Cloud Computing: Una Soluzione "Private" Basata Su Software IBM (Tesi di laurea di Alberto Scotto)

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TORINO

FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI

CORSO DI LAUREA IN INFORMATICA

Anno Accademico 2010/2011

RELAZIONE DI TIROCINIO

CLOUD COMPUTING:
UNA SOLUZIONE “PRIVATE”
BASATA SU SOFTWARE IBM

Relatore:
PROF. FRANCESCO BERGADANO

Candidato:
ALBERTO SCOTTO

A Stefania,

Ai miei genitori,

Ai miei nonni Argene e Franco.

II

Indice

RINGRAZIAMENTI ..........................................................................................................................................V
INTRODUZIONE .............................................................................................................................................. 1

PARTE I - TEORIA SUL CLOUD COMPUTING......................................................................................... 4

CAPITOLO 1. IL CLOUD COMPUTING............................................................................................................ 6
1.1 Definizioni ...................................................................................................................................... 6
1.2 Caratteristiche principali ............................................................................................................. 10
1.3 Tassonomia, sugli assi cartesiani ................................................................................................. 12
1.3.1 Asse x: dove risiedono i dati (“cloud deployment models”) ............................................................... 13
1.3.1.1 Private cloud ............................................................................................................................ 13
1.3.1.2 Public cloud ............................................................................................................................. 14
1.3.1.3 Community cloud .................................................................................................................... 14
1.3.1.4 Hybrid cloud ............................................................................................................................ 14
1.3.2 Asse y: tipologie di servizi offerti (“service models”) ........................................................................ 14
1.3.2.1 Software as a Service, o “SaaS” ............................................................................................... 15
1.3.2.2 Platform as a Service, o “PaaS” ............................................................................................... 18
1.3.2.3 Infrastructure as a Service, o “IaaS” ........................................................................................ 19
1.3.2.4 Business Process as a Service, o “BPaaS” ............................................................................... 20
1.4 Vantaggi e svantaggi .................................................................................................................... 20
CAPITOLO 2. PRINCIPALI TECNOLOGIE CLOUD .......................................................................................... 23
2.1 Virtualizzazione ............................................................................................................................ 23
2.1.1 Tecniche di virtualizzazione ............................................................................................................... 23
2.1.1.1 Full virtualization ..................................................................................................................... 24
2.1.1.2 Paravirtualization ..................................................................................................................... 24
2.1.1.3 Hypervisor ............................................................................................................................... 24
2.1.2 Vantaggi e svantaggi .......................................................................................................................... 25
2.1.3 Stato dell’arte ..................................................................................................................................... 25
2.1.3.1 Xen........................................................................................................................................... 25
2.1.3.2 KVM ........................................................................................................................................ 26
2.1.3.3 VMware vSphere (v4.1)........................................................................................................... 27
2.2 Automazione ................................................................................................................................. 29
2.2.1 Automazione del provisioning............................................................................................................ 30
2.2.2 Stato dell’arte: IBM Tivoli Provisioning Manager (v7.2) .................................................................. 30
2.3 Service-Oriented Architecture (SOA) ........................................................................................... 32
2.3.1 Definizione ......................................................................................................................................... 32
2.3.2 SOA e il cloud computing .................................................................................................................. 34
CAPITOLO 3. STATO DELL’ARTE IBM “PRIVATE IAAS” ............................................................................ 35
3.1 Offerta “private IaaS” IBM ......................................................................................................... 35
3.2 IBM Tivoli Service Automation Manager (v7.2.1.1) .................................................................... 35

III

3.3 IBM Service Delivery Manager (v7.2.1) ...................................................................................... 39
3.4 IBM Cloud Burst .......................................................................................................................... 42

PARTE II – PRATICA .................................................................................................................................. 44

CAPITOLO 4. LA NOSTRA SOLUZIONE PRIVATE IAAS .................................................................................. 46
4.1 Analisi .......................................................................................................................................... 46
4.2 Progettazione ............................................................................................................................... 48
4.3 Implementazione........................................................................................................................... 50
4.3.1 Installazione di ISDM......................................................................................................................... 50
4.3.2 ConfigurazionI di base di ISDM......................................................................................................... 51
4.3.3 Personalizzazioni e configurazioni avanzate ...................................................................................... 53
CAPITOLO 5. AUTOMAZIONE: IL PROVISIONING DI MYSQL PER WINDOWS E RHEL ................................ 54
5.1 Nozioni di base ............................................................................................................................. 54
5.1.1 Sviluppo di provisioning workflow .................................................................................................... 54
5.1.2 Le definizioni software nel data model ............................................................................................... 57
5.2 Implementazione........................................................................................................................... 59
5.2.1 Simple software product ..................................................................................................................... 59
5.2.2 L’automation package “hosting-environment-core” ........................................................................... 60
5.2.3 Stack dei workflow per il provisioning di simple software products .................................................. 62
5.2.4 Il workflow Default_SoftwareInstallable_Install................................................................................ 64
5.2.5 Extension point LDO .......................................................................................................................... 65
5.2.6 Il nostro Default_SoftwareInstallable_InstallPre ................................................................................ 66
CAPITOLO 6. SELF SERVICE: IL PREVENTIVO ............................................................................................ 68
6.1 L’interfaccia web 2.0 di TSAM ..................................................................................................... 68
6.1.1 Una panoramica .................................................................................................................................. 68
6.1.2 L’implementazione ............................................................................................................................. 70
6.2 Dojo Toolkit.................................................................................................................................. 71
6.3 Il preventivo nel pannello CreateProjectWithServer.................................................................... 73
6.3.1 Il pannello per la creazione di un progetto.......................................................................................... 73
6.3.1.1 Il template ................................................................................................................................ 74
6.3.1.2 La classe Dojo CreateProjectWithServer ................................................................................. 76
6.3.2 Implementazione del preventivo......................................................................................................... 79
6.3.2.1 Personalizzazione del template di CreateProjectWithServer ................................................... 79
6.3.2.2 Personalizzazione della classe CreateProjectWithServer ......................................................... 80
6.4 Estensioni della Self Service Station in TSAM 7.2.2 .................................................................... 83
CAPITOLO 7. CONCLUSIONI ...................................................................................................................... 84
7.1 Ricapitoliamo ............................................................................................................................... 84
7.2 Possibili sviluppi .......................................................................................................................... 85
7.2.1 Preventivo: Disaccoppiare i prezzi delle licenze dei sistemi operativi ............................................... 85
7.2.2 Report di chargeback .......................................................................................................................... 86
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................. 87

IV

Ringraziamenti

Desidero ringraziare1:

 Federico Vietti, per essere stato un’ottima guida aka tutor aziendale, prima; il mi-
glior capo che si possa volere, poi. In particolare, per essere stato un buon cliente
immaginario (vedi Capitolo 4);
 Francesco Bergadano, per avermi aiutato in tutte le questioni legate alla tesi e allo
stage, da quelle teoriche a quelle burocratiche;
 Chiara Brändle e Giuseppe Clerici, di IBM, per il supporto tecnico;
 Giovanna Petrone, per il supporto teorico;
 Viviana Bono, per avermi aiutato, fin da ProgI, a interiorizzare i concetti fonda-
mentali di una buona programmazione (OOP) tra cui il decoupling, che uso in que-
sto stesso lavoro;
 Paola Gatti e Simona Castello, per il supporto burocratico;
 La mia famiglia, per il supporto vario ed eventuale, anche finanziario;
 Gli amici dell’uni, in particolare Niccolò;
 Dulcis in fundo, Stefania, la mia compagna nel viaggio che chiamano vita, per il
continuo sostegno che è stato per me fondamentale per raggiungere questo traguar-
do.

Infine, un ringraziamento speciale va ai miei appunti.

1
Troppo schematico?

V

Introduzione

Il presente lavoro nasce dalla mia collaborazione con Blue Reply2, nonché dalla partner-
ship tra Blue Reply e IBM3.

Scopo della tesi è progettare una soluzione di private cloud di tipo Infrastructure as a Ser-
vice (vedi paragrafo 1.3) usando un prodotto IBM, il Service Delivery Manager 7.2.1, a
partire da una serie di requisiti.

Per raggiungere questo obiettivo, è stato necessario prima di tutto studiare i rudimenti teo-
rici su cui si poggia il cloud computing. Dopodiché, lo studio è stato rivolto verso il Servi-
ce Delivery Manager, che è servito come base per l’implementazione della soluzione. Infi-
ne, si è passati all’implementazione. Quest’ultima ha comportato in primo luogo una più o
meno semplice installazione e configurazione del prodotto IBM, in secondo luogo la scrit-
tura di nuovo codice (funzioni Javascript/Dojo e provisioning workflow di Tivoli Provisio-
ning Manager) per implementare le funzionalità custom.

L’iter seguito durante il tirocinio si riflette in questo lavoro, che si suddivide in due parti:

I. Una prima parte teorica in cui si analizzano le definizioni di cloud computing che
sono state date da più parti, e si approfondiscono alcuni aspetti preponderanti;
II. La seconda, più pratica, in cui viene sviluppata l’analisi, la progettazione e
l’implementazione della soluzione cloud, obiettivo della tesi

Vediamo maggiormente nel dettaglio come si articola il lavoro.

Nel Capitolo 1 vengono introdotti i principali concetti relativi al cloud computing. Si parte
dall’analizzare le definizioni più autorevoli che finora sono state date, ed integrandole si

2
Blue Reply è una società di consulenza informatica specializzata nell’ambito della sicurezza. Il nome
“Blue” deriva dalla speciale partnership che la lega ad IBM. Infatti, quest’ultima è anche conosciuta con il
soprannome di “Big Blue”. Blue Reply fa parte del gruppo Reply, molto attivo sia in Italia che all’estero.
3
IBM è un marchio registrato della International Business Machines Corporation (http://www.ibm.com).

1

giunge ad una definizione comune. Si prosegue poi definendo le caratteristiche principali
del cloud computing: anche in questo caso, analizzando prima alcune tra le teorizzazioni
più autorevoli, e poi giungendo ad una serie di caratteristiche condivise. Infine, si analizza-
no i paradigmi cloud più importanti, quali private, public, hybrid, Infrastructure as a Servi-
ce (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS).

Nel Capitolo 2 si approfondiscono le tecnologie cosiddette abilitanti (non bellissima, ma
molto usata traduzione dall’inglese di “enabling”) il cloud computing, ovvero quelle tecno-
logie che lo supportano, che sono: la virtualizzazione, l’automazione e le architetture servi-
ce-oriented (SOA).

