ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ. Τεχνολογίες Υπολογιστικού Νέφους

ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ Τεχνολογίες Υπολογιστικού Νέφους ΔΙΑΛΕΞΗ 3: ΥΠΟΔΟΜΕΣ ΝΕΦΟΥΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ Δ. ΤΣΑΚΑΝΙΚΑΣ Revision 12/2017: ΚΩΝ. ΠΑΞΙΜΑΔΗΣ

Σκοπός της Ενότητας Σκοπός της ενότητας είναι η περιγραφή ζητημάτων που σχετίζονται με την υποδομή του υπολογιστικού νέφους.

Περιεχόμενα ενότητας Υπάρχουσες υποδομές νέφους. Amazon Web Services - AWS. AWS περιοχές και ζώνες διαθεσιμότητας. AWS instances. Βήματα εκτέλεσης μιας εφαρμογής. Αλληλεπιδράσεις χρήστη με το AWS. Παραδείγματα Amazon Web Services. Ελαστική Υπολογιστική Νέφους (Elastic Cloud Computing - EC2. Τύποι instances. Απλό Σύστημα Αποθήκευσης (Simple Storage Service - S3). Ελαστική Αποθήκευση επιπέδου Block - EBS. Απλή ΒΔ - SimpleDB. Απλή Υπηρεσία Αναμονής - SQS. Επίβλεψη Νέφους - Cloud Watch.

Περιεχόμενα ενότητας Υπηρεσίες AWS που παρουσιάστηκαν το 2012. Elastic Beanstalk. Υπηρεσίες SaaS από την Google. Υπηρεσίες PaaS από την Google. Υπηρεσίες PaaS και SaaS από τη Microsoft. Azure. Πλατφόρμες ανοικτού κώδικα για ιδιωτικά νέφη. Eucalyptus. Ποικιλομορφία αποθήκευσης στο νέφος και lock-in κατασκευαστή. Διαλειτουργικότητα στο νέφος: Το Intercloud. Ενεργειακή διαχείριση και οικολογικές επιπτώσεις. Energy-proportional συστήματα. Συμφωνητικά επιπέδου υπηρεσιών.

Υποδομή νέφους Οι υποδομές νέφους της Amazon, της Google και της Microsoft (από τα μέσα του 2012). Η Amazon είναι πρωτοπόρος στην «Υποδομή ως Υπηρεσία». Infrastructure-as-a-Service (IaaS). Οι προσπάθειες της Google προσανατολίζονται στο «Λογισμικό ως Υπηρεσία» (Software as a Service - SaaS) και στην «Πλατφόρμα ως Υπηρεσία» (Platform as a Service - PaaS). Η Microsoft προσανατολίζεται στην PaaS.

Υπάρχουσες υποδομές νέφους Τα ιδιωτικά νέφη αποτελούν εναλλακτικές επιλογές σε σύγκριση με τα δημόσια νέφη. Υπάρχουν πλατφόρμες υπολογιστικών νεφών ανοιχτού κώδικα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποδομή ελέγχου για ένα ιδιωτικό νέφος, όπως: Eucalyptus. OpenNebula. Nimbus. OpenStack.

Amazon Web Services - AWS AWS -> laas. Υπηρεσίες υπολογιστικού νέφους. Παρουσιάστηκαν το 2006. Εταιρείες από 200 χώρες χρησιμοποίησαν AWS το 2012. Η υποδομή αποτελείται από υπολογιστικούς servers και server αποθήκευσης, διασυνδεδεμένους μέσω δικτύων υψηλών ταχυτήτων υποστηρίζοντας ένα σύνολο υπηρεσιών. Ένα προγραμματιστής εφαρμογών: Εγκαθιστά εφαρμογές στην πλατφόρμα της επιλογής του. Διαχειρίζεται πόρους που διατίθενται από την Amazon. Η Amazon παρέχει υπηρεσίες νέφους μέσω ενός δικτύου από data centers τοποθετημένων σε πολλές ηπείρους. Σε κάθε περιοχή υπάρχουν πολλές ζώνες διαθεσιμότητας διασυνδεδεμένες μέσω δικτύων υψηλών ταχυτήτων. Μία ζώνη διαθεσιμότητας είναι ένα κέντρο δεδομένων αποτελούμενο από έναν μεγάλο αριθμό από servers. Οι περιοχές δεν διαμοιράζουν πόρους και επικοινωνούν μέσω του Διαδικτύου.

