MORFEONUBA. Una arquitectura para un cloud federado. Javier Martínez Telefónica I+D 14-Julio-2011

Transcripción

1 Una arquitectura para un cloud federado Javier Martínez Telefónica I+D 14-Julio-2011 Proyecto parcialmente subvencionado por el subprograma Avanza I+D de la Acción Estratégica de Telecomunicaciones y Sociedad de la Información del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio de España. Número de proyecto: TSI

2 Telefónica I+D (Coordinador) Atos Origin Participantes en NUBA Universidad Complutense de Madrid (UCM) Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona (BSC) Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) Catón Xeridia eyeos 2

3 Introducción Objetivos del proyecto Arquitectura Casos de Uso Conclusiones Contenido

4 Introducción Cloud Computing es un nuevo paradigma para la gestión de recursos TIC en una utility para el negocio, similar a la contratación del gas, agua, luz, etc Beneficios del Cloud Computing: Pay-as-You-Go Ilusión de infinitos recursos Acceso universal a los datos (ubiquidad) Transformación del CAPEX (inversión) en OPEX (gastos operación) Seguridad y Fiabilidad Cloud physical infrastructure Virtual Data Centers LB

5 Introducción Modelos de Servicio: IaaS: Infraestructuras como Servicio (Amazon S3, EC2) PaaS: Plataforma como Servicio (Google App Engine and MS Azure) SaaS: Software como Servicio (CRM SalesForce and Google Docs) Modelos de Despliegue Cloud Publica Cloud Privada Cloud Hibrida Comunidades Cloud Cloud Computing Stack

6 OBJETIVOS

7 Qué es NUBA? Nuba es un proyecto I+D que desarrolla una arquitectura de un Cloud Federado. Es subvencionado por el programa Avanza I+D, Ministerio de Industria de España. Comenzó en Julio de 2009 con una duración de 2 años. Coordinado por Telefónica I+D con la participación de organizaciones destacadas en el área de Cloud, computación bajo demanda y Supecomputación Sitio web: 7

8 (Normalized Usage of Business-oriented Architectures) El pueblo nuba agrupa a más de 20 grupos étnicos diferentes situada en el Kordofán (Sudán). Los nuba hablan más de 5º dialectos distintos y tienen formas de vida totalmente dispares. Al igual que los nubas, este proyecto permite que clouds de diferentes proveedores se comuniquen y compartan los recursos sobre los que se ofrecen los servicios empresariales en la internet del futuro. Proveedor Servicios 1 Proveedor Cloud actuales Proveedor Cloud NUBA 1 Proveedor Servicios N Agregador de Clouds Proveedor Cloud NUBA N

9 Proveedor de Servicio Servicio Agregador Cloud Roles en NUBA Proveedor Cloud Proveedor Cloud Proveedor Cloud Cadena de Valor Proveedor Proveedor Proveedor Cloud Cloud Cloud Agregador Cloud Proveedor Proveedor Servicio Proveedor Servicio Servicio

10 ARQUITECTURA

11 Uso de Interfaces Estandarizados NUBA utiliza tres estándares de la industria TCloud API, definido por Telefónica OVF:Open Virtualisation Format, definido por la DMTF OCCI:Open Cloud Computing Interface, definido por OGF Servicio Proveedor de Servicio TCloud API (OVF) Gestor de Servicio TCloud API (OVF) Gestor Cloud Federada OCCI OCCI OCCI Proveedor Cloud Proveedor Cloud Proveedor Cloud 11

12 Gestión de Negocio Sistema de monitorización (GS) Gestor D&O (GS) Servicio Portal de Usuario Agregador Cloud Rep. Info Proveedores Rep. descriptores de usuario Arquitectura General Gestión de Servicio Gestor Ciclo de Vida Rep. Software Config. Applicaciones Rep. imágenes finales Gestión de Negocio Sistema de monitorización (GCF) Gestor D&O (GCF) Orquestador Cloud Federada Gestión de Cloud Federada Interoperabilidad Conversor de recursos CMDB Gestión de Negocio Proveedor Cloud Sistema de monitorización (prov) Provisión dinámica de recursos (DRP) Gestor Virt (cluster 1) Gestor Virt (cluster N) 12

