Introduzione al cloud computing

Introduzione al Cloud Computing
Davide Salomoni
INFN CNAF
Ancona – 19/21 novembre 2013

Quest'opera è distribuita con Licenza Creative Commons
Attribuzione - Non commerciale - Condividi allo stesso modo 3.0 Italia.

INFN
•  INFN = Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
!  Ente Pubblico di Ricerca vigilato dal MIUR dedicato allo
studio dei costituenti fondamentali della materia e delle
leggi che li governano.
!  Svolge attività di ricerca in ambito di competizione
internazionale e in stretta collaborazione con il mondo
universitario italiano.
o  Ovviamente per la fisica, ma anche nel campo tecnologico di
supporto agli esperimenti di fisica – ad es. forte esperienza nel
campo del calcolo e storage distribuito (Grid e Cloud computing)

•  Forte attività di trasferimento tecnologico
!  Di cui la collaborazione con Regione Marche è un esempio
Davide Salomoni

Introduzione al Cloud Computing - 19/21 Nov 2013

2

•  Le strutture INFN
!  20 sezioni e 11 gruppi
collegati con sede in
dipartimenti di fisica
universitari
!  4 laboratori nazionali:
Catania, Frascati, Gran
Sasso, Legnaro
!  3 centri nazionali:
o  CNAF, Centro
Nazionale per la
Ricerca e Sviluppo nelle
Tecnologie Informatiche
e Telematiche, a
Bologna
o  GSSI, Gran Sasso
Science Institute, a
L’Aquila
o  TIFPA, Trento Institute
for Fundamental
Physics and
Applications, a Trento

Davide Salomoni


3

CNAF
•  Centro costituito a Bologna nei primi anni ‘60 con
l’obiettivo di analizzare eventi di fisica ottenuti da camere
a bolle.
!  Da qui il nome CNAF = Centro Nazionale Analisi Fotogrammi.
!  Missione evoluta nel corso degli anni: centro di riferimento per lo
sviluppo della rete Internet in Italia negli anni ‘90, per il calcolo
distribuito a partire dal 2001.

•  Sede del centro nazionale di calcolo INFN (detto
“Tier-1”) utilizzato da circa 20 collaborazioni.
internazionali, compresi gli esperimenti al Large Hadron
Collider (LHC) al CERN di Ginevra
!  Circa 17.000 core di calcolo, 13 PB di storage di disco, 18 PB di
storage di nastro, diversi link geografici a 10 Gbit/s per
connettività di rete.

•  Numerose attività di ricerca e sviluppo e di definizione
di progetti nazionali e internazionali legati a Cloud
computing.
Davide Salomoni


4

Davide Salomoni (io)
•  CV
!  Laurea in Fisica nel 1990. Dal 1991 al 1998 ho lavorato
all’INFN CNAF su attività di network management, ricerca
e sviluppo legata a protocolli di rete (IP, DECnet, etc.).
Sono stato il primo manager dell’allora neonato GARR
NOC.
!  Dal 1999 al 2005 ho lavorato a Stanford (USA), a Colt
Telecom (Olanda) e a NIKHEF (Olanda) su networking
locale e per data acquisition, sviluppo di prodotti Internet
per il mondo business, infrastrutture distribuite Grid.
!  Dal 2006 a oggi sono di nuovo all’INFN, prima come
manager della parte calcolo del centro Tier-1 del CNAF,
ora come Dirigente Tecnologo, responsabile del settore
ricerca e sviluppo del CNAF e coordinatore di vari progetti
legati a Cloud computing.
!  E-mail: Davide.Salomoni@cnaf.infn.it
Davide Salomoni


5

Questa giornata
•  Serie di talk di taglio tecnico legati al cloud
computing in generale e all’implementazione
realizzata presso la Regione Marche
dell’infrastruttura Marche Cloud
•  I talk sono pensati per essere interattivi

Davide Salomoni


6

Agenda
•  Il Cloud computing
•  Casi d’uso del Cloud computing
•  Applicazioni nel Cloud

Davide Salomoni


7

Cloud computing

Davide Salomoni


8

•  ”Il cavallo è una cosa che resterà, l’automobile è
solo una novità, una moda." (Presidente della
Michigan Savings Bank, 1903)

