III CBSoft Congresso Brasileiro de Software: Teoria e Prática. Natal-RN, 28 de setembro de 2012

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1 III CBSoft Congresso Brasileiro de Software: Teoria e Prática Natal-RN, 28 de setembro de 2012

2 * Prof. Frederico Lopes (UFRN) * Prof. André Almeida (IFRN) * Profa. Thais Batista (UFRN) * Everton Cavalcante (UFRN) * Renato Gondim (UFRN) * Thomas Diniz (UFRN) * Thiago Cesar (UFRN) * Arthur Cassio (UFRN) 2/121

3 3/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão

4 4/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão

5 Fonte: Ramamurthy and Madurai. Wipro Chennai /121 * Era atual da Computação Explosão de domínios de aplicações Poderosos processadores multicore Poder da virtualização sobre hardware Proliferação de dispositivos Metodologias de software Maior largura de banda para comunicação

6 6/121 Computação em Nuvem modelo computacional para acesso conveniente, sob demanda e de qualquer localização, a uma rede compartilhada de recursos computacionais (redes, servidores, armazenamento, aplicativos e serviços) que possam ser prontamente disponibilizados como serviços e acessados com um esforço mínimo de gestão ou de interação com o provedor de serviços. P. Mell and T. Grance (2011) The NIST Definition of Cloud Computing. NIST, EUA.

7 7/121 Computação em Nuvem A nuvem é um grande reservatório de recursos virtualizados facilmente utilizáveis e acessíveis (como hardware, plataformas de desenvolvimento e/ou serviços). Esses recursos podem ser dinamicamente reconfigurados para ajustar a carga (escala) variável do sistema, permitindo também um uso ótimo dos recursos. Tal reservatório é geralmente explorado por um modelo pay-per-use no qual as garantias são oferecidas por um Provedor de Infraestrutura por meio de SLAs (Service Level Agreement - Acordo de Nível de Serviço) L.M. Vaquero et al., A break in the clouds: towards a cloud definition, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 2008

8 8/121 * Algumas vantagens de se implantar uma aplicação na nuvem *Elasticidade *Balanceamento de cargas *Confiabilidade *Redução de custos * Hardware, software, técnicos, energia

9 9/121 * Alguns serviços que podem ser usados na implantação *Máquinas virtuais *Armazenamento de arquivos *Armazenamento de dados * SQL based * Non SQL based

10 10/121 * Apresentar: *Implantação de uma aplicação real * Serviços de diferentes plataformas * Amazon AWS * Google App Engine (GAE) * OpenStack * Relação com o Minicurso 7 *Foco na implantação/uso do AWS e OpenStack

11 11/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão

12 * Desenvolvido por Soares et al., 2006 * Aplicação Web Java * Sistema que registra informações de saúde pública de uma cidade, através do registro de queixas * Aplicação real e não trivial, com uso de servlets, JDBC, RMI, além de possuir um bom design arquitetural * Padrões de projeto 12/121

13 * Funcionalidades * Usuário é qualquer cidadão que pode efetuar reclamações ou consultar os serviços de saúde disponíveis * Quando uma reclamação é registrada, a mesma é encaminhada a um setor competente, sendo a resposta de domínio público 13/121

14 * Funcionalidades * Registros de Reclamação * Intoxicação Alimentar * Maus tratos de animais ou doenças transmitidas por animais * Reclamações diversas * Os administradores do sistema podem registrar as informações dos serviços de saúde 14/121

15 15/121 * Camadas * View Layer: responsável pela interface com usuário e pela a solicitação dos serviços aos servlets * Distribution Layer: externalização dos dados, permitindos outras aplicações terem acesso * Business Layer: regras de negócio * Data Layer: responsável pelo controle da persistência do sistema

16 16/121

17 17/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão

18 Health Watcher 18

19 * Amazon Web Services * Oferece diversos serviços de nuvem através do uso de Web services * Serviços como: Capacidade Computacional, Armazenamento de Dados, Implantação de Aplicações, Armazenamento de Arquivos * Além do acesso através de Web services, disponibiliza console de gerenciamento Web e API para a Java,PHP, Python, Ruby e.net 19/121

