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1 Status Cloud Computing 1/43 Status Cloud Computing Analyse der aktuellen Systeme und ihrer Grenzen Gregor Klepsch Ausgewählte Kapitel der Systemsoftware: Cloud Computing (SoSe 2010) Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

2 Gliederung Status Cloud Computing 2/43 1 Motivation 2 Chancen von Cloud Computing 3 Herausforderungen und Risiken 4 Analyse aktueller Systeme 5 Fazit

3 1. Motivation Status Cloud Computing 3/43 Umsatz im Cloud Computing Servicemarkt Westeuropa in Mrd ,2 9 8,2 6, ,9 4 5, Woher kommt dieses Wachstum?

4 1. Motivation Status Cloud Computing 4/43 Der Markt für Cloud Computing wächst, denn - Neue Trends und Entwicklungen legen den Einsatz von Clouds nahe - Cloud-Systeme werden konsequent weiterentwickelt - Presse und Unternehmen sorgen für starke Fokussierung Der Markt explodiert aber nicht, denn - Performance und Verfügbarkeit sind oft noch nicht zufriedenstellend - Es gibt einige ungelöste technische Probleme - Unternehmen haben noch Vorbehalte gegenüber der Technik

5 Gliederung Status Cloud Computing 5/43 1 Motivation 2 Chancen von Cloud Computing 3 Herausforderungen und Risiken 4 Analyse aktueller Systeme 5 Zusammenfassung und Fazit

6 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 6/43 Green IT Definition: Green IT soll Informationstechnik ressourcenschonend gestalten. Anwendungsbeispiele: - 0-Watt PCs (Ruhezustand) - Thin Clients - Stromsparende Monitore Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Quelle: [1]

7 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 7/43 Welchen Beitrag leistet Cloud Computing für Green IT? 1. Der Einsatz von Clouds ermöglicht die Umstellung von Desktop-PCs auf Thin Clients Stromverbrauch: - Desktop-PC: ca. 60 Watt / Stunde - Thin Client: ca. 25 Watt / Stunde Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Auch bei Berücksichtigung der nötigen Server ergibt sich noch eine Ersparnis von 40 50%!

8 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 8/43 Pervasive Computing Definition: Allesdurchdringende Vernetzung durch den Einsatz intelligenter Gegenstände Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds

9 Status Cloud Computing 9/43 2. Chancen von Cloud Computing Pervasive Computing Infrastruktur: - Mobile Geräte = Handy, PDA,... - Rechenleistung der Geräte beschränkt - Akkuleistung beschränkt - Anbindung an Internet aber überall und jederzeit vorhanden! Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Aktueller Stand in Deutschland: Das UMTS-Netz deckt in der Bundesrepublik 60% der Bevölkerung mit Bandbreiten bis zu 7,2 Mbit/s ab.

10 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 10/43 Pervasive Computing Idee: - Clouds bieten Rechenleistung/Dienste - Mobiles Gerät übernimmt Anzeige - Mobiles Gerät leitet Eingaben weiter Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds

11 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 11/43 Beispiel: Standortbezogene Dienste Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Quelle: [2]

12 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 12/43 Neue Client-Systeme (Am Beispiel von Google Chrome OS) Besonderheiten von Chrome OS: - Google Chome einzig nutzbare Anwendung - Nur Webapplikationen (Cloud) - Datenspeicherung in der Cloud - Sehr geringe Systemanforderungen - Schnell gebootet, wenig Speicherbedarf Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Quelle: [3]

13 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 13/43 Neue Client-Systeme Was bringen neue Clients für Cloud Computing? - Sprechen Endanwender an - Sorgen für größere Akzeptanz - Integrieren vorhandene Möglichkeiten besser Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds - Sorgen für Wachstum von Clouds

14 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 14/43 Private Clouds Charakter: - Nicht-öffentliche Cloud-Umgebung - Meist in großen Unternehmen - Ähnlich wie das Intranet Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds

15 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 15/43 Private Clouds Vorteile gegenüber Public Clouds: - Alle Komponenten in eigener Hand - Kein Kontrollverlust möglich - Aktives Bandbreitenmanagement - Eigenverantwortung für Verfügbarkeit Chancen Green IT Pervasive Computing Neue Client-Systeme Private Clouds Die perfekte Cloud?