Davide Salomoni


9

•  ”La televisione non durerà, perché la gente si stancherà
presto di passare ogni notte a fissare una scatola di
legno compensato.” (Darryl Zanuck, 20th Century Fox,
1946)

Davide Salomoni


10

•  ”Nessuna donna del mio tempo diventerà mai Primo
Ministro della Gran Bretagna.” (Margaret Thatcher,
1970 – diventò Primo Ministro nel 1979)

Davide Salomoni


11

•  “Entro il 2005 o giù di lì, diventerà chiaro che l'impatto di
Internet sull'economia non è stato maggiore di quello del
fax". (Paul Krugman, economista del New York Times e
premio Nobel per l’economia, 1998)

Davide Salomoni


12

•  “Se avessi chiesto alla
gente che cosa voleva,
avrebbe detto che
voleva dei cavalli più
veloci.” (Henry Ford)
•  “Se pensi di
comprendere la
meccanica quantistica,
non capisci la
meccanica
quantistica.” (Richard
Feynman)

Davide Salomoni


13

Cloud computing
•  La definizione classica di riferimento è quella del
National Institute of Standards and Technology
(NIST) USA (http://goo.gl/eBGBk)
•  In sintesi il Cloud computing si occupa di:
Fornitura di tecnologia di informazione
e comunicazione (ICT) come servizio

Davide Salomoni


14

Caratteristiche del Cloud
•  Self-service, on-demand
!  Il cliente chiede autonomamente ciò che gli serve, quando gli serve (e
sperabilmente lo ottiene).

•  Accesso attraverso la rete
!  Assume che una rete (Internet o intranet) sia disponibile, normalmente a
banda larga.

•  Pool di risorse
!  L’utente non si preoccupa di conoscere i dettagli delle risorse, che sono
gestiti dai Cloud resource provider.

•  Elasticità
!  Il servizio Cloud può scalare rapidamente come dimensioni a seconda delle
necessità del cliente.

•  Pagamento a consumo
!  Il cliente paga solo per ciò che usa.

Davide Salomoni


15

Una analogia: l’autonoleggio
• 

Self-service, on-demand
!  Prenotazione telefonica
oppure online

• 

Rete
!  Estesa rete di autonoleggi in
tutto il mondo

• 

Pool di risorse
!  Pensa l’autonoleggio a
gestire sapere quante
macchine gli servono

• 

Elasticità
!  Il numero di auto disponibili
normalmente varia a
seconda della richiesta

• 

Pagamento a consumo
!  Il cliente paga per il tempo in
cui usa l’auto (e non pensa
ad assicurazione, gomme,
etc.)
Fonte: http://goo.gl/cEa8M

Davide Salomoni


16

Che cosa c’è di nuovo?
•  La fornitura di risorse
in modo distribuito, in
forme simili, avviene
da molti anni
•  Un esempio di
successo nel mondo
scientifico è
rappresentato dal Grid
Computing. Cf.
http://goo.gl/i5Rkt:
!  Stato in tempo reale
dei job di calcolo
(Computing) e del
trasferimento dati
(Storage) legati agli
esperimenti LHC al
CERN

Davide Salomoni


17

Davide Salomoni


18

Tuttavia…
•  Il Grid Computing, di enorme successo nel suo
campo, non ha mai avuto significativa diffusione
al di fuori di grandi collaborazioni scientifiche
•  I trends (http://www.google.com/trends/): Grid
Computing vs. Cloud Computing

Davide Salomoni


19

Il focus sul “service”
•  Abbiamo visto che nella definizione di Cloud
computing (“Fornitura di tecnologia di
informazione e comunicazione come servizio”) il
servizio nei confronti del cliente è parte
essenziale.
•  Il Cloud computing si può modellare infatti
intorno a servizi legati principalmente a
!  Infrastruttura (IaaS " Infrastructure as a Service)
!  Piattaforma (PaaS " Platform as a Service)
!  Software (SaaS " Software as a Service)
Davide Salomoni


20

Chi fa cosa?

