Servizio misurato (pay per use): Il cliente paga in base al reale consumo. L utilizzo delle risorse puó essere monitorato, controllato e segnalato sia al cliente che al fornitore. 7 / 58

9 Analogia con l autonoleggio Self-service su richiesta (on-demand): É facile affittare una macchina tramite prenotazione telefonica oppure online. Ampio accesso in rete: Esiste una vasta rete di autonoleggi in tutto il mondo che danno accesso al servizio. Condivisione delle risorse: Gli autonoleggi pensano alla gestione del parco macchine in ogni cittá per soddisfare le richieste. Elasticitá rapida Gli autonoleggi spostano le macchine nei posti dove la richiesta é o si presume diventerá elevata. Le risorse scalano per soddisfare le richieste. Servizio misurato (pay per use): Il cliente paga per il tempo in cui usa lauto senza pensare ad assicurazione, gomme ed altro. Fonte slide 8 / 58

10 Quando usare il Cloud Alcuni esempi: Scenari che richiedono alta affidabilitá Applicazioni con carichi variabili come quelle di ticketing per un concerto. Scenari che richiedono una scalabilitá massiva Applicazioni di breve durata come quelle per le campagne di marketing o di preelezione. Applicazioni che necessitano di processing parallelo come le applicazioni finanziarie. Applicazioni che non rientrano in un data center aziendale come quella per le fusioni. 9 / 58

11 Modelli di servizio I servizi sono classificiabili in tre categorie: 1. Software come Servizio (SaaS da Software as a Service) 2. Piattaforma come Servizio (PaaS da Platform as a Service) 3. Infrastruttura come Servizio (IaaS da Infrastruttura as a Service) Gli utenti usufruiscono a pagamento di un software, di una piattaforma o di un infrastruttura informatica senza possedere fisicamente il bene. 10 / 58

12 Architettura a Livelli Il livello piú inferiore (IaaS) si occupa di fornire server, memorie di massa ed infrastrutture di rete virtualizzando l hardware reale. Il livello intermedio (PaaS) fornisce l ambiente e gli strumenti piú ad alto livello necessari per la realizzazione e l esecuzione delle applicazioni, appoggiandosi all infrastruttura del livello sottostante. Il livello piú alto (SaaS) é costituito dalle applicazioni vere e proprie e dai servizi di cui esse necessitano. 11 / 58

13 IaaS: lato consumatore Offre al consumatore la facoltá di acquisire elaborazione, memoria, rete e altre risorse fondamentali di calcolo, inclusi sistemi operativi e applicazioni. IaaS fornisce soltanto i server e lo spazio di archiviazione: Spetta all utente installare il software, gestire l hardware, controllare che tutto funzioni. Il consumatore non gestisce né controlla l infrastruttura cloud sottostante, ma controlla sistemi operativi, memoria, applicazioni ed eventualmente, in modo limitato, alcuni componenti di rete (esempio firewalls). 12 / 58

14 IaaS: lato fornitore Il fornitore applica il modello di pagamento pay-per-use. Deve monitorare e raccogliere le informazioni sulle risorse utilizzate dagli utenti per poter allocare a ciascuno il reale costo di utilizzo. Il fornitore offre il servizio ad utenti diversi, i quali devono rimanere isolati gli uni dagli altri in termini di dati e di performance. 13 / 58

15 PaaS Offre un pacchetto organico di software e hardware. Il consumatore ha la facoltá di distribuire sull infrastruttura cloud applicazioni create in proprio oppure acquisite da terzi, utilizzando linguaggi di programmazione, librerie, servizi e strumenti supportati dal fornitore. Lo IAAS rispetto al PAAS lascia all utente maggiore libertá di gestire le risorse che ha noleggiato. Il consumatore non gestisce né controlla l infrastruttura cloud sottostante, compresi rete, server, sistemi operativi, memoria, ma ha il controllo sulle applicazioni ed eventualmente sulle configurazioni dell ambiente che le ospita. 14 / 58

16 PaaS Le politiche di isolamento sono presenti anche a questo livello, visto che i componenti software possono essere ospitati ed eseguiti sullo stesso server condiviso tra utenti diversi. Il servizio deve evitare che componenti software di un certo utente accedano a dati e funzionalitá di componenti sviluppati da alri. Per i vari componenti software é possibile registrare e configurare servizi di comunicazione e memorizzazione di massa. 15 / 58

17 PaaS: esempi di servizi Servizi di comunicazione: notifica di eventi; scambio di messaggi. Servizi di memorizzazione di massa: database relazionali per gestire informazioni strutturate; database non relazionali per gestire grandi quantitá di dati; blocchi di memoria per gestire informazioni non strutturate. 16 / 58