Nel Capitolo 3 si descrivono le principali soluzioni IBM in ambito private IaaS presenti
sul mercato. In particolare, vengono qui introdotti i prodotti che saranno usati nella secon-
da parte per progettare e implementare la nostra soluzione di cloud computing: IBM Tivoli
Service Automation Manager (TSAM) e IBM Service Delivery Manager (ISDM).

Con il Capitolo 4 inizia la seconda parte, quella pratica. In questo capitolo viene introdotta
l’implementazione della soluzione oggetto della tesi, a partire dai requisiti. Sono quindi af-
frontati l’analisi, la progettazione e l’iniziale implementazione (installazione e configura-
zione di base di ISDM). Nei capitoli successivi si affrontano invece le personalizzazioni
più avanzate.

Nel Capitolo 5 si implementano i requisiti relativi all’automazione del provisioning di
MySQL Server e Client. Ciò implica lo studio di alcune nozioni di TPM che consentano di
sviluppare i provisioning workflow necessari a soddisfare i requisiti.

Il Capitolo 6 è dedicato alla personalizzazione dell’interfaccia web 2.0 di TSAM, dalla
quale vengono creati i server virtuali. Dopo uno studio approfondito dell’implementazione
dell’interfaccia, limitatamente alla parte che permette la creazione di un nuovo progetto di
server virtuali, si discute come può essere implementata una tabella che mostri all’utente
un preventivo del progetto che va a creare.

Nel Capitolo 7, infine, si tirano le somme e si presentano alcuni possibili punti di esten-
sione della nostra soluzione.

2

PARTE I - Teoria sul cloud computing

4

Capitolo 1. Il cloud computing

1.1 Definizioni

Dietro l’espressione “Cloud computing” vi è un modello computazionale che si è evoluto
nei decenni a partire dagli anni ’60, quando John McCarthy affermò che “computing may
someday be organized as a public utility just as the telephone system is a public utility.
[…] The computer utility could become the basis of a new and important industry”4. Ma
“Cloud computing” è un termine (la buzzword del momento, per usare un inglesismo) in-
trodotto di recente nel mondo informatico: ne segue che non esiste una definizione ufficia-
le. Perciò, in questo paragrafo analizzeremo le definizioni date da alcune tra le fonti più au-
torevoli sulla scena IT mondiale, e cercheremo di giungere ad una definizione condivisa.

Partiamo da un’analogia: Cloud è l’industrializzazione dell’IT. Pensiamo al processo di in-
dustrializzazione, a cosa c’era prima e a cosa ha portato in diversi settori.

Riguardo all’industria delle telecomunicazioni, un tempo, affinché A potesse parlare con
B, era necessario che un operatore collegasse fisicamente i due capi del telefono. Ciò non
era molto scalabile né economico, ed era inoltre facile commettere errori. Oggi, grazie agli
switch, il processo di collegamento di due apparati telefonici è completamente automatiz-
zato, e di conseguenza molto più efficiente, scalabile ed economico.

Nell’industria dell’automobile, Henry Ford rese più efficiente il processo di produzione in-
troducendo il sistema di lavoro della catena di montaggio. Questo permise di migliorare la
qualità del prodotto e nel contempo di abbassare i costi, facendo dell’automobile un bene
di massa.

4
Citazione tratta dalla conferenza che John McCarthy tenne durante il centenario del MIT nel 1961.

6

Riguardo al settore bancario, una volta, se non riuscivi ad arrivare in banca prima dell’ora
di chiusura, non potevi disporre dei tuoi risparmi per quel giorno. Oggi, grazie agli ATM
(Automated Teller Machine) e ai bancomat, è possibile effettuare prelievi o versamenti a
qualunque ora del giorno e della notte.

Queste forme di innovazione o di industrializzazione esemplificano ciò che il cloud com-
puting si prefigge di fare nel campo dell’Information Technology: rendere i processi IT più
semplici, intuitivi, scalabili e rapidi nell’erogazione.

In generale, il termine “cloud” si rifà alla nuvola storicamente usata per indicare grafica-
mente Internet, che è una rete di reti eterogenee.

Figura 1.1: la Nuvola

Infatti, nel cloud computing vengono nascosti i dettagli dell’architettura e
dell’infrastruttura che c’è dietro, mentre ciò che viene esposto all’esterno è unicamente il
concetto di servizio. Il servizio è l’entità astratta che l’ambiente cloud è in grado di fornire,
e che l’utente può richiedere. I servizi, come vedremo, possono andare dall’utilizzo di un
certo software, all’utilizzo di un intero server (virtuale).

Cloud computing è un mix di vari modelli computazionali, con i quali viene spesso confu-
so, quali:
7

 grid computing: modello di calcolo distribuito, parallelo, in cui una serie di calco-
latori eterogenei condividono le risorse computazionali;
 utility computing: un modello incentrato sul pay-per-use, in cui, come nel caso
dell’energia elettrica, l’utente utilizza delle risorse (computazionali), e alla fine del
periodo di utilizzo paga per ciò che ha consumato;
 autonomic computing: modello che prevede che il calcolatore abbia in sé gli stru-
menti necessari per auto-gestirsi senza bisogno dell'intervento umano.

Dopo aver visto una panoramica generale, proseguiamo analizzando alcune definizioni au-
torevoli, in cui, come vedremo, si possono riconoscere i tratti del grid, dell’utility e
dell’autonomic computing.

1.1.1 NIST
La prima definizione che consideriamo è quella data in [1] dal National Institute of Stan-
dards and Technology (NIST). NIST è un’agenzia del governo USA la cui missione è
promuovere l’innovazione degli Stati Uniti e la competitività industriale attraverso la defi-
nizione di nuovi standard e attraverso il progresso nella scienza della misurazione e nella
tecnologia. In particolare, in ambito ICT, il NIST è responsabile della definizione di stan-
dard e di linee guida, inclusi i requisiti minimi, con lo scopo di fornire a tutte le agenzie
governative un adeguato livello di sicurezza delle informazioni.

Cloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on‐demand net-
work access to a shared pool of configurable computing resources (e.g., networks,
servers, storage, applications, and services) that can be rapidly provisioned and
released with minimal management effort or service provider interaction.

In altri termini, secondo il NIST, il cloud computing è un modello di erogazione e consu-
mo on-demand di risorse e servizi IT. Possiamo notare che nella definizione del NIST ven-
gono evidenziati i seguenti aspetti:

 le risorse computazionali come unità di scambio tra utente/cliente e cloud provi-
der5 (grid computing);

5
Il cloud provider è il fornitore dei servizi cloud

8

 la rete come mezzo di accesso alle risorse;
 il carattere on-demand (i.e. “su richiesta”) dell’erogazione di risorse;
 la rapidità nell’erogazione delle risorse all’utente;
 lo scarso livello di gestione e di interazione che è richiesto al cloud provider du-
rante l’erogazione delle risorse (autonomic computing)

1.1.2 Gartner
Gartner6 è una multinazionale, leader mondiale in ricerca e consulenza informatica. In [2],
Gartner definisce il cloud computing come:

a style of computing where massively scalable IT-enabled capabilities are
delivered “as a service” to external customers using Internet technologies

In questa definizione si pone in particolar modo l’accento su tre aspetti:

 la scalabilità;
 il servizio come unità atomica di scambio;
 l’uso di Internet come mezzo fisico di propagazione dei servizi.

1.1.3 Cisco
Cisco7 Systems è una multinazionale leader nella progettazione e nella vendita di apparati
di networking, dai router ai telefoni VoIP. In [3], Cisco definisce il cloud computing come:

IT resources and services that are abstracted from the underlying infrastruc-
ture and provided “on-demand” and “at scale” in a multitenant environment.

Qua le parole chiave sono:

 Risorse IT
 Servizi astratti
 On-demand
 Scalabilità (“at-scale”)

6
Gartner è un marchio registrato di Gartner, Inc (http://www.gartner.com).
7
Cisco è un marchio registrato di Cisco Systems, Inc. (http://www.cisco.com).

9

 Ambiente multitenant

Osserviamo che quattro su cinque di queste parole chiavi le abbiamo già incontrate nelle
definizioni precedenti. L’unica espressione nuova è ambiente multitenant, che indica che
una singola “istanza” cloud fornisce risorse a molti utenti, facendo sì che il cloud provider
ottenga dei notevoli risparmi.

1.1.4 La nostra definizione
Dopo questa carrellata di definizioni, possiamo quindi definire il cloud computing come un
paradigma di computazione tale che:

 I servizi (o, da un punto di vista più tecnico, le risorse computazionali) sono dispo-
nibili su richiesta del cliente/utente, tramite una rete locale (e in questo caso si parla
di private cloud8) o tramite Internet (public cloud9);
 L’architettura è scalabile ed elastica: è cioè in grado di gestire quantità variabili di
carico, secondo le necessità;
 Una volta che l’ambiente cloud è stato configurato opportunamente, è in grado di
gestirsi autonomamente, senza bisogno dell’intervento umano (salvo che si voglia
erogare nuovi servizi, o modificare quelli già esistenti).

1.2 Caratteristiche principali

Vediamo ora meglio quali sono gli elementi che caratterizzano una qualunque soluzione di
cloud computing. Come per le definizioni, anche per quanto riguarda le caratteristiche non
esiste un’unica teorizzazione, ma diverse. Procediamo quindi ad analizzare le più impor-
tanti, e alla fine cercheremo di ricavarne una sintesi.

1.2.1 NIST
In [1], il NIST affronta la questione da un punto di vista leggermente tecnico, e identifica
le seguenti caratteristiche essenziali:

8
Come vedremo nel paragrafo 1.3.1.1, il private cloud è un cloud locato e gestito internamente
all’organizzazione che lo utilizza
9
Al contrario del private cloud, il public cloud è locato e gestito esternamente all’organizzazione che lo uti-
lizza (vedi par. 1.3.1.2)

10

 Self-service on-demand: l’utente finale, in ogni momento, può autonomamente fa-
re richiesta di un servizio senza bisogno di interagire con operatori umani del cloud
provider;
 Accesso di rete: i servizi cloud sono disponibili sulla rete e sono accessibili tramite
client eterogenei (es: telefoni cellulari, computer portatili, palmari, ecc.);
 Pool di risorse: le risorse computazionali del cloud provider sono organizzate in un
pool di risorse in modo che possano essere assegnate e riassegnate in base alle ri-
chieste dei vari utenti. Il termine pool indica un insieme di risorse potenzialmente
eterogenee (anche dal punto di vista della localizzazione geografica), che vengono
trattate come se fossero omogenee;
 Rapidità ed elasticità: la fornitura di servizi avviene in maniera rapida ed elastica;
in altre parole, il cloud computing è in grado di soddisfare velocemente e agilmente
le richieste degli utenti;
 Monitoraggio delle risorse: l’utilizzo delle risorse può essere monitorato e con-
trollato a vari livelli (a livello di spazio disco, piuttosto che tempo di CPU, oppure
ancora a livello di banda). Inoltre, possono essere prodotti dei report sull’utilizzo,
utili sia al cloud provider che all’utente finale.