Fonte: http://goo.gl/1jmkR
Davide Salomoni


21

Aggiungiamo dimensioni
•  Oltre i modelli di
servizio, parti
importanti per definire
e capire il Cloud
computing sono i
modelli di:
!  deployment (dove
distribuisco i servizi)
!  isolamento (come
isolo i servizi)
Fonte: http://goo.gl/1jmkR
Davide Salomoni


22

Deployment: i “tipi di Cloud”
•  Cloud privata:
!  L’infrastruttura viene fornita per un uso esclusivo da parte di una
singola organizzazione. La gestione, l’operazione, la proprietà, la
dislocazione della Cloud privata tuttavia può essere anche
indipendente dall’organizzazione che la usa.

•  Cloud di comunità (Community Cloud):
!  L’infrastruttura è disponibile ad una comunità di organizzazioni che
hanno uno scopo comune (ad esempio missione, requisiti di
sicurezza, conformità a regole comuni, etc.)

•  Cloud pubblica:
!  L’infrastruttura è disponibile in generale al pubblico. La gestione può
essere pubblica o privata. La dislocazione è presso il fornitore di
servizi.

•  Cloud ibrida:
!  L’infrastruttura è una combinazione di due o più infrastrutture Cloud
(private, di comunità o pubbliche) che sono collegate in modo da
garantire forme di portabilità ad esempio di dati o applicazioni.
Davide Salomoni


23

Isolamento
•  I modelli di isolamento nel Cloud (spesso
ignorati) sono importanti e si dividono in:
!  Infrastrutture dedicate
!  Infrastrutture “multi-tenant” (con diversi [tipi di] clienti)

•  Il tipo di isolamento è importante per molti
aspetti, come:
! 
! 
! 
! 
! 

Segmentazione delle risorse
Protezione dei dati
Sicurezza delle applicazioni
Auditing
Disaster recovery

Davide Salomoni


24

Ma la moda è già passata?
•  Cf. i trend di Google per i termini “Cloud
computing”, “Cloud storage”, “Big data”

Davide Salomoni


25

(Intermezzo sui Big data)
•  Questa è la
distribuzione
geografica riportata
da Google per
ricerche molto
popolari come “Big
data”.
•  Gartner prevede che
entro il 2015 il 20%
delle principali
organizzazioni
mondiali avrà
sull’infrastruttura
dell’informazione la
stessa attenzione
strategica della
gestione delle
applicazioni (cf.
http://goo.gl/ghSk7).
Davide Salomoni


26

Dunque il Cloud è una moda?
•  In molte tecnologie si
passa attraverso varie fasi
di “hype” (di moda).
Possiamo distinguere (cf.
http://goo.gl/1qaC) spesso
tra:
!  Inizio della tecnologia
!  Picco di aspettative
!  Disillusione (aspettative
fallite)
!  Crescita di maturazione
!  Altopiano di produttività
Davide Salomoni


27

Dove siamo nella moda?
•  Forbes, citando Gartner (cf. http://goo.gl/4r1AM), ha riportato in
agosto 2012 la sua stima della maturità delle tecnologie associate al
Cloud

Davide Salomoni


28

A maturazione…
•  Entro i prossimi due
anni:
!  Virtualizzazione

•  Tra due e cinque
anni:
!  Big data, public,
private o community
Cloud, pubblicità
nella Cloud, PaaS

•  Tra cinque e dieci
anni:
!  Hybrid Clouds, realtime infrastructures,
paradigma DevOps
Davide Salomoni


29

Casi d’uso del Cloud

Davide Salomoni


30

Un buon testo di riferimento
•  http://goo.gl/1jrqK
•  Sette casi principali:
!  Utente finale " Cloud
!  Impresa " Cloud "
utente finale
!  Impresa " Cloud
!  Impresa " Cloud "
impresa
!  Cloud privata
!  Cambiamento di fornitori
Cloud
!  Cloud ibride

Davide Salomoni


31

Utente " Cloud
•  Accedo a dati o
applicazioni nella
Cloud (es. email,
social networks).
•  Punti chiave:
!  Identità.
!  Open client.
!  SLA non tanto
importanti.