20 20/121 * Cada serviço possui sua própria tabela de custo, que podem variar, de tráfego de acesso, horas de instância, número de implantações * Para novos usuários a AWS criou a Free Tier, que permite o uso gratuito de alguns serviços, com limitações *Detalhes:

21 * AWS-HW * Amazon EC2: Serviços de computação (máquinas Virtuais) * Elastic Beanstalk: Implantação de aplicações (Java, PHP, Python,.Net) * RDS: Serviço de banco de dados relacional * S3: Serviço de armazenamento * SimpleDB: Armazenamento de log da aplicação 21/121

22 22/121 * Preparando ambiente de desenvolvimento * Eclipse Juno 4.2 JEE (www.eclipse.org) * AWS Toolkit for Java Eclipse Plugin * Google Eclipse Plugin e SDK* * Código do Health Watcher * Disponível em: *Aplicação possui suporte para ser implantada nas duas plataformas

23 * AWS Eclipse Plugin * Help -> Install new Software * Add Site: 23/121

24 * Configurando ambiente * Importar o projeto do Health Watcher * Ao importar o projeto o Eclipse ira baixar o SDK da Amazon para ser integrado ao projeto * Passaremos agora a analisar os aspectos relacionados ao uso dos serviços por parte da nossa aplicação 24/121

25 * SimpleDB * Serviço de armazenamento não relacional * Diferente de banco de dados do tipo NoSQL * Provê flexibilidade e escalabilidade sem o overhead associado a banco de dados * Estruturado em formato de texto para armazenamento * 25/121

26 26/121 * SimpleDB - Estrutura de funcionamento Add Itens Region Domain Query Itens Domains equivalem a tabelas de banco de dados, porém não é possível realizar consulta entre domains. Para usar, através da API criamos o domínio e em seguida adicionamos uma entrada no domínio Delete Itens

27 * SimpleDB * Para utilizar qualquer API da Amazon é necessário realizar a autenticação com a conta criada * São usados os valores de acesskey e secretkey que são gerados no momento da criação da conta * Para acessar os valores: My Account-> Security Credentials * Colocar os valores em um arquivo na raiz chamado AccessCredentials.properties 27/121

28 28/121 * SimpleDB - Criação do Objeto SimpleDB Classe healthwatcher.constants

29 29/121 * SimpleDB Criação e alteração do domínio Classe lib.logging.logmechanism

30 30/121 * S3 * Serviço de armazenamento * Permite arquivos de até 5 terabytes * Define regras de acesso para upload e download dos arquivos armazenados * Acessar o painel de Controle, Storage->S3

31 * S3 * Primeiro devemos criar um bucket, que representa uma unidade de armazenamento * Dentro desse bucket podemos criar pastas, adicionar qualquer tipo de arquivo de até 5 terabytes * Em seguida definimos a permissão de acesso ao bucket * Através da API recuperamos a referência ao bucket e adicionamos um arquivo 31/121

32 * S3 * No Health Watcher, ao cadastrar um sintoma, o administrador pode adicionar um foto ilustrativa do mesmo * Armazenaremos essa foto no bucket * Para acessar o serviço através da API precisamos fornecer credenciais válidas e com permissão de acesso ao referido bucket 32/121

33 33/121 * S3 - Armazenando arquivo no bucket Classe healthwatcher.view.command.insertsymptom

34 34/121 * RDS * Serviço para armazenamento de banco de dados relacional * Preço cobrado por hora DB Instance Class (On-Demand) Micro DB Instance $0.025 Small DB Instance $0.105 Large DB Instance $0.415 Extra Large DB Instance $0.830 High-Memory DB Instance Class Extra Large DB Instance $0.585 Double Extra Large DB Instance $1.170 Quadruple Extra Large DB Instance $2.340

35 35/121 * Amazon RDS *Antes de criar o banco de dados: * criar um grupo de segurança, que define a política de acesso ao banco de dados * As opções disponíveis para permissão é o estabelecimento faixa de IP com acesso ou associar algum grupo de segurança do EC2, liberando as instâncias para acesso

