3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim

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1 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 1/39 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim Christian Baun, Viktor Mauch Karlsruher Institut für Technologie Steinbuch Centre for Computing [baun

2 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 2/39 Wiederholung vom letzten Mal Grundlagen und Einschränkungen Mooresche Gesetz Amdahls Gesetz Granularität Gustafsons Gesetz Dimensionen von Daten Portabilität von Daten Parallelrechner Gemeinsamer Speicher Verteilter Speicher Verbindungsnetzwerke

3 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 3/39 Heute Was ist Cloud Computing? Definitionen (lustige, falsche und richtige) Warum Cloud Computing? Organisatorische Typen von Clouds Public Cloud Private Cloud Hybrid Cloud Kategorien von Cloud-Systemen (anhand der angebotenen Dienste) Software as a Service (SaaS) Platform as a Service (PaaS) Infrastructure as a Service (IaaS) Weitere Konzepte (HuaaS, Cloud Print, Cloud Gaming, Cloud-Betriebssysteme) Fazit zum Cloud Computing

4 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 4/39 Was ist Cloud Computing?

5 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 5/39 Was ist Cloud Computing? Eine Definition des Cloud Computing erscheint schwierig Alle reden davon Kaum jemand weiß wirklich was es ist Definitionen sind meistens ungenau oder falsch

6 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 6/39 Gartner Hype Cycle 2008

7 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 7/39 Gartner Hype Cycle 2009

8 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 8/39 Gartner Hype Cycle 2010

9 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS2011 9/39 Lustige Definition leider zu ungenau

10 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Warum braucht die Welt Cloud Computing?

11 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Was ist Cloud Computing?

12 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Was ist Cloud Computing wirklich? Anbieter betreiben virtualisierte Rechen- und Speicherressourcen Konsolidierung der Ressourcen in wenigen Rechenzentren Ressourcen werden den Kunden als Dienste zur Verfügung gestellt Ressourcenzugriff erfolgt via Web Services (REST und/oder SOAP) Nutzungsabhängige Abrechnung der Cloud-Dienste Vorteile: Kostenersparnis: Kunden müssen keine oder weniger Hardware betreiben und zahlen nur für die verwendeten Ressourcen Abstraktion der Ressourcen: Einheitlicher Zugriff unabhängig von der konkreten Hardware Skalierbarkeit: Kunden können jederzeit zusätzliche Ressourcen mieten und wieder freigeben = elastische Dienste Geringe Einarbeitungszeit dank hoher Benutzerfreundlichkeit Cloud-Dienste werden organisatorisch und funktional unterschieden

13 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Warum braucht/will die Welt Cloud Computing? Cloud Computing soll: Kosten (für Benutzer) senken (durch Abrechnung nach Verbrauch) Kosten (für Anbieter) senken (durch Konsolidierung) Komplexität (für Benutzer) verringern (durch hohe Benutzbarkeit und Wegfall von Installation und Administration) Einfachen Ressourcenzugriff bieten (durch Web Services) Benutzerwünsche erfüllen und Flexibilität bieten (durch Virtualisierung) Unbegrenzten (elastischen) Ressourcenzugriff ermöglichen (durch Virtualisierung) Vielfältige Einsatzmöglichkeiten aus Benutzersicht. Eine Instanz 10 Tage mieten oder 10 Instanzen für einen Tag. Der Preis ist identisch Benutzer emanzipieren (freie Wahl von OS, Anwendungen und Firewallregeln) Kurz: Cloud Computing soll die IT revolutionieren

14 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Übergang der IT in das Zeitalter der Industrialisierung

15 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Abneigung gegen Cloud Computing? Gründe für Abneigung gegen Cloud Computing? Hardware ist sexy (Möglichst viel) eigene Hardware macht was her am Tag der offenen Tür Schwer zu beschreibendes Gefühl von Unsicherheit Die eigenen Daten außer Haus zu speichern, erzeugt ein mulmiges Gefühl Auf meiner Hardware bin ich der Herr Administratoren lieben ihre Hardware Trotz der vielen Arbeit und Frustration Stockholm-Syndrom?! Verlust der Hardware = Verlust von Macht und Einfluss?

