Πληροφοριακά Συστήματα Μεγάλης Κλίμακας Cloud Computing Ηλίας Κ. Σάββας Καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ, ΤΕΙ Θεσσαλίας Email: savvas@teilar.gr Ενότητα #02 H οικονομία του Cloud Ιστορικά στοιχεία + Mainframe Era: Κεντρικοποιημένα συστήματα, βελτιστοποιημένα για υψηλές αποδόσεις, Thin clients, Υψηλό κόστος τόσο για λογισμικό όσο και για υλικό. Client-Server Era: PCs + Servers για distributed computing, βελτιστοποιημένα για κινητικότητα, απαιτείται άδεια για χρήση Λ.Σ. και λογισμικού. Cloud Computing: Μεγάλα data centres, κοινοί εμπορικοί ΗΥ, κλιμάκωση, βελτιστοποιημένα τόσο για υψηλές αποδόσεις όσο και για κινητικότητα, pay-as-you-go. 3 1
Οικονομίες κλίμακας Η οικονομία αποτελεί μία ισχυρή δύναμη για την διαμόρφωση των αλλαγών στην βιομηχανία. Περιοχές που επωφελούνται από την οικονομία κλίμακας: Οικονομικότερο κόστος προμηθειών: τα μεγάλης κλίμακας Data Centers μειώνουν το κόστος ανά συσκευή, Αυξημένη ζήτηση: επιτρέπει την αύξηση των εσόδων λόγω μεγάλης χρήσης, Αποτελεσματικότητα πολύ-μίσθωσης: η αύξηση του αριθμού των ενοικιαστών, μειώνει την διαχείριση εφαρμογών και το κόστος του server ανά ενοικιαστή. 4 Κόστος των παραδοσιακών data centers 11.8 εκατομμύρια servers στα data centers Χρήση μόνο το 15% της υπάρχουσας χωρητικότητας 800 δισεκατομμύρια δολάρια ξοδεύονται κάθε χρόνο για αγορά και συντήρηση λογισμικών (enterprise software) Το 80% της δαπάνης του enterprise software πηγαίνει στην αγορά και συντήρηση του λογισμικού Ένα τυπικό data center καταναλώνει πάνω από 100 φορές το μέγεθος ενός συγκροτήματος γραφείων Η μέση κατανάλωση ρεύματος τετραπλασιάστηκε από το 2001 ως το 2006 ενώ ο αριθμός των servers διπλασιάστηκε την ίδια περίοδο (οι ρυθμοί ανάπτυξης έχουν πέσει στο μισό) 5 Κατανάλωση ενέργειας - data centers Ένα τυπικό 1000 τετραγωνικών κοστίζει $21.3 εκατομμύρια για να χτιστεί και $1 εκατομμύριο για ηλεκτροδότηση τον χρόνο, Τα data centers καταναλώνουν το 1.5% της παραγωγής ηλεκτρισμού στις ΗΠΑ (EPA); 0.6% όλου του κόσμου το 2000 και 1% το 2005 Θεωρείται ότι οι πράσινες τεχνολογίες μπορούν να μειώσουν το κόστος της ενέργειας κατά 50%, Η IT παράγει το 2% παγκοσμίως των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. 6 2
Data Centres (1 από 2) Πολλές μεγάλες high-tech επιχειρήσεις χτίζουν τεράστια data centres με εκατοντάδες χιλιάδες servers: Η περιοχή επιλέγεται στρατηγικά για: την ελαχιστοποίηση του κόστους της ενέργειας, την ελαχιστοποίηση του κόστους ψύξης (οι ψυχρές περιοχές είναι προτιμότερες), Νομικά θέματα (κυρίως που αφορούν τα data). Πρώτος που ενεργοποιήθηκε σε αυτόν τον τομέα: (2006) Amazon AWS: Κάθε επιχείρηση πλέον μπορεί να αρχίσει web-based business με τους δικούς της πόρους αλλά και να προσθέτει ανα πάσα στιγμή VM όταν τα χρειάζεται και να τα σταματάει ανάλογα με τις ανάγκες της (elasticity). 7 Data Centres (2 από 2) Η Google επενδύει τεράστια ποσά σε data centres, Ένα από τα φουτουριστικά πλάνα της είναι να τα τοποθετήσει σε πλοία ώστε να εκμεταλλευτεί την ενέργεια που προκύπτει από την κίνηση του νερού! Η Microsoft ξεκίνησε αργότερα (2008: Windows Azure) κάνοντας και αυτή τεράστιες επενδύσεις σε νέα data centres, Άλλοι cloud computing providers: IBM, 3Tera, Saleforce.com, Yahoo!, Facebook, Oracle,... Η μάχη για τα clouds μεταξύ των παρόχων θυμίζει την εποχή των 80 της δομής της αγοράς για τα PC. 8 Economist Είναι μάλλον απίθανο μία εταιρεία να δημιουργήσει και διαχειρισθεί ένα παγκόσμιο cloud μονοπώλιο. Αν και υπάρχει σημαντική οικονομία κλίμακας σε ένα τέτοιο εγχείρημα δημιουργίας ενός παγκόσμιου δικτύου από data centres, οι υπολογιστικές ανάγκες τόσο των επιχειρήσεων όσο και των απλών πελατών διαφοροποιούνται τόσο πολύ ώστε είναι αδύνατο ένα σύστημα να τις ικανοποιήσει όλες. 9 3
