XVI Konferencja PLOUG Kościelisko Październik 2010 Cloud Computing Co to jest Jarosław Łagowski IBM Polska Jaroslaw.Lagowski@pl.ibm.com Abstrakt. Cloud Computing jest terminem, który jest aktualnie modny, chętnie używany, a nie dla wszystkich zrozumiały. Cloud Computing jest modelem korzystania i dostarczania zasobów IT jako usług. Podejście CC przecina się i mocno wiąże z tematami poruszanymi przeze mnie na poprzednich konferencjach, to jest: ITIL em i SOA. Podobnie jak ITIL i SOA, termin Cloud Computing w sposób ogólny, określa swego rodzaju filozofię realizacji usług IT a nie określoną technologię. Interpretacja tej filozofii może się nieco różnić w zależności od firmy, czy wręcz osób realizujących. Celem referatu jest przybliżenie uczestnikom konferencji podstawowych pojęć związanych z Cloud Computing w ujęciu zgodnym z korporacyjnym doświadczeniem autora. Informacja o autorze. Absolwent Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego. IBM Certified Specialist, ITIL v3 Expert. Firma: IBM Global Technology Services, stanowisko: Senior IT Specialist, obszary działalności: Bazy Danych, Disaster Recovery, ITIL, SOA Governance.
Co to jest Cloud Computing 145 1. Co to jest Cloud Computing? Czy przetwarzanie w chmurze jest czymś nowym? Jako termin tak, jako koncepcja nie. Otóż koncepcyjne, Cloud Computing oznacza, że IT traktowane jest przez Odbiorcę jako kolejne medium, obok elektryczności, czy gazu. Moce IT, czy usługi IT, z punktu widzenia Odbiorcy: występują w środowisku naturalnym biznesu ( w przyrodzie, bądź w chmurze ) są dostępne wszędzie tam, gdzie potrzeba ( chmura jest zawsze w zasięgu), nie interesuje nas proces i zasoby wytwórcze (nie widać, co się dzieje w chmurze ), odbiór następuje poprzez standardowe mechanizmy (różne chmury ten sam deszcz ) Sam termin Cloud Computing (w skrócie: CC) i systematyka z nim związana powstały stosunkowo niedawno i starają się, po pierwsze: opisać to, co de-facto już działa, po drugie: uporządkować i wytyczyć kierunek rozwoju (tutaj widać analogię np. do ITIL a). 1.1. Definicje Rys. 1. Cloud Computing Nie ma jednej, kanonicznej definicji Cloud Computing. Poniżej zacytuję kilka propozycji. Nie należy ich traktować, jako konkurencyjne, ale raczej, jako uzupełniające się nawzajem. IBM Cloud Computing is a new (?*) consumption model and style of computing in which business processes, applications, data, and IT resources are provided as services to users. Cloud Computing jest nowym (?*) modelem wykorzystania (IT) i stylem przetwarzania, w którym procesy biznesowe, aplikacje, dane i zasoby IT są dostarczane do użytkowników w formie usług. * znak zapytania pochodzi od autora; pojęcie nowy jest pojęciem względnym; za rok czy dwa CC nie będzie niczym nowym
146 Jarosław Łagowski Polska Wikipedia Cloud Computing (ang. "przetwarzanie w chmurze, chmury obliczeniowe") - model przetwarzania oparty na użytkowaniu usług dostarczonych przez zewnętrzne* organizacje. * Dostawca i Odbiorca CC jak najbardziej może działać w ramach jednej firmy; być może autor definicji miał na myśli organizacje, jako jednostki funkcjonalne; wtedy np. Dział IT będąc Dostawca jest inną organizacją niż Dział HR mimo działania w ramach jednej firmy Wikipedia Cloud computing is Internet-based* computing, whereby shared resources, software, and information are