1.2.2 IBM
Al contrario del NIST; IBM in [4] adotta un taglio più commerciale, di alto livello e orien-
tato al cliente. Infatti, come suggerisce il titolo (“IBM cloud channel sales guide”), [4] è un
documento destinato ai partner commerciali di IBM, che hanno il compito di vendere i suoi
prodotti cloud.

Dunque, IBM identifica le seguenti cinque caratteristiche che dovrebbero essere comuni a
qualunque soluzione di cloud computing, sia essa di IBM, di Microsoft10 o di Amazon, pu-
blic o private:

 Catalogo dei servizi: è l’interfaccia tra l’utente e l’ambiente cloud; a sua volta, il
catalogo può essere consultato dall’utente attraverso un’interfaccia web, tramite la
quale l’utente può inoltrare le richieste di servizi.

10
Microsoft è un marchio registrato di Microsoft Corporation (http://www.microsoft.com).

11

 Automazione: è una caratteristica invisibile all’utente finale, che permette di na-
scondere la complessità che c’è dietro al soddisfacimento di una richiesta di un ser-
vizio. Ne parleremo in dettaglio nel paragrafo 2.2.
 Virtualizzazione: tecnologia nata diversi decenni fa, è l’ingrediente fondamentale
di un ambiente cloud. La virtualizzazione sarà approfondita nel paragrafo 2.1.
 Metering: la capacità di fornire informazioni e statistiche sull’utilizzo dei servizi
cloud da parte di ogni utente. Strettamente legato al metering, vi è il billing (detto
anche chargeback), termine con cui si intende il processo di generazione delle fat-
ture a partire dai dati di utilizzo forniti dal metering, usando un insieme di policy di
fatturazione stabilite a priori.
 Customer‐focused: come nel settore retail, il cliente viene prima di tutto, perciò
gli deve essere completamente rivolta l’attenzione di coloro che gestiscono
l’ambiente cloud. Bisogna cioè fare in modo che le esperienze del cliente siano
sempre positive, dal momento in cui richiede un servizio fino al momento in cui ri-
ceve la fattura.

1.2.3 Sintesi
In conclusione, possiamo dire che un’architettura cloud, per essere chiamata come tale, de-
ve essere composta dai seguenti pilastri: virtualizzazione, automazione, billing e charge-
back. Deve inoltre essere caratterizzata da un alto grado di elasticità e scalabilità (sia verso
l’alto che verso il basso, cioè sia che l’utilizzo del sistema cresca, sia che diminuisca). Infi-
ne, deve essere presente un’interfaccia user-friendly (il catalogo dei servizi) che permetta
all’utente di richiedere un servizio quando ne ha bisogno, in modo rapido e semplice.

1.3 Tassonomia, sugli assi cartesiani

Esistono diversi modelli di cloud computing. Li possiamo distinguere in base a due criteri
fondamentali:

a. Il luogo dove risiedono fisicamente i dati
b. Le tipologie di servizi offerti

Se immaginiamo di mettere questi due criteri sugli assi cartesiani, facendone il prodotto
cartesiano otteniamo i principali modelli di cloud esistenti. I “principali” e non “tutti” per-

12

ché, come è già stato detto, il cloud computing è una branca dell’informatica ancora in
evoluzione. Qualunque classificazione non può quindi essere considerata come definitiva.

1.3.1 Asse x: dove risiedono i dati (“cloud deployment models”)
In base al luogo dove risiedono fisicamente i dati, possiamo distinguere quattro tipologie di
cloud (anche detti cloud deployment models) [1]:

 Public
 Private
 Hybrid
 Community

Figura 1.2: Cloud deployment models

1.3.1.1 Private cloud
Come dice la parola stessa, nel private cloud l'infrastruttura è utilizzata esclusivamente da
una sola organizzazione. Come mostrato in Figura 1.3, può essere gestita dall'organizza-
zione stessa oppure da terzi (managed private cloud); inoltre può risiedere all’interno dei
locali dell’organizzazione (on premise) o essere ospitata nei locali di terzi (off premise, ho-
sted private cloud).

13

Figura 1.3: Tipologie di Private Cloud

1.3.1.2 Public cloud
Diametralmente opposto al private, nel public l'infrastruttura cloud è messa a disposizione
di chiunque voglia usufruirne, dal privato cittadino al grande gruppo industriale, ed è di
proprietà di un'organizzazione che vende servizi cloud (i.e. il “cloud provider”).

1.3.1.3 Community cloud
L’infrastruttura cloud è condivisa tra organizzazioni diverse, facenti però tutte parte di una
stessa “comunità” con dei valori comuni (es: la mission, le policy, ecc.). Come nel caso
private, può essere gestita dalle organizzazioni stesse, oppure da terzi (managed commu-
nity cloud); inoltre può essere on premise o off premise (hosted community cloud).

1.3.1.4 Hybrid cloud
Nell’hybrid, l’architettura cloud è composta da due o più cloud (ad es. una private e una
public) integrate tra loro attraverso degli standard o mediante tecnologie proprietarie, e re-
se così inter-operabili.

1.3.2 Asse y: tipologie di servizi offerti (“service models”)
In base al tipo di servizi offerti dal cloud provider, possiamo distinguere tre principali tipo-
logie di cloud (anche detti service models) [1]:

 Software as a Service (SaaS)
 Platform as a Service (PaaS)
 Infrastructure as a Service (IaaS)

14

Questi tre, come potremo dedurre dalle relative definizioni del NIST, si differenziano so-
stanzialmente per il livello di controllo (in ordine crescente) che viene concesso all’utente
sull’infrastruttura del provider.

Altre classificazioni includono anche:

 Business Process as a Service (BPaaS)
 Storage as a Service (SaaS)
 Communications as a service (CaaS)
 Network as a Service (NaaS)
 Monitoring as a Service (MaaS)
 …
 Everything as a Service (XaaS o *aaS)

Quest’ultimo non è un vero e proprio service model. In realtà, è semplicemente un modo
per indicare le infinite possibilità (in termini di servizi) che il cloud computing è in grado
di offrire. Parafrasando, “XaaS” significa che “qualunque cosa può essere offerta come un
servizio”.

Entriamo ora nel dettaglio, definendo i modelli più significativi citati sopra.

1.3.2.1 Software as a Service, o “SaaS”
Il termine “SaaS” esiste dagli anni ’90, da prima che si cominciasse a parlare di cloud
computing. Una semplice definizione di SaaS è la seguente [5]:

Software deployed as a hosted service and accessed over the Internet.

In [1], il NIST dà una definizione più completa:

The capability provided to the consumer is to use the provider’s applica-
tions running on a cloud infrastructure. The applications are accessible
from various client devices through a thin client interface such as a web
browser (e.g., web-based email). The consumer does not manage or control
the underlying cloud infrastructure including network, servers, operating
systems, storage, or even individual application capabilities, with the pos-
sible exception of limited user-specific application configuration settings.

15

In altre parole, SaaS è un modello di distribuzione centralizzata del software, in cui il ser-
vizio cloud fornito consiste nell’utilizzo on-demand di un software in forma di applicazio-
ne web, tipicamente accessibile attraverso un browser.

Vantaggi e svantaggi
Come indicato in [6], in confronto al tradizionale modello di distribuzione del software che
prevedeva l’installazione da CD (o da altre fonti) sulla propria macchina, il modello SaaS
apporta alcuni benefici per l’utente, dal momento che, grazie alla centralizzazione, oneri
che prima erano in carico all’utente, ora sono spostati a carico del cloud provider. D’altra
parte, per le stesse ragioni, il SaaS presenta anche dei problemi.

Analizziamo prima i vantaggi:

 Piccole (se non nulle) conseguenze sulla macchina dell’utente
L’utente, infatti, non deve più installare il software prima di utilizzarlo, ma gli basta
avere un browser e una connessione di rete. In questo modo si evita qualunque po-
tenziale problema di conflittualità tra il nuovo software e l’ambiente locale.

Questo punto rappresenta un beneficio anche per il cloud provider. Infatti, gli com-
porta una forte riduzione dei costi per la distribuzione del software. Questa, a sua
volta, può portare a maggiori investimenti nello sviluppo e nel miglioramento del
software, e quindi rappresenta un ulteriore beneficio per gli utenti.

 Risparmio per l’utente nei costi di aggiornamento delle sue macchine
Dato che l’applicazione viene eseguita sulle macchine del provider, l’utente ottiene
un risparmio in termini di risorse computazionali della sua macchina, e, di conse-
guenza, un risparmio nei costi di aggiornamento hardware o software della macchi-
na, che potrebbe essere necessario per soddisfare i requisiti minimi della nuova ap-
plicazione.
 Ottimizzazione delle licenze software
La gestione delle licenze risulta semplificata. Un cliente può ora acquistare una sin-
gola licenza ed utilizzarla su più computer in momenti diversi. È così possibile evi-
tare di comprare molteplici licenze, una per ogni computer, con il rischio di non
sfruttarle tutte allorquando uno di quei computer non venga utilizzato.

16

 Centralizzazione dell’amministrazione dell’applicazione e dei dati
Il cloud provider ha l’onere della gestione e del controllo sia dell’applicazione che
dei dati di ogni utente, i quali sono memorizzati sui server del cloud provider.
Il lato positivo è che l’utente ha minori responsabilità in merito alla sicurezza dei
dati: ora, è il cloud provider che deve provvedere ad eseguire il backup dei dati a
intervalli regolari, predisporre delle misure adeguate di disaster recovery, ecc. Inol-
tre, l’utente è anche esonerato dal rischio di portare con sé i dati durante gli spo-
stamenti, poiché essi sono sempre disponibili sulla nuvola. Infine, se supportata da
logiche applicative, la gestione centralizzata agevola la condivisione dei dati con al-
tri utenti cloud.

