Cloud Computing heute Einsatz und Technik Chancen und Risiken

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1 Cloud Computing heute Einsatz und Technik Chancen und Risiken Dr. Alexander Wöhrer Dozent FH St. Pölten

2 DIE Cloud! Noch Fragen?

3 Cloud Computing Mittels virtualisierter Ressourcen und moderner Web-Technologien stellt Cloud Computing skalierbare, netzwerkzentrierte, abstrahierte IT- Infrastrukturen, Plattformen und Anwendungen als on-demand Dienst zur Verfügung. Die Abrechnung dieser Dienste erfolgt nutzungsabhängig. Informatik im Fokus, Cloud Computing, 2010 It s stupidity. It s worse than stupidity: it s a marketing hype campaign Richard Stallmann, Open Source Guru, 2008

4 Evolution vs Revolution SoA Grid Computing Virtualisierung Potential zur Kostensenkung CapEx => OpEx Realisierbarkeit & Flexibilität Pay-per-Use

5 Cloud Architektur: organisatorische Sicht - mehrere Anbieter - Resourcenteilung mögl. - Anschluss über Internet - pay per use Service-Anbieter Hybrid Cloud - ein Anbieter - keine Resourcenteilung - Anschluss über Intranet - unter Kontrolle des Kunden Unternehmen

6 Cloud Architektur: technische Sicht IaaS PaaS SaaS Abstraktion Gering Mittel Sehr hoch Wartungsaufwand Hoch Mittel Gering Anpassparkeit Sehr hoch Hoch Sehr gering Zielgruppe Systemhäuser IT Dienstleister Entwickler Entwickler Endkunden Zahlung Pay per use Pay per use Pay per use Mario Meir-Huber, Cloud Computing Praxisratgeber und Einstiegsstrategien, 2010

7 Herausforderungen an Software ändern sich. synchron vs asynchron lokal vs verteilt besitzen vs benutzen rechenintensiv vs datenintensiv alleine vs gemeinsam homogen vs heterogen vertikale vs horizontale Skalierung

8 Produkt vs Service Software als Produkt Software as a Service Bezug Installiert Gehostet Entwicklung Lange Zyklen, big bang Kurze Zyklen, kontinuierlich Preisgestaltung Lizenz + Wartung Abonnement Allokation Anlage Aufwand Zusätzliche Kosten Installation, Wartung, Anpassung & Upgrades Konfiguration Plattform Mehrere Versionen eine Updates seltene, grössere häufige, kleinere Verkaufsfokus Lizenzverkauf Bewährung in den ersten 90 Tagen (Testphase) Feedback Zyklen Lang Kurz Profit Initialer Verkauf Laufend Erfolg Neue Lizenzgebühren Geringe Abwanderungsrate

9 Skalierbarkeit/Elastizität wachsen/schrumpfen wenn notwendig Möglichkeit zu skalieren Anwendung mitskaliert Finanzierung Anwendungsarchitektur (wie das schwächste Glied der Kette) teure Hardware geringer max. Durchsatz teuer Kapazität hinzuzufügen günstige Massenware hoher max. Durchsatz günstiger Kapazität hinzuzufügen Open Source/plattform unabhängig

10 Viel Arbeit, wenig Zeit => Mehrere Arbeiter Probleme: Initiale Arbeitsverteilung? Wie gegenseitig benötigte Ressourcen behandeln? Mehr Arbeit als Arbeiter? Kommunikation zw. den Arbeitern? Parallelisierung unterschiedliche Unterstüzung in PaaS Queues (loose Kopplung) P C gemeinsame Queue Master-Slave (teile & herrsche) master P W W W W W C P C

11 PaaS Landschaft Abstraction Modelling Productivity Granularity Programming Control

12 Software Entwicklung in der Cloud

13 Sicherheitsvorteile vs Sicherheitsnachteile Vorteile durch Grösse aka economics of scale Sicherheit wesentliches Unterscheidungsmerkmal Schnelle, intelligente Skalierung vs DDoS Beweissicherung mittels VM snapshot Zeitgerechte efficientes Updates/Patch Mgt homogenes Umfeld Ressourcenkonzentration physischer Zugang, Prozesse Kontrollverlust Lock-In Anwendung vs Daten Isolierungsversagen geteilte Ressourcen, Mandantenfähigkeit Compliance Risiken Provider Beweis-Beitrag für Zertifizierung Managementschnittstelle (Browser) kompromittiert Datenschutz (US Patriot Act) Unsichere Datenlöschung Malicious insider ENISA, "Cloud Computing: Benefits, risks and recommendations for information security", 2009

14 Technische Sicherheitsauswirkungen von Virtualizierung Bryan Williams & Tom Cross, Virtualization System Security, IBM, 2010