provided to computers** and other devices on demand, like the electricity grid. Cloud Computing jest rodzajem przetwarzania opartym na Internecie*, gdzie współdzielone zasoby, oprogramowanie i informacja są dostarczane do komputerów** i innych urządzeń, na żądanie, jak elektryczność. * być może należałoby przetłumaczyć ten zwrot, jako wzorowany na Internecie ; w praktyce CC może być realizowany wewnątrz sieci firmowych w ramach Intranetu, czy na niższym poziomie, po prostu w sieci LAN ** zasadniczo chodzi o stacje robocze użytkowników końcowych Na koniec, przypuszczalnie pierwsze użycie terminu Cloud Computing Prof. Kenneth Chellapa, 1997 Dallas: Cloud Computing - a computing paradigm where the boundaries of computing will be determined by economic rationale rather than technical limits Cloud Computing paradygmat przetwarzania, mówiący o tym, że granice przetwarzania będą wynikać z uzasadnienia ekonomicznego a nie z ograniczeń technicznych Być może, profesor bujał w obłokach stąd użycie zwrotu Cloud Computing ;-) Inne wyjaśnienie, skąd wzięło się określenie chmury znajdziemy w Wikipedii: The actual term "cloud" borrows from telephony in that telecommunications companies, who until the 1990s primarily offered dedicated point-to-point data circuits, began offering Virtual Private Network (VPN) services with comparable quality of service but at a much lower cost. By switching traffic to balance utilization as they saw fit they were able to utilise their overall network bandwidth more effectively. The cloud symbol was used to denote the demarcation point between that which was the responsibility of the provider from that of the user. Cloud computing extends this boundary to cover servers as well as the network infrastructure. Tłumaczenie: Termin chmura został zapożyczony z telekomunikacji. Firmy telekomunikacyjne, oferujące uprzednio połączenia punt-do-punktu, zaczęły w latach 90tych udostępniać usługi Virtual Private Networks. VPN y oferowały porównywalną jakość przy znacznie niższym koszcie. Jednocześnie, takie rozwiązanie pozwoliło bardziej równomiernie i pełniej wykorzystać całą przepustowość sieci. Symbol chmurki został użyty do oznaczenia podziału odpowiedzialności pomiędzy dostawcą i użytkownikiem. Cloud Computing poszerza zakres pokrywając zarówno serwery jak i infrastrukturę sieciową. Czyli, chmurka stała się symbolem oznaczającym dla Odbiorcy: to, co dzieje się w środku, nie jest dla ciebie istotne; istotne jest to, co wychodzi na zewnątrz i jest przez ciebie odbierane.
Co to jest Cloud Computing 147 1.2. Przykłady Cloud Computing dzieje się już teraz niezależnie od tego, czy Dostawca i Odbiorca są świadomi tej koncepcji. Poniżej, kilka przykładów CC dosyć powszechnie spotykanych dzisiaj. Poczta elektroniczna Darmowe konta e-mail są dobrym przykładem CC. Użytkownika interesuje pojemność skrzynki a nie parametry serwera i oprogramowania wykorzystywanego przez Dostawcę. Dostęp do usługi jest możliwy poprzez standardowe programy pocztowe, przeglądarki i telefony komórkowe. Portale do publikacji mediów Portale takie jak YouTube, czy Picassa są przykładem przestrzeni dyskowej do składowania zdjęć, muzyki i filmów oraz standardowego sposobu ich prezentacji. Użytkownik ma dostęp do swoich archiwów wszędzie tak, gdzie jest Internet. Użytkownik dostaje do dyspozycji standardowe