18 SaaS Offre al consumatore la facoltá di utilizzare le applicazioni del fornitore funzionanti su un infrastruttura cloud. Le applicazioni sono accessibili da diversi dispositivi attraverso un interfaccia, come ad esempio un applicazione su browser, oppure da programmi dotati di apposita interfaccia. Il consumatore non gestisce o controlla l infrastruttura cloud sottostante, compresi rete, server, sistemi operativi, memoria, e nemmeno le capacitá delle singole applicazioni, con la possibile eccezione di limitate configurazioni a lui destinate. 17 / 58

19 SaaS É il modello che caratterizza la maggior parte dei servizi di cui usufruiamo quotidianamente: motori di ricerca Google Maps Google Crome e tanti altri. 18 / 58

20 Chi fa cosa Fonte rise-of-the-cloud-ecosystems.aspx 19 / 58

21 Modelli di installazione Sono identificate quattro categorie di modelli: 1. Cloud Pubblica (Public Cloud) 2. Cloud Privata (Private Cloud) 3. Cloud comunitaria (Community Cloud) 4. Cloud ibrida (Hybrid Cloud) 20 / 58

22 Cloud Pubblica L infrastruttura cloud é fornita a qualsiasi consumatore. Puó essere posseduta, diretta e gestita da un azienda, da un organizzazione accademica o governativa oppure da una combinazione delle precedenti. É presente nelle sedi che forniscono i servizi cloud. 21 / 58

23 Cloud Pubblica É il tipo Cloud piú comune. Un organizzazione si occupa di implementare, gestire e mantenere tutta l infrastruttura, dai componenti hardware (come dispositivi di rete), a quelli software (come monitor e software per la virtualizzazione). Tale organizzazione, sulla base dei propri piani tariffari, tipicamente pay-per-use, affitta le proprie risorse ad altre organizzazioni o utenti, che in ambiente Cloud vengono chiamati tenant. 22 / 58

24 Cloud Privata L infrastruttura cloud é fornita per uso esclusivo da parte di una singola organizzazione comprendente molteplici consumatori. Puó essere posseduta, diretta e gestita dall organizzazione stessa, da un societá terza o da una combinazione delle due. Puó esistere all interno o all esterno delle sedi del fornitore dei servizi cloud. 23 / 58

25 Cloud Privata É il tipo Cloud usata quando specifici requisiti di privacy o di ambito legislativo rendono impossibile o sconsigliabile l uso di una Cloud Pubblica. L infrastruttura Cloud non viene condivisa, ma é realizzata all interno di un unica organizzazione. Il cloud provider, se presente, si occupa dell installazione e mantenimento del Cloud sui dispositivi appartenenti all organizzazione committente. I servizi offerti dal Cloud sono quindi accessibili solo da quest ultima, garantendo il massimo livello di sicurezza e privacy. Penalizza la dinamicitá non potendo dare accesso a risorse inutilizzate da altre organizzazioni. 24 / 58

26 Cloud Comunitaria L infrastruttura cloud é fornita per uso esclusivo da parte di una comunitá di consumatori di organizzazioni con interessi comuni. Puó essere posseduta, diretta e gestita da una o piú delle organizzazioni della comunitá, da un societá terza o da una combinazione delle due. Puó esistere all interno o all esterno delle sedi del fornitore dei servizi cloud. 25 / 58

27 Cloud Comunitaria É il tipo di Cloud realizzata da una Cloud Privata o da una Cloud Pubblica. In questo scenario possono esserci problemi di privacy e di sicurezza che sconsigliono l uso di una Cloud Pubblica. Inoltre le organizzazioni che ne hanno accesso hanno bisogno di condividere informazioni, risorse per il tipo di attivitá che svolgono. Le Cloud Comunitarie contengono al loro interno tutti i servizi e le informazioni che le organizzazioni devono usare congiuntamente per poter svolgere le loro attivitá. 26 / 58

28 Cloud Ibrida L infrastruttura cloud é una composizione di due o piú infrastrutture cloud (privata, comunitaria o pubblica). Le diverse cloud rimangono entitá distinte, ma unite attraverso tecnologie standard o proprietarie, che abilitano la portabilitá di dati e applicazioni. 27 / 58