Η οικονομία του Cloud Εκτιμάται μεγάλο κέρδος από την ελαχιστοποίηση του κόστους, Η μετακίνηση του data centre μίας επιχείρησης σε ένα πάροχο cloud υπηρεσιών κοστίζει το ένα δέκατο του κόστους δημιουργίας και συντήρησης ενός ιδιωτικού. Brian Gammage, Gartner Fellow, Η χρήση των υπηρεσιών από το cloud μπορεί να μειώσει το κόστος τους από 50% ως και 90% - CTO of Washington D.C. 10 Το κόστος του computing (1 από 3) Το Computing είναι δωρεάν: Ο ισχυρότερος υπολογιστής του κόσμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί δωρεάν (SETI@Home με μέσο όρο 54 teraflops (floating point operations per second) (http://www.top500.org/ ), Η Google παρέχει δωρεάν πάνω από 1 τρισεκατομμύριο αναζητήσεις τον χρόνο στην μεγαλύτερη online database του κόσμου (>>>2 petabytes). Το Hotmail δωρεάν παρέχει και διαχειρίζεται πάνω από ένα τρισεκατομμύριο email μηνύματα τον χρόνο. Η Amazon.com προσφέρει δωρεάν ένα εργαλείο αναζήτησης βιβλίων. Πολλά sites παρέχουν δωρεάν ειδήσεις, μουσική, ταινίες κλπ 11 Το κόστος του computing (2 από 3) Στην πραγματικότητα δεν είναι δωρεάν: Το γεγονός ότι το computing γενικότερα έχει φτηνύνει επιτρέπει να έχει έσοδα μόνο από διαφημίσεις (και όχι από πελάτες), Και το περιεχόμενο δεν είναι δωρεάν (έχει πληρωθεί από τις διαφημίσεις). Το Computing κοστίζει εκατοντάδες δισεκατομμύρια δολάρια τον χρόνο: Κάθε μία από τις IBM, HP, Dell, Unisys, NEC, and Sun κερδίζουν δισεκατομμύρια δολάρια από πωλήσεις ΗΥ τον χρόνο όπως επίσης και εταιρείες λογισμικού όπως οι Microsoft, IBM, Oracle, και άλλες. Επομένως το computing προφανώς δεν είναι δωρεάν. 12 4
Το κόστος του computing (3 από 3) Total Cost of Ownership (TCO) πάνω από 1 τρις δολάρια τον χρόνο. Τα λειτουργικά κόστη υπερέχουν κατά πολύ τα κεφαλαιακά κόστη, Megaservices σαν τις Yahoo!, Google, και Hotmail έχουν πολύ μικρό κόστος προσωπικού. Το 2002 η Googleείχε 25 άτομα προσωπικό για να διαχειρίζεται μία βάση δεδομένων δύο petabyte (2 15 bytes) και 10,000 servers γεωγραφικά κατανεμημένους. Ανάλογα και οι Hotmail και Yahoo!. Το outsourcing δείχνει σαν ένας μηχανισμός για τις μικρές επιχειρήσεις να επωφεληθούν από τις μεγάλες αλλά Το outsourcing συχνά καταλήγει στο απλά να μετακυλύει τα κόστη από ένα σημείο της επιχείρησης σε ένα άλλο. 13 Computational Task Τέσσερα απαιτούμενα χαρακτηριστικά (ιδιότητες): Networking μεταφορά ερωτήσεων και απαντήσεων, Computation μετατροπή πληροφορίες ώστε να παράξει / μετασχηματισθεί νέα πληροφορία, Database Access προσπέλαση πληροφορίας που απαιτείται για διάφορους υπολογισμούς, Database Storage αποθήκευση μακρού χρόνου δεδομένων τα οποία πιθανώς να απαιτηθούν αργότερα Λύση: Μεταφορά των υπολογισμών εκεί που βρίσκεται η πληροφορία και όχι το ανάποδο!!! 14 To Cloud Or Not To Cloud? From: http://cloud-computing-economics.com/businessbenefits-applications/to-cloud-or-not-to-cloud-thats-thequestion/ 15 5
Business Scenario Περιπτωσιακή μελέτη, Επιχειρηματικοί στόχοι, Συμμόρφωση, Στρατηγική, Ζήτηση, Ανάγκες εφαρμογών, Άλλες παράμετροι. 16 Περιπτωσιακή μελέτη Ποιες εφαρμογές και υπηρεσίες μπορούν να δημιουργηθούν επάνω σε cloud computing υποδομές, Η Amazon δίνει μία λίστα τέτοιων περιπτώσεων όπως: Ηλεκτρονικό εμπόριο (E-commerce), High performance computing, Application hosting, Media hosting, Backup και storage, CC services: κατάλληλες υποδομές για thin-client συσκευές που διαθέτουν Internet (netbooks, mobile phones,.). 17 Επιχειρηματικοί στόχοι Start-up companies? Νέα προϊόντα? Μη προβλεπόμενη συμπεριφορά αγοράς? 18 6
