Netzmanagement Cloud Computing Webservices & Datacenter

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1 Netzmanagement Cloud Computing Webservices & Datacenter Hochschule Bonn-Rhein-Sieg Sommersemester 2011 Dr. Michael Pauly

2 Organisatorisches Was erwartet Sie: Vorlesung 1: Einführung und Überblick Was ist Cloud Computing Übung 1: Historie; IaaS, PaaS, SaaS Vorlesung 2: Die Basis der Cloud: Virtualisierung Übung 2: Service Level Agreements Vorlesung 3: Kommunikation in der Cloud/Cloud-Desktop Übung 3: Beispiel: Orchestrierung von Cloud Services (Cordys) Vorlesung 4: Cloud & Security, Cloud-Management Übung 4: Bewertung/Erstellung einer Sicherheits-Checkliste Netzmanagement 2

3 Aktuelles aus der Welt der Wolken Meldungen auf heise.de: Student sammelt 15 Millionen Googl -Adressen Störung bei Skype Update Citrix unterstützt OpenStack Netzmanagement 3

4 Vom Hosting zum IT-Service Customer Additional services 1st,2nd,3rd level support, administration, tuning, development, training, upgrades, Application operation Database operation Operating system File system Hardware, network & infrastructure components Backup Backup Backup Monitoring Monitoring Housing Server Hosting Application Hosting Application Service Netzmanagement 4

5 Klassifizierung von RZ-Qualitäten Tier 1 Tier 2 Tier 3 Tier 4 Verfügbarkeit: 99,671% Einfache Zuführung von Energie und Kühlung Keine redundanten Komponenten Statistische Wahrscheinlichkeit von 28,8 Stunden p.a. ungeplanter Ausfallzeit Verfügbarkeit: 99,741% Einfache Zuführung von Energie und Kühlung Redundante Komponenten (aktiv/standby) Unvorhergesehene Störungen oder Ausfälle von Komponenten für zum Ausfall der IT Statistische Wahrscheinlichkeit von 22 Stunden p.a. ungeplanter Ausfallzeit Verfügbarkeit: 99,982% Mehrfache Zuführung von Energie und Kühlung (jedoch nur eine active Zuführung) Redundante Komponenten (aktiv/standby) Parallele Wartung (kein kritisches System fällt bei einer geplanten Infrastruktur-Wartung aus) Statistische Wahrscheinlichkeit von 1,6 Stunden p.a. ungeplanter Ausfallzeit Verfügbarkeit: 99,995% Mehrfache Zuführung von Energie und Kühlung Redundante und fehlertolerante Komponenten (alle Komponenten sind redundant im Parallebetrieb) Statistische Wahrscheinlichkeit von 1 Stunde p.a. ungeplanter Ausfallzeit Netzmanagement 5

6 Durchschnittliche Energieverteilung im Rechenzentrum Andere Rechner 11% Prozessor HVAC Kälteerzeugung/ Kühlung 23% 46% 30% HVAC Ventilatoren 8% 4% 8% 70% Netzteil, Speicher, Ventilatoren, Laufwerke, Licht USV USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung HVAC = Heizung, Lüftung, Klimatechnik Netzmanagement 6

7 Power Usage Effectiveness (PUE) Die Definition PUE = Energieeffizienz eines Datacenters PUE = Total Facility Power IT-Equipment Power PUE Effizienzlevel 3.0 Sehr ineffizient 2.5 Ineffizient 2.0 Durchschnittlich 1.5 Effizient 1.2 Sehr effizient 100 % Ein Beispiel: PUE eines Rechenzentrums heute 54 % 46 % = Netzmanagement 7

8 Cloud Computing Rechenzentren Beispiele T-Systems: Dynamic Data Center Microsoft: Container-Rechenzentren Facebook Google Apple Netzmanagement 8