29 Cloud Ibrida In questo scenario possono esserci servizi, risorse e informazioni che determinate organizzazioni: non vogliono condividere con altre per ragioni di sicurezza; hanno interesse a condividere per ridurre i costi necessari al loro uso e per fornire loro una maggiore dinamicitá. La Cloud Pubblica é vista come una estensione della Cloud Privata per fornire le risorse necessarie a soddisfare i picchi di carico. Nei periodi di poco utilizzo delle risorse, tutti i servizi, le informazioni memorizzate e la computazione vengono mantenuti interni alla Cloud Privata. Nei periodi di picco, i servizi, le informazioni e computazioni con meno vincoli di privacy e di sicurezza vengono fatti migrare nella Cloud Privata. 28 / 58

30 Modelli di isolamento Sono identificate due categorie di modelli: 1. Infrastrutture dedicate 2. Infrastrutture multi-tenant 29 / 58

31 Cosa si intende per tenant Un tenant puó essere considerato un cliente o un azienda o un insieme di organizzazioni che necessitano di avere alcune operazioni, come la modifica dei dati, visibili solo a loro stessi. Ciascun tenant puó essere scomposto in altri sotto-tenant che richiedono l isolamento l uno dall altro per questioni legali o di privacy. 30 / 58

32 Infrastrutture multi-tenant Supportano almeno una delle seguenti soluzioni: Componente condiviso (Shared Component) che offre una stessa funzionalitá a diversi tenant che accedono ad uno stesso componente. Componente isolato per tenant (Tenant-isolated Component) che assicura un isolamento tra i vari tenant controllando l accesso, misurando le prestazioni e separando la memorizzazione dei dati per tenant. Componente dedicato per applicazione (Dedicated Component) che é fornito esclusivamente a ciascun tenant che usa un applicazione. 31 / 58

33 A cosa serve l isolamento Segmentazione delle risorse Protezione dei dati Sicurezza delle applicazioni Disaster recovery 32 / 58

35 Moda o realtá Il Cloud computing é uno degli argomenti di maggior attualitá per il mondo dellinformation Communication Technology. Rappresenta una moda o una realtá per le aziende che offrono soluzioni in ambito informatico? La risposta é soggettiva condizionata dall area di appartenenza di chi fornisce la risposta: consumatore fornitore di soluzioni cloud fornitore di servizi Il trend di crescita del Cloud Computing é un dato di fatto: le applicazioni saranno sempre piú accedute via Browser; il dato o le informazioni rappresentano il punto focale dei sistemi. 34 / 58

36 Andamento attuale Andamento dal Gennaio 2004 al Dicembre 2014 da Google Trend. 35 / 58

37 Parentesi Grid computing é la collezione di risorse, quali rete, storage e disco, disposte in diverse locazioni per raggiungere uno stesso obbiettivo. Ampiamente usato in grandi collaborazioni scientifiche per elaborazione, trasferimento e accesso a dati. Big data ingloba qualsiasi termine per la collezione di grandi insiemi di dati e complessi che diventa difficile processarli usando le applicazioni tradizionali di processamento di dati. Interessa qualsiasi disciplina da quella economica per i dati finanziari a quella energetica per migliorare per esempio gli scambi di energia nei nodi della rete di distribuzione. 36 / 58

38 Argomenti predominanti Andamento dal Gennaio 2004 al Dicembre 2014 da Google Trend. 37 / 58

39 Fasi della tecnologia Ogni ciclo di vita della tecnologia é caratterizzata da 5 fasi di hype (moda): Inizio della tecnologia (Technology trigger) Picco di aspettative (Peak of Inflated Expectations) Disillusione (aspettative fallite) (Trough of disillusionment) Crescita di maturazione (Slope of englightenment) Altopiano di produttivitá (Plateau of productivity) 38 / 58

40 Fasi della tecnologia Fonte hype-cycle.jsp#fonte 39 / 58

41 Dove si colloca il cloud computing Dato a Luglio / 58

43 Le false credenze sul Cloud Cloud significa soldi. Tutto ció che é buono é Cloud. Cloud dovrebbe essere usato per tutto. L amministratore delegato ha detto che é una strategia Cloud. Abbiamo bisogno di una strategia Cloud o di un venditore. Cloud é meno sicuro. Cloud non é per usi di importanza critica per una certa attivitá. Migrare al Cloud significa adottare tutte le caratteristiche Cloud automaticamente. Virtualizzazione significa Cloud Privata. Fonte 42 / 58

44 Definizione Use Case Esiste un gruppo di lavoro per la definizione di Use Case sul Cloud computing. Hanno scritto un White paper contenente sette Use Case definiti tenendo conto: di come i clienti usano la cloud; di come le applicazioni sono costruite nel cloud; della sicurezza nel cloud; del service level agreement. Whitepaper-4_0.odt 43 / 58

