Cloud Computing. Alain Tchana, Maître de Conférence Institut National Polytechnique de Toulouse IRIT / Équipe SEPIA alain.tchana@enseeiht.

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1 Cloud Computing Alain Tchana, Maître de Conférence Institut National Polytechnique de Toulouse IRIT / Équipe SEPIA alain.tchana@enseeiht.fr

2 Objectifs du cours Répondre aux questions suivantes : 1) Qu'est-ce que le Cloud et pourquoi le Cloud? 2) Qu'est-ce que la virtualisation et quel est son rôle dans le Cloud? 3) Techniquement, comment se servir d'une plateforme de Cloud? 4) Quels sont les défis dans le Cloud? 5) Quels sont les débouchés dans le Cloud? 2

3 Définition des concepts Cloud computing Exemples de Clouds Un défi majeur : Gestion des ressources Conclusion

4 Une question Aviez-vous déjà entendu parler du cloud avant ce cours? Oui, mais sans plus. J'ai une vague idée sur cette techno. Je compte sur vous :) Oui, dans une formation. Je sais à peu près de quoi il s'agit. Non 4

5 Définition des concepts Principes

6 Avant de donner une définition D'où vient cette idée? Amazon, le commerçant en ligne Disposant d'un grand parc informatique Très souvent sous utilisé (sauf pendant les périodes de grandes demandes, ex. Noël) Donc pas rentable pour Amazon utilisation Faites le parallèle avec ma voiture Transports en commun pour le boulot Ma voiture, que pour les voyages (vacances) Or, assurée, chauffée tous les matins mois Bref entretien quotidien

7 Avant de donner une définition D'où vient cette idée? Amazon, le commerçant en ligne Disposant d'un grand parc informatique Très souvent sous utilisé (sauf pendant les périodes de grandes demandes, ex. Noël) Donc pas rentable pour Amazon Faites le parallèle avec ma voiture Transports en commun pour le boulot Ma voiture, que pour les voyages (vacances) Or, assurée, chauffée tous les matins Bref entretien quotidien

8 Avant de donner une définition D'où vient cette idée? Idée pour ma voiture La louer en semaine aux personnes sans voiture (étudiants???) Mais vu l'état de ma voiture,. Idée Amazon (aux alentours de 2002) Louer une partie du parc aux externes pendant des périodes creuses Amazon crée Amazon Web Services (AWS) (pour le stockage de données)

9 Avant de donner une définition D'où vient cette idée? Idée pour ma voiture La louer en semaine aux personnes sans voiture (étudiants???) Mais vu l'état de ma voiture,. Idée Amazon (aux alentours de 2002) Louer une partie du parc aux externes pendant des périodes creuses Amazon crée Amazon Web Services (AWS) (pour le stockage de données)

10 Avant de donner une définition Principes du Cloud Mutualiser les efforts, les ressources Réduire les coûts et le gaspillage Repousser les limites Appliqué à l'informatique Externaliser (local => en ligne)

11 Avant de donner une définition

12 Avant de donner une définition Accès via des API REST ou Portail web de la plateforme de Cloud

13 Avant de donner une définition Réduction des coûts Pour le client Equipements, administration, place, énergie, licence... Pour le fournisseur (data center) Faire plus avec moins En particulier l'énergie

14 Avant de donner une définition Réduction des coûts Pour le client Equipements, administration, place, énergie, licence... Pour le fournisseur (data center) Faire plus avec moins En particulier l'énergie

15 Avant de donner une définition Les premiers services Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud) Il s'agit de vendre des machines dites virtuelles (VMs), voir la suite des slides Le client peut s'y connecter et l'utiliser à sa guise Comparable aux serveurs dédiés (mais ici on parle de VMs) C'est le service de cloud le plus répandu

16 Définition du Cloud Définition (parmi d'autres) Ensemble de ressources/applications/services s'exécutant dans un environnement distribué, accessible via les protocoles web standards, et dont l'ensemble fournit un service ayant les caractéristiques suivantes : Paiement à l'usage Fonction de la durée et de la quantité d'utilisation Illusion d'une infinité de ressources (scalabilité) Abstraction de l'infrastructure matérielle Mutualisation entre plusieurs utilisateurs Le multi-tenant 16

17 Systèmes distribués Définition (parmi d'autres) Ensemble de ressources matérielles (hétérogènes) interconnectées (réseau), gérées par un système (d'exploitation) capable de donner une vue unique à l'utilisateur : Favorisés par les progrès dans les domaines Du réseaux Routage Contectique (ex. infiniband) Des architectures des ordinateurs DMA Multi-core NUMA Des systèmes d'exploitation 18

