Cloud introduction

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clouds, IaaS, SaaS, PaaS

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Cloud introduction

  1. 1. Cloud Computing Un nouveau positionnement technologique Frédéric Desprez LIP ENS Lyon/INRIA Grenoble Rhône-Alpes EPI GRAAL 10/06/2010
  2. 2. Le calcul comme un service Suggéré par John Mc Carthy en 1961 ! Il est moins coûteux de louer ou d’acheter de l’électricité que de construire, gérer et maintenir une station de production!
  3. 3. Introduction •  Il est moins coûteux de louer de la capacité de calcul et de stockage que de monter un centre de calcul •  La transparence d’utilisation des grandes plates-formes distribuées est primordiale •  Pouvoir gérer ces ressources de manière dynamique et élastique! •  Un long historique du calcul distribué à plus ou moins grande échelle •  Des supercalculateurs et grappes aux Clouds en passant par les grilles •  Des besoins applicatifs de plus en plus importants et variés •  Explosion du nombre et du volume de données
  4. 4. Cloud Computing Qu’est-ce que le Cloud Computing ? Un paradigme de calcul distribué émergeant dans lequel les données et les services sont disponibles dans des data centers extensibles et peuvent être accédés de manière transparente depuis des appareils (ordinateurs, téléphones, grappes, …) connectés par Internet 5ème génération d’architectures •  1970: Mainframes, •  1980: Client-serveurs, •  1990: Web, grilles, •  2000: SOA, •  2010: Clouds Credit: IBM Corp.
  5. 5. Cloud Computing Né de •  La profusion de ressources (data centers) •  Une technologie de virtualisation mature •  Des communications à haut débit Deux concepts clés •  Effectuer des opérations sur 1000x plus de données ne doit pas être 1000x plus compliqué •  Les cycles et les octets sont la nouvelle matière première, pas le matériel •  IaaS: Infrastructure as a Service, XaaS Le Cloud Computing c’est •  Fournir des services sur des machines virtuelles allouées sur des plates-formes de grandes tailles •  Une méthode pour résoudre les problèmes d’extensibilité et de disponibilité pour les grandes applications •  Le calcul distribué (enfin) démocratisé
  6. 6. Une vue à 10000 pieds SLAs Services web Virtualisation
  7. 7. Grilles vs Clouds •  Une vision partagée •  simplifier l’accès aux ressources distantes de la manière la plus transparente possible •  Technologie différente •  Grappes et batchs vs datacenters et virtualisation •  Gestion de ressources •  Statique vs dynamique •  Modèle de programmation •  MPI/GridRPC vs MapReduce/scripts/workflows •  Modèle de sécurité •  Certificats vs Web + SSL •  Des domaines applicatifs différents (pour l’instant!) •  HPC/HTC vs Business
  8. 8. Le calcul comme un service : un historique OpenNebula IaaS Open Source Nimbus IaaS Open Source Grid‘5000 Eucalyptus IaaS FutureGrid Infrastructure Open Source IaaS 1998 1999 2003 2005 2006 2007 2008 2009 Cloud Sun Grid FP7 Reservoir Open Cloud Computing Computing Amazon EC2/S3 Cloud HP Flexible Microsoft Computing IBM Computing" Azure Salesforces.com Blue Cloud Services Crédits: T. Priol, INRIA
  9. 9. Cloud Computing: caractéristiques •  Libre service à la demande •  Le consommateur récupère des ressources de calcul et de stockage à la demande (machines virtuelles) •  Accès réseau •  Ressources, briques logicielles et applications disponibles à travers le réseau pour des clients de tailles différentes •  Mise en commun de ressources •  Datacenters fournissant les ressources (machines, stockage, mémoire, BP réseau) pour différents clients en mode partagé •  « Elasticité » réactive et rapide •  Croissance ou décroissance dynamique du nombre de ressources en fonction de la demande et des besoins •  Service mesuré et facturation à l’usage •  Reporting de l’utilisation des ressources
  10. 10. Cloud Computing: modes d’utilisation •  Infrastructure as a Service (IaaS) •  Le matériel est fourni sous forme de machines virtuelles sur lesquelles on installe son image disque •  Amazon EC2, Rackspace, GoGRID, Orange, … •  Platform as a Service (PaaS) •  On peut développer ses propres applications en utilisant les services fournis •  Google Apps, Windows Azure, Amazon S3, IBM CloudBurst et Websphere, … •  Software as a Service (SaaS) •  Des applications entières sont disponibles à distance •  Googledocs, Facebook, Orange, IBM LotusLive, …
  11. 11. Infrastructure as a Service Avoir accès à la demande à un grand nombre de ressources virtualisées •  Dynamicité, élasticité •  Paiement à la consommation Concept de virtualisation •  Le système d’exploitation n’est plus central et est un logiciel comme un autre ! •  Le concept de machines virtuelles consiste à recevoir des instances de systèmes. •  Les ressources physiques sont partagées par plusieurs machines virtuelles Exemples •  Amazon EC2, RightScale, GoGrid, Orange Open Cloud, …
  12. 12. Virtualisation Machines virtuelles s’exécutant sur un nœud de calcul VM0 VM1 VM2 N0 Nœud de calcul Crédits: T. Priol, INRIA
  13. 13. Virtualisation Propriétés ➡  Isolement VM1 VM2 ? Apache simulation web server Machine Machine virtuelle virtuelle Crédits: T. Priol, INRIA
  14. 14. Virtualisation Propriétés ➡  Isolement ➡  Portabilité Machine Machine virtuelle virtuelle VM0 VM0 N1 N0 Noeud de calcul Noeud de calcul Crédits: T. Priol, INRIA
  15. 15. Virtualisation Propriétés ➡  Isolement ➡  Portabilité ➡  Suspend/restart Machine virtuelle VM0 Crédits: T. Priol, INRIA