16 Gliederung Status Cloud Computing 16/43 1 Motivation 2 Chancen von Cloud Computing 3 Herausforderungen und Risiken 4 Analyse aktueller Systeme 5 Fazit

17 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 17/43 Sicherheit & Datenschutz Herausforderungen - Gefahr des unerlaubten Zugriffs Speicherort nicht bekannt Gemeinsamer Zugriff vieler Nutzer - Gefahr der Industriespionage - Authentifizierungsmodelle (Benutzer/Passwort) oft nicht ausreichend Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

18 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 18/43 Kompatibilität Herausforderungen - Mangelnde Kompatibilität zwischen den Diensten Wechsel des Anbieters schwierig Gefahr des Vendor Lock-in Problemfelder: - Änderung der angebotenen Dienste - Rückzug des Anbieters aus dem Markt - Preiserhöhungen - Monopolstellungen Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

19 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 19/43 Speicherplatz Herausforderungen Stand 2010: Bedarf an Speicherplatz wächst schneller als das Angebot Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Kostenreduzierung seit 2005: Lokaler Speicher: Faktor 10 Netzwerk-Speicherplatz: Faktor 3! Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

20 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 20/43 Bandbreite Problem: Download von großen Datenmengen aus Clouds ist teuer und langsam Herausforderungen Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Beispiel: Übertragungsdauer von 10 Terabyte Daten bei 20 Mbit/s: ca. 45 Tage Übertragungsgebühren bei Amazon: US$ Lösungsansatz: Versand physikalischer Festplatten mit Express-Diensten Kosten bei Amazon für 10 Terabyte: 400 US$ Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

21 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 21/43 Datenhaltung Problem: Zugriff mehrerer virtueller Maschinen auf denselben physikalischen Speicher ist langsam Gründe: Ständige Neupositionierung des Lesekopfes Caching oft wirkungslos Herausforderungen Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Mögliche Lösung: Verwendung von Flash-Speicher Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

22 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 22/43 Verfügbarkeit Herausforderungen Problem: Dienstgütevereinbarungen oft nicht ausreichend Beispiel Amazon: Erst Ausfälle ab 5 Minuten zählen Verfügbarkeit von eigener Hardware bei großen Unternehmen oft höher als zugesicherte Verfügbarkeit von Cloud-Systemen Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

23 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 23/43 Komplexe Softwareanwendungen Herausforderungen Problem: Zu wenig Unterstützung für große, verteilte Anwendungen Verfügbare Images sprechen eher Private Nutzer und kleine Unternehmen an Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

24 3. Herausforderungen und Risiken Komplexe Softwareanwendungen Amazon Machine Image VMware 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Basis-Betriebssystem Middleware (MySQL, Apache, ) Anwendungsprogramme Status Cloud Computing 24/43

25 3. Herausforderungen und Risiken Status Cloud Computing 25/43 Komplexe Softwareanwendungen Herausforderungen Problem: Zu wenig Unterstützung für große, verteilte Anwendungen Verfügbare Images sprechen eher Private Nutzer und kleine Unternehmen an. Sicherheit & Datenschutz Kompatibilität Bandbreite & Speicherplatz Datenhaltung Verfügbarkeit Komplexe Softwareanwendungen

26 Gliederung Status Cloud Computing 26/43 1 Motivation 2 Chancen von Cloud Computing 3 Herausforderungen und Risiken 4 Analyse aktueller Systeme 5 Fazit

27 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 27/43 Teil 1 Leistungsanalyse im Amazon EC2

28 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 28/43 Was ist Amazon EC2? - EC2 : Elastic Computing Cloud - Bereitstellung von Rechenleistung über Cloud-System - Verwendung virtueller Maschinen - Skalierbar, flexibel - Bedarfsgenaue Abrechnung - Infrastructure as a Service (IaaS) Klassische Cloud-Probleme: Bandbreite, Rechenleistung, Verfügbarkeit,

29 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 29/43 Leistungsmessungen - Ziel: Vergleich einer virtuellen Maschine im EC2 mit einer physischen Maschine gleicher Nennleistung - Durchführung von Benchmarktests - Benchmarktool: HPL ( High Performance Linpack ) - Testsystem: Intel(R) Xeon(R) CPU Theoretische Leistung: 2.66[GHz] 4[Operationen/Zyklus 4[Kerne]= = Gigaflops