AWS instances Ένα instance είναι ένας εικονικός server με ένα καλά καθορισμένο σύνολο πόρων όπως: Επεξεργαστές. Κύρια μνήμη. Δευτερεύοντας χώρος αποθήκευσης. Επικοινωνία και εύρος ζώνης για λειτουργίες εισόδου/εξόδου. Ο χρήστης επιλέγει: Την περιοχή και τη ζώνη διαθεσιμότητας όπου ο εικονικός server πρέπει να τοποθετηθεί. Έναν τύπο instance από ένα περιορισμένο σύνολο τύπων instances.

AWS instances Όταν εκτελείται, ένα instance παρέχεται με ένα όνομα DNS: Αυτό το όνομα αντιστοιχίζει: Μία ιδιωτική διεύθυνση IP Για εσωτερική επικοινωνία εντός του EC2 δικτύου επικοινωνίας. Μία δημόσια διεύθυνση IP Για επικοινωνία έξω από το εσωτερικό δίκτυο της Amazon, όπως π.χ. για επικοινωνία με τον χρήστη που εκτέλεσε το instance. Ένας Network Address Translation (NAT) αντιστοιχίζει μια εξωτερική διεύθυνση IP με μια εσωτερική. Η δημόσια διεύθυνση IP ισχύει καθόλη τη διάρκεια ζωής του instance. Ένα instance μπορεί να αιτηθεί για μία ελαστική διεύθυνση IP, αντί για μία δημόσια διεύθυνση IP. Η ελαστική διεύθυνση IP είναι μία στατική δημόσια διεύθυνση IP που ανατίθεται σε ένα instance από το σύνολο των διαθέσιμων IPs που μπορεί να δώσει η ζώνη διαθεσιμότητας

Μία ελαστική διεύθυνση IP δεν αποδεσμεύεται αυτόματα όταν το instance σταματήσει ή τερματιστεί. Πρέπει να αποδεσμευτεί όταν δεν είναι πλέον απαραίτητη.

Βήματα εκτέλεσης μίας εφαρμογής Ανάκτηση της εισόδου του χρήστη από το front-end. Ανάκτηση της εικόνας δίσκου ενός VM (Virtual Machine) από ένα αποθετήριο. Εντοπισμός ενός συστήματος κι αίτηση στο VMM (Virtual Machine Monitor) που εκτελείται σε αυτό, ώστε να εγκαταστήσει ένα VM. Χρήση του Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) και του λογισμικού για IP bridging για την ανάθεση διευθύνσεων MAC και IP στο VM.

Αλληλεπιδράσεις χρήστη με το AWS Κονσόλα διαχείρισης AWS. Ο ευκολότερος τρόπος για πρόσβαση σε όλες τις υπηρεσίες, αλλά χωρίς να παρέχονται όλες οι δυνατές επιλογές. Παρέχονται βιβλιοθήκες του AWS SDK κι εργαλεία για διάφορες γλώσσες προγραμματισμού συμπεριλαμβανομένων των Java, PHP, C# και Objective-C. Αιτήσεις REST.

Services Κονσόλα διαχείρισης AWS. Επιτρέπει στους χρήστες να έχουν πρόσβαση στις υπηρεσίες που παρέχονται από AWS. Ελαστική Υπολογιστική Νέφους - Elastic Cloud Compute (EC2) Παρέχει κλιμακωτή (scalable) computing capacity στο AWS cloud. Eπιτρέπει στο χρήστη να δημιουργήσει Virtual computing environments, known as instances να εκτελέσει μία ποικιλία λειτουργικών συστημάτων. Απλή Υπηρεσία Αναμονής. Simple Queuing Service (SQS). Επιτρέπει σε πολλαπλά EC2 να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Παραδείγματα Amazon Web Services Απλή Υπηρεσία Αποθήκευσης (Simple Storage Service - S3), Απλή ΒΔ (Simple DB) κι Ελαστική Αποθήκευση επιπέδου Block (Elastic Block Storage - EBS). Υπηρεσίες αποθήκευσης. Επίβλεψη Νέφους (Cloud Watch). Υποστηρίζει επίβλεψη της απόδοσης. Αυτόματη κλιμάκωση. Υποστηρίζει ελαστική διαχείριση των πόρων. Εικονικό Ιδιωτικό Νέφος - virtual private clouds (VPCs) Επιτρέπει άμεση μετανάστευση (migration) και παράλληλες εφαρμογές.