16 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Da muss der Doktor ran...

17 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Warum Cloud Computing? No Hardware...

18 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Organisatorische Arten von Cloud-Diensten Public Cloud-Dienste Anbieter und Kunden gehören unterschiedlichen Organisationen an Vorteile für die Kunden Keine Kosten für Anschaffung, Betrieb und Wartung eigener Hardware Ressourcen sind sofort einsatzbereit und unbegrenzt verfügbar Vorbehalte und Hindernisgründe Angst vor mangelnder Datensicherheit und Lock-in sowie Datenschutz Private Cloud-Dienste Anbieter und Benutzer gehören der gleichen Organisation an Schnittstellen sind im Idealfall kompatibel zu Public Cloud-Diensten Vorteile für die Benutzer Keine Probleme mit Lock-in und Datenschutz Nachteile Kosten ähnlich einer nicht-cloud-basierten Architektur Softwarequalität der freien Projekte teilweise verbesserungswürdig Hybrid Cloud-Dienste Public und Private Cloud-Dienste werden gemeinsam verwendet

19 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Funktionale Arten von Cloud-Diensten Softwaredienste Software as a Service (SaaS) Webanwendungen werden durch einen Dienstleister betrieben und als Dienst zur Verfügung gestellt Lokale Installation der Anwendungen ist nicht vorgesehen Kunden brauchen nur einen Browser Anbieter kümmert sich um Installationen, Administration und Updates Plattformdienste Platform as a Service (PaaS) Anbieter betreibt skalierbare Laufzeitumgebungen Häufig werden auch Entwicklungsumgebungen angeboten Anbieter unterstützen meistens 1 oder 2 Programmiersprachen Infrastrukturdienste Infrastructure as a Service (IaaS) Kunden betreiben virtuelle Server-Instanzen mit (fast) beliebigen Betriebssystemen und unveränderten Anwendungen auf den Serverfarmen des Anbieters Kunden haben innerhalb ihrer Instanzen Administratorenrechte Firewall-Regeln können selbst definiert werden

20 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Beispiele für Softwaredienste und weitere Konzepte Beispiele für Public Cloud-Softwaredienste Google Docs, Salesforce.com, Gliffy, Clarizen, Zoho Writer, SlideRocket, Adobe Photoshop Express und Apple iwork.com Beispiele für Private Cloud-Softwaredienste Sugar und Zimbra Es existieren Untergruppen der Softwaredienste Bei den Untergruppen handelt es sich um spezialisierte Dienste für bestimmte Anwendungen Humans as a Service (HuaaS) Cloud Printing Cloud Gaming Cloud-Betriebssysteme

21 Humans as a Service (HuaaS) Prinzip des Crowdsourcing Menschliche Kreativität wird zu geringen Kosten oder als Spende Freiwilliger angeboten Interessant für... Niedrig qualifizierte Tätigkeiten Tätigkeiten, die ein Computer gar nicht, nur schlecht oder erst nach einer unverhältnismäßig hohen Entwicklungszeit erledigen könnte Einsatzmöglichkeiten sind u.a. Bilderkennung Subjektive (Produkt)-Bewertungen Übersetzungen (Produkt)-Zuordnungen zu (Produkt)-Kategorien Beispiele für Public Cloud HuaaS Untersuchung von The Guardian zum britischen Spesenskandal 2009 GutenPlag Marktplatz für HuaaS: Amazon Mechanical Turk Im Bereich Private Cloud spielt HuaaS keine Rolle Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39

22 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Literaturempfehlung zu Crowdsourcing Christian Papsdorf. Wie Surfen zu Arbeit wird. Campus Konsumenten schreiben Bewertungen, entwickeln Ideen, erstellen Logos, usw. Diese wertschöpfenden Tätigkeiten sind von hoher ökonomischer Bedeutung Unternehmen nutzen die Internetkultur (Partizipation, Engagement, Selbstverwirklichung,... ), um die Konsumenten zumeist unentgeltlich für sich arbeiten zu lassen Warum machen die Konsumenten da freiwillig mit?