36 36/121

37 37/121 * Amazon RDS * Criar uma instância * DB Instances -> Launch DB Instance * Preencher as seguintes informações: * Tipo de instância *escolher micro para evitar cobranças altas * Espaço alocado * Usuário e senha de acesso ao banco de dados

38 38/121

39 39/121

40 40/121 * Ao final do processo é criado uma instância com o banco de dados * Para conectar ao banco usar o endpoint fornecido * Modificaremos a classe Constants no pacote healthwatcher * Devemos alterar a URL para informar o endpoint, usuário e senha de acesso ao banco de dados

41 * RDS * Utilizarmos o script sql para criação do banco de dados * Para isso temos basicamente duas opções: * Acessar o banco de dados através de um gerenciador e carregar o script SQL; nesse caso é necessário fornecer permissão de acesso a máquina * Utilizar o cliente MySQL de uma máquina virtual do EC2 que tenha permissão de acesso 41/121

42 * RDS * Modificando a classe Constants * Alterar as variáveis: * DB_URL = EndPoint * DB_USER=<usuário_BD> * DB_PASS=<Senha_usuario_BD> 42/121

43 * Elastic BeanStalk * Permite a implantação direta de aplicações, sem a necessidade de configuração de instâncias do EC2 * Suporte atual para implantação de aplicações Java, PHP e Python * Iremos demonstrar agora qual seria o processo para implantar nossa aplicação utilizando o plugin do Eclipse 43/121

44 * Elastic BeanStalk * Run on Server * Selecionar o tipo de instância EC2 desejada 44/121

45 * Elastic Beanstalk * Em seguida informar o nome da aplicação e do ambiente * O ambiente refere-se a configuração da instância EC2 que irá rodar a aplicação 45/121

46 * Elastic BeanStalk * Na última etapa podemos informar se queremos associar uma chave a instância * Permite acesso direto a instância criada * Criando chaves -> Services ->EC2 -> Key Pairs * Seguindo os passos, a aplicação será empacotada e implantada * O arquivo war é armazenado no serviço S3 46/121

47 * Elastic BeanStalk * Após a implantação, devemos verificar qual group de segurança está associado a instância * Esse mesmo grupo deve ser associado a instância que roda o banco de dados, sob pena da aplicação não funcionar * Para acessar o console do BeanStalk, acesse Services->BeanStalk 47/121

48 48/121 * Provimento de API para acesso através de serviços WEB * Possui grande variedade de serviços integráveis a aplicações existentes * Constante atualização dos serviços, proporcionando melhorias * Curva de aprendizado pequena para utilização dos serviços 48

49 49/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão

50 Health Watcher 50

51 * É um serviço fornecido pela Google, que permite aos desenvolvedores criar aplicações que podem rodar na sua infraestrutura 51/121

52 52/121

53 * Configuração simples da aplicação * Nenhuma administração de sistemas * Nenhum ajuste de desempenho * Dimensionamento automático! 53/121

54 54/121 * Preparando ambiente de desenvolvimento * Eclipse Juno 4.2 JEE (http://www.eclipse.org) * Google Plugin para Eclipse * Código do Health Watcher

55 55/121 * Google Eclipse Plugin * Help -> Install new Software * Add Site:

56 56/121

57 57/121 * Registrar uma conta na Appspot

58 * Configurando ambiente * Criar uma nova aplicação GAE * Copiar o código fonte do HW dentro da pasta src * Copiar o conteúdo da pasta WebContent dentro da pasta war 58/121

59 Para permitir que o GAE distribua solicitações de aplicações em diversos servidores da web e para impedir a interferência de uma aplicação em outra, a mesma é executada em um ambiente sandbox restrito 59/121

60 60/121 * Balanceamento de carga * Requisições web * Hospeda conteúdo estático * Separa os arquivos de programação

61 61/121 * É uma extensão SDK do GAE para executar aplicações do App Engine localmente. * Cada AppServer pode executar somente uma aplicação por vez * É possível adicionar diversos AppServers para hospedar diversas aplicações.