9 Cloud Computing Rechenzentren T-Systems Stand alone building No direct surrounding building on property border Unsuspicious setting in office- and industrial district Euroindustriepark Central and convenient location (highway A9/city center) Complete concrete and steel construction Groundwater 14 m beneath the building Building 1,3 m above canalization level Specially sealed roof; 300 leakage detectors Technical park (infrastructure) in another location Central sanitary- and employee recreation facilities Area-wide grounding net and lightning protection 2,9 m (height) surrounding security fence with perimeter surveillance Steel barrier against unwanted access Road blocker to ensure single entrance for cars Surveillance by outdoor dome cameras Car registration and passport control Netzmanagement 9

10 Cloud Computing Rechenzentren T-Systems 5 feed-ins of local utility company Separate MVMD (10.000V level) 10 transformers Separate LVMD (low voltage main distribution) on 400V level) Altering current with 230V or rotating current with 400V Redundant emergency power supply Diesel stock for 72 h full load Redundant continuous power supply (static UPS), static with more than accumulators Grounding according to telecommunication norms Separate A-/B-/C bus bar system for the supply of the critical equipment and the non-critical installations Separate bus bar system available in each IT room Separate PDU s per A- und B-client distribution, additional C-distribution Netzmanagement 10

11 Cloud Computing Rechenzentren T-Systems Metal detector Single entry control access system 24x7x365 security Access only with code cards CCTV surveillance in the building Motion detector, infrared sensors, light sensors Observation with 2 independent fire detection system Early smoke detection system (VESDA) Fire protection walls and doors F90 Argon fire extinguishing system Direct connection to fire department 60 cm raised floor level Raised floor: ultimate load 3 t/m² Point load 500 kg Emergency planning and manuals; professional facility management 24h on-call-duty Netzmanagement 11

12 Cloud Computing Rechenzentren Microsoft ITPAC Fertig konfigurierte Container 400 bis Compute Server (?) Beispiel: UN first client of Microsoft s revolutionary IPAC data centre (http://www.cio.co.ke/main- Stories/un-first-client-ofmicrosofts-revolutionary-ipacdata-centre.html) Netzmanagement 12

13 Cloud Computing Rechenzentren Facebook Neue Rechenzentrum in Prineville im US-Bundesstaat Oregon (http://www.computerwoche.de/hardware/data-centerserver/ / ) Rechenzentrumsfläche ungefähr Quadratmeter (erhöht etwa die bisherige Rechenleistung um die Hälfte(?)) Spezifikationen des neuen Rechenzentrums legt Facebook offen: Quelle: Netzmanagement 13

14 Cloud Computing Rechenzentren Google Am 1. April 2009 veröffentlichte Google ein Video, das eines der modernen modularen Google Data Center von innen und außen zeigt. Es wurde nicht gesagt wo das Rechenzentrum sich befindet. Google hat über die Jahre weltweit Rechenzentren aufgebaut. Royal Pingdom zählte weltweit: 19 in den USA, 12 in Europa, 3 in Asien und eins jeweils in Russland und Süd-Amerika. Google Datacenter: Video: Google container data center tour (http://www.youtube.com/watch?v=zrwpsfplx8i) Video: Google data center security (http://www.youtube.com/watch?v=1sczzgfdtbo&feature=player_embedde d) Netzmanagement 14

15 Cloud Computing Rechenzentren Apple Reuters Meldung : Neues Apple Rechenzentrum in North Caralina (http://appadvice.com/appnn/2011/04/apples-mythical-ncdata-center-brink-reality ) 500,000 square foot (?) Anmietung zusätzlicher Rechenzentrumsfläche (DuPont Fabros Technology (DFT)) Netzmanagement 15

16 Cloud Plattformen Google App Engine Netzmanagement 16

17 Cloud Plattformen Google App Engine Umgebung: Webserver (http/https) Datastore unter Verwendung von BigTables Scheduler Anwendungen haben nur Zugriff auf andere Computer mittels HTTP oder Nutzer haben die Möglichkeit via HTTP zuzugreifen Anwendungen erhalten nach einem Request 30 Sekunden Applikationen haben nicht die Möglichkeit in das Filesystem zu schreiben Netzmanagement 17