Παραδείγματα Amazon Web Services

Ελαστική Υπολογιστική Νέφους - EC2 Amazon EC2 χαρακτηριστικά: Virtual computing environments, known as instances Preconfigured templates for your instances, known as Amazon Machine Images (AMIs), that package the bits you need for your server (including the operating system and additional software) Various configurations of CPU, memory, storage, and networking capacity for your instances, known as instance types Secure login information for your instances using key pairs (AWS stores the public key, and you store the private key in a secure place) Storage volumes for temporary data that's deleted when you stop or terminate your instance, known as instance store volumes

Ελαστική Υπολογιστική Νέφους - EC2 Amazon EC2 χαρακτηριστικά: Persistent storage volumes for client s data using Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS), known as Amazon EBS volumes Multiple physical locations for your resources, such as instances and Amazon EBS volumes, known as regions and Availability Zones A firewall that enables you to specify the protocols, ports, and source IP ranges that can reach your instances using security groups Static IPv4 addresses for dynamic cloud computing, known as Elastic IP addresses Metadata, known as tags, that you can create and assign to your Amazon EC2 resources Virtual networks you can create that are logically isolated from the rest of the AWS cloud, and that you can optionally connect to your own network, known as virtual private clouds (VPCs)

Ελαστική Υπολογιστική Νέφους - EC2 EC2. Web service για εκτέλεση διαφορετικών instances μίας εφαρμογής πάνω από διαφορετικά λειτουργικά συστήματα: Διανομές Linux. Microsoft Windows Server 2003 και 2008. OpenSolaris. FreeBSD. NetBSD. Ένας χρήστης μπορεί να: Φορτώσει ένα EC2 instance με ένα προσαρμοσμένο περιβάλλον εφαρμογής. Διαχειριστεί τα δικαιώματα πρόσβασης στο δίκτυο. Εκτελέσει την εικόνα χρησιμοποιώντας λίγα ή πολλά συστήματα ανάλογα με τις απαιτήσεις.

Ελαστική Υπολογιστική Νέφους - EC2 Συμπερίληψη virtual machine (VM) εικόνων από το περιβάλλον χρήστη σε ένα instance μέσω VM import. Οι EC2 instances εκκινούν από ένα AMI (Amazon Machine Image) το οποίο είναι ψηφιακά υπογεγραμμένο κι αποθηκευμένο σε S3. Οι χρήστες μπορούν να: Προσπελάσουν εικόνες που παρέχονται από την Amazon. Παραμετροποιήσουν μία εικόνα και να την αποθηκεύσουν σε ένα S3. Ένα EC2 instance παρέχει: VC (Virtual Computers). Εικονικά συστήματα όπου εκτελείται το instance. CU (Compute Units). Μέτρηση της υπολογιστική ισχύς του κάθε συστήματος. Μνήμη. Δυνατότητες εισόδου/εξόδου.

Τύποι instances Βασικές instances: Micro (StdM), small (StdS), large (StdL), extra large (StdXL). Η small είναι η προκαθορισμένη. Instances με υψηλές απαιτήσεις σε μνήμη: High-memory extra large (HmXL), high-memory double extra large (Hm2XL) και high-memory quadruple extra large (Hm4XL). Instances με υψηλές απαιτήσεις σε επεξεργαστική ισχύ. High-CPU extra large (HcpuXL). Cluster computing. Cluster computing quadruple extra large (Cl4XL).

Απλό Σύστημα Αποθήκευσης - S3 Υπηρεσία σχεδιασμένη για την αποθήκευση μεγάλων αντικειμένων: Μία εφαρμογή μπορεί να χειριστεί έναν απεριόριστο αριθμό αντικειμένων ποικίλων μεγεθών από 1 Byte έως 5 TB. Ένα αντικείμενο αποθηκεύεται σε έναν κάδο (bucket) κι ανακτάται μέσω ενός μοναδικού κλειδιού. Ένας κάδος μπορεί να αποθηκευτεί σε μία Περιοχή που επιλέχθηκε από το χρήστη. Υποστηρίζει ένα ελάχιστο σύνολο συναρτήσεων: εγγραφή, ανάγνωση και διαγραφή. Δεν υποστηρίζει αρχέτυπα για αντιγραφή, μετονομασία ή μετακίνηση ενός αντικειμένου από έναν κάδο σε έναν άλλο.