13 Gestión de Negocio Sistema de monitorización (GS) Gestor D&O (GS) Servicio Portal de Usuario Agregador Cloud Rep. Info Proveedores Rep. descriptores de usuario Arquitectura General Gestión de Servicio Gestor Ciclo de Vida Rep. Software Config. Applicaciones Rep. imágenes finales Gestión de Negocio Sistema de monitorización (GCF) Gestor D&O (GCF) Orquestador Cloud Federada Gestión de Cloud Federada Interoperabilidad Conversor de recursos CMDB Gestión de Negocio Sistema de monitorización (prov) Proveedor Cloud Proveedor Cloud Provisión dinámica de recursos (DRP) Gestor Virt (cluster 1) Gestor Virt (cluster N) 13

14 Gestión de la infraestructura local Objetivos de la capa del proveedor de cloud NUBA. Gestión de recursos locales de los Cloud NUBA. Despliego, monitorización y terminación de maquinas virtuales. Componentes DRP (Dynamic Resource Provisioning) El interface estándar entre el orchestrador de cloud federado y el VEM. RESTful API basado en la especificación OCCI VEM (Virtual Environment Manager) OpenNebula Emotive

15 Capa del proveedor del cloud NUBA Herramientas Open-source para construir los clouds IaaS public/private/hybrid Gestión de recursos físicos y virtuales (VMs, redes, imágenes) Arquitectura abierta y modular, basado en estándares. Scheduler Permite la definición de diversas políticas de asignación Apoyo para reservación de capacidad avanzada Gestión de virtualización Xen, KVM, y VMWare Conectador libvirt genérico Gestión de Imagen Mecanismo genérico para transferir y clonar imágenes VM Gestión de redes Definición de redes virtuales aislados Gestión de los private and public address pools Plug-ins para conectar a los cloud públicos Amazon EC2, ElasticHosts Cloud interfaces para usuarios Implementación de EC2 Query API y OGF OCCI 15

16 Capa de proveedor del Cloud NUBA EMOTIVE: Elastic Management Of Tasks In Virtualized Environments Crear MVs personalizados Ejecutar tareas Diversas políticas de scheduler Gestión de recursos Distribuir recursos Redistribución dinámica de recursos: CPU, RAM Gestión de datos Migración rápida en tiempo real Sistema de Checkpointing Xen, KVM, VirtualBox Outsourcing: Amazon EC2 Eficiencia energética Gestión de redes Modular y fácil a ampliar Web Service RESTful 16

18 Objetivo del componente de Cloud Interoperabilidad Interoperabilidad Cloud Componente Proxy para interconectar el orchestrador de cloud federado con los clouds externos (e.g. Amazon EC2) Proveer una capa de abstracción entre NUBA y los clouds externos Se acceden a los clouds externos a través del mismo API como los clouds NUBA El orchestrador de cloud federado tiene una visión uniforme de los clouds tanto externos como los de NUBA Diseño del componente de interoperabilidad cloud API basado en OCCI Proveer abstracción a capas superiores Plug-ins para comunicar con diversos proveedores de cloud Amazon EC2 Otros proveedores cloud Conversión de formato Formato nativo de NUBA (OCCI+OVF) se traducen a los formatos específicos de Cada proveedor cloud.

19 Objetivos Orquestrador de cloud federado Orquestración de diversos proveedores de cloud OpenNebula y EMOTIVE a través del proveedor de recursos dinámicos Clouds externos (e.g. Amazon EC2) a través del componente de interoperabilidad Proveer una capa de abstracción entre los proveedores de cloud y de servicios. Permite proveedores de servicio a diseñar su estructura virtual de recursos independiente de la infraestructura base. Innovación Integración de los cloud public y private Despliegue basado en criterios de negocio de alto nivel

20 Objetivo Conversión entre diversas representaciónes de datos: El modelo de datos de NUBA's a otros modelos Otros modelos al modelo de NUBA Innovación Interoperabilidad de Cloud Resource Mapper Diseño REST-based Web Service Uso del engin de reglas JENA para traducir archivos RDF

22 Gestor del ciclo de vida

23 Configurador de aplicaciones A partir del despliegue del servicio se encarga de particularizar las imágenes de las máquinas y aplicaciones virtuales que van a ser desplegadas en la Plataforma NUBA, devolviendo las URLs a las imágenes para su uso en el despliegue.