23 Amazons mechanischer Türke Quelle: Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39

24 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Google Cloud Print Ermöglicht das Drucken quasi aus der Cloud heraus Verbreitung internetfähiger Geräte wie Netbooks, Touchpads und Mobiltelefone steigt Einrichtung eines lokalen Druckers ist schwierig Fehlen geeigneter Druckertreiber Teilweise sehr geringen Ressourcen in den Geräten Vielfalt der Betriebssysteme (Mac OS, Android, Windows Mobile... ) Lösung: Google Cloud Print HP bietet kompatible Drucker an Über eine -Adresse lassen sich die Geräte identifizieren und als Cloud-Drucker unter Chrome OS hinzufügen Nutzer sendet sein zu druckendes Dokument an den Dienst, legt die Druckeinstellungen fest und bekommt eine Rückmeldung über die erfolgreiche Ausführung des Auftrags

25 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Google Cloud Print (zwei Arten von Druckern) Google Cloud Print kompatible Netwerkdrucker Drucker ist beim Dienst angemeldet Druckjobs werden an einen Dienst gesendet Dienst bereitet den Druckauftrag auf und leitet ihn an den Drucker weiter Legacy Drucker (sind nicht zu Google Cloud Print kompatibel) Lokal angeschlossene Drucker (USB) oder Netzwerkdrucker Auf einem lokalen PC wird ein Proxy installiert Proxy registriert den Drucker und sendet Druckaufträge an den Dienst Aufbereitete Druckjobs werden über den Proxy an den Drucker gesendet Nachteil: Proxy-Rechner muss zum Drucken eingeschaltet sein

26 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Cloud Gaming Cloud Gaming-Dienste machen High-End Videospiele auf Low-End Geräten (ältere PCs, Fernseher, Mobiltelefone) verfügbar Videospiele werden in den Serverfarmen des Anbieters ausgeführt Ausschließlich die Darstellung erfolgt auf den lokalen Zielgeräten Darstellung wird als komprimierter Videostrom übertragen Benutzereingaben werden zum Anbieter gesendet und dort ausgewertet Nachteil: Die notwendige Kompression reduziert die optischen Qualität Problem: Netzwerklatenzen müssen gering sein, da die Benutzereingaben zu einem entfernten Server übertragen und ausgewertet werden Zeit zwischen Benutzereingabe und Ergebnis auf dem lokalen Anzeigegerät muss gering sein, um den Spielfluss nicht zu unterbrechen Positiver Nebeneffekt für die Anbieter: Keine Raubkopien möglich Ein bekannter Anbieter von Cloud Gaming ist OnLive

27 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Cloud-Betriebssysteme Web-Desktops werden auch als Cloud-Betriebssysteme bezeichnet Bekanntes Produkt aus dieser Gruppe: eyeos Das Betriebssystem und alle installierten Anwendungen und Benutzerdaten befinden sich auf den Serverfarmen des Anbieters Die Benutzer benötigt lediglich einen Computer mit Internetzugang und Browser Der Begriff Cloud-Betriebssystem ist in den meisten Fällen irreführend Auch für die Nutzung eines Cloud-Betriebssystems ist ein Rechner mit Browser und daher ein zugrunde liegendes Betriebssystem nötig Das native Betriebssystem wird nicht ersetzt. Es werden nur die Benutzeranwendungen und Benutzerdaten ausgelagert

28 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Cloud Cooking die Zukunft?!