Davide Salomoni


32

Impresa " Cloud " utente
•  Un’impresa usa la Cloud
per fornire servizi ad utenti.
•  Punti chiave: anche
!  Identità " spesso federata
(es. OpenID).
!  Dislocazione dei dati (es.
per questioni legali).
!  Controllo dei costi
(monitoring, accounting).
!  Sicurezza.
!  API comuni (per portabilità).
!  SLA.
!  Dati / applicazioni federate.
!  Data retention / data
destruction.

Davide Salomoni


33

Impresa " Cloud
•  Un’impresa usa la Cloud
per i propri processi
interni.
!  Supplemento di storage
(es. per back-up).
!  “Cloud bursting”, creazione
di VM per periodi di picco.
!  Uso della Cloud per alcune
applicazioni (email,
calendario, etc.)
!  Portabilità, uso di standard,
possibilità di spostamento
di VM e dati per evitare di
legarsi a un unico fornitore.

Davide Salomoni


34

Impresa " Cloud " Impresa
•  Due imprese utilizzano la
stessa Cloud.
!  Le applicazioni nelle due
imprese possono
interoperare (esempio tipico
è una catena di
approvvigionamento).
!  Consistenza e concorrenza
nelle transazioni.
!  Interoperabilità attraverso
l’uso di standard.
Davide Salomoni


35

Cloud privata
•  Una cloud all’interno
di un’impresa.

Davide Salomoni


36

Cambiamento di fornitori
•  Ad esempio si vuole
cambiare un fornitore
Cloud oppure
aggiungerne un altro.
!  Ovviamente
standardizzazione.

Davide Salomoni


37

Cloud ibride
•  Ad esempio uso di Cloud
sia pubbliche che private.
•  Punto essenziale:
!  Per l’utente finale questo
caso d’uso non deve essere
diverso dal caso Utente "
Cloud. L’utente finale ignora
(vuole ignorare) i dettagli.

•  Le Cloud di comunità
possono essere
considerate un
sottoinsieme delle Cloud
ibride.

Davide Salomoni


38

Gli stack Cloud IaaS più usati

Davide Salomoni


39

Ancora sui trend
•  Abbiamo visto l’importanza degli standard (de
jure o de facto) nei casi d’uso. Limitandoci per
ora agli stack Cloud di tipo aperto, questi i
Google trends per OpenStack, CloudStack,
OpenNebula:

Davide Salomoni


40

OpenStack: alcuni punti
essenziali
!  È un prodotto open source, con dipendenze di tipo open
source e che può essere eseguito su piattaforme interamente
open source (ad es. Linux).
!  Ha un forte supporto da parte dell’industria.
!  Ad es. Rackspace, Intel, Cisco, Juniper, NetApp, HP, DELL,
VMware, AT&T, IBM, Canonical, SUSE, RedHat, Yahoo!

!  In forte e costante crescita in termini di funzionalità e di
sviluppatori (cf. http://goo.gl/lBHzn per una comparazione con
OpenNebula, CloudStack, Eucalyptus).
!  Ha un disegno architetturale aperto e modulare,
principalmente sviluppato in Python.
!  Ha una governance interna ben definita che non è in mano a
nessun singolo ente o impresa.
!  Interopera con altri sistemi di Cloud computing pubblici o
privati.
!  Ad es. VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Amazon EC2.
Davide Salomoni


41

Qualche numero su OpenStack
•  Alla fine del 2012 (cf. http://goo.gl/d6vG8):
6.695 membri della comunità di OpenStack in 87 paesi.
Più di 550 sviluppatori sui vari progetti che compongono OpenStack.
Più di 300.000 download di OpenStack dai repository centrali.
Sponsorizzato da 155 industrie/compagnie.
Solo nel 2012 sono stati lanciati 48 user groups in 33 paesi.
La partecipazione al Design Summit di OpenStack in autunno 2012 è
aumentata di tre volte rispetto al Design Summit di primavera.
!  La comunità di OpenStack nei social media è stimata essere circa sei volte
quella del prodotto concorrente open source più prossimo.
! 
! 
! 
! 
! 
! 