30 4. Analyse aktueller Systeme Benchmarktest Amazon EC2 (1) 45 Benchmark theoretisch 40 Rechenleistung [Gflops] Blockgröße Status Cloud Computing 30/43

31 Status Cloud Computing 31/43 4. Analyse aktueller Systeme Ergebnis: Die tatsächliche Rechenleistung beträgt weniger als 50% der theoretisch möglichen Leistung! Gründe für niedrige Leistung: - Overhead durch virtuelle Maschinen - Leistungsregelung durch Ressource Manager - Nachteile beim Zugriff auf physischen Speicher - Caching bei virtuellen Maschinen nicht so effektiv - HPL wurde mit GNU-Compilern kompiliert, in der Cloud arbeiten aber Intel-Prozessoren

32 4. Analyse aktueller Systeme Private Clouds Benchmarktest Amazon EC2 (2) Benchmark theoretisch 400 Rechenleistung [Gflops] Kerne 16 Kerne 36 Kerne Status Cloud Computing 32/43

33 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 33/43 Ergebnis: Je mehr Kerne verwendet werden, desto geringer wird die Leistungseffizienz Gründe für niedrige Leistung: - Prozessoren liegen in der Cloud oft auf unterschiedlichen Rechnern - Erhöhung der Zahl an Kommunikationswegen - Entstehung von Latenzen bei der Kommunikation Unvorhersehbare Leistungseinbrüche

34 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 34/43 Teil 2 Server Based Computing bei Datev

35 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 35/43 Datev eg Allgemein: Mitarbeiter - Sitz in Nürnberg - Zweitgrößtes Softwarehaus Deutschlands - Kunden: Rechtsanwälte, Steuerberater, Personalabteilungen, - Seit 2007 Nutzung einer Private Cloud

36 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 36/43 Datev Server Based Computing (SBC) Struktur: Thin Client Betriebssystem: Linux Öffnet eine Remote Desktop Verbindung Reines Anzeige- und Eingabegerät Windows- Terminalserverfarm Betriebssystem: Windows 2003 Server Installationsort aller Programme Ausführungsort aller Programme Speicherort aller persönlichen Dokumente

37 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 37/43 Datev Server Based Computing (SBC) Anzeige der Bildschirmhinhalte Zentrale Ausführung von Anwendungen Bildschirminhalte Tastatureingaben Mausklicks Endgerät (Thin Client) Terminal Server

38 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 38/43 Zusätzlich: Desktopvirtualisierung Endgeräte Connection Broker Vm 1 Vm 2 Vm 3 Vm 4 Vm 5 Vm 6 Server Vm 7 Vm n

39 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 39/43 Hauptvorteile gegenüber Desktop-PCs - Redundanz und Ausfallsicherheit - Datensicherheit - Von jedem System Zugriff auf persönlichen Desktop - Kosteneinsparungen - Zentrale Aktualisierung von Programmen - Thin Clients sind geräuschlos, klein und sparsam

40 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 40/43 Herausforderungen - Lokale Drucker, Scanner, Peripherie - Bildschirmauflösung, Dual Screen, Beamer am Thin Client - Softwareinstallation - Serverseitig hoher Ressourcenverbrauch bei Virtuellen Maschinen - Rustikale Optik (Klassische Fensterdarstellung) - Zu Beginn hohe finanzielle Kosten

41 Gliederung Status Cloud Computing 41/43 1 Motivation 2 Chancen von Cloud Computing 3 Herausforderungen und Risiken 4 Analyse aktueller Systeme 5 Fazit

42 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 42/43 Fazit Markt für Cloud Computing wird wachsen Gründe: - Green IT - Pervasive Computing - Neue Clientsysteme - Private Clouds

43 2. Chancen von Cloud Computing Status Cloud Computing 43/43 Fazit Bis zur Perfekten Cloud gibt es noch viele Herausforderungen: - Rechenleistung - Bandbreite - Verfügbarkeit - Technische Probleme

44 4. Analyse aktueller Systeme Status Cloud Computing 44/43 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Fragen?

45 Literaturverzeichnis Status Cloud Computing 45/43 [1]: Green IT Logo 0/R_PGYLHzSEI/AAAAAAAAARo/ohMWEP1smiM/s400/logo_green.gif [2]: Loopt / Google Latitude Winfried Dulz: Pervasive Computing. [3]: Google Chrome OS Logo

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