Συμμόρφωση Η μετακίνηση προσωπικών και επιχειρησιακών δεδομένων στο cloud όπου και θα αποθηκευτούν και επεξεργαστούν πρέπει να συμμορφωθούν με τους νόμους περί ιδιωτικότητας. Στην Γερμανία απαγορεύεται να αποθηκεύονται δεδομένα εκτός συνόρων: Οι Cloud πάροχοι με data centers εκτός Γερμανίας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. 19 Στρατηγική Ανάπτυξη ή και μεταφορά υπαρχόντων εφαρμογών στο cloud εμπεριέχει κινδύνους lock-in και εξάρτησης. Χαμηλού επιπέδου υπηρεσίες όπως το EC2 δείχνουν λιγότερο επιρρεπείς από κινδύνους από αντίστοιχες υψηλού επιπέδου όπως PaaS offerings (πχ Google s App Engine). 20 Ζήτηση Προβλεπόμενη: Εποχική (πχ κατά την διάρκεια των Χριστουγέννων), Προσωρινή (μικρής διάρκειας όπως κατά την διάρκεια των Ολυμπιακών αγώνων), Batch processing (συνήθως γνωστή εκ των προτέρων). Μη προβλεπόμενη: Προσωρινή (αλλά μη προβλέψιμη όπως για παράδειγμα μία νέα start-up εταιρεία που γίνεται δημοφιλής μέσα στην νύχτα). 21 7
Ανάγκες εφαρμογών Application-specific ανάγκες όπως: Run-time environment, Database technology, Load balancing, Redundancy mechanisms, Software libraries, 22 Άλλες παράμετροι Ασφάλεια, Κλιμάκωση, Διαθεσιμότητα, Αξιοπιστία, QoS (ποιότητα υπηρεσιών),. 23 Ποσοτική ανάλυση Καθορισμός των απαραίτητων ICT πόρων, Cloud vs. Non-Cloud Infrastructure: (πρέπει να κάνουμε δύο μοντέλα ICT πόρων που πληρούν τα επιχειρηματικά κριτήρια και σενάρια), Προσδιορισμός των συγκρινόμενων μεγεθών (storage, CPU,...), Προσδιορισμός μίας μετρικής των συγκρινόμενων μεγεθών, Υπολογισμοί κόστους και συγκρίσεις ΤΕΛΙΚΗ απόφαση. 24 8
Case Study: New York Times 2007, project TimesMachine (http://timesmachine.nytimes.com/browser): Νέα υπηρεσία που να παρέχει προσπέλαση όλων των φύλλων των New York Times από το 1851, Δυναμική δημιουργία αρχείων PDF από τα ήδη σκαναρισμένες TIFF εικόνες. Δουλεύει ικανοποιητικά με μικρές όμως ποσότητες δεδομένων, Pre-generate static PDF files: 4 Terabytes Amazon EC2 + S3 (δύο ημέρες για την μεταφορά των εικόνων TIFF στο S3, μετά στο EC2, και πίσω στο S3). 25 Case Study: Jungle Disk Jungle Disk: μία start-up επιχείρηση διαχείρισης δεδομένων και αντιγράφων αυτών στο S3 της Amazon, Χρέωση (μικρή) στους χρήστες για κάθε Gigabyte δεδομένων που αποθηκεύει στο S3 της Amazon, Jungle Disk: ουσιαστικά πρόσθεσε αξία στον ήδη υπάρχοντα πάροχο δημιουργώντας ένα καλύτερο user interface. https://www.jungledisk.com/ 26 Πηγές Yao Chen, Radu Sion, To cloud Or Not To Cloud? Musings On Costs and Viability, http://www.cloudcommons.com/c/document_library/get_file?uuid=74b40644- a0ea-4ac7-bd3f-977665391f3a&groupid=10322, The Economics Of The Cloud, Microsoft, http://www.microsoft.com/presspass/presskits/cloud/docs/the-economics-of-the- Cloud.pdf, Jim Gray, Distributed Computing Economics, Technical Report, Microsoft Research, 2003, Federico Etro, The Economic Impact of Cloud Computing on Business Creation, Employment and Output in Europe, Review of Business and Economics, 2009, M. Klems, J. Nimis, S. Tai, Do Clouds Compute? A Framework for Estimating the Value of Cloud Computing, WEB 2008, LNBIP 22, pp. 110-123, 2009. 27 9
Τέλος της ενότητας Ερωτήσεις? Email: savvas@teilar.gr Επόμενες ενότητα: Θέματα ασφάλειας 28 10