15 Organisatorische Sicherheitsauswirkungen von Virtualizierung Verantwortung? viele Personen dürfen VMs erzeugen => oft fühlt sich niemand verantwortlich! VM Wartung niemand verantwortlich => niemand wird VM warten Sichtbarkeit Ohne Tools (Firewall, ) vor virtuellen Switch ist Netzwerkverkehr unsichtbar für SysAdmin VM Ausuferung vergessene VMs keiner weiß mehr was sie tun => lieber laufen lassen

16 Sicherheit - geteilte Verantwortung!!!

17 Rechtliche Konsequenzen bei Dienstgüte (SLA) Verletzung SLA nicht erreicht => Dienstgutschrift (SLC) Preis-Reduktion oftmals auf max. 10% des Rechnungsbetrages begrenzt einziges Angebot => take it or leave it AWS EC2 SLA:.your sole and exclusive remedy for any unavailability or non-performance of Amazon EC2 or other failure by us to provide Amazon EC2 is the receipt of SLC Google Apps for Business, GMAIL-SLA: Service Credit means (a) three days of service added to the end of your term for the service, at no charge to you, if monthly uptime is between 99% and 99.9; (b) seven days if between 99% and 95%; or (c) fifteen days if less than 95%

18 Cloud Computing ein Ausblick Spezialisierung & Lokalisierung One size fits all => differenzierte Angebote höhere Effizienz => (manche) Interna konfigurierbar Bsp.: AWS HPC Angebot Automatisierung Betriebskosten Anbieter Seite Business Process Nutzer Seite Verschmelzung ext. Geräte je nach Anwendung/Kontext in Verarbeitung eingebunden Bsp.: Offline Modus von Google Docs Peer-to-Peer Anwendungen => Fokus auf einfache Dienstintegration

19 Zusammenfassung Cloud Computing ist gekommen um zu bleiben! Vielschichtiges Thema: - technisch - betriebswirtschaftlich - rechtlich - organisatorisch - ökologisch Partizipation: sei die Wolke aka Bereitstellung von IaaS, PaaS, SaaS nutze die Wolke aka bestehende IT ergänzen (hybrid)/ablösen dynamisiere die Wolke aka Dienstleistungen die Cloud Schauen sie sich das an Begrenzte freie (Test-) Nutzung von GAE, AWS, Azure Open Source

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?

21 Back-Up Slides

22 Excursion: Data Centers ready to use when power/network connected used til certain percentage of components fail (no repair) cooling requires ~ 50% of power => cold places (iceland) location (bandwidth&multiple wire providers) very important Economics of scale: The Cloud Supercomputing 2009

23 Amazon Web Services (AWS) Your Application Tools Libraries/SDK.NET/JAVA/etc. Web Interface Mgt. Console Tools Toolkit for Eclipse Command Line Interface Cross service Authentication/ Authorization AWS IAM, MFA Monitoring Cloud Watch Deploy./ Automation Elastic Beanstalk Cloud Formation Platform blocks Parallel processing Elastic MapReduce Payments DevPay FPS Content Delivery CloudFront Workforce Mechanical Turk Messaging SQS SNS SES Infrastructure blocks Compute EC2 Storage S3 EBS Database SimpleDB RDS Network VPC Load Balancer Route 53

24 Verfügbarkeit. Downtime (HH:MM:SS) Verfügbarkeit Pro Tag Pro Monat Pro Jahr % 00:00: :00:26 00:05: % 00:00:08 00:04:22 00:52: % 00:01:26 00:43:49 08:45:56 99% 00:14:23 07:18:17 87:39:29

25 Managing Multiple Workers Difficult because We don t know the order in which workers run We don t know when workers interrupt each other We don t know the order in which workers access shared data Thus, we need: Semaphores (lock, unlock) Conditional variables (wait, notify, broadcast) Barriers Still, lots of problems: Deadlock, livelock, race conditions... Dining philosophers, sleeping barbers, cigarette smokers... Moral of the story: be careful!

26 Current Tools Programming models Shared Memory Message Passing Shared memory (pthreads, OpenMP) Message passing (MPI) Memory Design Patterns P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 Master-slaves master Producer-consumer flows Shared work queues P shared queue C P C P C P W W W W W C P C P C P C P C P C

27 Hello World mit MapReduce Map(String docid, String text): for each word w in text: Emit(w, 1); Reduce(String term, Iterator<Int> values): int sum = 0; for each v in values: sum += v; Emit(term, value);

28 Typical Large-Data Problem Iterate over a large number of records Extract something of interest from each Shuffle and sort intermediate results Aggregate intermediate results Generate final output Key idea: provide a functional abstraction for these two operations

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