OCEL001 Comércio Eletrônico Módulo 9_2: Nuvens Computacionais. Prof. Charles Christian Miers.

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1 OCEL001 Comércio Eletrônico Módulo 9_2: Nuvens Computacionais Prof. Charles Christian Miers

2 Data Centers e Computação sob demanda Data Centers fornecem uma grande capacidade computacional, porém com demanda limitada Ex.: Entrega do Imposto de Renda A maioria das declarações são entregues no último dia Se uma organização contratar processamento de um provedor: Os servidores ficarão ociosos parte do tempo; ou O cluster deverá ser manualmente reconfigurado para atender a demanda final; ou Faltarão recursos à aplicação Alternativa: e se estes recursos computacionais fossem similares a forma como água e luz são consumidas? 2

3 Utility Computing Utility Computing ou Computação sob demanda: Recursos Computacionais são: Fornecidos automaticamente conforme a necessidade Tarifados de acordo com o consumo Exemplos de uso: Oferecer serviços sem precisar comprar infraestrutura Baixo custo de investimento para novas empresas de serviços Atender de forma automática picos em demanda Pensem no último dia de submissão do Imposto de Renda 3

4 Utility Computing x Data Centers Tradicionais Data Centers (ainda) não fornecem Utility Computing: Data Centers tradicionais: Eu recebo o que pago Utility Computing: Eu pago o que recebo Data Centers geralmente não possuem mecanismos para alocar automaticamente recursos para os usuários conforme a demanda Alocação é feita manualmente e em geral é estática 4

5 Serviços sob Demanda Conforme necessário, a nuvem fornece os recursos para o usuário Linha azul: O que o cliente usa Linha vermelha: Recursos do data center 5

6 Evolução para Computação em Nuvem 6

7 Conceito de Computação em Nuvem Paradigma onde recursos computacionais residem em data centers distribuídos, sendo oferecidos como serviços de forma escalável e elástica e utilizados de forma transparente de qualquer lugar Recursos podem ser aplicações, armazenamento, middleware, processamento, etc.. 7

8 Origem do termo Cloud Computing Comes from the early days of the Internet where we drew the network as a cloud we didn t care where the messages went the cloud hid it from us Kevin Marks, Google Primeira nuvem em torno de redes (abstração TCP/IP) Segunda nuvem em torno de documentos (abstração dos dados WWW) As nuvens emergentes abstraem a complexidade de infraestrutura quanto a servidores, aplicativos, dados e plataformas heterogêneas 8

9 Computação em Nuvem: Relações Tecnologias correlatas: Utility Computing: Computação como uma ferramenta disponibilizada via serviços Computação em Grade: Grade: fornecer recursos computacionais como ferramentas que podem ser alocadas ou liberadas Nuvem: provisionamento sob demanda (escalabilidade automática) SOA: Padrão arquitetural e estratégia para desenvolvimento de soluções Computação em nuvem é uma solução orientada a serviços 9

10 Computação em Nuvem: Definição NIST Special Publication SP : Cloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network 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. 10

11 Computação em Nuvem: Características Cinco características essenciais (NIST): On-demand self-service Pool de recursos com independência de localização Acesso via rede Elasticidade Serviço mensurável 11

12 Computação em Nuvem: Características On-demand self-service: Usuário pode provisionar recursos computacionais conforme necessitar, de forma automática, sem demandar interação manual do provedor Exemplo: + CPU, + armazenamento 12

13 Computação em Nuvem: Características Elasticidade: Recursos podem ser rapidamente provisionados (de forma automática ou não) para atender o aumento de demanda Os recursos também podem ser rapidamente desalocados caso não haja demanda Consumidor frequentemente tem a impressão que os recursos disponíveis para alocação são ilimitados e podem ser alocados a qualquer hora, em qualquer quantidade Máquinas virtuais Horário normal Horário de pico 13

14 Computação em Nuvem: Características Pool de Recursos: Recursos em pool para atender múltiplos consumidores - modelo multi-tenant Infraestrutura deve ser capaz de compartilhar recursos entre diversos usuários/empresas, com garantia de isolamento de dados entre elas Recursos físicos virtuais dinamicamente alocados de acordo com a demanda do consumidor Exemplo de recursos: armazenamento, processamento, memória, banda, virtual machines, etc Recursos podem estar em Data Centers distribuídos pelo mundo (até mesmo transparentes) Consumidor geralmente não tem controle/conhecimento da localização exata dos recursos Pode ser possível de se especificar localização em diferentes níveis Exemplo: país, região, Data Center,... 14

15 Computação em Nuvem: Características Acesso via Rede: Recursos devem estar disponíveis via rede (tipicamente via Internet) Acesso via mecanismos padronizados que permitam o acesso via múltiplas plataformas Exemplo: não só a partir de PCs, mas cada vez mais considerando acesso de celulares (smartphones) e outros dispositivos móveis (netbooks, e-readers, tablets,...) 15

16 Computação em Nuvem: Características Serviço Mensurável: Serviço deve fornecer métricas de uso Dois modelos de tarifação são mais comuns: Conforme uso (modelo de Utility Computing): banda, CPU, espaço em disco, transações, etc. Serviço por assinatura (mensal/anual) 16

17 Classificação: Nuvens Computacionais Nuvens chegaram ao mercado antes de uma padronização Resultado: Nomes de produtos versus tipos Modelo de classificação mais aceitos são os modelos do NIST: Modelo SPI Modelos de implantação 17