18 Une question Pour ceux qui connaissent les grilles, il existe une forte similitude entre les deux technos au regard de la définition précédente. Qu'en pensez-vous? Diriez-vous que le Cloud est une forme de Grille ou l'inverse? 21

19 Le Cloud est-il différent de la grille? Le Cloud est ouvert à tous Pas besoin d'une expertise pour l'utiliser Les grilles sont destinées aux chercheurs Leur accès est limité aux membres du même consortium Le Cloud est plus orienté business Une certaine qualité de services doit être garantie Un modèle de facturation est nécessaire La grille est à but non lucratif Le Cloud abstrait l'infrastructure matérielle pour ses utilisateurs Les utilisateurs de la grille doivent avoir une idée de l'infrastructure Meilleure interprétation des résultats de leurs expérimentations 22

22 Au coeur d'un cloud

23 Superficie Microsoft Azure Dublin (Irlande) ~8 terrains de foot Source : 26

24 Superficie Google Iowa (USA) ~2 terrains de foot Source : 27

25 Machines OVH, Google, Facebook construisent leurs propres serveurs Source : Avantages : maîtriser l'installation, optimisées pour les lieux (densité), mieux maintenir les machines 29

26 Définition des concepts Les acteurs

27 Acteurs dans le Cloud Fournisseur de cloud : fournit une infrastructure matérielle et un ensemble de services au-dessus. Ex. : Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, CloudWatt Utilisateur du cloud : utilise directement les ressources de la plateforme de cloud. Ex. : NASA/JPL, étudiant 32

28 Autres acteurs dans le Cloud Receleur de cloud : construit et vend des services en s'appuyant sur des plateformes de cloud dont il n'a pas la propriété. Il est utilisateur du Cloud sur lequel il s'appuie et joue le rôle de fournisseur pour ses propres clients Ex. : RightScale, Scalr Développeur pour le cloud : produit des outils (déploiement, autoréparation, etc.) pour le cloud. Ex. : VMware, Labo de recherche & entreprise (Roboconf 1) 1 Roboconf 33

29 Autres acteurs dans le Cloud 34

30 Définition des concepts Apports du Cloud

31 Apports du Cloud L'apport majeur du Cloud : Paiement à l'usage (comme les cartes prépayées) Pay-per-user (durée et quantité de ressources utilisées) Bande passante (interne au Cloud, vers/depuis l'extérieur) #I/O, #CPU, #RAM Souscription mensuelle/annuelle Pour un SLA/QoS Enchère Spot VMs Gratuité (micro instances) 36

32 Apports du Cloud Facilité d'utilisation et flexibilité Allocation/dés-allocation rapide (à la demande) de ressources Aucune procédure administrative Accessible de partout via internet (24/7) TCO (Total Cost of Ownership) moins élevé Pas besoin d'un capital argent important Moins de personnel, pas de parc informatique interne à gérer Moins de licences logiciel à payer Fonctionnement versus Investissement 37

33 Apports du Cloud Facilité d'utilisation et flexibilité Allocation/dés-allocation rapide (à la demande) de ressources Aucune procédure administrative Accessible de partout via internet (24/7) TCO (Total Cost of Ownership) moins élevé Pas besoin d'un capital argent important Moins de personnel, pas de parc informatique interne à gérer Moins de licences logiciel à payer Fonctionnement versus Investissement 38

34 Définition des concepts Modèles de cloud

35 Les modèles de Cloud 2 façons (orthogonales) de classer les Clouds Selon la propriété: quel est le lien entre le propriétaire de la plateforme et l'utilisateur? Selon le service fourni : quel type de service offre la plate-forme de Cloud? 40

36 Classification selon la propriété Cloud communautaire : le cloud est mis sur pied pour fournir un service commun à un ensemble d'entreprises. Ex. : UnivCloud. Cloud privé : le cloud est mis sur pied par une entreprise ou un gouvernement et son accès est restreint à ses membres. Cloud public : le cloud est mis sur pied par une entreprise pour en faire un business en l'ouvrant à tous. Ex. : Amazon web services, Microsoft Azure, Eolas, etc. Cloud hybride : combinaison entre un cloud privé et plusieurs clouds publics. 41