24 MORFEONUBA Repositorio Software Users PK UID name password type Os PK OSID name FK1 OSTID OS Type PK OSTID name type version Images PK IID img_name url checksum description FK1 OSID FK2 PID FK3 UID Software PK SID url FK1 PID FK2 UID Product PK PID name package_name version file_format sw_type checksum description FK1 OSTID Preinstalled_sw PK,FK1 IID PK,FK2 PID Provider PK PID name description

25 Descripción del servicio de usuario mediante OVF Repositorio Usuario

26 Repositorio Imágenes Finales

27 Repositorio Información Proveedores

29 Sistemas Monitorización Se encarga tanto de la monitorización como de la contabilidad del consumo de los recursos hardware con el fin de poder proporcionar datos sobre los equipamientos hardware, hipervisores y máquinas virtuales

30 Gestor Despliegue y Optimización La misión principal es ayudar en el despliegue de las máquinas virtuales de los servicios asociados, mediante información de toma de decisiones como selección de proveedor y recursos a desplegar. También, se encarga de aplicar acciones para conseguir la optimización del uso de recursos para eficiencia energética, u optimización del coste del servicio y del uso de los requisitos proporcionados por los proveedores de servicios

31 Casos de Uso

32 Introducción a los casos de uso En el proyecto se contemplan varios casos de uso que representan servicios empresariales dirigidos a infraestructuras cloud El objetivo de los casos de uso es validar la arquitectura de NUBA y demostrar sus capacidades avanzadas En cada uno de los casos de uso, uno de los socios del proyecto juega el papel de Proveedor de Servicios Se definen 6 casos de uso Puesto de trabajo virtual Radioterapia para hospitales Escritorio online Aplicaciones web Aplicación SaaS de gestión de facturas Servicio Marketplace de aplicaciones 32

33 CU 1. Workplace Puesto de trabajo virtual El caso de uso Puesto de trabajo virtual pretende desarrollar una plataforma VDI sobre infraestructura Cloud para que los proveedores de servicios puedan ofrecer escritorios, aplicaciones y almacenamiento bajo demanda, todo ello en modalidad de pago por uso o mediante subscripción temporal. Garantizar la inmersión tecnológica de las PYMEs y GGEEs al disponer siempre de equipamiento actualizado sin necesidad de reinvertir en ellos. Reducir el CAPEX y OPEX al pasar de un modelo de inversión inicial (inalcanzable para algunos segmentos) a otro basado en gasto por operación. 33

34 Características CU 2. Radioterapia para hospitales Plataforma de servicios de apoyo para el cálculo y control de calidad de tratamientos de radioterapia. Basado en el uso de aplicaciones de simulación que requieren abundantes recursos de computación, como Monte Carlo. Complemente los sistemas de planificación de tratamiento de los hospitales (TPS). Pretende contribuir a la mejora de los tratamientos sin necesidad de invertir en nuevo software o hardware. Mediante NUBA se pretende migrar la infraestructura de cálculo y gestión de la plataforma a un entorno completamente Cloud 34

35 Virtualizar servicio CU 2. Radioterapia para hospitales Virtualizar cálculo Fase 1: Cálculo en Cloud Fase 2: Servicio desde el Cloud 35

36 CU 4. Cloud para aplicaciones Web El caso de uso Cloud para Aplicaciones Web pretende desarrollar una infraestructura Cloud para los Data Centers de Atos Origin que permita a sus clientes el hosting mediante pago por uso y bajo demanda de aplicaciones Web J2EE en las instalaciones de Atos Origin. Beneficios Reducción de costes Mayor beneficio y cuota de mercado Infraestructuras simplificadas Aspectos innovadores Proveedor infraestructura abierto Soporte JAVA Configuración cada capa de aplicaciones J2EE Escalabilidad en tiempo real 36