Sull’altro lato della medaglia, troviamo tre principali punti problematici:

 Sicurezza dei dati
La centralizzazione dei dati, se da un lato fornisce una certa sicurezza per l’utente,
dall’altro potrebbe costituire un grosso problema se il cloud provider non è in grado
di proteggerli più che adeguatamente.
 Sicurezza del browser web
Come abbiamo visto, l’unico punto di accesso per l’utente alla fruizione del SaaS è
il browser. Di conseguenza, esso è un potenziale punto debole del sistema.
 Forte dipendenza dalla rete
Dato che l’applicazione viene eseguita sui server del provider, la disponibilità della
stessa dipende a sua volta dalla disponibilità della rete. È possibile mitigare in parte
questo problema prevedendo una modalità di lavoro offline; tuttavia, per la natura
intrinseca del SaaS, sarebbe del tutto naturale se in questa modalità molte delle fun-
zionalità del software non fossero disponibili.

Esempio: Google Docs
Un esempio molto famoso di SaaS sono i Google11 Docs, una suite per ufficio che com-
prende un word processor, un foglio di calcolo, un’applicazione per le presentazioni e una
per disegnare. In questo caso, il cloud provider (i.e. Google) ha scelto di rendere il suo
SaaS fruibile a chiunque, senza alcun costo.

11
Google è un marchio registrato di proprietà di Google Inc. (http://www.google.com)

17

1.3.2.2 Platform as a Service, o “PaaS”
Di seguito riportiamo la definizione di PaaS data dal NIST [1]:

The capability provided to the consumer is to deploy onto the cloud infra-
structure consumer-created or acquired applications created using program-
ming languages and tools supported by the provider. The consumer does not
manage or control the underlying cloud infrastructure including network,
servers, operating systems, or storage, but has control over the deployed ap-
plications and possibly application hosting environment configurations.

Essenzialmente, i cloud PaaS forniscono piattaforme di sviluppo software costituite da
framework e da ambienti run-time: i primi supportano lo sviluppo vero e proprio, i secondi
permettono di eseguire, e quindi anche di testare, il software sviluppato. Gli utenti PaaS
sono quindi non solo gli sviluppatori di software, ma anche gli utenti finali che usano quel
software sviluppato. Una tipica offerta PaaS si presenta agli utenti sviluppatori in forma di
API.

Seguendo [6], analizziamo i pro e i contro di una simile soluzione.

I vantaggi per gli utenti sono gli stessi del SaaS, ovvero: minori costi iniziali, nessuna re-
sponsabilità e nessun coinvolgimento nel setup e nella manutenzione dei componenti della
piattaforma. Inoltre, i framework PaaS forniscono di solito dei design pattern che aiutano
gli sviluppatori a costruire software altamente scalabile in grado di gestire picchi di carico.

Per quanto riguarda gli svantaggi, oltre a quelli evidenziati per il SaaS, si aggiungono i se-
guenti problemi:

 Portabilità tra differenti provider PaaS
Ogni cloud provider usa implementazioni proprie (es: l’interfaccia delle strutture
dati come la hash table) che rendono molto difficile il “trasloco” di un software da
un provider all’altro, malgrado il linguaggio di programmazione dei due PaaS possa
essere lo stesso. Come rimedio, gli sviluppatori possono cercare di programmare
per interfacce (che è in generale una buona pratica di programmazione), ma ciò può
andare a scapito dell’efficienza, perché non permette di sfruttare appieno le possibi-
lità offerte da uno specifico provider.

18

 Complessità di un’applicazione PaaS
A differenza di un’applicazione che deve essere eseguita in un ambiente locale e
isolato, un’applicazione PaaS è molto più complessa, in primo luogo perché deve
accedere alla rete. Perciò, lo sviluppatore deve considerare molteplici aspetti con-
cernenti la sicurezza delle trasmissioni (la crittografia su tutti), e deve padroneggia-
re molte tecnologie e linguaggi di programmazione (HTML, HTTP, XML, ecc.).

Esempio: Google App Engine
Google App Engine è l’offerta PaaS di Google, una piattaforma che permette lo sviluppo
di applicazioni web e l’hosting delle stesse presso i data center di Google. Tali applicazioni
possono così beneficiare di un alto grado di scalabilità, lo stesso di cui gode ognuna delle
Google apps. Al momento, i linguaggi di programmazione supportati sono Java12, Python e
Go13. Per ognuno di questi linguaggi, Google ha pubblicato dei software development kit
(SDK) ad hoc, che si possono scaricare liberamente dal sito e installare sulla propria mac-
china per cominciare a sviluppare. L’utilizzo della piattaforma di Google è gratuito, alme-
no inizialmente, ed è possibile poi acquistare aggiuntive risorse computazionali, di memo-
ria e di banda, in funzione delle esigenze.

1.3.2.3 Infrastructure as a Service, o “IaaS”
In questa rassegna di service models, IaaS rappresenta il livello di astrazione più basso. In-
fatti, il servizio fornito dallo IaaS è essenzialmente l’utilizzo di una macchina virtuale. Il
livello di controllo per l’utente è inversamente proporzionale a quello di astrazione:
l’utente può infatti configurare la macchina dalle fondamenta, a partire dalla scelta del si-
stema operativo. Di seguito riportiamo la definizione del NIST [1]:

The capability provided to the consumer is to provision processing, storage, networks,
and other fundamental computing resources where the consumer is able to deploy and
run arbitrary software, which can include operating systems and applications. The
consumer does not manage or control the underlying cloud infrastructure but has
control over operating systems, storage, deployed applications, and possibly limited
control of select networking components (e.g., host firewalls).

12
Java è un marchio registrato di Oracle (http://www.oracle.com).
13
Go è un linguaggio di programmazione imperativo nato nel 2009 e sviluppato da Google.

19

Seguendo [6], analizziamo i pro e i contro dello IaaS.

Tra i vantaggi possiamo citare:

 la possibilità di affittare hardware virtuale in modo efficiente e flessibile;
 il totale controllo sulle VM, che porta una grande flessibilità riguardo alle applica-
zioni che si possono portare nel cloud (es: legacy).

Tra gli svantaggi, invece, citiamo:

 l’uso della rete e le problematiche associate, quali la sicurezza delle comunicazioni
e la grande dipendenza dalla connessione di rete (disponibilità e prestazioni);
 se sulle VM si eseguono delle applicazioni legacy, ne possono derivare dei proble-
mi di sicurezza dovuti alle vulnerabilità di quelle stesse applicazioni.

1.3.2.4 Business Process as a Service, o “BPaaS”
BPaaS offre come servizi i processi di business. BPaaS sta un gradino sopra a SaaS, poiché
è ad un livello di astrazione più alto.

Ad esempio, possono essere forniti processi per la gestione dei benefit dei dipendenti, per i
viaggi di lavoro, o anche processi IT quale il processo del test del software. Richiedere il
processo del test del software come servizio cloud vuol dire esternalizzare l’intero proces-
so, comprese le persone che lo svolgono [7].

1.4 Vantaggi e svantaggi

I pro e contro specifici per ogni service model sono già stati discussi nel corso del paragra-
fo 1.3.2. Ora analizziamo quelli più generali, a livello di architettura cloud.

Come indicato in [8], il cloud computing presenta numerosi vantaggi:

 Tempi di provisioning più rapidi, che portano anche a un minore time-to-market
per nuovi prodotti software e servizi, e all’ottimizzazione delle tempistiche di pro-
getto;

20

 Minori investimenti in hardware e software. Grazie al pay-per-use, il cloud
computing consente infatti di usufruire di risorse computazionali arbitrariamente
grandi per un determinato periodo di tempo: basti pensare che il costo di 100 ore di
un server è del tutto equivalente al costo di 1 ora per 100 server. Tutto ciò, in parti-
colare, è positivo per le start-up e per le PMI (Piccole e Medie Imprese), le quali
non si possono economicamente permettere un’infrastruttura IT molto potente;
 Ambienti di test più facili da creare e distruggere, e meno costosi. Ciò vale in
modo particolare se servono per limitati periodi di tempo;
 Minore carico di lavoro per il data center interno all’organizzazione: adottando
una soluzione hybrid si possono esternalizzare i picchi di carico;
 Minore impatto ambientale, grazie al risparmio energetico dovuto principalmente
al consolidamento dei server, attraverso la virtualizzazione dell’infrastruttura;
 Migliore controllo economico sugli asset IT, grazie al sistema di billing e charge-
back;
 Minore spreco di tempo e di risorse umane per la piccola manutenzione, grazie
all’automazione.

Parlando invece dei problemi insiti nel cloud computing, il più rilevante è legato alla sicu-
rezza, e costituisce probabilmente il principale ostacolo all’adozione del cloud. La sicurez-
za comprende molti aspetti: la sicurezza dei data center e dei dati che ospitano da un punto
di vista fisico; la sicurezza dei dati (quelli che sono memorizzati nel datacenter, ma anche
quelli in transito tra il datacenter e le macchine degli utenti) da un punto di vista elettroni-
co; il dovere che hanno alcune organizzazioni di adeguarsi a degli standard di sicurezza;
vincoli di carattere legale che impongono di avere i dati in determinate zone geografiche. Il
problema della sicurezza vale specialmente nel caso del public cloud, ma bisogna dire che
è comune a qualunque forma di outsourcing, e si può riassumere con una frase di Richard
Stallman, noto sostenitore del software libero:

Una ragione per la quale non si dovrebbero usare le applicazioni web è che si perde con-
trollo. Non va bene, così come non va bene usare programmi proprietari. Fate le vostre
computazioni su un computer vostro, con la vostra copia di un programma che rispetta le
vostre libertà. Se usate un programma proprietario o il server di qualcun altro, siete senza
difese. Vi state mettendo nelle mani di chiunque abbia sviluppato quel software.

Un altro problema è il cosiddetto lock-in, termine che riassume la difficoltà per gli utenti di
migrare i dati da un provider ad un altro (portabilità) e la difficoltà ad integrare insieme

21

più ambienti cloud di provider differenti (interoperabilità). Ciò è causato dalla mancata
adozione di standard aperti da parte dei cloud provider. Un’iniziativa che va in tale dire-
zione è quella supportata da opencloudmanifesto.org, in cui è pubblicato un manifesto [9]
contenente una serie di principi a favore di standard aperti per il cloud. Al momento, que-
sto manifesto è supportato da oltre 400 organizzazioni14.

L’ultimo problema che citiamo è dato dalla difficoltà di fare una stima precisa dei costi e
del rapporto tra costi e benefici. In un contesto pay-per-use può infatti essere difficile pre-
vedere quali saranno i livelli di utilizzo dei servizi cloud. In questa sede non ci addentria-
mo nell’argomento; per un approfondimento vedere [10].

