Introduzione al Cloud Computing. Ernesto Damiani Università degli Studi di Milano

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Gennara Scognamiglio
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1 Introduzione al Cloud Computing Ernesto Damiani Università degli Studi di Milano Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre 2010

2 Cosa è una cloud? Virtualizzazione Sommario Modelli di cloud computing Vantaggi e svantaggi La cloud come supercomputer Uno sguardo al futuro Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

3 Cosa è una cloud? IT come servizio Storage, data processing ed altri servizi IT forniti da appositi centri servizi. Applicazioni come computing utilities, senza necessità di conoscere l infrastruttura di calcolo sottostante Pay as you go Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

4 La tecnologia chiave: virtualizzazione App App App Operating System Hardware Stack tradizionale App App App OS OS OS Hypervisor Hardware Stack virtualizzato Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

5 Uno sguardo ravvicinato Server 1 Guest OS Server 2 Guest OS Clustering Service Console Hypervisor o VMM (Virtual Machine Monitor) x86 Architecture Intercetta gli accessi all hardware 5 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

6 Server tradizionali Server= un unità composta da hardware, OS, storage, e applicazioni Web Server App Server DB Server Windows Linux Linux Windows IIS Glassfish MySQL Exchange 6 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

7 Fault macchina fisica = failure servizio... Web Server App Server DB Server Windows DOWN! Linux Windows IIS MySQL Exchange 7 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

8 Clustering La risposta tradizionale ai problemi di scalabilità e affidabilità dei server è il clustering Ma: I cluster hanno comunque limiti di scalabilità Non tutte le applicazioni sono installabili su cluster. 8 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

9 Server virtuali Hypervisor o Virtual Machine Monitor (VMM) posto tra il Guest OS e l hardware 9 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

10 Il Virtual Server Un virtual server incapsula un server completo, separandolo dall hardware Comprende OS, applicazioni e storage Un virtual server è un insieme di file su una macchina fisica La macchina fisica può ospitare più server virtuali connessi da reti virtuali, attivabili a seconda del bisogno Quando cade un server virtuale, gli altri non subiscono conseguenze 10 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

11 Il Virtual Server (2) La quantità di risorse (CPU, memoria, disco) associate a un virtual server si può cambaire senza interromperne il funzionamento Attraverso Server template si può ridurre al minimo lo sforzo di configurazione I virtual server possono essere migrati da una macchina fisica all altra 11 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

12 A che punto siamo? Tanti prodotti commerciali e.g. VMware, Microsoft, Sun,... Open source: Xen,.. Buon supporto hardware Si adatta bene ai processori 64 bit multi-core. Intel VT (Virtualization Technology) fornisce supporto harware nativo al Virtual Machine Monitor La virtualizzazione è tecnologicamente matura 12 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

13 Virtualizzazione dei data center privati Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

14 Dal data-center privato alla cloud Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

15 IT Capability = Commodity Control & Supply +/- Demand IT Capability Results Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

16 Una buona idea? The interesting thing about Cloud Computing is that we ve redefined Cloud Computing to include everything that we already do.... I don t understand what we would do differently in the light of Cloud Computing other than change the wording of some of our ads. Larry Ellison, Wall Street Journal, 26/9/2008 It s stupidity. It s worse than stupidity: it s a marketing hype campaign. Somebody is saying this is inevitable and whenever you hear somebody saying that, it s very likely to be a set of businesses campaigning to make it true. Richard Stallman, The Guardian, 29/9/2008 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

L offerta Grandi datacenter Infrastruttura software scalabile Ingredienti: CPU, banda, storage Illusione di risorse infinite; Nessun obbligo di

17 L offerta Grandi datacenter Infrastruttura software scalabile Ingredienti: CPU, banda, storage Illusione di risorse infinite; Nessun obbligo di acquisto/utilizzo minimo Pay-as-you-go Competenza sistemistica Why do it yourself if you can pay someone to do it for you? Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

18 Esempio: Amazon Web Services Elastic Compute Cloud (EC2) Affitto orario di macchine virtuali Addebito = instanza di macchina virtuale/ora Supplementi per banda da/verso istanze Simple Storage Service (S3) Addebito = GB/mese Supplementi per banda da/verso storage Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