37 CU 4. Cloud para aplicaciones Web Especialización de la infraestructura NUBA en que el usuario dada una aplicación web J2EE a desplegar, puede seleccionar diferentes requerimientos de ejecución para esta aplicación mediante la configuración de cada una de las capas de la aplicación J2EE. Dos modalidades de ejecución Procesamiento compartido Procesamiento dedicado 37

38 CU 5. APA4C Plataforma SaaS de Gestión de Facturas APA4C presenta una solución que permite a las empresas centralizar y automatizar el procesado de las facturas de proveedores, ofreciendo un entorno Web donde se podrán realizar las siguientes operaciones: - Gestionar la recepción de facturas. - Asignar flujos de trabajo que definen los pasos por los que deben ser tramitadas las facturas. - Definir reglas con toma de decisiones en base a las variables específicas de cada empresa. - Generar datos de contabilización y pagos en base a la información disponible en la plataforma. Se desplegará en NUBA formando un cluster de nodos escalable que permite optimizar los costes de infraestructura, ofreciendo unas posibilidades de escalado que pueden ser muy interesantes para las empresas que tienen una demanda de actividad variable. 38

39 Beneficios CU 5. APA4C Plataforma SaaS de Gestión de Facturas El escenario de solución propuesto plantea un modelo Integral que abarca todos los pasos del proceso de la factura, introduciendo un conjunto de beneficios importantes que se enumeran a continuación: Transformación de costes fijos en variables. Incremento de la productividad de los actores del proceso, derivando en ahorro de costes tanto para el cliente como proveedor. Registro electrónico de todas las actuaciones en el proceso, favoreciendo el control interno. Mejora de la relación Cliente / Proveedor. Contabilización automática de facturas en base a reglas inteligentes que aplican lógica de facturas pasadas con igual información que la procesada. Facilita tareas contables como el aprovisionamiento real de gastos o la planificación de Tesorería. El consumo de recursos vendrá fijado por el volumen de documentos que se tramiten. Simplifica y abarata el proceso de implantación, explotación y mantenimiento en pequeñas empresas. 39

40 CU 6. Servicio Marketplace de Aplicaciones Entorno de negocio de nueva generación en el cual las PYMES publican sus servicios de forma que la federación de clouds permite hospedar dichos servicios y aplicaciones, así no es necesario que dispongan de infraestructura. Las empresas pueden publicar servicios que combinen capacidades de otros terceros previamente publicadas además de las suyas. También se dispone de mecanismos de monitorización del uso y la salud de los servicios garantizando la calidad de servicio. Este modelo permite a las empresas centrarse en sus respectivos negocios sin preocuparse de mantener infraestructuras costosas ni buscar sitios en donde publicar sus servicios, pues el marketplace es un escaparate de sus productos y servicios. 40

41 CU 6. Servicio Marketplace de Aplicaciones Beneficios Disponer de un entorno colaborativo para empresas que permita fácilmente la publicación y despliegue de aplicaciones Compartir de forma sencilla servicios entre diferentes proveedores Aprovechar la inteligencia colectiva proporcionada por dichos servicios aportando beneficios económicos a los proveedores Garantizando la calidad de los servicios (SLAs) Minimizar el tiempo de puesta en marcha de servicios y aplicaciones para las empresas Que el despliegue de los servicios y aplicaciones se realice en las infraestructuras Cloud federadas tanto privadas como públicas Disponer de información de negocio necesaria para analizar la rentabilidad del uso de las infraestructuras y los ingresos proporcionados por los servicios para tomar decisiones Definir nuevos modelos de negocio y de compartir beneficios con los proveedores de servicios

42 CONCLUSIONES

43 Conclusiones NUBA desarrolla una plataforma federada que incrementa las ventajas propias de un entorno Cloud NUBA permitirá la integración de los Clouds públicos y privados NUBA proporcionará el despliegue sencillo y transparente de servicios de negocio en el Internet bajo estándares Diferentes servicios empresariales validarán y demostrarán las características avanzadas de la plataforma Todavía existen importantes retos tecnológicos que resolver en el contexto Cloud...