mechanizmy udostępniania i zarządzania swoimi plikami. Wirtualne stacje robocze Stara idea Network Computing nadal żyje! Pracownik za pomocą karty loguje się na dowolnej stacji roboczej (najlepiej: encecie, a nie PeCecie) i otrzymuje swoje biurowe środowisko pracy, podczas, gdy de-facto oprogramowanie, dyski, RAM i CPU to maszyna wirtualna działająca na serwerze. Wirtualne środowiska deweloperskie Zamiast mozolnego instalowania potrzebnych elementów do wytwarzania aplikacji (np. zgodnych z SOA), korzystamy z pre-instalowanego oprogramowania działającego w środowisku maszyny wirtualnej. Niektóre firmy (np. IBM) udostępniają takie środowiska do testów, przez przeglądarkę Internetową jako tzw. piaskownice (sand box). Aplikacje przez przeglądarkę Powszechne są aplikacje wspierające prace Service Desk, służące do samoobsługi użytkowników. Zasadniczo, większość (a może już wszystkie) aplikacje typu ERP takie jak SAP, czy IFS są dostępne przez przeglądarkę, podczas gdy wcześniej wymagały konfiguracji Klienta (czasami grubego ) na stacji roboczej. Użytkownik końcowy nie zauważy różnicy, czy korzysta z nich w Intra-, czy w Inter-necie. 1.3. Historia Jak wyglądało korzystanie z zasobów, czy usług IT na początku lat 90tych i wcześniej? Otóż dominowały Ośrodki Obliczeniowe, które pracowały bądź na potrzeby konkretnej formy i były jej własnością (np. w zakładach przemysłowych), bądź spełniały zadania dla określonej grupy Odbiorców (np. w Polsce, Zakłady Elektronicznej Techniki Obliczeniowej). Interfejsem dla użytkownika końcowego był papier, lub terminal znakowy przypięty do konkretnego serwera (nawet, jeżeli było to połączenie zdalne). O dziwo, część założeń Cloud Computing była już wtedy spełniona: proces i zasoby wytwórcze nie interesowały, a nawet były nie do wyobrażenia dla użytkownika końcowego (nie widać, co się dzieje w chmurze ), odbiór najczęściej następował poprzez standardowy mechanizm: zadrukowany papier (różne chmury ten sam deszcz ) Ale, niestety inne postulaty nie były spełnione: użycie IT wcale nie było czymś powszechnym i naturalnym
148 Jarosław Łagowski zasoby i usługi IT były dostępne w ograniczonym, również fizycznie obszarze, poza papierem, mechanizmy dostępu nie były standardowe, np. różne, niezgodne typy terminali, klawiatur, drukarek Rys. 2. Dawno temu Przełomem okazał się rozwój komputerów osobistych w latach 80tych a następnie Internetu w latach 90-tych. Komputery osobiste sprawiły, że IT trafiło po strzechy i użytkownicy końcowi zaczęli wymagać od poważnych aplikacji prostoty i łatwości dostępu, jaką mają na co dzień w domu. Z drugiej strony otworzył się potężny rynek Odbiorców indywidualnych. Wcześniej, Odbiorcą IT były różnego typu Organizacje, w liczbie o kilka rzędów wielkości mniejszej niż Odbiorcy Indywidualni epoki Internetu. Masowość Odbiorcy wymusiła standaryzację i automatyzację IT. Zatem model CC powstał w drodze ewolucji, gdzie decydującym katalizatorem okazał się Internet. Rys. 3. Teraz 2. Modele dostarczania Usług CC Jak już wcześniej napisałem, koncepcja CC opisuje rzeczywistość starając się ją uporządkować i wyznaczyć kierunki rozwoju. Jednym z elementów uporządkowania są modele i typu Cloud Computing. Modele CC mówią o sposobie dostarczania Usług IT. Typy CC mówią o rodzajach usług IT, które mogą być dostarczone w różnych modelach.