18 Cloud Plattformen Google App Engine App Engine Services URL Fetch Zugriffsmöglichkeit auf Ressourcen aus dem Internet Mail Versenden von s via API Memcache Schneller Key-Value Cache zur Zwischenspeicherung von Daten Image Manipulation Über die API können folgende Operationen auf JPEG oder PNG- Bilder durchgeführt werden: resize, crop, rotate und flip Images Netzmanagement 18

19 Cloud Plattformen Google App Engine Datastore High Replication Datastore Master/Slave Datastore Netzmanagement 19

20 Cloud Plattformen Google App Engine Quotas & mehr Status: Beispiele: Zxing (http://zxing.appspot.com) ReplayPaint (http://www.replaypaint.com) Netzmanagement 20

21 Cloud Plattformen Google App Engine Quotas Apps pro Entwickler Storage pro App MB Files pro App 1000 Größe pro File Feste Quotas 1 MB s 2000 CPU Megacycles 200 Mio http Request Datasore API Calls URLFetch API Calls Kostenlose tgl. Quotas 2,5 Mio Netzmanagement 21

22 Cloud Plattformen Google App Engine Billable Quota Unit Cost Resource Unit Unit cost Outgoing Bandwidth gigabytes $0.12 Incoming Bandwidth gigabytes $0.10 CPU Time CPU hours $0.10 Stored Data gigabytes per month $0.15 High Replication Storage gigabytes per month $0.45 Recipients ed recipients $ Always On N/A (daily) $0.30 Backends (B1 class) Hourly per instance $0.08 Backends (B2 class) Hourly per instance $0.16 Backends (B4 class) Hourly per instance $0.32 Backends (B8 class) Hourly per instance $ Netzmanagement 22

23 Cloud Plattformen Microsoft Azure Service Platform Größenordnungen Von Microsoft selbst in derzeit ca. 17 weltweit verteilten Rechenzentren betrieben Europäische Rechenzentren in Amsterdam und Dublin Derzeit bestehend aus ca Server Neuartige, modularer Struktur der Rechenzentren auf der Basis von Containern geplant (http://www.youtube.com/watch?v=ppnokb9ftka) Roadmap Launch der Plattform im Oktober 2009 Seitdem ca. alle 6 Monate neue Features, letztes großes Update im November Netzmanagement 23

24 Cloud Plattformen Microsoft Azure Service Platform Compute Build, host and manage complete applications across the world. Storage Secure, scalable and durable storage services for relational, binary and other kinds of data. Content Delivery Network Global solutions with 24 global nodes for delivering highbandwith content. Virtual network Network functionality for securely connecting onpremises and cloud apps. AppFabric Middleware services like Caching, Enterprise Service Bus, Access Control Marketplace Share, buy and sell block components, datasets and finished applications Netzmanagement 24

25 Windows Azure Ergänzung zu bestehenden Optionen SERVER PLATFORM SERVICES PLATFORM AppFabric Build Yourself Microsoft Run Netzmanagement 25

26 Windows Azure Fachliche Architektur DEVELOPER EXPERIENCE Use existing skills and tools Netzmanagement 26

27 Windows Azure Komponenten Windows Azure Windows Server 2008 R2 inkl. IIS 7.0 Verschiedene Leistungskategorien Nutzung komplett eigener VMs möglich Load Balancing Ab 0,05 $/ Std $/Monat 99,95% extern verfügbar 2 Minuten Reaktionszeit für Fail-Over Unbegrenzter Storage Content Delivery Network Azure Connect zur Einbindung lokaler Ressourcen Netzmanagement 27

28 Windows Azure Komponenten SQL Azure Built on SQL Server Technology Über Standardtreiber direkt nutzbar in DB- Entwicklungsumgebungen Von 1 GB (10$/Monat) bis 50 GB (500$/Monat) verfügbar 99,9% Ausfallsicherheit SQL Azure Data Sync SQL Azure Reporting Netzmanagement 28