19 Il listino prezzi Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

20 Modelli di cloud computing Infrastructure as a Service (IaaS) Lease di cicli macchina per le applicazioni del cliente Esempi: Amazon s EC2, GoGrid, AppNexus Platform as a Service (PaaS) API per lo sviluppo di applicazioni da parte del cliente Esempi: Google App Engine Software as a Service (SaaS) Esecuzione di applicazioni chiavi in mano per conro del cliente Esempi: Gmail Altri: DaaS, NaaS, IPaaS.. Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

21 Il panorama oggi Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

22 SaaS Software delivery model Diffuso nelle PMI Nè hardware nè software da gestire Applicazioni accessibili via browser Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

23 SaaS Altri esempi CRM Financial Planning Risorse Umane Produttività personale Servizi commerciali: Salesforce.com cloud Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

Scalability Problemi Stima della domanda Gestione/configurazione

24 Paas Platform delivery model Piattaforme virtuali su un unica infrastruttura fisica Servizi più diffusi Storage Database Scalability Problemi Stima della domanda Gestione/configurazione Altri Esempi Mosso AWS: S3 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

25 Esempio: Google App Engine App Engine gestisce richieste HTTP(S) e nient altro Stile RPC: request in, processing, response out Configurazione applicativa: praticamente zero Scalabilità elevata Niente limiti prefissati al numero applicazioni, richieste/sec, spazio su disco API semplici Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

26 Architettura della App Engine Stateless APIs urlfech mail images req/resp Python VM process R/O FS stdlib app Stateful APIs memcache datastore Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

27 IaaS Computer infrastructure delivery model Pieno accesso allo stack: Sistema operativo Firewall Routing Load balancing Altri esempi Flexiscale AWS: EC2 Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

28 Elementi comuni SaaS Pay per use Scalabilità rapida Sicurezza (?) Affidabilità API semplici PaaS IaaS Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

29 Vantaggi Basso TCP (total cost of ownership) Minori responsabilità di gestione sistemistica Agevole gestione di picchi di carico Rollout applicativo veloce SaaS PaaS IaaS Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

30 Vantaggi e svantaggi a confronto Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

31 Cloud Economics 101 La cloud si ripaga così: Economie di scala sulle risorse fisiche Virtualizzazione = maggior utilizzo delle risorse fisiche = minori costi Automazione degli update Roll-out applicativo più veloce=occasioni di revenue SaaS PaaS IaaS Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

32 Sicurezza Downtime Accesso Interferenza Interoperabilità Rischi SaaS PaaS IaaS Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

33 Dal punto di vista del provider Cloud Service (e.g. Queue) Cloud Platform (e.g. Web Front-End) Cloud Infrastructure (e.g. Billing, VMs) Cloud Storage (e.g., Database) Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

34 La cloud come supercomputer Task con Periodicità fissa (inutile tenere risorse bloccate) Grandi quantità di dati Necessità di immunità dai guasti Esempi DNA sequencing Analisi delle revisioni/editing su Wikipedia Analisi di pagine Web mediante crawler (Google) Analisi d immagini Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

35 Map-reduce Input split shuffle output Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

36 Funzionamento di MapReduce Map: estrai qualcosa dalle coppie in input map (in_key, in_value) -> list(out_key, intermediate_value) Input coppia key/value pair Output: più coppie key/value Shuffle: mischia le coppie in output Reduce: aggrega e filtra reduce (out_key, list(intermediate_value)) -> list(out_value) Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

37 Calcolo dei vettori termini/occorrenze in pagine Web Input: pagine Web prese dai crawler Map; da una coppia URL/contenuto pagina, calcola tante coppie parola/occorrenza. (Hamlet, -> (to, 1),(be, 1),(or,1),(not,1),(to,1),(be,1) Shuffle: ordina alfabeticamente (be,1),(be, 1),(or,1),(not,1),(to,1), (to,1) Reduce: fondi (be,2),(or,1),(not,1),(to,2) Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

38 MapReduce Runtime System Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

39 Il futuro: multi-level distribution? Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

40 Grazie.. Domande? Cantiere dei Mestieri ICT - 9 Novembre

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