CLOUD, GRID und Virtualisierung

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Annika Knopp
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1 CLOUD, GRID und Virtualisierung Benjamin Schmidt 1 Hintergrund 2

2 Vollvirtualisierung Sämtliche Hardwarekomponenten (u.a. Netzwerkkarte, SCSI Controller) werden emuliert Erlaubt die Verwendung eines unmodifizierten Gastbetriebssystems Hohe Flexibilität Bei I/O Operationen teilweise sehr langsam 3 Vollvirtualisierung mit Hardwareunterstützung verbesserte Virtualisierung über Befehlssatzer weiterungen für x86 Architektur Prozeduren direkt ("nativ") vom Prozessor des Host Systems ausführen AMD V bzw. Intel VT: nicht miteinander kompatibel Grafik und Netzwerkkarte immer emuliert Secure Virtual Machine 4

dwarekomponenten (u.a. Netzwerkkarte, SCSI Controller) werden emuliert Erlaubt die Verwendung eines unmodifizierten

3 Paravirtualisierung Hardwaretreiber des Gastbetriebssystems werden durch proprietäre Treiber ersetzt Interagieren mit dem Hypervisor Optimiert Performanceverlust verursacht durch Emulierung Benötigt angepasste Version des Gastbetriebssystems; nicht möglich für Windows 5 Rechenzentrum Virtualisierung The bulk of computing power is going to waste Average daily utilization (percent) Challenge #1 Rigid data centre structure renders most of the computing power unused most of the time. As maintenance costs keep running, the efficiency is decreased. Energy consumption for idle time affects the environmental balance. Virtualization technology and cloud computing allow to put unused computing power on a market. 6

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 90 100 Average daily utilization (percent) Challenge #1 Rigid data centre structure renders most of the computing power unused most of the

4 Rechenzentrum Virtualisierung Traditional IT centralized application architecture traditional customer and user models high base utilization of servers Enterprise 2.0 dynamic services, software as a service distributed applications dynamic usage profiles Challenge #2 As the business follows new patterns, customers demand increased flexibility for data centre services. Cloud computing enabled by reliable virtualization techniques delivers this flexibility. 7 Von der Virtualisierung zur Cloud 8

0 dynamic services, software as a service distributed applications dynamic usage profiles Challenge #2 As the business follows new

5 Grid/Cloud Gemeinsamkeiten Dienstleistungsbezogenen Ansatz Produkt: Rechenleistung Vorhandene Hardware wie Recheneinheiten und Datenspeicher zu vernetzen Ziel: Rechenleistung wie Strom aus der Steckdose zu beziehen 9 Grid/Cloud Abgrenzung Cluster Grid: losen Kopplung Heterogenität geographischen Zerstreuung der Computer Kommunikation über Inter /Intranet (WAN) Cluster: Enge Kopplung Meistens homogen (sogar Hardware) Von außen ein Computer Kommunikation über dediziertes Netzwerk 10

Abgrenzung Cluster Grid: losen Kopplung Heterogenität geographischen Zerstreuung der Computer Kommunikation über Inter

6 Grid/Cloud Rechenleistung Grid Computing: Anbieten von paralleler Rechenleistung ein Job soll einen großen Anteil der gesamten Leistung beanspruchen Cloud Computing: Rechenleistung wird unter vielen Benutzern aufgeteilt jede Anforderung soll auf einen kleinen Anteil der verfügbaren Ressourcen limitiert werden Advanced hosting platform 11 Grid/Cloud Administration Grid computing: Fördert die Konsolidierung von zusammenarbeitenden aber administrativ getrennten Einheiten Cloud computing: Wird normalerweise von einer einzigen administrativen Entität betrieben 12

verfügbaren Ressourcen limitiert werden Advanced hosting platform 11 Grid/Cloud Administration Grid computing: Fördert die Konsolidierung

7 Grid/Cloud Programmkomplexität Grid Computing: Programme sind relativ kompliziert und müssen speziell für die verteilte Abarbeitung geschrieben werden Entwickler muß sich mit Kommunikation innerhalb des Grids selbst auseinander setzen Cloud computing: Beinhalten eigene Messaging Systeme innerhalb der einzelenen Komponenten und bieten nach Aussen offene APIs Programme kommunizieren über APIs 13 Cloud Computing Zusätzlich Abstraktion der Virtualisierung IT ähnliche Ressourcen werden als Service angeboten Benutzer des Services ist darunterliegende Technologie nicht bekannt Wolke 14

innerhalb der einzelenen Komponenten und bieten nach Aussen offene APIs Programme kommunizieren über APIs 13 Cloud Computing Zusätzlich

8 Cloud Computing Layer Application Easiness to start Standardization Platform Infrastructure Virtualization Flexibility Administrative effort skills required Server Server Storage (Quelle: Jones, M. Tim, 'Cloud Computing With Linux', (2008) 15 Infrastructure as a Service Roheste Form Rechenleistung als Dienst zur Verfügung zu stellen Benutzer mietet Hardwareressourcen (CPU, Memory, Storage, Netzwerk) beliebiges Betriebssystem Abrechnung erfolgt als Pay as you go Modell Selbstverantwortung : Ausfallsicherheit, Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Sicherheit Beispiel: Amazon EC2, Eucalyptus, Zimory 16

Tim, 'Cloud Computing With Linux', (2008) 15 Infrastructure as a Service Roheste Form Rechenleistung als Dienst zur Verfügung zu stellen Benutzer

9 Platform as a Service Iaas + OS (+ Laufzeit / Entwicklungsumgebung) Bietet kompletten Lifecycle einer Software Ausfallsicherheit, Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Sicherheit ist Providerverantwortung Nachteil: Provider / Entwicklungsumgebung lockin Beispiel: Google App Engine, Force.com 17 Software as a Service Komplette Applikation beim Provider gehostet Multi tenant Architektur Beispiel: Salesforce.com CRM solution 18

Nachteil: Provider / Entwicklungsumgebung lockin Beispiel: Google App Engine, Force.

10 Data (Storage) as a Service Online Backup und Archivierungsdienst Im weitern Sinne: jeder Internet Storage Dienst Im engeren Sinne: Daten, die einer Cloud Applikation zugewiesen sind Beispiel: Amazon S3 19 Cloud Hürden 1. Availability of service 2. Data lock in 3. Data confidentiality and auditability 4. Data transfer bottlenecks 5. Performance unpredictability 6. Scalable storage 7. Bugs in large distributed systems 8. Scaling quickly 9. Reputation fate sharing 10. Software licensing Quelle: Michael Armbrust et al.; Above the Clouds: a Berkeley View of Cloud Computing 20

Data confidentiality and auditability 4. Data transfer bottlenecks 5. Performance unpredictability 6. Scalable storage 7.

11 Cloud Formen Public Clouds Private/Enterprise Clouds Federated (Community) Clouds Hybrid Cloud 21 Public Cloud 22

12 Private / Enterprise Cloud 23 Hybrid Cloud 24

13 Ausblick: Community Cloud Customer 1: Shell Customer 2: Ferrari Service Provider Customer 3: Fiat Customer 4: Telecom Italia

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