29 Windows Azure Komponenten AppFabric Services Liefern zusätzliche Middleware-Features Caching, Integration, Composite Apps Service Bus Access Control Netzmanagement 29

30 Eine kleine Geschichte aus der Cloud. Das New York Times Archiv. Aufgabenstellung Konvertierung von 11 Mio. Artikeln und Bildern ( ) aus den Archiven in PDF-Format. Klassischer Ansatz Schätzung der internen IT-Abteilung: 7 Wochen Projektdauer Dollar Hardware-Investition Cloud Ansatz Nutzung von 100 EC2-Instanzen und MapReduce: 24 Stunden 300 Dollar Netzmanagement 30 T-Systems Cloud Camp, Dr. Michael Pauly, 17. September

31 Cloud Plattformen Amazon Web Services Infrastructure As a Service Amazon Simple Storage Service Amazon Elastic Compute Cloud Amazon Simple Queue Service Amazon SimpleDB Commerce As a Service Amazon Flexible Payments Service Fulfillment Web Service People As a Service Amazon Mechanical Turk Alexa Web Services Alexa Web Information Service Alexa Top Sites Alexa Site Thumbnail Alexa Web Search Platform Netzmanagement 31

32 Cloud Plattformen Produktkategorisierung von AWS Netzmanagement 32

33 Cloud Plattformen AWS Management Console Netzmanagement 33

34 Amazon Web Services EC2 Small Large Extra Large Bits RAM 1.7 GB 7.5 GB 15 GB Disk 160 GB Instanz- Speicher (150 GB plus 10 GB Stammpartition) EC2 Compute Units 1 (1 virtueller Kern mit 1 EC2 Recheneinheit) 850 GB 1690 GB 4 (2 virtuelle Kerne mit je 2 EC2 Recheneinheiten) 8 (4 virtuelle Kerne mit je 2 EC2 Recheneinheiten) I/O Performance Medium High High Netzmanagement 34

35 Amazon Web Services Simple Storage Service (S3) Highly scalable data storage in-the-cloud Programmatic access via web services API Simple to get going, simple to use Highly available and durable Pay-as-you-go: Storage: $0.15 / GB / month Data Transfer: starts at $0.18 / GB Requests: nominal charges Netzmanagement 35

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40 Netzmanagement 40

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43 Netzmanagement 43

44 Web-Service Ein Webservice oder Webdienst ist eine Software-Anwendung, die mit einem Uniform Resource Identifier (URI) eindeutig identifizierbar ist und deren Schnittstelle als XML-Artefakt definiert, beschrieben und gefunden werden kann. Ein Webservice unterstützt die direkte Interaktion mit anderen Software-Agenten unter Verwendung XMLbasierter Nachrichten durch den Austausch über internetbasierte Protokolle. Quelle: Netzmanagement 44

45 Kommunikation SOAP (Simple Object Access Protocol) Netzwerkprotokoll Austausch von Daten zwischen Systemen und durchführen von Remote Procedure Calls (RPC) XML zur Repräsentation der Daten TCP/IP zur Übertragung der Nachrichten Quelle: Netzmanagement 45

46 Kommunikation REST (Representational State Transfer) Prinzipien: Adressierbarkeit (Uniform Resource Identifier (URI)) Unterschiedliche Repräsentationen Zustandslosigkeit Wohldefinierte Operationen Verwendung von Hypermedia Der Client kann folgende Kommandos absetzten: PUT, GET, POST, HEAD, OPTIONS und DELETE Netzmanagement 46

47 Office aus der Cloud Beispiele Google Text & Tabellen Microsoft Office Web Apps Thinkfree Online Office Zoho Office Acrobat.com Netzmanagement 47

48 Office aus der Cloud Beispiele Quelle: Netzmanagement 48

49 Literatur & weiterführende Dokumente Netzmanagement 49

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