•  All’ultimo OpenStack Summit (Hong Kong, novembre 2013):
!  3500 partecipanti, provenienti da più di 50 paesi.
!  Casi d’uso mostrati da imprese con numero di utenti nell’ordine di svariate
centinaia di milioni di persone.

!  Qual è la città nel mondo con il maggior numero di sviluppatori di
OpenStack?
!  Pechino.

Davide Salomoni


42

Open Source
• 

Per definizione, è disponibile il codice sorgente del prodotto (OpenStack,
ma ad esempio anche Linux, Apache web server, Firefox, Calibre, etc.)
!  Analisi di features, sicurezza, trasparenza, contributi allo sviluppo.

• 

Da “Raccomandazioni e proposte sull’utilizzo del Cloud computing nella
pubblica amministrazione”, giugno 2012, http://goo.gl/h7OI8:
!  “Le amministrazioni dovrebbero selezionare fornitori di servizi cloud conformi agli
standard e alle altre caratteristiche tecnologiche che garantiscano portabilità e
interoperabilità dei servizi erogati. L’infrastruttura di un fornitore di servizi cloud
deve garantire che i servizi cloud possano essere trasferiti su piattaforme di fornitori
differenti ovvero possano eventualmente essere riportati all’interno dell’organizzazione
cliente con il minimo di impatto, così da evitare il rischio di legarsi ad un unico
cloud provider (il cosiddetto vendor lock-in).”

• 

Modifica dell’art. 68 del CAD attraverso DL 18/10/2012, convertito in legge il
17/12/2012, cf. http://goo.gl/a9DC1 (art. 9 bis):
!  “Ove dalla valutazione comparativa di tipo tecnico ed economico, secondo i criteri di
cui al comma 1-bis, risulti motivatamente l’impossibilita’ di accedere a soluzioni
già disponibili all’interno della pubblica amministrazione, o a software liberi o a
codici sorgente aperto, adeguati alle esigenze da soddisfare, è consentita
l’acquisizione di programmi informatici di tipo proprietario mediante ricorso a licenza
d’uso.”

Davide Salomoni


43

Ma come si usa il Cloud?
•  Il tema caldo è, dati i casi d’uso mostrati in
precedenza (che presuppongono spesso
indipendenza dal vendor, aderenza agli
standard, risparmi economici, etc.):
Come migrare verso il Cloud computing?

•  Una presentazione successiva mostrerà i
possibili benefici del Cloud computing vs.
l’utilizzo di infrastrutture tradizionali.
Davide Salomoni


44

Migrazione di applicazioni a
infrastrutture Cloud
•  Obiettivo: passaggio di una applicazione da un data
center esistente a una Cloud di riferimento.
•  Quali sono i fattori tecnici e di business che portano
alla migrazione? Tipicamente:
!  Riduzione dei costi " resource pooling, pay-per-use
!  “Business agility” " semplificazione del deployment
!  Risparmi gestionali " performance (es. piattaforme performanti,
auto-scaling), facilità di gestione (es. delega di responsabilità
operative)

•  Cloud pubbliche o private? Vale quanto detto sopra, in
particolare:
!  Traffico a livello WAN? (tipicamente costoso)
!  Sicurezza?
!  Integrazione con altre applicazioni di tipo legacy? (ad es. forte
accoppiamento con applicazioni che girano su AS400 o simili)
Davide Salomoni


45

Quale tipo di migrazione? (SaaS)
•  Esistono alternative di tipo SaaS già disponibili
attraverso Cloud providers?
!  Questa in realtà non è una migrazione ma una
trasposizione di applicazioni. Vale la pena comunque di
considerarla.
!  Anche con un’opzione di tipo SaaS, i dati potrebbero dover
essere comunque migrati.
!  Attenzione ai costi a lungo termine, dipendenti ad es. da
numero di utenti e dalla durata del contratto di tipo SaaS
(specialmente nel caso in cui sia stato già effettuato un
investimento significativo in un data center).
!  Security? (ad es. per dati sensibili ospitati presso un Cloud
provider.)
Davide Salomoni