62 62/121

63 63/121 * Uma aplicação pode consumir recursos até determinados contingentes. * Com estas cotas, o GAE garante que sua aplicação não ultrapassará o seu orçamento. https://developers.google.com/appengine/docs/quotas

64 64/121

65 * Escalabilidade horizontal Consiste em adicionar mais máquinas de tal modo que seja possível distribuir as requisições entre estas máquinas. * Replicado e tolerante a falhas * Processamento paralelo * Desempenho previsível de consulta * Sem travamentos 65/121

66 66/121 * Para o mecanismo de persistência do HW, foi usada a API JDO (Java Data Object) para o armazenamento de dados no GAE, que é configurado no arquivo jdoconfig.xml. * Para criar classes JDO, utilizam-se anotações Java para descrever como as instâncias devem ser armazenadas e como devem ser recriadas ao serem recuperadas do armazenamento de dados.

67 67/121 * Para persistir o objeto de uma classe, é invocado o método makepersistent sendo passado como parâmetro o referido objeto

68 68/121 * Para a implementação da funcionalidade de logging do HW no GAE, é necessário apenas dois passos: * Copiar o arquivo logging.properties, para o diretório WAR da aplicação; * Definir uma propriedade no arquivo de configuração appengine-web.xml.

69 69/121 * Carregar e distribuir arquivos grandes * Acesso através de programação ao conteúdo do arquivo A API Blobstore permite que sua aplicação forneça objetos de dados, chamados blobs, que são bem maiores do que o tamanho permitido para objetos no serviço do Armazenamento de dados.

70 70/121 * O endereço da imagem é recebido a partir de um formulário HTML ( multi part/form-data ) e é envolvido por um objeto chamado blobkey. Este blob é enviado usando a API Blobstore.

71 71/121 * Contas google ou OpenID * Gerenciamento de administrador * Não há necessidade de criar sistema de gerenciamento de usuários Aplicações do GAE podem autenticar usuários que têm contas do Google.

72 72/121 * Para realizar esse procedimento, foi utilizada a biblioteca java.net.httpurlconnection da Sun. E, ao fazer a solicitação HTTP/HTTPS utilizamos o serviço URL Fetch, também disponibilizado pelo GAE; * Conforme disponibilizado na API ClientLogin, a URL utilizada para enviar uma requisição POST seria https://www.google.com/accounts/clientlogin

73 73/121

74 * Para fazer a implantação (deploy) utilizando o plugin do eclipse, clique com o botão direito do mouse na aplicação e selecione a opção Deploy to App Engine 74/121

75 75/121 * Acessar via browser: 75

76 76/121 * Introdução * Estudo de Caso Health Watcher * Plataformas * Amazon AWS * Google App Engine * OpenStack * Conclusão 76

77 Health Watcher 77

78 * Openstack: Plataforma de software opensource que os provedores podem usar para implantar sua(s) nuvem(ns), de infraestrutura e/ou de armazenamento. * Image: arquivo de imagem de uma máquina virtual. * Instância: máquina virtual sendo executada na nuvem. 78/121

79 * Nova: responsável pela parte de computação (máquinas virtuais). * Glance: responsável pela registro, busca e recuperação de imagens de máquinas virtuais. * Keystone: responsável pela parte de autenticação/políticas de acesso a todos os componentes. * Horizon: interface web de gerenciamento. * Swift: responsável pela parte de armazenamento de objetos. 79/121

80 80/121

81 81/121 Serviço AWS Openstack Computação Amazon EC2 Nova Implantação de Aplicações Banco de dados Relacional Armazenamento não relacional Elastic Beanstalk RDS - SimpleDB - Armazenamento S3 Swift -

82 * Como desenvolver aplicações para a plataforma Openstack? * Como utilizar banco de dados relacional? 82/121

83 83/121 Componente HW Aplicação Implantação de Aplicações Banco de dados Relacional Armazenamento Solução Aplicada Instância Linux (Ubuntu) configurada com Java e Tomcat. Adicionar pacote Tomcat-admin. Instância Linux (Ubuntu) configurada com Mysql. Swift