40 Classification selon la propriété 45

41 Classification selon le service IaaS : le cloud fournit un service de stockage et de calcul. On y loue des VMs Ex. : Amazon EC2, Windows Azure PaaS : le cloud fournit une plate-forme de construction et d'exécution d'applications dans l'infrastructure sous-jacente Ex. : Google App Engine, Windows Azure web rôle SaaS : le cloud fournit directement l'application qu'a besoin l'utilisateur Ex. : Google docs, SalesForce IaaS à SaaS, une histoire de transfert de responsabilité du client vers le fournisseur 46

44 Classification selon le service Votre charge de travail Types de Cloud Extrait de la thèse d'aeiman Gadafi 49

45 Comment choisir un fournisseur 50

46 Définition des concepts Quelques chiffres

47 Quelques chiffres 52

48 Quelques chiffres Salesforce (2009) : entreprises sur 1000 serveurs [TechCrunch] Amazon EC2 (2012) : serveurs [Han Liu] Google (2011) : serveurs, 0.01 % de la consommation mondiale d'électricité [Jonathan Koomey]

49 Quelques chiffres Encore de la place en Afrique Les providers de Cloud dans le monde (source

50 Une question Au vu de ce qui précède, quels sont à votre avis les défis à relever dans le cloud? (du point de vu des fournisseurs de clouds) Prenez toujours 30s pour 56

51 Définition des concepts Défis

52 Les défis du Cloud Sécurité & Confiance (relevées par 70 % des personnes interrogées par une étude de IDC [Analyze the Future]) Où sont stockées mes données? Sont-elles protégées et non divulguées? Quelles sont les lois dans ces pays? Garantie de service (SLA) Ce qui est promis au client doit toujours être respecté Le client doit avoir confiance en cette garantie Impact énergétique : en 2010, 1.5% de l'électricité mondiale consommée par les datacenteurs [Jonathan Koomey] Environ 50% de plus que ce que consomme l'aviation Une partie pour alimenter les machines Une autre pour les refroidir 58

53 Les défis du Cloud Sécurité & Confiance (relevées par 70 % des personnes interrogées par une étude de IDC [Analyze the Future]) Où sont stockées mes données? Sont-elles protégées et non divulguées? Quelles sont les lois dans ces pays? Garantie de service (SLA) Ce qui est promis au client doit toujours être respecté Le client doit avoir confiance en cette garantie vcpu?=? Impact énergétique : en 2010, 1.5% de l'électricité mondiale consommée par les datacenteurs [Jonathan Koomey] Environ 50% de plus que ce que consomme l'aviation Une partie pour alimenter les machines Une autre pour les refroidir 59

54 Les défis du Cloud Sécurité & Confiance (relevées par 70 % des personnes interrogées par une étude de IDC [Analyze the Future]) Où sont stockées mes données? Sont-elles protégées et non divulguées? Quelles sont les lois dans ces pays? Garantie de service (SLA) Ce qui est promis au client doit toujours être respecté Le client doit avoir confiance en cette garantie vcpu?=? Impact énergétique : en 2010, 1.5% de l'électricité mondiale consommée par les datacenteurs [Jonathan Koomey] Environ 50% de plus que ce que consomme l'aviation Une partie pour alimenter les machines Une autre pour les refroidir 60

55 Refroidissement 2% de l'électricité USA. Dont la moitié pour le refroidissement. Entre W/m² Sachant qu'un data center fait en moyenne 900m² Source : Renewable and Sustainable Energy Reviews La ville de Seatle compte utiliser cette chaleur pour rechauffer la population Source : 61

56 Refroidissement Google Iowa (USA) 2% de l'électricité USA. La moitié pour le refroidissement. Source : Renewable and Sustainable Energy Reviews Source : 62

57 Refroidissement Google Hamina (Finlande) Source : 63

58 Refroidissement Google Source : 64

59 Refroidissement Microsoft Source : 65

60 Les défis du Cloud Monitoring précis pour la facturation Le cloud est multi-tenant (ressources partagées) Faut pas se tromper dans la facturation Standardisation Chaque fournisseur développe ses APIs «dans son coin» Comment faciliter l'interopérabilité et la portabilité (outils, processus, etc.)? Customisation (ex. matérielle) Les très grands groupes utilisent du matériel spécial, sur mesure Comment avoir la même chose dans le cloud (qui est multitenant)? 66

63 Les défis du Cloud Une grande partie de ces défis a trouvé un début de solution dans l'utilisation de la virtualisation, comme brique de base dans le Cloud. 69

64 Merci pour votre attention 70

65 Alain Tchana, Maître de Conférence Institut National Polytechnique de Toulouse IRIT / Équipe SEPIA alain.tchana@enseeiht.fr