Infine, a tutti questi problemi se ne può aggiungere un altro: il problema del digital divide,
in particolare nell’accezione che indica la scarsa qualità delle infrastrutture di rete di un
paese. Un esempio è l’Italia, dove la banda larga è arrivata a 20Mbps in downlink solo re-
centemente e solo in poche aree.

14
http://www.opencloudmanifesto.org/supporters.htm

22

Capitolo 2. Principali tecnologie cloud

2.1 Virtualizzazione

Il primo passo verso l’adozione del cloud consiste nel virtualizzare l’infrastruttura.

In generale, “virtualizzare” significa astrarre i dettagli fisici ponendoli su un piano logico.
Questo processo di astrazione di una risorsa (fisica) permette ai suoi utenti un accesso più
semplice, efficiente e sicuro.

Per fare degli esempi, il caso più conosciuto di virtualizzazione è quello in cui su una sola
macchina fisica vengono eseguite molte macchine virtuali (dette anche VM, come “virtual
machine”): in questo caso, possiamo notare che abbiamo una relazione uno-molti. Ma, al
contrario, è possibile anche virtualizzare più risorse per farle sembrare una sola: trattasi del
pooling delle risorse, concetto cui abbiamo già accennato nel Capitolo 1.

2.1.1 Tecniche di virtualizzazione
In letteratura sono definite molte tipologie di virtualizzazione. Per citarne alcune: hardware
virtualization, server virtualization, application virtualization, desktop virtualization, net-
work virtualization, storage virtualization, operating system virtualization, full virtualiza-
tion, paravirtualization, partial virtualization. Senza perderci in inutili nozionismi, focaliz-
zeremo il nostro studio sulle tecniche di virtualizzazione che interessano i data center e il
cloud computing, in particolare il modello IaaS. Parleremo perciò di platform virtualiza-
tion.

La virtualizzazione di tipo platform (anche detta di tipo hardware, o server) permette di
creare un ambiente virtuale e di farci girare qualunque tipo di sistema operativo e di appli-
cazioni. In un contesto cloud, è usata nel modello IaaS.

Esistono due tecniche implementative principali: full virtualization e paravirtualization. Il
sistema software che si occupa dell’inserimento del livello di astrazione è chiamato hyper-

23

visor o Virtual Machine Monitor (VMM). Il sistema operativo virtuale viene detto guest
OS, mentre il sistema operativo che contiene l’hypervisor viene anche detto host.

2.1.1.1 Full virtualization
La tecnica di virtualizzazione di tipo full prevede che l’hardware sia interamente simulato
dall’hypervisor. Quest’ultimo presenta al guest OS risorse (BIOS, CPU, RAM, dischi,
schede di rete) virtuali, che il guest vede come se fossero risorse fisiche vere e proprie.

Hardware-assisted virtualization
Per supportare a livello hardware la virtualizzazione (di tipo full in particolare), Intel15 e
AMD16 hanno rispettivamente introdotto le tecnologie Intel VT e AMD-V, che estendono
l’instruction set della CPU. Tale approccio permette di minimizzare l’overhead dovuto
all’hypervisor; presenta però lo svantaggio di non funzionare con tutte le CPU, e di essere
inoltre causa di overhead a livello del processore.

2.1.1.2 Paravirtualization
Mentre nella full virtualization, come abbiamo appena visto, la virtualizzazione è un pro-
cesso completamente trasparente al guest OS, la paravirtualizzazione richiede una sostan-
ziale modifica del codice del sistema operativo guest. Infatti, questa tecnica si limita a
esporre al guest OS un’interfaccia applicativa, chiamata “virtual hardware API”. Poi, nel
guest, ogni system call che accede ad una risorsa hardware dovrà essere sostituita con una
cosiddetta hyper call. Così, se da una parte è necessario modificare il codice del guest OS,
dall’altra, l’hypervisor risulta meno complesso e, grazie alle hyper call, più efficiente.

2.1.1.3 Hypervisor
Esistono due tipi di hypervisor:

 Tipo 1 (o “bare metal”): viene eseguito direttamente sull’hardware, come un
sistema operativo
 Tipo 2 (o “hosted”): viene eseguito all’interno di un sistema operativo “host”

Come si può immaginare, non essendoci alcuna intermediazione tra l’hypervisor e
l’hardware, il tipo 1 è quello che raggiunge le migliori performance. Il tipo 2 può essere

15
Intel è un marchio registrato di Intel Corporation (http://www.intel.com).
16
AMD è un marchio registrato di Advanced Micro Devices, Inc. (http://www.amd.com).

24

preferibile quando è richiesto supporto per molti dispositivi di I/O, che un normale sistema
operativo host è in grado di fornire.

2.1.2 Vantaggi e svantaggi
Si stima che un moderno server sia sfruttato solo per il 15-20% delle sue capacità. Con la
virtualizzazione è possibile avere due o più server virtuali su una sola macchina fisica: di
conseguenza, il principale vantaggio della virtualizzazione sta nel consolidamento dei ser-
ver, che significa ridurre il numero di server fisici utilizzati. A sua volta, ciò comporta un
risparmio nei consumi energetici e nei costi di gestione e manutenzione dei server (ad es. i
costi per la sostituzione di periferiche guaste).

Un altro importante aspetto positivo è l’isolamento: ogni macchina virtuale è un ambiente
a sé stante, isolato rispetto alle altre VM. Questa caratteristica giova alla sicurezza, in
quanto la falla di una VM, anche se sfruttata, non può coinvolgere le altre VM.

Infine, un terzo beneficio è l’indipendenza dall’hardware. Ciò vuol dire che è possibile
spostare una macchina virtuale da un computer all’altro (portabilità), senza badare
all’hardware sottostante. È il caso di rilevare che questo punto viene meno se parliamo di
hardware-assisted virtualization.

Tra gli svantaggi principali bisogna citare l’overhead introdotto dall’hypervisor e la con-
seguente riduzione delle prestazioni globali; inoltre, i problemi che possono sorgere in caso
di periferiche non virtualizzabili (accelerazioni grafiche comprese) [11].

2.1.3 Stato dell’arte
In questo paragrafo vedremo i principali hypervisor enterprise supportati dal Service Deli-
very Manager, il prodotto cloud di IBM che useremo nella nostra soluzione private (vedi
Parte II).

2.1.3.1 Xen
Xen è un hypervisor open source di tipo 1 che permette la virtualizzazione sui processori
x86, x86_64, IA64, ARM, e su altre architetture. Supporta un vasto insieme di sistemi ope-
rativi guest, inclusi Windows17, Linux18, Solaris19, e varie versioni di BSD. Come tecnolo-

17
Windows è un marchio registrato di Microsoft Corporation (http://www.microsoft.com).

25

gie, implementa in primo luogo la paravirtualizzazione; invece, per i sistemi operativi non
paravirtualizzabili (ad esempio Windows), Xen sfrutta le funzioni di virtualizzazione mes-
se a disposizione dalla CPU (hardware-assisted virtualization, o, secondo la terminologia
Xen, “hardware virtual machine”).

2.1.3.2 KVM
KVM (acronimo di “Kernel-based Virtual Machine”) è una soluzione open source di full
virtualization per Linux che funziona solo su hardware x86 che abbia le estensioni di vir-
tualizzazione (Intel VT o AMD-V). KVM è composto da un modulo kernel che fornisce
l’infrastruttura virtuale di base (kvm.ko), e da un modulo specifico per il processore (kvm-
intel.ko o kvm-amd.ko) [12].

Come evidenziato in Figura 2.1, la differenza principale rispetto a Xen sta nel fatto che
KVM è un modulo del kernel Linux (infatti si chiama “Kernel-based”), mentre Xen è un
hypervisor esterno al kernel [13]. In questo modo, KVM è in grado di utilizzare tutti gli
strumenti standard insiti nel kernel Linux, compreso lo scheduler e la gestione della memo-
ria, e ciò fa sì che risulti molto più leggero di Xen.

Figura 2.1: Xen (a sinistra) e KVM (a destra) a confronto

18
Linux è un marchio registrato di Linus Torvalds (http://www.linuxfoundation.org).
19
Solaris è un marchio registrato di Oracle Corporation.

26

2.1.3.3 VMware vSphere (v4.1)
VMware20 è attualmente l’azienda leader di mercato nel settore della platform virtualiza-
tion delle architetture x86.

vSphere è definito come un sistema operativo cloud in grado di trasformare un datacenter
in un'infrastruttura cloud in cui sia possibile fornire servizi IT in modo flessibile e, nello
stesso tempo, affidabile [14]. In pratica, si tratta di una suite di applicazioni per la virtua-
lizzazione che include VMware ESX/ESXi e VMware vCenter Server.

VMware vSphere è costituito da vari layer [14]:

1. Infrastructure Services: l'insieme di servizi forniti per astrarre, aggregare e alloca-
re risorse hardware e risorse infrastrutturali. I principali sono:
 VMware vCompute: insieme di servizi che astraggono e aggregano le ri-
sorse provenienti da diverse macchine fisiche
 VMware vStorage: permette un utilizzo e una gestione efficiente dello sto-
rage in ambienti virtuali
 VMware vNetwork: semplifica e migliora il networking in un ambiente
virtuale
2. Application Services: garantiscono disponibilità, sicurezza, e scalabilità per le ap-
plicazioni. Es: High Availability e Fault Tolerance
3. VMware vCenter Server: punto di controllo dell’intero datacenter, fornisce i ser-
vizi essenziali per un datacenter, quali il controllo degli accessi, il monitoring delle
prestazioni, e la configurazione
4. Clients: l’accesso a vSphere può avvenire attraverso VMware vSphere Client (un
software per Windows che funge da interfaccia) o attraverso Web Access
(un’applicazione web)

Nel resto del paragrafo analizzeremo meglio i due prodotti VMware che compongono
vSphere: VMware ESX/ESXi e VMware vCenter Server. ESX è un hypervisor che può an-
che essere usato come prodotto a sé stante per virtualizzare un singolo server fisico. il
vCenter Server è utile quando si possiedono più macchine con ESX/ESXi, in quanto con-
sente di controllare tutti gli ESX da un unico punto.

20
VMware è un marchio registrato di VMware, Inc. (http://www.vmware.com).

27

VMware ESX e ESXi
ESX e ESXi sono due hypervisor di tipo 1 che applicano la tecnica della full virtualization.
Il componente fondamentale di entrambi i prodotti è il VMkernel, un kernel proprietario di
VMware che fornisce le funzioni di virtualizzazione.