Απλό Σύστημα Αποθήκευσης - S3 Τα ονόματα των αντικειμένων είναι «παγκόσμια» (global). Το S3 διατηρεί για κάθε αντικείμενο: Το όνομα του. Τη χρονική στιγμή επεξεργασίας του. Μία λίστα για έλεγχο της πρόσβασης σε αυτό. Έως 4 KB από μεταδεδομένα που καθορίζονται από τον χρήστη. Μηχανισμοί αυθεντικοποίησης για διασφάλιση της ασφάλειας των δεδομένων. Τα αντικείμενα μπορούν να δημοσιοποιούνται (public) και δικαιώματα μπορούν να ανατεθούν σε άλλους χρήστες. Το S3 υπολογίζει το MD5 (cryptographic hash function) για κάθε αντικείμενο που εγγράφεται και το επιστρέφει μέσω ενός πεδίου που ονομάζεται ETag. Ένας χρήστης πρέπει να υπολογίσει το MD5 ενός αντικειμένου που αποθηκεύεται ή εγγράφεται και να το συγκρίνει με την τιμή του πεδίου Etag. Αν οι δύο τιμές δεν είναι ίδιες, τότε το αντικείμενο καταστράφηκε κατά τη μεταφορά ή την αποθήκευσή του.

Block - EBS Ελαστική Αποθήκευση επιπέδου Παρέχει ανθεκτικούς τομείς αποθήκευσης επιπέδου block για χρήση με EC2 instances. Κατάλληλο για εφαρμογές βάσεων δεδομένων, συστήματα αρχείων κι εφαρμογές που χρησιμοποιούν συσκευές ακατέργαστων δεδομένων (raw data devices). Ένας τομέας παρουσιάζεται σε μία εφαρμογή ως ένας ακατέργαστος, αδιαμόρφωτος κι αξιόπιστος φυσικός δίσκος. Το μέγεθος του τομέα μπορεί να είναι από 1 GB έως 1 TB. Ένα EC2 instance μπορεί να προσαρτήσει πολλαπλούς τομείς. Αλλά ένας τομέας δεν μπορεί να προσαρτηθεί σε πολλαπλά instances. Το EBS υποστηρίζει τη δημιουργία στιγμιότυπων των τομέων που έχουν προσαρτηθεί σε ένα instance. Τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επανεκκίνηση του instance, αν αυτό κριθεί απαραίτητο. Οι τομείς ομαδοποιούνται όλα μαζί στις Ζώνες Διαθεσιμότητας κι αντιγράφονται (replicated) αυτόματα σε κάθε ζώνη.

Απλή ΒΔ - SimpleDB Μη σχεσιακή αποθήκευση δεδομένων: Υποστηρίζει λειτουργίες αποθήκευσης κι ανάκτησης που παραδοσιακά παρέχονται μόνο από σχεσιακές βάσεις δεδομένων. Υποστηρίζει εφαρμογές Ιστούς υψηλών επιδόσεων. Οι χρήστες μπορούν να αποθηκεύσουν και να ανακτήσουν δεδομένα μέσω αιτημάτων Υπηρεσιών Ιστού (Web services). Δημιουργεί πολλαπλά και γεωγραφικά κατανεμημένα αντίγραφα για κάθε αντικείμενο δεδομένων. Διαχειρίζεται αυτόματα: Την τροφοδότηση των υποδομών (infrastructure provisioning). Τη συντήρηση του υλικού και του λογισμικού. Την αντιγραφή και την ευρετηρίαση των δεδομένων. Τη βελτίωση της απόδοσης.

Απλή Υπηρεσία Αναμονής - SQS Ουρές φιλοξενούμενων μηνυμάτων προσπελαύνονται μέσω απλών SOAP και Query διεπαφών. Υποστηρίζει αυτοματοποιημένες ροές εργασίας. EC2 instances μπορούν να συντονιστούν ανταλλάσοντας μηνύματα SQS. Εφαρμογές που χρησιμοποιούν SQS μπορούν να εκτελούνται ανεξάρτητα κι ασύγχρονα. Δεν είναι απαραίτητο να είναι υλοποιημένες με τις ίδιες τεχνολογίες. Ένα ληφθέν μήνυμα «κλειδώνεται» κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του. Αν η επεξεργασία αποτύχει, το κλείδωμα λήγει και το μήνυμα είναι και πάλι διαθέσιμο. Η ανταλλαγή των ουρών ενδέχεται να περιορίζεται από τις διευθύνσεις IP κι από την ώρα της ημέρας