Co to jest Cloud Computing 149 Na dzisiaj, wyróżniamy następujące Model CC: Private Cloud Zasoby potrzebne dla usługi IT należą do jednego przedsiębiorstwa. Dostawca i Odbiorca to jednostki organizacyjne tego samego przedsiębiorstwa. Community Cloud Chmura obsługuje określoną grupę Odbiorców (np. tylko państwowe wyższe uczelnie). Public Cloud Dostawca oferuje usługi w chmurze publicznie, dla wielu Odbiorców. Hybrid Cloud Kombinacja przedstawionych wyżej. Hybrid Cloud jest swego rodzaju wyjściem awaryjnym. Jeżeli rzeczywistość nie da się wpasować w żaden ze schematów chmury publicznej, prywatnej, czy społecznościowej to mówimy, że jest to chmura hybrydowa i w ten sposób systematyka jest kompletna. Rys. 4. Modele Cloud Computing
150 Jarosław Łagowski 3. Typy Usług CC Typy Usług Cloud Computing są określone jak niżej: Infrastructure as a Service (IaaS) Odbiorca dostaje wirtualny serwer (serwery) z określonymi zasobami (CPU, RAM, Dyski) z zainstalowanym (lub nie) systemem operacyjnym. Opcją IaaS może być również tylko przestrzeń dyskowa. Platform as a Service (PaaS) Odbiorca dostaje gotową platformę do rozwoju aplikacji zgodnie ze specyfikacją (baza danych, serwer aplikacji, narzędzia programistyczne), np. kompletne środowisko SOA. Software as a Service Odbiorca dostaje gotową aplikację lub platformę biznesową, np. CRM, ecommerce, e-mail. Business Process as a Service Odbiorca zleca wykonanie określonego procesu biznesowego np., Help Desk, elearning, Księgowość, pozostawiając sobie funkcje kontrolne. Rys. 4. Typy Cloud Computing Cloud Computing nie jest rozwiązaniem do zastosowania w każdym przypadku. Konkretne zagadnienie biznesowe lub IT może być zrealizowane w odpowiedniej kombinacji Typ/Model CC lub bez użycia Cloud Computing. Przykłady kombinacji w poniższej tabelce: Typ/Model CC IaaS PaaS Private Cloud Development Development Tests Community Cloud Disaster Recovery Public Cloud Evalutaions Tests Hybrid Cloud
Co to jest Cloud Computing 151 Typ/Model CC SaaS BPaaS Private Cloud Employee Workplace Document Flow Finance Community Cloud Business-2- Business Public Cloud e-mail CRM Hybrid Cloud Logistics Help Desk Jednocześnie, poza chmurą mogą pozostawać, na przykład: backup&restore, sprzedaż detaliczna, pakiet aplikacji biurowych. 4. Architektura referencyjna Rodzi się pytanie, jakie elementy i w jaki sposób należy zastosować aby można było powiedzieć, że proponujemy lub/i używamy rozwiązania Cloud Computing. Odpowiedzią jest tzw. architektura referencyjna, która podobnie jak w przypadku SOA, definiuje podstawowe klocki, z których budujemy CC. 4.1. Model Prezentowany poniżej model architektury CC jest jednym z możliwych, tym niemniej podstawowe składowe powtarzają się w innych ujęciach: Cloud Service Consumer Odbiorca Usług CC (organizacja lub osoba fizyczna) Consumer End User - osoba fizyczna korzystająca z Usług CC Cloud Service Provider Dostawca Usług CC (organizacja) Cloud Service Developer Producent Usług CC (organizacja) Developer osoba fizyczna pracująca przy wytwarzaniu Usług CC Cloud Services Usługi CC Virtualized Infrastructure zasoby IT pozwalające realizować Usługi CC Common Cloud Management Platform zasoby, ludzie i procesy zarządzające Usługami CC
152 Jarosław Łagowski 4.2 Implementacja Rys. 5. Model Architektury Cloud Computing Implementacja Cloud Computing obejmuje elementy przedstawione na poniższym diagramie: Rys. 6. Implementacja Cloud Computing