45 Elenco di Use Case 1. Utente finale verso Cloud 2. Impresa verso Cloud verso utente finale 3. Impresa verso Cloud 4. Impresa verso Cloud verso impresa 5. Cloud Privata 6. Cambiamento di fornitori Cloud 7. Cloud Ibride 44 / 58

46 Use Case: Utente finale verso Cloud Le applicazioni girano sulla cloud e sono accedute dagli utenti. Esempi di queste applicazioni sono: come gmail, siti social network come Facebook o LinkedIn. Requisiti sono: Identitá dell utente che deve essere autenticato dal servizio cloud; Client aperto in termini di tecnologia e piattaforma; Conoscenza della locazione; Monitoraggio e misura dei servizi Cloud da parte dell utilizzatore; Gesione del servizio; Sicurezza; Dati e applicazioni federate; API comuni per portabilitá; Service level agreement. 45 / 58

47 Use Case: Impresa verso Cloud verso utente finale Le applicazioni girano sulla Cloud Pubblica e sono accedute dagli utenti e impiegate dall impresa. L utente finale richiede i dati all impresa, la quale accede alla Cloud per restituire i dati o quelli manipolati ed inviarli all utente finale. Requisiti sono: Identitá dell utente che deve essere autenticato dal servizio cloud; Identitá federata in aggiunta a quella base; Client aperto in termini di tecnologia e piattaforma; Sicurezza; Service level agreement. 46 / 58

48 Use Case: Impresa verso Cloud Le applicazioni Cloud sono integrate con le funzionalitá di una infrastruttura interna. L impresa usa i servizi Cloud per i processi interni soddisfando le proprie necessitá: cloud storage per backup; macchine virtuali nella cloud per aggiungere processori online; applicazioni a livello SaaS per certe funzioni dell impresa come , calendario. Requisiti sono: Transazioni e consistenze. 47 / 58

49 Use Case: Impresa verso Cloud verso impresa Le applicazioni Cloud girano nella Cloud Pubblica e interoperano con le applicazioni di altre imprese. Requisiti sono: quelli evidenziati nei primi due Use Case; interoperabilitá. 48 / 58

50 Use Case: Cloud Privata Una Cloud ospitata da una organizzazione all interno del firewall. La Cloud é contenuta all interno dell impresa. Requisiti sono: Cliente aperto; Monitoraggio e misura; Interoperabilitá; Gestione; Sicurezza; Installazione; Service Level Agreement. 49 / 58

51 Use Case: Cambiando i fornitori Cloud Una organizzazione che usa i servizi Cloud puó decidere di: usare fornitori Cloud diversi o di lavorare con nuovi fornitori; lavorare con altri fornitori senza tanti cambiamenti tramite l adozione di standard. Requisiti sono: Cliente aperto; Adozione di standard; API comuni per il Cloud storage e il middlleware; Sicurezza; Service Level Agreement. 50 / 58

52 Use Case: Cloud Ibrida Diverse Cloud lavorano insieme, coordinate da una Cloud broker che unisce dati, applicazioni, identitá dell utente, sicurezza e altri dettagli. Per l utente finale i requisiti sono gli stessi del primo Use Case. 51 / 58

54 Vantaggi Riduzione di costi. Self-service provisioning. Piú risorse per tutti. Mitigazione delle incertezze di crescita. 53 / 58

55 Vantaggi Scale-out: É possibile aumentare le risorse attraverso altri Cloud (anziché comperare nuove risorse); Load balancer as a Service - anziché configurare / acquistare dei load balancer proprietari. Modulazione flessibile del tipo di workload: Il Cloud permette di decidere di cambiare il tipo di workload, senza la necessitá di dedicare risorse o prendere decisioni tecnologiche troppo in anticipo. Collaborazione e opportunitá: Il Cloud fornisce accesso a risorse in maniera ubiqua su qualunque tipologia di computer soprattutto con soluzioni SaaS. Opportunitá di business: Il Cloud computing offre opportunitá di profitto non legate alla semplice rivendita di software sviluppati da altri. 54 / 58

56 Svantaggi Perdita della proprietá del prodotto. Rifiuto di responsabilitá in caso di non disponibilitá di dati. Assenza di garanzia sul livello di qualitá del servizio. Non tutte le tecnologie presenti nel Cloud computing sono stabili. La capacitá delle risorse non é infinita risultando non disponibili quando servono o prive delle caratteristiche richieste. 55 / 58

58 Esempi di Framework Andamento dal Gennaio 2004 al Dicembre 2014 da Google Trend. 57 / 58

59 Esempi di Framework Openstack OpenNebula vmware cloudstack 58 / 58