29 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Beispiele für Plattformdienste Beispiele für Public Cloud-Plattformdienste Google App Engine, Bungee Connect, Heroku, Engine Yard, Zoho Creator und Windows Azure Services Plattform Beispiele für Private Cloud-Plattformdienste AppScale und typhoonae In der Google App Engine (GAE) können Webanwendungen in Python und JAVA in der Google-Infrastruktur betrieben werden AppScale und typhoonae sind freie Reimplementierungen der GAE Ermöglichen den Aufbau eigener, zur GAE kompatibler Plattformdienste

30 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Beispiele für Infrastrukturdienste Beispiele für Public Cloud-Infrastrukturdienste 3tera, Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), GoGrid, Joyent, FlexiScale, Rackspace Cloud und Zimory Public Cloud Beispiele für Private Cloud-Infrastrukturdienste Eucalyptus, Enomaly Elastic Computing Platform, OpenNebula und Nimbus

31 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 HPCaaS Zu den Infrastrukturdiensten gehört auch High Performance Computing as a Service (HPCaaS) Bei HPCaaS ist die Netzwerklatenz zwischen den virtuellen Maschinen und damit die physische Lokalität der Knoten elementar Nur wenige Private Cloud-Lösungen unterstützten das Gruppierung von Knoten OpenNebula und CloudStack Einige Private Cloud-Lösungen bieten überhaupt keine Lokalität der virtuellen Maschinen Eucalyptus Es existieren HPCaaS-Angebote von Public Cloud-Anbietern Cluster Compute Instances in Amazon EC2 HPCaaS ist nicht für alle HPC-Probleme geeignet HPCaaS ist für trivial parallele Probleme geeignet

32 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Organisatorische und funktionale Arten von Clouds

33 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Fazit Cloud Computig ist aktuell DER Hype in der IT Es gibt nicht die eine Cloud-Architektur oder Cloud-Anwendung Cloud Computing kann helfen, die IT zu industrialisieren

34 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Gefahren durch Cloud Computing (2009)

35 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Gefahren durch Cloud Computing (2010)

36 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Verläßlichkeit von Cloud-Diensten? (ähnlicher Fall) Es war die schlimmste Erfahrung seines Berufslebens. Zwei Tage lang war unsere Firma komplett lahmgelegt, sagt Bernhard Bahners, Gründer und Prokurist des Internet-Start-ups Radio.de. Sie können sich gar nicht vorstellen, was hier los war! Los war Folgendes: Niemand in der ganzen Firma konnte mehr auf irgendein internes Dokument zugreifen; Kunden wunderten sich, dass ihre s unbeantwortet blieben; 48 Stunden lang war die Firma ohne Daten und Büro-Software. Dabei war an den beiden Standorten von Radio.de in Hamburg und Innsbruck technisch alles in Ordnung, die Computer liefen, die Datenleitungen funktionierten. Der Grund für den Totalausfall im vergangenen Dezember: ein Fehler im Bezahlsystem von Google. Weil ein Rechnungsbetrag von wenigen Hundert Euro nicht abgebucht werden konnte, hatte der kalifornische Gigant der deutschen Firma kurzerhand den Zugang zu ihrer Büro-Software und den zugehörigen Unterlagen gesperrt. Ohne Vorwarnung. Am liebsten hätte ich das Geld in einen Umschlag gepackt und persönlich hingetragen, sagt Bahners. Aber er habe nicht einmal gewusst, wohin. Für mittelständische europäische Kunden ist die Google-Niederlassung in Dublin zuständig, telefonisch erreichbar ist sie jedoch nicht. Und jene Hilferufe, die der entsetzte Bahners per schickte und ins Formular auf der Google-Website eintrug, blieben zunächst unerhört. Quelle: Dirk Asendorpf, Die Zeit, 17. Februar 2011, S.39 So etwas sollte natürlich nicht passieren!

37 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Google Mail Fehlfunktion Quelle:

38 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Literaturempfehlung und Werbung

39 Christian Baun, Viktor Mauch 3.Vorlesung Cluster-, Grid- und Cloud-Computing Hochschule Mannheim SS /39 Nächste Vorlesung Nächste Vorlesung:

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