  16. 16. Platform as a Service (PaaS) •  Un ensemble d’outils pour développer, déployer et gérer des applications •  Pas de gestion de l’infrastructure sous-jacente (machines, réseaux, stockage, systèmes d’exploitation, …). Le framework gère le déploiement et le nombre de ressources. •  Mais contrôle de l’application et de la configuration de son environnement •  Exemples Microsoft Azure, Force.com, Google App Engine, IBM Cloudburst et Websphere
  17. 17. Software as a Service (SaaS) •  L’application elle-même est disponible à travers un navigateur •  Pas de gestion de l’infrastructure sous-jacente (machines, réseaux, stockage, systèmes d’exploitation, …) •  Exemples •  Google Apps, Salesforce.com, Orange, IBM LotusLive
  18. 18. Modèles de déploiement •  Cloud publique •  Infrastructure (propriété du fournisseur) louée à n’importe qui •  Cloud privé •  Propriété d’une entreprise •  interne ou externe •  Cloud communautaire •  Mise en commun de ressources pour une communauté d’utilisateurs •  interne ou externe •  Cloud hybride •  Composition de plusieurs formes de Clouds, voir même de grilles •  Sky Computing
  19. 19. Entreprise Qui contrôle quoi ? Partage entreprise/fournisseur Fournisseur Informatique Hébergeur IaaS public PaaS public SaaS public Données Données Données Données Données Applications Applications Applications Applications Applications Machines Machines Machines Machines Machines virtuelles virtuelles virtuelles virtuelles virtuelles Serveur Serveur Serveur Serveur Serveur Stockage Stockage Stockage Stockage Stockage Réseau Réseau Réseau Réseau Réseau Crédits: P. Saulière, Microsoft
  20. 20. Sécurité et pannes
  21. 21. Quelques problèmes de sécurité Un des principaux freins à l’adoption ! •  Quelques défis •  Localisation des données et des calculs •  Gestion de l’isolation •  Propriété des données •  Lois internationales •  Attraction des hackers •  Besoin de chiffrement à plusieurs niveaux •  Déplacements de données •  Perte de contrôle •  Mais aussi des avantages •  Gestion des fautes et des pannes par un fournisseur externe •  Gestion automatisée de la sécurité •  Relative homogénéité des plates-formes
  22. 22. Des clouds open source Nimbus (Freeman and Keahey, University of Chicago) •  Client-side cloud-computing interface to Globus-enabled TeraPort cluster at University of Chicago •  Based on GT4 and the Globus Virtual Workspace Service –  Great if local resources are GT4 proficient –  Tutorials and documentation in “grid space” Eucalyptus (Wolsky, University of Santa Barbara) •  Web services based implementation of elastic/utility/cloud computing infrastructure •  Linux image hosting (IaaS) Open Nebula (Montero & Llorente, DSA-Research at UCM) •  Support for the Xen, KVM and VMware virtualization platforms •  Access to Amazon EC2 and ElasticHosts clouds •  libvirt, EC2 Query API and OGC OCCI interfaces
  23. 23. Grid’5000 vu comme un Cloud ? Grid’5000 •  Plateforme distribuée pour des expériences à grande échelle •  9 sites et plus de 5000 cœurs connectés via Renater Quelques caractéristiques de Cloud •  Possibilité de gérer vos propres images disques (installées via kdeploy) •  Réservation de ressources transparente (via OAR) •  Plateforme complètement contrôlée •  Images de machines virtuelles (Xen, Vmware) •  Isolement d’applications Grid’5000 pourrait devenir Cloud’5000? •  Plateforme parfaite pour la validation de résultats de recherche sur les Clouds •  Instances de machines virtuelles connectées via un WAN dédié •  Plusieurs projets autour de Clouds open source et MapReduce
  24. 24. Quelques challenges de recherche •  Composition de services •  Service Level Agreement •  Sécurité •  Résistance aux fautes •  Construire des applications basées sur les services •  Gestion de l’infrastructure •  Energie / Green-IT •  Ordonnancement et gestion élastique des ressources •  Gestion de données •  Accès transparent à des plateformes hybrides
  25. 25. Combiner grilles et Clouds SysFera-DS : une pile logicielle complète pour le HPC .. et un accès simple et transparent aux infrastructures de Cloud Inside the Cloud •  + DIET platform is virtualized inside the cloud. (as Xen image for example) •  + Very flexible and scalable as DIET nodes can be launched •  + Dynamic adaptation % charge Cloud manager •  + EC2 interface •  + EC2 is treated as a new Batch System •  + Automatic deployment of VMs with associated services http://www.sysfera.fr/
  26. 26. Conclusion •  De nombreuses applications prêtes à être déployées sur les Clouds à différents niveaux •  Les ressources sont disponibles en quantité ! •  Nombreuses offres de Clouds publics et privés •  Notion de virtualisation et piles logicielles « mature » •  « Quelques » problèmes à traiter encore mieux •  extensibilité, sécurité, gestion de données à grande échelle, tolérance aux fautes, API entre Clouds, … •  Notion de confiance dans cette nouvelle technologie ! •  Le Cloud n’est pas prêt d’enterrer les supercalculateurs pour autant pour les grosses applications (architecture petascales et bientôt exascales) •  Gros potentiel pour de nombreuses applications avec différentes approches (IaaS, PaaS, SaaS) voir une combinaison de ces approches
  27. 27. 27 « I don't care if my cloud computing architecture is powered by a grid, a mainframe, my neigbour's desktop or an army of monkeys, so long as it's fast, cheap and secure. »" Sam Johnston (http://samj.net/)"

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