Επίβλεψη Νέφους - Cloud Watch Η επίβλεψη της υποδομής χρησιμοποιείται από τους προγραμματιστές εφαρμογών, τους χρήστες και τους διαχειριστές του συστήματος. Για την ανίχνευση και τη συλλογή μετρικών που είναι σημαντικές για την βελτιστοποίηση της απόδοσης των εφαρμογών και την αποτελεσματικότερη εκμετάλλευση των πόρων. Ένας χρήστης μπορεί να επιβλέπει είτε επτά είτε οκτώ προεπιλεγμένες μετρικές και να εμφανίζει γράφους και στατιστικά στοιχεία για αυτές. Χωρίς την εγκατάσταση κάποιου λογισμικού. Όταν εκτελείται ένα Amazon Machine Image (AMI), ο χρήστης μπορεί να εκκινήσει το CloudWatch και να καθορίσει τον τύπο της επίβλεψης: Βασική επίβλεψη. Παρέχεται δωρεάν. Συλλέγει δεδομένα κάθε πέντε λεπτά για έως κι επτά μετρικές. Αναλυτική επίβλεψη. Υπόκειται σε χρέωση. Συλλέγει δεδομένα κάθε ένα λεπτό.

Υπηρεσίες AWS που παρουσιάστηκαν το 2012 Route 53. Υπηρεσία DNS χαμηλής καθυστέρησης που χρησιμοποιείται για διαχείριση δημόσιες DNS εγγραφές χρηστών. Elastic MapReduce (EMR). Υποστηρίζει επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων χρησιμοποιώντας Hadoop που εκτελείται σε ένα EC2. Simple Workflow Service (SWF). Υποστηρίζει διαχείριση ροής εργασιών. Επιτρέπει χρονοπρογραμματισμό, διαχείριση εξαρτήσεων και συντονισμό πολλαπλών EC2 instances.

Υπηρεσίες AWS που παρουσιάστηκαν το 2012 ElastiCache. Παρέχει τη δυνατότητα σε εφαρμογές ιστού να ανακτούν δεδομένα από ένα σύστημα προσωρινής αποθήκευσης (in-memory caching system). Αντί να χρησιμοποιούν μία πολύ πιο αργή disk-based βάση δεδομένων. DynamoDB. Κλιμακωτή, χαμηλής καθυστέρησης και πλήρως διαχειρήσιμη NoSQL υπηρεσία βάσης δεδομένων. CloudFront. Υπηρεσία ιστού για μεταφορά περιεχομένου. Elastic Load Balancer. Κατανέμει αυτόματα τις εισερχόμενες αιτήσεις στα πολλαπλά instances μίας εφαρμογής. Elastic Beanstalk. Χειρίζεται αυτόματα την ανάπτυξη, την τροφοδοσία της χωρητικότητας (capacity provisioning), την κατανομή του φόρτου εργασίας, την αυτόματη κλιμάκωση καθώς και λειτουργίες επίβλεψης μίας εφαρμογής. CloudFormation. Επιτρέπει τη δημιουργία μίας στοίβας που περιγράφει την υποδομή για μία εφαρμογή.

Elastic Beanstalk Χειρίζεται αυτόματα την ανάπτυξη, την τροφοδοσία της χωρητικότητας (capacity provisioning), την κατανομή του φόρτου εργασίας, την αυτόματη κλιμάκωση καθώς και λειτουργίες επίβλεψης μίας εφαρμογής. Αλληλεπιδρά με άλλες υπηρεσίες συμπεριλαμβανομένων των EC2, S3, SNS, Elastic Load Balance και AutoScaling. Οι λειτουργίες διαχείρισης που παρέχει: Ανάπτυξη (deployment) μία νέας έκδοσης μίας εφαρμογής ή επαναφορά σε μία προηγούμενη έκδοση. Πρόσβαση στα αποτελέσματα που προκύπτουν από την υπηρεσία επίβλεψης CloudWatch. Ειδοποιήσεις μέσω email όταν αλλάζει η κατάσταση μίας εφαρμογής ή όταν προσθέτονται ή αφαιρούνται servers εφαρμογών. Πρόσβαση στα αρχείο καταγραφής (log files) του server χωρίς να απαιτείται η σύνδεση (login) στους servers εφαρμογών. Η υπηρεσία είναι διαθέσιμη χρησιμοποιώντας μία πλατφόρμα Java, PHP ή το.net framework.

