Cloud Computing e OpenStack. Daniela Loreti, Ph.D. Student Dipartimento di Informatica Scienze e Ingegneria (DISI)

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1 Cloud Computing e OpenStack Daniela Loreti, Ph.D. Student Dipartimento di Informatica Scienze e Ingegneria (DISI) 1

2 Cos è il Cloud Computing Paradigma computazionale che racchiude diverse tecnologie per permettere l accesso a risorse hardware (storage, CPU, network) o software remote come fossero locali. Openstack: Piattaforma software per il management di un datacenter destinato al cloud computing sistema operativo per il cloud software per tramutare un datacenter in un cloud 2

3 Motivazioni IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica Capacità Capacità computazionale a disposizione Tempo 3

4 Motivazioni IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica Capacità Capacità realmente usata Tempo 4

5 Motivazioni IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica Capacità Spreco di risorse e denaro Tempo 5

6 Motivazioni IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica Rallentamen5 e blocchi Capacità Tempo 6

7 Motivazioni IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica Capacità Comportamento offerto dal cloud compu5ng Tempo 7

8 Scenario del cloud Le risorse computazionali del Provider sono offerte (rese accessibili via internet) a diverse tipologie di clienti, sfruttando i vantaggi offerti dalla virtualizzazione Sistemi Operativi T AA

9 OpenStack Piattaforma software per il management di un cloud Progetto iniziato nel 2010 dalla collaborazione tra Rackspace e la NASA Attualmente alla 9 release (Icehouse) Finalità analoga ad altri prodotti: Vmware Amazon EC2 ma open source! 9

10 OpenStack: con chi deve parlare? Il virtual machine monitor (VMM) permette di eseguire più macchine virtuali (con SO diversi) su una stessa macchina fisica VM1 VM2 VM3 applicazioni SO applicazioni SO VIRTUAL MACHINE MONITOR HARDWARE applicazioni SO Esistono diversi software per realizzare il VMM: KVM/QEMU, Xen, ecc 10

11 OpenStack: come si gestisce un cloud VM1 VM2 VM3 applicazioni applicazioni applicazioni sistema operativo sistema operativo sistema operativo OPENSTACK VIRTUAL MACHINE MONITOR Viene installato sul VMM si avvale delle sue funzionalità per creare un cloud di macchine fisiche HARDWARE OPENSTACK VMM VMM VMM VMM VMM VMM 11

12 Libvirt per fronteggiare l eterogeneità VM1 VM2 VM3 applicazioni applicazioni applicazioni sistema operativo sistema operativo sistema operativo OPENSTACK LIBVIRT VIRTUAL MACHINE MONITOR HARDWARE Si avvale di libvirt: layer per VMs management (creare, avviare, fermare, modificare, monitorare, migrare) permette di interagire con diversi VMM Kvm/Qemu, Xen, Vmware ESX MS Hyper-V 12

13 Componenti di Openstack Architettura modulare: Keystone - Identity service Glance - Image service Nova Compute Cinder Block storage Nova Network / Neutron Networking service Ceilometer Monitoring Horizon Dashboard Se qualcosa non mi serve, posso evitare di installarlo! 13

14 Architettura di Openstack (nova-network) Le macchine fisiche del datacenter vengono configurate in due modi DB VM1 VM2 VM3 14

15 Architettura di Openstack (nova-network) Architettura fortemente centralizzata : VM2 x.x.x.2 VM3 x.x.x.3 VM1 x.x.x.1 VM6 y.y.y.6 VM5 y.y.y.5 VM4 y.y.y.4 15

16 Architettura di Openstack (neutron) Le macchine fisiche del datacenter vengono configurate in tre modi DB VM1 VM2 VM3 16

17 Architettura di OpenStack (neutron) Architettura ancora centralizzata L utente può definire: network, subnet e router firewall load balancer VPN VM2 x.x.x.2 VM3 x.x.x.3 R x.x.x.1 VM6 y.y.y.6 R y.y.y.1 VM4 y.y.y.4 17

18 Command flow [daniela]$- nova --os-username admin! --os-tenant-name tenant! --os-auth-url 'http://controller:35357/v2.0' --os-password password list! no! keystone authentication ok OPENSTACK LIBVIRT VIRTUAL MACHINE MONITOR (XEN) Sistemi Operativi T AA

19 Passi per lanciare la prima VM Per lanciare la prima VM devo prima: 1 avere a disposizione l immagine da cui fare il boot 2 avere a disposizione una rete a cui attaccare la VM, un IP da affidarle per poterla raggiungere 3 eseguire il comando di avvio Sistemi Operativi T AA

20 1 Caricare un immagine Scaricare un immagine da internet: [ ]$- wget /cirros x86_64-disk.img! Caricare l immagine nell Image Service [ ]$- glance image-create! --name "cirros x86_64 --disk-format qcow2! --container-format bare --is-public True! --progress < cirros x86_64-disk.img! Ora l immagine è nell Image Service! [ ]$- glance image-list! ! ID Name Disk F. Size Status! ! acafc cirros x86_64 qcow active! ! Sistemi Operativi T AA