ESX e ESXi differiscono per la data di introduzione sul mercato (ESX è la versione più
vecchia, introdotta nel 2001) e, soprattutto, per l’architettura. Infatti, oltre al VMkernel,
ESX contiene un kernel Linux che funge da console amministrativa (console operating sy-
stem, o “COS”) e da bootstrap per il VMkernel. ESXi, invece, non ha il COS, e risulta per-
ciò più leggero e più sicuro [15].

VMware vCenter Server
vCenter Server consente di gestire un datacenter in modo centralizzato, aggregando risorse
fisiche provenienti da varie ESX/ESXi.

Figura 2.2: Infrastruttura con VMware vCenter Server

Con vCenter Server è possibile beneficiare delle seguenti funzionalità avanzate:

 High Availability (HA) garantisce l’affidabilità dei servizi monitorando costante-
mente sia i server fisici con ESX/ESXi sia le macchine virtuali che vi poggiano so-

28

pra. Non appena avverte un potenziale guasto del server fisico o un errore del si-
stema operativo guest, si occupa, rispettivamente, di spostare tutte le VM su altri
ESX o di riavviare la VM su cui si è presentato un problema;
 vMotion permette la migrazione “live” delle VM trasferendo l’esecuzione da un
ESX all’altro senza alcuna interruzione di servizio, mantenendo costante la dispo-
nibilità e l’integrità delle transazioni;
 vMotion Storage: permette la migrazione “live” dei file delle VM, da un datastore
all’altro, senza alcuna interruzione di servizio;
 Distributed Resources Scheduler (DRS) è uno strumento di load balancing che
consente di distribuire in modo dinamico le risorse assegnate ad ogni singola VM,
secondo priorità definite dall’utente, in modo da garantire sempre un alto livello di
servizio e scalabilità alle VM ad alta priorità;
 Distributed Power Management (DPM): in funzione del DRS, ottimizza il con-
sumo di energia del datacenter consolidando le VM in un minor numero di ESX, e
spegnendo quelli non necessari (ad esempio durante la notte o nei fine settimana).

2.2 Automazione

Dopo la virtualizzazione, l’automazione rappresenta il secondo step verso l’acquisizione di
un ambiente cloud.

In un’infrastruttura virtuale, l’amministrazione è una grande sfida. Se costruita senza un
adeguato approccio amministrativo, la virtualizzazione può aumentare la complessità
dell’infrastruttura e può quindi essere fonte di ulteriori costi, anziché di risparmio.
L’automazione è la risposta a questi problemi, in quanto è una tecnica che semplifica la ge-
stione dell’ambiente fisico che fornisce le risorse ai server virtuali. Ciò vuol dire che sopra
l’hypevisor, che continua a fare il suo lavoro, c’è un livello in più rappresentato dal sistema
di automazione del provisioning, che guida la mano dell’hypervisor nel creare e distrugge-
re macchine virtuali, storage virtuale e infrastrutture di rete virtuali.

Un altro grande beneficio apportato dall’automazione è la capacità di fornire servizi IT on-
demand con un alto grado di agilità e scalabilità, requisiti fondamentali in un ambiente
cloud dove i bisogni possono continuamente cambiare, e l’IT deve essere in grado di stare
al passo.

29

2.2.1 Automazione del provisioning
In un datacenter, l’automazione è utile principalmente in due ambiti: per l’onboarding e
per l’offboarding. L’onboarding è quel processo in cui, dopo aver creato una VM, si instal-
la e configura il sistema operativo, la rete, lo storage e le applicazioni che si desiderano.
L’offboarding è il processo opposto, ovvero quello in cui si distrugge una VM e si rendono
nuovamente disponibili le risorse hardware che teneva occupate.

In genere, l’onboarding di un’applicazione inizia con il provisioning (fornitura) di un ser-
ver. Se fatto manualmente, è un processo lungo, complesso e soggetto ad errori, che richie-
de amministratori con elevate competenze nelle aree dei sistemi, delle reti e dello storage.
Grazie all’automazione, è possibile mitigare i rischi legati a tale processo, lasciando che il
sistema di automazione si occupi di tutto quanto in maniera completamente trasparente.

2.2.2 Stato dell’arte: IBM Tivoli Provisioning Manager (v7.2)
Tivoli21 Provisioning Manager (TPM) comprende un server di provisioning, una console
web dell’operatore e dell’amministratore, e un ambiente di sviluppo [16].

L’elemento base di tutto il sistema è il cosiddetto provisioning workflow, un pezzo di co-
dice che descrive tutte le operazioni e le azioni che devono essere intraprese per il deploy
di un sistema operativo, piuttosto che di un software, o di un’infrastruttura di rete.

Un automation package è una raccolta di provisioning workflow, script e altri comandi e
strumenti che si applicano al funzionamento di un determinato tipo di componente soft-
ware o di un’unità fisica. È possibile utilizzare i pacchetti di automazione per automatizza-
re il provisioning di software, patch, immagini e sistemi operativi, nonché di dispositivi
quali computer, unità di rete e archivi.

Di default, TPM contiene un buon numero di pacchetti di automazione per i più noti siste-
mi operativi e applicazioni. Inoltre, per particolari esigenze, TPM mette a disposizione un
ambiente di sviluppo ad hoc basato su Eclipse chiamato Automation Package Developer
Environment (APDE), che permette di creare o personalizzare gli automation package e i
provisioning workflow.

21
Tivoli è un marchio registrato da International Business Machines Corporation
(www.ibm.com/software/tivoli/)

30

In Figura 2.3 vengono illustrati i componenti principali di TPM, e il modo in cui interagi-
scono con l’infrastruttura IT e con le altre applicazioni dell’ambiente.

Figura 2.3: L’architettura di TPM
31

Il data model è il componente che fornisce una rappresentazione di tutte le risorse fisiche
e logiche gestite da TPM, quali computer, switch, sistemi di bilanciamento del carico,
software applicativi, VLAN e politiche di sicurezza. Tiene traccia dell’hardware e delle re-
lative assegnazioni alle applicazioni e delle modifiche alla configurazione. Quando un pro-
visioning workflow completa correttamente una modifica richiesta, il data model viene ag-
giornato per riflettere l’infrastruttura corrente. Inoltre, il data model memorizza le informa-
zioni sui computer allocati e deallocati in pool di risorse per la gestione dei livelli. Queste
informazioni possono includere gli identificativi del computer, la dimensione del pool di
risorse, il numero dei computer disponibili e inattivi, la priorità dei computer e altre infor-
mazioni.

I componenti che si occupano del deployment sono due, uno alternativo all’altro. Il de-
ployment engine (modalità agent-less) esegue i pacchetti di automazione e i provisioning
workflow, comunicando al termine il successo o meno dell’operazione. Invece,
l’infrastruttura di distribuzione scalabile (Scalable Distribution Infrastructure, SDI)
sfrutta i Tivoli Common Agent (TCA), presenti sulle macchine target, per eseguire il de-
ploy.

2.3 Service-Oriented Architecture (SOA)

2.3.1 Definizione
Come dice la parola stessa, SOA è uno stile architetturale orientato al servizio che defini-
sce come i servizi sono offerti e utilizzati. In altri termini, SOA è un’architettura i cui com-
ponenti sono implementati come servizi indipendenti e interoperabili, che è possibile far
comunicare e lavorare insieme in modo flessibile e disaccoppiato. Un servizio non solo
può essere consumato da un cliente dell’organizzazione che lo espone, ma anche da un al-
tro servizio o da un’applicazione. Spesso, i servizi sono orchestrati come processi di busi-
ness.

Un servizio [17]:

 È una rappresentazione logica di un’attività di business ripetibile con un risultato
ben preciso (es.: “verificare la carta di credito del cliente” oppure “fornire informa-
zioni metereologiche”)

32

 È un ente a sé stante, indipendente
 Può essere composto a sua volta da altri servizi
 Per i suoi consumatori è una “black box”

Tipicamente, le architetture di tipo SOA presentano le seguenti caratteristiche [18]:

 Sono costituite da componenti distribuiti (i servizi);
 I fornitori e i consumatori dei servizi sono eterogenei e interoperano attraverso piat-
taforme diverse; tuttavia, ogni servizio può essere implementato con un suo proprio
linguaggio di programmazione e una sua piattaforma;
 I servizi sono accoppiati in maniera lasca, e sono legati in modo dinamico a runti-
me. Di conseguenza, SOA consente modifiche dinamiche con effetti locali ma non
globali.

Uno schema standard di SOA è quello rappresentato in Figura 2.4, che vede coinvolti tre
attori:

 Service provider è l’ente che fornisce un servizio
 Service requester è l’ente che usufruisce di un servizio
 Service broker è l’ente che permette l’incontro tra domanda e offerta di servizi

Figura 2.4: Gli attori coinvolti in una SOA e le azioni che possono intraprendere

In sintesi: il provider può pubblicare un servizio presso il broker; il requester può cercare
un servizio presso il broker e può poi fruirne interagendo direttamente con il provider.

33

2.3.2 SOA e il cloud computing
Nel cloud computing, intere infrastrutture IT virtuali, piattaforme e applicazioni sono im-
plementati come servizi e resi disponibili in architetture service-oriented. Abbiamo infatti
visto nel paragrafo 1.3.2 che, nel definire le varie tipologie di cloud, si parla di service mo-
dels, che è un modo per distinguere il tipo di servizi offerti nella nuvola.

Nello specifico, i servizi sono resi disponibili attraverso la rete, sulla base di protocolli web
e interfacce standard, come quelle definite dai web services e dai RESTful services.

34

Capitolo 3. Stato dell’arte IBM “private IaaS”

3.1 Offerta “private IaaS” IBM

Poiché l’obiettivo perseguito in questo lavoro è progettare e implementare un sistema pri-
vate cloud IaaS partendo da una soluzione IBM, in questo capitolo analizzeremo solo i
prodotti di cloud computing commercializzati da IBM, limitatamente all’ambito private
IaaS. L’offerta IBM comprende i seguenti tre prodotti, dal più personalizzabile a quello
maggiormente pre-configurato:

 IBM Tivoli Service Automation Manager
 IBM Service Delivery Manager
 IBM Cloud Burst

3.2 IBM Tivoli Service Automation Manager (v7.2.1.1)

Tivoli Service Automation Manager (TSAM) è una soluzione minimale, altamente perso-
nalizzabile, in grado di fare di un ambiente virtualizzato un ambiente cloud. Gli hypervisor
supportati su System x22 sono VMware, Xen e KVM. TSAM fornisce i servizi essenziali
per il cloud, in particolare l’automazione del deploy di interi panorami IT, comprensivi di
server, reti, sistemi operativi, middleware e software applicativi, e una piattaforma user-
friendly di self-service che permette di inoltrare al sistema le richieste di servizi.