Υπηρεσίες SaaS από την Google Gmail. Φιλοξενεί emails στους servers της Google και παρέχει μία διαδικτυακή διεπαφή χρήστη για πρόσβαση και διαχείριση αυτών των emails. Google docs. Διαδικτυακό λογισμικό για δημιουργία κι επεξεργασία αρχείων κειμένου, spreadsheets και παρουσιάσεων. Google Calendar. Διαδικτυακός χρονοπρογραμματιστής-ημερολόγιο. Υποστηρίζει πολλαπλά ημερολόγια χρηστών, διαμοιρασμό ημερολογίου, αναζήτηση γεγονότων, παρουσίαση ημερήσιου/εβδομαδιαίου/μηνιαίου προγράμματος κτλ. Google Groups. Επιτρέπει στους χρήστες να δημιουργούν διαδικτυακά φόρουμ συζητήσεων και να ανταλλάσουν μηνύματα είτε άμεσα online είτε μέσω emails.

Υπηρεσίες SaaS από την Google Picasa. Εργαλείο για ανέβασμα (upload), διαμοιρασμό κι επεξεργασία εικόνων. Google Maps. Διαδικτυακή υπηρεσία χαρτών. Παρέχει χάρτες δρόμων, υπολογισμό διαδρομών, εύρεση επιχειρήσεων στο χάρτη, υπολογισμό αποστάσεων κτλ. AppEngine Πλατφόρμα ανάπτυξης εφαρμογών που φιλοξενείτε στο υπολογιστικό νέφος. Αρχικά υποστήριζε μόνο Python. Στη συνέχεια προστέθηκε υποστήριξη για Java. Η βάση δεδομένων για ανάπτυξη κώδικα μπορεί να προσπελαστεί με GQL (Google Query Language) χρησιμοποιώντας σύνταξη παρόμοια με αυτή της SQL.

Υπηρεσίες SaaS από την Google Google Co-op. Επιτρέπει στους χρήστες να δημιουργήσουν προσαρμοσμένες μηχανές αναζήτησης βασιζόμενες σε ένα σύνολο από εκφάνσεις και κατηγορίες. Google Drive. Μία online υπηρεσία για αποθήκευση δεδομένων. Google Base. Επιτρέπει στους χρήστες να φορτώνουν δομημένα δεδομένα από διαφορετικές πηγές σε ένα κεντρικό αποθετήριο. Το οποίο θα είναι μία πολύ μεγάλη, αυτό-περιγραφόμενη, ημιδομημένη ετερογενής βάση δεδομένων.

Υπηρεσίες PaaS και SaaS από τη Microsoft Windows Azure. Ένα λειτουργικό σύστημα. Αποτελείτε από 3 συστατικά: Compute: Παρέχει το υπολογιστικό περιβάλλον. Storage: Για κλιμακωτή αποθήκευση. Fabric Controller: Αναπτύσσει, διαχειρίζεται κι επιβλέπει εφαρμογές. Οι εφαρμογές χρησιμοποιούν όλα τα παραπάνω και συνεργάζονται με το CDN: Content Delivery Network SQL Azure Μία έκδοση του SQL Server που βασίζεται στο υπολογιστικό νέφος. Azure AppFabric. Μία συλλογή από υπηρεσίες για εφαρμογές νέφους.

Υπηρεσίες PaaS και SaaS από τη Microsoft

Πλατφόρμες ανοικτού κώδικα για ιδιωτικά νέφη Eucalyptus. Μπορεί να θεωρηθεί ως η αντίστοιχη λύση ανοιχτού κώδικα του Amazon EC2. Open-Nebula. Nimbus. Ένα ιδιωτικό νέφος με χρήστες που συνδέονται στον κόμβο κεφαλής (head node ) ώστε να έχουν πρόσβαση στις λειτουργίες του νέφους. Το σύστημα είναι κεντρικοποιημένο και η προκαθορισμένη παραμετροποίησή του χρησιμοποιεί το σύστημα αρχείων NFS Μία λύση υπολογιστικού νέφους για επιστημονικές εφαρμογές που βασίζονται στο λογισμικό Globus. Από το Globus κληρονομεί τα παρακάτω: Την αποθήκευση εικόνων. Τα διαπιστευτήρια για την αυθεντικοποίηση των χρηστών. Την απαίτηση ότι μία διεργασία Nimbus που εκτελείται, μπορεί να εκτελέσει ssh σε όλους τους υπολογιστικούς κόμβους. Εικονικές μηχανές. Εκτελούνται πάνω από ποικίλα VMMs συμπεριλαμβανομένων των Xen, KVM και VMware.