46

Quale tipo di migrazione? (PaaS)
•  E’ adottabile un modello PaaS?
!  Ad esempio se l’applicazione è basata su application
server standard, come Java EE o .NET.
!  Tipicamente il Cloud provider potrebbe fornire anche
sistemi di back-end di database (es. SQL-based).
!  Attenzione al fatto che l’infrastruttura di application
server (e/o i database di back-end) potrebbe essere
condivisa con altri utenti (security!) …
!  … e al fatto che non tutte le caratteristiche di PaaS
necessarie all’applicazione potrebbero essere
disponibili presso il Cloud provider.
Davide Salomoni


47

Quale tipo di migrazione? (IaaS)
•  Esiste compatibilità hardware e software
dell’applicazione con il Cloud provider?
!  Es. piattaforme x86-compatibili, sistema operativo
XYZ.
!  Tipicamente, si ha condivisione delle virtual machines
fornite dal Cloud provider sulla stesso hardware fisico
tra più utenti (security!).
!  Quale scalabilità? Come viene implementato il loadbalancing ad es. in caso di auto-scaling?

Davide Salomoni


48

Esame di tipiche architetture
applicative
•  Nelle multi-tiered applications esistono normalmente 3 tiers:
!  Data management tier, legato alla gestione dei database (relazionali
o meno).
!  Business logic tier, realizzato attraverso application platforms come
Java EE o .NET.
!  Presentation tier, interfacciamento con l’utente o con altri sistemi
esterni.

•  Se l’applicazione è ben strutturata, potrebbe essere possibile
migrare i singoli tier al Cloud in modo indipendente.
!  Ad esempio, spostamento della sola parte di presentation sul Cloud.
!  Non è detto che questo sia conveniente, cf. ad esempio alto traffico
di rete tra i tier. Può essere interessante eseguire un profiling d’uso
dell’applicazione per valutare i costi associati.
o  Per valutare requirement legati a uso di CPU, di RAM, di storage (es. IOPS)
e rete.

Davide Salomoni


49

La mia applicazione è “cloud-friendly”?
•  Applicazioni “cloud-aware”:
! 
! 
! 
! 

Distribuite
Stateless
Fail-over in the app
Scaling in the app

•  Applicazioni “legacy”:
!  Client-server
!  Monolitiche, senza scalabilità
orizzontale
!  Fail-over nell’infrastruttura
!  Scaling nell’infrastruttura
Fonte: VMware
Davide Salomoni


50

Una analogia: i cagnolini e le mucche
•  Le applicazioni “legacy”
vengono curate come
animali domestici, sono
uniche e spesso non
rimpiazzabili.
•  Le applicazioni “cloud”
vengono trattate come
mucche in una stalla. Ad
esempio quando una mucca
si ammala la sostituiamo con
una delle tante altre
(funzionalmente uguali) che
abbiamo a disposizione.
Fonte: http://goo.gl/Gx0ly
Davide Salomoni


51

Il Cloud, dunque…
•  “Il Cloud computing non è altro che un termine alla moda
per indicare il noto concetto di computer collegati via
rete. Una nuvola non è che vapore acqueo.”
!  Larry Ellison, co-fondatore e CEO di Oracle Corporation,
Settembre 2009

•  “Q: qual è la strategia di Oracle sul Cloud computing? A:
Oracle ha due obiettivi sul Cloud computing. Il primo è di
assicurarsi che sia a livello di una impresa e pronto per
l’adozione […] Il secondo è di supportare sia il Cloud
computing pubblico che privato.”
!  Oracle Cloud Computing FAQ, Ottobre 2010

•  “La verità è raramente pura, e mai semplice.”
!  Oscar Wilde, L’importanza di chiamarsi Ernesto, 1895
Davide Salomoni


52

Credits
•  Ringraziamenti per discussioni, materiale e
contributi vari legati alla realizzazione di questo
corso vanno a:
! 
! 
! 
! 
! 
! 

Marco Caberletti
Enrico Fattibene
Stefano Longo
Matteo Manzali
Valerio Venturi
Paolo Veronesi

•  Info: Davide.Salomoni@cnaf.infn.it
Davide Salomoni


53

Introduzione al cloud computing

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (14)

Similar to Introduzione al cloud computing

Similar to Introduzione al cloud computing (20)

Introduzione al cloud computing