84 84/121 Nuvem Dashboard Instância da Aplicação Desenvolvimento Putty Instância do Banco WinScp

85 85/121 A B C Acessar a Openstack Iniciar uma instância Acessar a instância F E D Acesso Público à Instância Criar o Banco de Dados Instalar Mysql

86 86/121 * Pode ser acessada de 3 formas: * Através da linha de comando no server controlador da nuvem; * Utilizando a API HTTP REST; * Utilizando Gerenciamento WEB via DashBoard. A B C D E F

87 87/121 * Linha de comando: *nova comando [opções] [argumentos] * Ex: nova list (lista as intâncias em execução) *glance comando [opções] [argumentos] * Ex: glance add name="<image name>" is_public=true container_format=ovf disk_format=qcow2 < <filename>.img A B C D E F

88 88/121 * A API de gerenciamento Openstack é baseada no modelo HTTP REST. * Os formatos suportados são XML e JSON. * Inicialmente, para executar qualquer chamada a API deve-se obter um token de autenticação. * O id do token deve constar no HEAD de cada nova requisição a API. A B C D E F

89 89/121 * Código Java de acesso, utilizando a biblioteca Apache HttpComponents: capturando o token. HttpPost postrequest = new HttpPost( "http://[ip_server]:5000/tokens"); String acesso = util.lerarquivo("./acesso.xml"); StringEntity parametros = new StringEntity(acesso); postrequest.setentity(parametros); postrequest.setheader("content-type","application/xml; charset=utf-8"); postrequest.setheader("accept","application/xml"); HttpResponse response = httpclient.execute(postrequest); A B C D E F

90 90/121 * Arquivo XML de envio: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <auth xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschemainstance" xmlns="http://docs.openstack.org/identity/api/v2.0" tenantname= [TENANT_NAME]"> <passwordcredentials username= [LOGIN]" password= [SENHA]"/> </auth> A B C D E F

91 91/121 * XML de retorno: <access xmlns="http://docs.openstack.org/identity/api/v2.0"> <token expires=" t14:49:30" id="178c03af-e73d-499a-89d6-2a43c2a35dad"> <tenant name="demo" id="2"/> </token> <user name="admin" id="1">... </user> <servicecatalog> <service type="compute" name="nova"> <endpoint region="nova" internalurl="http://[ip]/v1.1/2" publicurl="http://[ip]:80/v1.1/2" adminurl="http://[ip]:8774/v1.1/2"/> </service>... </servicecatalog> </access> A B C D E F

92 92/121 * Acessar via browser: A B C D E F

93 93/121 * Acessar menu [Access & Secutiry]. * Clicar em [Create Keypair] para iniciar a execução da instância. * Digite o Keypair Name. * Efetue o dowload do arquivo [keypairname].pem. A B C D E F

94 94/121 * Utilizando o WinScp, copiar o.pem para o server controlador da nuvem. * Utilizando o Putty, acessar o nó controlador da nuvem e modificar as permissões do arquivo com o comando: chmod 0600 [KeypairName].pem. A B C D E F

95 95/121 * Acessar menu [Images & SnapShots]. * Clicar em [launch] para iniciar a execução da instância. A B C D E F

96 96/121 * Preencher os campos Server Name e User Data. * Selecionar o Flavor e a Keypair. * Selecionar o Security Groups. * Clicar em Launch Instance. A B C D E F

97 97/121 * Anotar o [ip da instância]. A B C D E F

98 98/121 * Executar o comando: ssh -i [Arquivo].pem acessando a instância. A B C D * Instalar o Mysql, via comando: sudo apt-get y install mysql-server. E F

99 99/121 * Utilizando o WinScp, copiar o script do banco de dados para o server controlador da nuvem. * Executar o comando: scp /caminho de destino, copiando o script do banco para a instância. * Executar o comando: mysql -u [usuario] -p [BD_NOME] < [script.sql], para criar o banco de dados. A B C D E F

100 100/121 * Acessar menu [Access & Secutiry]. * Na seção Security Groups, clicar em [Edit Rules] do grupo ligado a instância. * Na seção Add Rule, no campo From Port digitar 3306 e no To Port * Clicar no link Add Rule. A B C D E F