Eucalyptus Ελεγκτής κόμβου. Εκτελείται σε server κόμβους φιλοξενώντας ένα VM κι ελέγχοντας τις δραστηριότητες ενός κόμβου. Ελεγκτής cluster. Ελέγχει έναν αριθμό από servers. Ελεγκτής νέφους. Παρέχει πρόσβαση στο νέφος σε χρήστες, προγραμματιστές και διαχειριστές. Ελεγκτής αποθήκευσης. Παρέχει εικονικούς σκληρούς δίσκους στις εφαρμογές. Αντιπροσωπεύει το EBS. Υπηρεσία αποθήκευσης (Walrus). Παρέχει υπηρεσία αποθήκευσης. Είναι παρόμοια με το S3 κι επιτρέπει στους χρήστες να αποθηκεύουν αντικείμενα ε κάδους.

Ποικιλομορφία αποθήκευσης στο νέφος και lock-in κατασκευαστή Κίνδυνοι όταν ένας μεγάλος οργανισμός βασίζεται σε μόνο έναν πάροχο υπηρεσιών νέφους: Οι υπηρεσίες νέφους ενδέχεται να είναι μη διαθέσιμες για κάποια χρονική περίοδο. Πιθανότητα μόνιμης απώλειας δεδομένων σε περίπτωση σοβαρής βλάβης στο σύστημα. Ο πάροχος ενδέχεται να αυξήσει τις τιμές των υπηρεσιών του. Η μετάβαση σε έναν άλλο πάροχο υπηρεσιών νέφους: Ενδέχεται να έχει μεγάλο κόστος λόγο του μεγάλου όγκου δεδομένων που πιθανός πρέπει να μεταφερθούν από τον παλαιό πάροχο στο νέο. Μία λύση είναι η πρότερη αντιγραφή των δεδομένων σε πολλούς παρόχους υπηρεσιών νέφους. Με παρόμοιο σκεπτικό που πραγματοποιείται η διατήρηση αντιγράφων σε μία συστοιχία RAID.

Διαλειτουργικότητα στο νέφος: Το Intercloud Intercloud. Ένα σύνολο υπολογιστικών νεφών που συνεργάζονται με σκοπό τη βελτίωση της εμπειρίας του χρήστη. Είναι εφικτή η δημιουργία ενός Intercloud; Λόγοι: Πολύ δύσκολο αυτή τη στιγμή. Έλλειψη προτύπων σχετικά με την αποθήκευση και την επεξεργασία των δεδομένων. Τα υπολογιστικά νέφη βασίζονται σε διαφορετικά μοντέλα μεταφοράς των δεδομένων. Το σύνολο των υποστηριζόμενων υπηρεσιών είναι ευρύ κι ανοικτό: νέες υπηρεσίες προστίθενται συνεχώς. Οι πάροχοι υπηρεσιών νέφους (CSPs - Cloud Service Providers) πιστεύουν ότι αντλούν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα λόγο της μοναδικότητας των υπηρεσιών που παρέχεις κάθε ένας από αυτούς. Η ασφάλεια είναι ένας μία πολύ σημαντική παράμετρος για τους χρήστες του νέφους. Το Intercloud ενδέχεται να δημιουργήσει νέα κενά ασφαλείας.

Ενεργειακή διαχείριση και οικολογικές επιπτώσεις Η ενεργειακή κατανάλωση ενός κέντρου δεδομένων μεγάλης κλίμακας καθώς και το κόστος ψύξης μίας τέτοιας υποδομής είναι ιδιαιτέρως σημαντικοί και δυσεπίλυτοι παράγοντες. Το 2006, τα 6000 κέντρα δεδομένων που λειτουργούσαν στις ΗΠΑ κατανάλωσαν 61x109 KWh ενέργειας, που αντιστοιχούσε στο1.5% της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης της χώρας, με κόστος που ανερχόταν στα 4.5 δισεκατομμύρια δολάρια. Οι συνολικές ενεργειακές απαιτήσεις των κέντρων δεδομένων διπλασιάστηκε το 2011 αυξάνοντας τις ενεργειακές απαιτήσεις από τα 7 GW στα 12 GW. Οι εκπομπές αεριών του θερμοκηπίου υπολογίζεται να αυξηθεί από 116 x109 τόνους CO2 το 2007 σε 257 τόνους το 2020 λόγο της αυξανόμενων απαιτήσεων από την πλευρά των χρηστών. Η προσπάθεια για μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης προσανατολίζεται στους υπολογιστικούς πόρους, στη δικτύωση καθώς και στις δραστηριότητες αποθήκευσης ενός κέντρου δεδομένων. Η λειτουργική απόδοση ενός συστήματος εκφράζεται ως ο λόγος απόδοσης προς τις ενεργειακές απαιτήσεις σε Watt.