18 Classificação: Modelo SPI (NIST) Modelo SPI Software/Platform/Infrastructure: SaaS (Software-as-a-Service) PaaS (Platform-as-a-Service) IaaS (Infrastructure-as-a-Service) 18

19 Modelo SPI: SaaS SaaS (Software-as-a-Service): Aplicação final executando na nuvem Aplicação mantida pelo provedor Usuário controla apenas dados e configurações da aplicação Exemplo: web-based , Flicker, Salesforce.com, MS-Live, Google Apps (Docs, Reader, etc.) 19

20 Modelo SPI: PaaS PaaS (Platform-as-a-Service): Aplicações criadas por usuários ou adquiridas de terceiros Aplicações usam APIs, ferramentas e linguagem de programação suportadas pelo provedor Usuário controla aplicação, podendo controlar aspectos de hospedagem da mesma Exemplo: RedHat OpenShift, Google Apps Engine e MS-Azure 20

21 Modelo SPI: IaaS IaaS (Infrastructure-as-a-Service): São fornecidos recursos computacionais fundamentais (processamento, armazenamento, rede, etc.) Exemplo: Amazon EC2 / S3, Rackspace Cloud Server / CloudFiles, Locaweb Cloud Server, UOL Cloud Prime 21

22 Modelo SPI Aprimorado 22

23 SPI: Diferentes combinações 23

24 SPI: Controle e Responsabilidade 24

25 Modelo SPI: exemplos 25

26 Modelo de Implantação Tipos: Nuvem Privada Nuvem Comunitária Nuvem Pública Nuvem Híbrida 26

27 Modelo de Implantação (NIST) Nuvem Privada: Somente uma entidade usa a nuvem Tipicamente dentro dos limites da entidade Pode estar em ambiente terceirizado e/ou com gerenciamento terceirizado Exemplo: Nuvem da USP, Nuvem da Empresa X Nuvem Comunitária: Extensão da Nuvem Privada Uso compartilhado por diversas entidades, com foco nas necessidades de uma comunidade Exemplo: Nuvem Acadêmica, Governamental, etc. 27

28 Modelo de Implantação (NIST) Nuvem Pública: Uso Público Uma organização é dona da infraestrutura e vende os serviços de nuvem Nuvem Híbrida: Infraestrutura é composta de duas ou mais nuvens (Privada, Comunitária ou Pública) interligadas por padrões e/ou mecanismos proprietários Portabilidade de dados e aspectos de gerenciamento para atender características de nuvens computacionais Exemplo: resiliência, balanceamento de carga 28

29 Modelo de Implantação (NIST) 29

30 Modelo de Referência (NIST) 30

31 Computação em Nuvem: Elementos 31

32 Soluções de Nuvens Abertas 32

33 Principais soluções de nuvens abertas OpenStack: é uma solução para criação de nuvens públicas e privadas Conta com a colaboração de grandes empresas CloudStack: desenvolvido pela Apache/ Citrix, permite a criação de nuvens públicas e privadas OpenShift: desenvolvido pela Red Hat, é uma solução PaaS Cloud Foundry: software aberto e lançado pela VMWare OpenNebula: solução aberta para virtualização de data centers e nuvens empresariais Eucalyptus Cloud: software para a construção de nuvens privadas e híbridas Nimbus, focada no fornecimento de recursos IaaS para a comunidade científica 33

34 Principais soluções de nuvem gratuita São gratuitas até um limite (espaço, tráfego, etc) Algumas das mais conhecidas: Amazon AWS DropBox MS Skydrive Google Drive 34

35 Soluções de nuvem de código aberto As principais soluções de nuvem em código aberto são: OpenStack CloudStack Open Compute Project (OCP) 35

36 Linha do tempo Nuvens Computacionais 36

37 Licenças empregadas em nuvens abertas BSD/MIT A licença BSD é pouco restritiva Permite modificar o software e distribuir sob outra licença Apache (v2.0,v1.1) - exige a inclusão do aviso de copyright e disclaimer, mas não é uma licença copyleft LGPL Licença intermediária Possui algumas restrições a menos que a GPL GPL - A GPL permite que os programas sejam distribuídos e reaproveitados mantendo os direitos do autor. Licença copyleft 37

38 Principais licenças das nuvens computacionais de código aberto 38

39 Linguagens usadas nas nuvens computacionais de código aberto 39

40 Nuvens abertas IaaS 40

41 Desenvolvedores do OpenStack 41

42 Revisão do código por grandes corporações 42

43 Ecossistema OpenStack 43

44 Desenvolvedores do OpenStack 44

45 Concorrência OpenStack 45

46 46

47 Leitura recomendada GONZALEZ, N.; MIERS, C.; REDÍGOLO, F.; et al. A Taxonomy Model for Cloud Computing Services. CLOSER. v. 1, p.56 65, Noordwijkerhout, The Netherlands: Thomson Reuters Conference Proceedings. GONZALEZ, N.; MIERS, C.; REDÍGOLO, F.; et al. A Quantitative Analysis of Current Security Concerns and Solutions for Cloud Computing - Extended Version. Journal of Cloud Computing: Advances, Systems and Applications (JoCCASA), Springer Journal, v. 1,

48 Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Atribuição-Compartilhamento pela mesma licença

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