TSAM offre due interfacce utente, una per gli amministratori e una per gli utenti finali. Il
self service (anche chiamata Self Service Station) è un’interfaccia web 2.0 dedicata agli
utenti finali, coloro i quali inoltrano richieste di servizi al sistema. Tramite il self service è
possibile accedere al service catalog, un catalogo che contiene tutti i servizi cloud che il
sistema è in grado di offrire, e che gli utenti possono richiedere. Il self service prevede an-

22
I server IBM con brand “System x” si caratterizzano dall’essere basati su processori x86.

35

che una parte amministrativa, in cui gli utenti con ruolo “cloud administrator”, tra le altre
cose, possono aggiungere o rimuovere immagini di server virtuali al/dal service catalog.
Nello specifico, le operazioni che si possono effettuare attraverso la self service UI inclu-
dono [19, p. 9]:

 Creare server virtuali all’interno di un nuovo progetto di deployment, o aggiungere
nuovi server virtuali ad un progetto esistente, con la possibilità di posticipare in un
momento futuro l’effettivo deploy;
 Installare sui server virtuali creati una immagine software, comprensiva di sistema
operativo, più eventuali applicazioni;
 Installare dei software addizionali sulle VM create;
 Eliminare un server virtuale quando non è più utile, liberando così le risorse per es-
sere utilizzate da altri server;
 Salvare un’immagine di un server virtuale, e poi, con essa, ripristinarlo ad uno stato
precedente;
 Cancellare un progetto e rimuovere tutti i server virtuali associati;
 Avviare, fermare, riavviare i server virtuali;
 Resettare la password di admin su un server virtuale;
 Aggiungere, eliminare e modificare utenti e team.

La seconda interfaccia utente è riservata agli amministratori dell’ambiente cloud, e consen-
te di effettuare operazioni quali la discovery, che serve ad aggiungere risorse fisiche al
pool di risorse gestite da TSAM, la creazione o la personalizzazione dei report, l’aggiunta
di stack di software che possono essere installati sui server virtuali.

Dopo una panoramica generale, vediamo più da vicino l’architettura di TSAM. Innanzitut-
to, TSAM è composto da:

 Tivoli Process Automation Engine (TPAe)
 Tivoli Provisioning Manager (TPM)
 Tivoli Service Request Manager (SRM)

TSAM si colloca nel filone dei prodotti attinenti al Service Management. Tutti i prodotti
di Service Management di IBM sono costruiti sopra a Tivoli Process Automation Engine
(TPAe), che funge da piattaforma comune che fornisce una serie di servizi di base.

36

Figura 3.1: Architettura di TSAM

Come si può osservare dalla Figura 3.1, in quanto applicazione di Service Management,
TSAM si basa su TPAe e, per automatizzare la gestione di servizi IT, implementa un data
model, una serie di workflow e di applicazioni che sono collettivamente raggruppate sotto
la “TivSAM Admin User Interface”.

SRM è il componente che si occupa di gestire le richieste di servizi (in particolare, il de-
ploy e l’undeploy di server virtuali). Grazie a SRM, le complesse funzionalità di Service
Management fornite da TSAM sono presentate agli utenti nella forma astratta di service of-
ferings, ossia come servizi che possono essere richiesti dagli utenti attraverso l’Offering
Catalog di SRM.

Sia TSAM che SRM mettono a disposizione delle API che consentono di implementare
client di terze parti per accedere alle funzionalità di service management di TSAM. Esse
sono accessibili tramite il framework Maximo Enterprise Adapter (MEA), che fornisce
anche un’interfaccia REST. Tutto ciò è sfruttato dall’interfaccia web 2.0 di self service per
realizzare un’ulteriore astrazione rispetto a SRM (vedi Figura 3.2).

37

Figura 3.2: Come TSAM espone i servizi agli utenti finali

Infine, per soddisfare le richieste di servizi, TSAM sfrutta TPM (vedi paragrafo 2.2.2), che
è il componente che esegue fisicamente le operazioni di deploy e undeploy sull’ambiente
gestito.

Abbiamo detto che TSAM è una soluzione altamente personalizzabile. I punti di estensione
sono cinque (vedi Figura 3.3) [20]:

1. Le Service Definition della TivSAM Admin User Interface;
2. I provisioning workflow di TPM;
3. Le service offering contenute all’interno dell’Offering Catalog di SRM;
4. Gli Offering panel (classi Dojo) dell’interfaccia web 2.0 di self service;
5. Le object structure di MEA, che consentono l’accesso ai Maximo Business Object
(MBO).

Nella seconda parte di questo lavoro, sfrutteremo i punti 2 e 4 (rispettivamente, nel Capito-
lo 6 e nel Capitolo 5) per implementare le personalizzazioni richieste.

38

Figura 3.3: I punti di estensione di TSAM

3.3 IBM Service Delivery Manager (v7.2.1)

IBM Service Delivery Manager (ISDM) è una soluzione pre-configurata di solo software
per fare di un ambiente virtualizzato un ambiente cloud. È composto da:

 IBM Tivoli Service Automation Manager (TSAM)
 IBM Tivoli Usage and Accounting Manager (ITUAM)
 IBM Tivoli Monitoring (ITM)

Rispetto a TSAM, ISDM comprende anche un sistema di monitoring per l’analisi delle
prestazioni (ITM), e un sistema di accounting e tracking dell’utilizzo (ITUAM), che con-
sente l’addebitamento dei costi dei servizi ai rispettivi richiedenti.

Rispetto a TSAM-ITUAM-ITM presi singolarmente, il valore aggiunto di ISDM sta nella
rapidità e facilità di installazione, integrazione e configurazione. Infatti, ISDM si presenta
come una serie di immagini virtuali, una per ogni componente, e l’installazione consiste
semplicemente nell’importare queste immagini virtuali nell’hypervisor, avviarle, ed infine
eseguire un wizard per configurarle.

39

La Figura 3.4 mostra le immagini virtuali che compongono ISDM, con i relativi software
stack.

Figura 3.4: Software stack dei componenti di ISDM.

Notiamo che, oltre alle tre immagini per TSAM, ITM e ITUAM, vi è una quarta macchina
virtuale di supporto, che contiene un file repository, un server mail e un servizio di URL
redirection. Il file repository memorizza, tra le altre cose, i file binari usati da TSAM per il
deploy degli agenti di monitoring. Il server mail è di supporto al sistema di notifiche di
TSAM. Infine, il servizio di URL redirection fa sì che sia sufficiente un solo IP per colle-
garsi alle interfacce utente di tutti i componenti di ISDM.

Su macchine IBM System x esistono poi due altre immagini che è possibile opzionalmente
avviare per abilitare le funzionalità di High Availability (vedi paragrafo 2.1.3.3, pagina
28).

40

Figura 3.5: Le relazioni tra le varie immagini di ISDM

In Figura 3.5 vediamo le relazioni esistenti tra le VM che compongono ISDM [21].

1. TSAM e ITUAM sono in relazione biunivoca:
 ITUAM importa da TSAM i dati per il chargeback
 TSAM si collega a ITUAM per generare i report
2. L’agente di monitoring di ITM risiedente su TSAM invia i dati sull’utilizzo (es:
quanto tempo è stata accesa una VM) al server ITM
3. Tra TSAM e NFS (la VM di supporto) vi è una relazione biunivoca:
 TSAM, nel momento in cui riceve una richiesta per il provisioning di un
servizio, prende i file binari necessari dal repository presente su NFS
 NFS fa il redirect delle interfacce utente di TSAM e di TPM verso l’IP di
TSAM
4. L’agente di monitoring che gira su ITUAM invia dati al server ITM
5. NFS fa il redirect dell’interfaccia utente di ITUAM verso il suo IP
6. L’agente di monitoring che gira su NFS invia dati al server ITM

41

Inoltre, in una configurazione che prevede l’High Availability, vi sono anche le seguenti
relazioni:

7. L’agente di monitoring che gira su NFS-HA (la VM di NFS che gestisce l’High
Availability) invia dati al server ITM
8. Tivoli System Automation23 necessita di scambiare continuamente dati tra NFS e
NFS-HA, per gestire prontamente le situazioni di failover
9. L’agente di monitoring che gira su TSAM-HA (la VM di TSAM che gestisce
l’High Availability) invia dati al server ITM
10. Tivoli System Automation23 necessita di scambiare continuamente dati tra TSAM e
TSAM-HA, per gestire prontamente le situazioni di failover

Riguardo agli ambienti di virtualizzazione supportati da ISDM su System x, tra gli hyper-
visor troviamo tutti quelli che abbiamo analizzato nel paragrafo 2.1.3, ovverosia VMware
ESX/ESXi, VMware vCenter Server, VMware vSphere, Xen e KVM. Come sistemi opera-
tivi guest, ISDM supporta Red Hat24 Linux, SUSE25 Linux, Microsoft Windows
2003/2008/7 e CentOS. Per un approfondimento riguardo alle versioni degli hypervisor e
dei SO supportati, fare riferimento a [21, p. 23].

3.4 IBM Cloud Burst

IBM Cloud Burst è un pacchetto all-in-one che comprende sia software (ISDM) che hard-
ware (System x o Power Systems). Per la parte software, oltre a ISDM, include anche
“IBM Tivoli Monitoring for Energy Management”, un sistema di Energy Management in-
tegrato in ITM per ottimizzare i costi operazionali. Per il resto, è del tutto uguale a ISDM.

23
IBM Tivoli System Automation è un prodotto IBM che fornisce un ambiente con High Availability.
24
Red Hat è un marchio registrato di Red Hat, Inc (http://www.redhat.com).
25
SuSE è un marchio registrato di SuSE Linux AG (http://www.suse.com).

42

PARTE II – Pratica

44

Capitolo 4. La nostra soluzione private IaaS

4.1 Analisi

Immaginiamo di avere un cliente, che chiameremo C, che ci fornisca i requisiti. C è at-
tualmente dotato di un datacenter di medie dimensioni, virtualizzato con VMware vSphere
4.1, che vuole convertire in ottica cloud, in modo da snellire le procedure per creare server
virtuali. C ha quindi bisogno di una soluzione di private cloud di tipo IaaS.