Ενεργειακή διαχείριση και οικολογικές επιπτώσεις Οι επιδόσεις των υπερυπολογιστών έχει αυξηθεί 3.5 φορές ταχύτερα από τη λειτουργική τους απόδοση - 7000% έναντι 2000% κατά τη διάρκεια της περιόδους 1998-2007. Ένα τυπικό cluster της Google λειτουργεί στο 10% με 50% της συνολικής επεξεργαστικής ισχύς του. Υπάρχει αναντιστοιχία μεταξύ του φόρτου εργασίας και της ενεργειακής απόδοσης.

Energy-proportional συστήματα Ένα energy-proportional σύστημα: Δεν καταναλώνει ενέργεια όταν βρίσκεται σε κατάσταση αδράνειας. Πολύ λίγη ενέργεια όταν βρίσκεται σε κατάσταση μικρού φόρτου εργασίας. Κι αναλογικά περισσότερη ενέργεια όσο ο φόρτος αυξάνεται. Ένα ιδανικό energy-proportional σύστημα επιτυγχάνει πάντα 100% λειτουργική απόδοση. Οι άνθρωποι είναι μία καλή προσέγγιση ενός ιδανικού energy-proportional συστήματος. Ένας μέσος άνθρωπος καταναλώσει 70 W σε κατάσταση ανάπαυσης, κατά μέσω όρο 120 W για τις καθημερινές του λειτουργίες και μπορεί - Ένας μέσος άνθρωπος καταναλώσει 70 W σε κατάσταση ανάπαυσης, κατά μέσω όρο 120 W για τις καθημερινές του λειτουργίες και μπορεί να φτάσει έως τα 1000 με 2000 W κατά τη διάρκεια σύντομης αλλά επίπονης προσπάθειας. Ακόμα κι όταν οι ενεργειακές απαιτήσεις αυξάνονται γραμμικά ως προς το φόρτο εργασίας: Η ενεργειακή απόδοση ενός υπολογιστικού συστήματος δεν αυξάνεται γραμμικά ως προς το φορτίο. Ακόμα κι όταν παραμένει σε κατάσταση αδράνειας, ένα υπολογιστικό σύστημα ενδέχεται να καταναλώνει ακόμα και το 50% της συνολικής ενέργειας που θα κατανάλωνε σε κατάσταση πλήρους φόρτου εργασίας.

Συμφωνητικά επιπέδου υπηρεσιών Service Level Agreement (SLA). Μία σύμβαση μεταξύ ενός πελάτη κι ενός CSP. Μπορεί να είναι δεσμευτική ή άτυπη. Στόχοι: Προσδιορισμός των απαιτήσεων και των περιορισμών του χρήστη ως προς τους υπολογιστικούς πόρους, την ασφάλεια και την ποιότητα της υπηρεσίας. Παροχή ενός πλαισίου κατανόησης. Ένας σημαντικός παράγοντας αυτού του πλαισίου είναι ο ξεκάθαρος προσδιορισμός των υπηρεσιών καθώς και του κόστους τους. Απλοποίηση πολύπλοκων ζητημάτων. Διευκρίνηση των αρμοδιοτήτων του πελάτη και του CSP σε περιπτώσεις αστοχιών / καταστροφών δεδομένων Μείωση των ζητημάτων που ενδέχεται να προκαλέσουν σύγκρουση μεταξύ πελάτη και CSP. Ενθάρρυνση του διαλόγου για επίλυση πιθανόν διαφορών. Περιορισμός των ανελαστικών προσδοκιών. Προσδιορίζει την υπηρεσία που λαμβάνει ο πελάτης, αντί για τον τρόπο που ο πάροχος την παρέχει.

Ανησυχίες για την ασφάλεια του χρήστη Ενδεχόμενο απώλειας του ελέγχου ή της κατοχής των δεδομένων. Ενοποίηση δεδομένων, επιβολή ιδιωτικότητας και κρυπτογράφηση. Απαιτήσεις τοποθεσίας δεδομένων εντός εθνικών συνόρων. Ακεραιότητα των δεδομένων. Επαλήθευση των πολιτικών ασφαλείας των συνδρομητών μέσω ελέγχων από την πλευρά του παρόχου

Αναφορές Το παρών υλικό βασίστηκε πάνω στην δράση «Ανοικτά Ψηφιακά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας» http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ http://openclass.teiwm.gr/courses/informatic122/