101 101/121 A * Quando a instância é iniciada ela recebe um ip da faixa privada da nuvem do OpenStack. * Para que ela seja acessada por um IP da faixa pública faz-se necessário associá-la a um Floating IP. B C D E F

102 102/121 * Acessar menu [Access & Secutiry]. * Na seção Floating IPs, clicar em [Associate IP]. A B C D E F

103 103/121 A * Selecionar a instância; * Clicar em Associate IP. B C D Servidor_DB E F

104 104/121 * Alterar na classe: [Constants.java] do pacote [healtwacther], as variáveis [DB_URL], [DB_LOGIN], [DB_PASS]. // Database Configuration public static final String DB_URL = "jdbc:mysql://[ip_instancia]/[nome_banco"; public static final String DB_LOGIN = "[Login_Banco]"; public static final String DB_PASS = "[Senha_Banco]";

105 105/121 * Swift: fornece de forma distribuída armazenamento virtual de objetos. É similar ao Amazon Web Services - Simple Storage Service (S3). * Swift Container: componente swift que contém os objetos armazenados. É similar ao bucket do AWS S3.

106 106/121 A B C Acessar a Openstack Criar um Container Acesso Público ao Container

107 107/121 * Acessar o Dashboard. * Acessar o menu [Containers]. * Clicar em [Create Container]. A B C

108 108/121 * Informar o [Container Name]. * Clicar em [Create Container]. A B C

109 109/121 * Utilizando o Putty, acessar o nó controlador da nuvem. * Executar o comando: swift -V 2 -A -U [TenantName]:[UserName] -K [Password] post - r.r:* [ContainerName]. A B C

110 * Para se enviar o arquivo da foto do cadastro de sintomas deve-se efetuar uma requisição HTTP PUT à Swift API. * É necessário capturar o id do token de autenticação para efetuar a requisição. * Ele deve ser adicionado no HEAD da requisição HTTP PUT. 110/121

111 111/121 * Código de envio da imagem: HttpPut putrequest = new HttpPut( "http://[ip_server]:8080/v1/auth_[tenantid]/[containernam e]/"+code); byte[] conteudo = getimage(); ByteArrayEntity parametros = new ByteArrayEntity(conteudo); putrequest.addheader("x-auth-token",token); putrequest.setentity(parametros); httpclient.execute(putrequest);

112 112/121 A B C Iniciar uma instância Acessar a instância Configurar Tomcat F E D Efetuar Upload.war Gerar.war do HW Acesso Público à Instância

113 113/121 * Executar o comando: sudo apt-get y install tomcat7 tomcat7-admin. A B C D E F

114 114/121 * Incluir o conteúdo abaixo, no arquivo: /etc/tomcat7/tomcat-users.xml, dentro da tag tomcat-users. <role rolename="manager-gui" /> <user usernanme="[login]" password="[senha]" roles="manager-gui"> * Reiniciar o tomcat com o comando: sudo service tomcat7 restart. A B C D E F

115 115/121 * Acessar menu [Access & Secutiry]. * Na seção Security Groups, clicar em [Edit Rules] do grupo ligado a instância. * Na seção Add Rule, no campo From Port digitar 8080 e no To Port * Clicar no link Add Rule. A B C D E F

116 116/121 * Utilizando o eclipse, exporte o projeto no formato [War File]. A B C D E F

117 117/121 * Acessar, via browser, o endereço: * Informar nome de usuário e senha configurados no arquivo tomcat-users.xml. * Na seção Deploy, clicar em selecionar arquivo. * Selecionar o arquivo.war da aplicação. * Aguardar o upload do arquivo. A B C D E F

118 118/121 A B C D E F

119 * Acessar via browser: 119/121

120 120/121

121 121/121 Autor Prof. Frederico Lopes (UFRN) Prof. André Almeida (IFRN) Profa. Thais Batista (UFRN) Everton Cavalcante (UFRN) Renato Gondim (UFRN) Thomas Diniz (UFRN) Thiago Cesar (UFRN) Arthur Cassio (UFRN)

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