Al momento, quando un dipendente (che sia egli o ella un sistemista o uno sviluppatore) ha
bisogno di un nuovo server virtuale, deve inoltrare la richiesta all’Application Manager26
(AM) di riferimento. Quest’ultimo mette in moto il processo burocratico e tecnico che por-
ta alla creazione del server, che consta dei seguenti passaggi (alcuni burocratici, altri tecni-
ci):

1. L’AM compila un form su un portale web specificando i requisiti hardware e soft-
ware del server di cui ha bisogno, quali: virtual hardware, sistema operativo, soft-
ware necessari, tipologia di monitoraggio, tipologia di backup;
2. La richiesta viene inoltrata ad un Chief Technical Officer27 (CTO), che ne decide la
liceità;
3. Se approvata, la richiesta viene inoltrata ai tecnici VMware che creano una nuova
VM con il sistema operativo richiesto;
4. Dell’installazione del software se ne occupano i gestori middleware. Ad esempio,
se la richiesta comprende WebSphere e Oracle, essa viene inoltrata a:
a. Sistemista WebSphere;
b. Sistemista Oracle;

26
Application Manager (AM) è la figura che coordina le attività per una certa applicazione, a cui gli utenti
(tra gli altri) si devono rivolgere per ogni problema che incontrano nell’utilizzare quell’applicazione.
27
Il Chief Technical Officer (CTO) è un manager di primo livello e membro del direttivo di un’azienda la
cui responsabilità principale è monitorare, valutare, selezionare e suggerire al consiglio direttivo e al CEO le
tecnologie che possono essere applicate ai prodotti o ai servizi che una azienda produce.

46

c. System integrator per l’integrazione di WebSphere e Oracle;
5. I tecnici del reparto networking si occupano della validazione della VM sulla rete
più appropriata;
6. Infine, in un contesto business critical, la richiesta passa al reparto che gestisce la
sicurezza per la validazione del tutto.

Il risultato di questo processo è che i tempi per creare un server virtuale sono piuttosto lun-
ghi: infatti, ognuno dei passaggi mostrati sopra può richiedere da alcuni giorni ad alcune
settimane per essere completato.

Per superare queste difficoltà e lungaggini, l’ambiente cloud deve presentare
un’interfaccia user-friendly da cui sia possibile creare server virtuali senza avere alcuna
conoscenza di virtualizzazione, né di automazione, né tantomeno sapere quale hypervisor è
usato, e come si pilota. Questa interfaccia deve poter essere usata da tutti i dipendenti di C,
ma solo agli Application Manager devono essere concessi i permessi per creare server vir-
tuali, il cui deploy deve avvenire non prima che sia stata data l’approvazione da parte di
un CTO. Inoltre, gli utenti devono poter essere raggruppati in team, in modo che i server
creati da un AM siano condivisi solo tra i componenti del suo gruppo di lavoro. Tutto ciò
permette da una parte di superare le difficoltà e le lungaggini dovute ai passaggi di caratte-
re tecnico, dall’altra consente di preservare, e nello stesso tempo velocizzare, i passaggi
burocratici, che sono comunque necessari per una corretta gestione formale di una qualun-
que organizzazione.

C vuole che i server virtuali che si possono creare via cloud abbiano come sistema operati-
vo Windows Server 2008 o Red Hat Enterprise Linux 5.6, in funzione delle esigenze
dell’utente che li crea. Inoltre, siccome la maggior parte delle applicazioni esistenti usa un
database MySQL come meccanismo di persistenza, C vuole che il sistema permetta
all’utente di scegliere se il server da creare debba essere equipaggiato del solo sistema ope-
rativo, o se ci deve essere anche installato MySQL Server e/o MySQL Client (sia su
Windows che su RHEL).

Se da un lato, con l’adozione del cloud, si vuole semplificare e rendere trasparente il pro-
cesso di deploy di server virtuali, dall’altro C è consapevole del fatto che ogni server creato
ha un costo in termini di risorse (che non sono infinite), perciò vuole che il sistema invii
periodicamente agli amministratori dell’ambiente cloud e ai CTO un report di utilizzo
suddiviso per team. Questo gli consente di fare la cosiddetta Capacity Planning: cioè, tene-

47

re sotto controllo l’ambiente, capire quali sono i livelli di utilizzo dell’infrastruttura, e pia-
nificare la capacità (in termini di risorse hardware) che sarà necessario supportare in futu-
ro.

In quest’ottica, C vuole iniziare ad introdurre nell’ambiente cloud il chargeback. Inizial-
mente, vuole solo che l’interfaccia da cui vengono creati i server mostri un preventivo dei
costi, in modo da far familiarizzare l’utente con il concetto di chargeback. Nello specifico,
il preventivo deve includere: i costi orari per un singolo server equipaggiato con le risorse
selezionate; il costo mensile per tutti i server richiesti; infine, i costi per tutti i server ri-
chiesti, per il periodo specificato dall’utente. Deve inoltre mostrare il dettaglio dei costi
parziali per ogni tipo di risorsa (CPU, memoria, spazio disco, licenza del sistema operati-
vo). Il preventivo deve essere dinamico, nel senso che si deve aggiornare automaticamente
ogni volta che l’utente modifica la quantità di una risorsa: così, egli ha la possibilità di ca-
librare la configurazione hardware e software dei server in modo da massimizzare il rap-
porto qualità/prezzo, se lo ritiene opportuno.

4.2 Progettazione

Per soddisfare le esigenze del nostro cliente ipotetico, costruiremo una soluzione basandoci
su IBM Service Delivery Manager (ISDM) v7.2.1. Come abbiamo visto nel paragrafo 3.3,
ISDM è un prodotto software pre-configurato di private cloud di tipo IaaS. Con la sola in-
stallazione di ISDM, otteniamo un ambiente cloud private IaaS perfettamente funzionante.

Il requisito relativo all’interfaccia user-friendly viene gratuitamente soddisfatto da ISDM,
che, attraverso TSAM, è equipaggiato della Self Service Station (vedi paragrafo 3.2).
Quest’ultima soddisfa da sola anche altri requisiti, come quelli relativi ai permessi e alla
possibilità di organizzare gli utenti in team. Infatti, la Self Service Station è dotata di un si-
stema di gestione degli utenti che definisce quattro ruoli distinti [19, p. 2]:

 Cloud administrator: amministratore dell’intero sistema cloud; ha pieni poteri, e
in particolare è l’unico che può eseguire i seguenti compiti:
o creare nuovi team e nuovi utenti;
o modificare le proprie informazioni;
o registrare e de-registrare immagini software;

48

o permettere l’allocazione di risorse;
o controllare lo stato dei progetti e monitorare i server di tutti gli utenti;
o approvare o negare le richieste di provisioning fatte dai team administrator.
 Cloud manager: amministratore in modalità read-only; può:
o modificare le proprie informazioni (eccetto il ruolo e il team di appartenen-
za);
o controllare lo stato dei progetti e monitorare i server di tutti gli utenti.
 Team administrator: amministra uno o più team; può:
o creare nuovi account per altri utenti;
o modificare le proprie informazioni (eccetto il ruolo e il team a cui appartie-
ne);
o fare richieste per il provisioning di server e controllare lo stato dei progetti
creati;
o monitorare i server richiesti;
o modificare lo stato o la password di un server;
o usare i server richiesti.
 Team user: utente generico; può:
o modificare le proprie informazioni (eccetto il ruolo e il team a cui appartie-
ne);
o visualizzare i progetti creati per il proprio team;
o controllare lo stato dei server creati per il proprio team;
o usare i server creati per il proprio team.

In particolare, a noi interessano i ruoli Team administrator e Team user: i Team admini-
strator saranno gli Application Manager che devono poter creare nuovi server virtuali
all’interno di “progetti” (seguendo la terminologia di TSAM); i Team user saranno i com-
ponenti del gruppo di lavoro degli AM, aventi il compito di amministrare quei server o di
usarli come ambienti di sviluppo usa e getta.

Un altro requisito soddisfatto dalla Self Service Station è l’approvazione da parte di un
manager delle richieste di deploy prima che vengano effettivamente processate. Siccome di
default tutte le richieste sono auto-approvate; l’implementazione di questo requisito richie-
de l’esecuzione alcuni passi di configurazione. Una volta eseguiti, le richieste dovranno
prima essere approvate da un utente con ruolo Cloud administrator, che quindi faremo
coincidere con un CTO.
49

Per quanto riguarda i requisiti relativi ai sistemi operativi, invece, per implementarli do-
vremo creare manualmente delle immagini VMware, e poi importarle in TSAM.

Per fare in modo che il sistema sia in grado di installare MySQL sui server virtuali, dovre-
mo studiare e configurare l’automazione del provisioning in TPM.

I report di utilizzo sono già predefiniti in TSAM.

Infine, per implementare il preventivo, dovremo studiare e modificare il codice della Self
Service Station.

4.3 Implementazione

L’implementazione consta di tre fasi. Nella prima si installa il prodotto IBM, nella seconda
lo si configura, e, infine, nella terza lo si personalizza.

4.3.1 Installazione di ISDM
La procedura di installazione di ISDM si articola nei seguenti passi, come indicato nella
guida IBM [21]:

1. Creare un file di configurazione XML per ogni immagine virtuale che compone
ISDM (ovvero: TSAM, ITM, ITUAM e NFS);
2. Importare le immagini virtuali nell’hypervisor;
3. Avviare le macchine virtuali.

Per il punto 1, ISDM fornisce un wizard che semplifica notevolmente la configurazione di
tutti i componenti (vedi Figura 4.1). L’output di questo step è costituito da quattro file
XML, uno per ogni immagine virtuale, che rappresentano gli OVF environment28. Dopodi-
ché, si importano le immagini nell’hypervisor. Prima di avviarle, però, bisogna creare per
ogni immagine una ISO contenente il corrispondente file OVF environment, e montarla sul
lettore CD/DVD della macchina virtuale. Infine, avviando una dopo l’altra le macchine vir-

28
Open Virtualization Format (OVF) è uno standard aperto per la creazione e la distribuzione di applica-
zioni virtuali o più comunemente di software che possa essere eseguito su macchine virtuali. Un OVF envi-
ronment definisce alcune configurazioni della VM, come ad esempio le impostazioni IP (indirizzo IP, net-
mask, gateway, DNS, e così via), oppure la localizzazione dei server SNMP, ecc.
(fonte: http://blogs.vmware.com/vapp/2009/07/selfconfiguration-and-the-ovf-environment.html)

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