21 2 Creare una rete per le future VM (nova-network) Le VM devono avere un indirizzo fixed privato utilizzato per le comunicazioni intra-cloud. Mi autentico come utente pluto e creo la mia rete interna [ ]-$ nova [--os-username pluto ] networkcreate pluto-net --bridge br100 --multi-host T --fixed-range-v /24! Le VM possono avere anche 1 o più indirizzi floating pubblici [ ]-$ nova-manage [--os-username pluto ] floating create --pool pluto-pool --ip_range /24 Sistemi Operativi T AA

22 3 Creare e lanciare una nuova VM Genero una chiave ssh per l accesso alla macchina [ ]-$ nova keypair-add --pub-key ~/.ssh/ id_rsa.pub pluto-key! Lancio una istanza dell immagine, la mia prima VM [ ]-$ nova boot --flavor m1.tiny --image cirros x86_64 --nic net-id=[ ] --securitygroup default --key-name pluto-key instance1! Verifico l avanzamento del boot: [ ]-$ nova list! ! ID Name Status Power State Networks! ! 45ea instance1 ACTIVE Running pluto-net= ,!!!!!!!! ! ! Sistemi Operativi T AA

23 Accedere alla nuova istanza Posso accedere via ssh [ ]-$ ssh oppure collegarmi con una sessione Virtual Network Computing (VNC) e accedere l istanza col browser [ ]-$ nova get-vnc-console instance1 novnc! ! Type Url! ! novnc token=2f6dd985-f906-4bfc-b566-e87ce656375b! !! Sistemi Operativi T AA

24 nova-scheduler usato da nova-compute per decidere su quale host fisico mettere le nuove VMs. agisce in due step: 1 2 Filter: quali host devo scartare? chi ha abbastanza risorse per ospitare la VM? Weight: ordino gli host filtrati dal migliore al peggiore. è fine-grain configurable. Posso decidere: come filtrare gli host destinatari come pesare gli host destinatari Sistemi Operativi T AA

25 nova-scheduler: esempi di filtro scheduler_default_filters=ramfilter! Es: la VM che voglio allocare richiede 1GB di RAM. Gli host su cui la posso allocare sono: MB MB GB GB H1 H2 H3 H4 i filtri sono combinabili: scheduler_default_filters=!!ramfilter,corefilter,diskfilter! Se non imposto filtri per una risorsa, lo scheduler può fare OVERPROVISIONING Sistemi Operativi T AA

26 nova-scheduler: esempi di pesi Es: la VM che voglio allocare richiede 1GB di RAM. Dov è meglio metterla? ram_weight_multiplier=1! 3! 4! 2! 1! 512 MB 128 MB 2 GB 3 GB H1 H2 H3 H4 ram_weight_multiplier=-1! 2! 1! 3! 4! 512 MB 128 MB 2 GB 3 GB H1 H2 H3 H4 massimo bilanciamento massimo risparmio Sistemi Operativi T AA

27 Migrare una VM E possibile migrare una VM su un altro host (e.g., per risparmiare energia) OpenStack distingue tra: Migration (o non-live migration): l istanza viene spenta per il tempo della migrazione => lungo downtime. La VM crede di essere stata riavviata Live-migration:(o true live migration) l istanza rimane running durante la migrazione => breve downtime la VM non è raggiungibile per un po di tempo Sistemi Operativi T AA

28 Diversi tipi di Live migration Block live migration: copia l immagine, poi le pagine di memoria, poi lo stato (registri di CPU). Shared storage-based live migration. Le immagini delle VM sono salvate su file system condiviso: copia le pagine, poi lo stato, collega l immagine alla nuova copia di VM sul nuovo host. Volume-backed live migration. Le immagini delle VM sono salvate su un database condiviso: copia le pagine, poi lo stato,, collega l immagine nel database alla nuova copia di VM. Sistemi Operativi T AA

29 Riferimenti OpenStack è un software ampiamente documentato: In particolare: Openstack Installation Guide, per diverse distro linux (Es: RHEL: docs.openstack.org/icehouse/install-guide/ install/yum/content/) Openstack Cloud Administration Guide: docs.openstack.org/admin-guide-cloud/content Sistemi Operativi T AA

30 Nuove frontiere Per molte aziende con una solida architettura IT il cloud non basta internet Enterprise cloud Provider cloud Sistemi Operativi T AA

31 Nuove frontiere: Hybrid Cloud Sarebbe più comodo poter usare il proprio cloud per la maggior parte del tempo e poi migrare macchine virtuali sul cloud del provider quando se ne ha necessità. internet Enterprise cloud CLOUD BURSTING Provider cloud Sistemi Operativi T AA

32 Nuovissime frontiere: OpenStack per Hybrid Cloud OpenStack è attualmente in grado di gestire un solo cloud. Occorre un meccanismo di raccodo tra diversi cloud per: gestire l eterogeneità delle architetture permettere la migrazione di macchine virtuali da un ambiente all altro magari senza (o con breve) interruzione di servizio => inter-cloud live migration Tesi disponibili su questo argomento Sistemi Operativi T AA

33 Domande? Sistemi Operativi T AA

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