Co to jest Cloud Computing 153 5. Zarządzanie CC i ITIL Jednym z kluczowych elementów architektury Cloud Computing jest Common Cloud Management Platform. Chodzi tutaj o zarządzanie zarówno infrastrukturą jak i ludźmi zaangażowanymi w wytwarzanie i dostarczanie Usług CC. Nie sposób nie zauważyć tutaj związku pomiędzy szablonem ITIL (IT Infrastructure Library) a CC Management Platform. ITIL owe ukierunkowanie na Usługi i porządkowanie relacji Dostawca Odbiorca, doskonale nadaje się do zastosowania do zarządzania również specyficznym typem usług IT jakimi są usługi Cloud Computing. 5.1. ITIL informacje podstawowe Filozofia ITIL IT Infrastructure Library opiera się na dostarczaniu i zarządzaniu usługami IT poprzez procesy. Szkielet ITIL określa procesy zarządzające, ich wejście/wyjście oraz powiązania i zakres odpowiedzialności. Pierwotnie, ITIL opisywał relacje Dostawca Odbiorca w kontekście dużych Ośrodków Obliczeniowych. Następnie, ITIL został zaadaptowany działania w ramach outsourcing u IT, czy relacji Dział IT vs. Reszta Firmy. Cele procesów ITIL to: dostarczanie usług IT (nie systemów) zorientowanych biznesowo, długoterminowa redukcja kosztów, stała kontrola w celu poprawy jakości usług. ITIL dostarcza też precyzyjne słownictwo ułatwiające komunikację pomiędzy Odbiorcą a Dostawcą usług IT. ITIL v3 proponuje podział procesów zgodnie z fazami życia usługi IT: Service Strategy strategia i planowanie dla Usług IT Service Design projekt i przygotowanie Usługi IT Service Transition wdrożenie Usługi do Produkcji Service Operation utrzymanie usługi w Produkcji Continual Service Improvement ustawiczna poprawa jakości Rys. 7. Fazy cyklu życia Usługi wg ITIL v3
154 Jarosław Łagowski 5.2. ITIL definicje Szereg definicji wprowadzanych przez ITIL ma zastosowanie do Cloud Computing. Service Usługa Środek (zbiór środków) mający na celu dostarczenie wartości dla Odbiorcy, poprzez wsparcie jego celów, przy jednoczesnym przejęciu przez Dostawcę specyficznych kosztów i ryzyk. Service Management Zarządzanie Usługami Zbiór środków organizacyjnych mających na celu dostarczenie Wartości dla Odbiorcy w formie Usług. Value Wartość Zasadniczy cel Zarządzania Usługami. Wartość z punktu widzenia Odbiorcy składa się z dwóch komponentów: Utility (Przydatność) co Dostawca dostarcza Odbiorcy Warranty (Gwarancja) sposób/jakość realizacji Provider Dostawca Firma lub jej jednostka organizacyjna będąca dostawcą usługi IT, odpowiadająca bezpośrednio przez Odbiorcą. Customer Odbiorca Firma lub jej jednostka organizacyjna, osoba prawna (może być też choć rzadziej: fizyczna) będąca odbiorcą usługi IT na podstawie umowy wzajemnej z Dostawcą. 5.3 ITIL wybrane procesy Rys. 8. Usługi Cloud Computing ITIL w wersji 3 obejmuje ponad 20 procesów pokrywających w pełni fazy cyklu życia Usługi IT. W kontekście CC, wybrałem kilka najistotniejszych procesów, które powinny działać aby można było stwierdzić, że środowisko CC jest zarządzane. Przygotowanie Usługi Service Catalogue Management Celem tego procesu jest utrzymywanie spójnego Katalogu Usług aktualnie oferowanych i będących w produkcji. Katalog Usług zawiera między innymi opis standardowych wskaźników dla każdej usługi (dostępność, wydajność itp.)
Co to jest Cloud Computing 155 Service Level Management Proces mający na celu uzgodnienie i dopilnowanie warunków dostarczania konkretnej usługi do konkretnego Odbiorcy. Warunki te spisane są w umowie dwustronnej (Service Level Agreement). Punktami wyjścia dla negocjacji takiej umowy są z jednej strony warunki standardowe określone w Katalogu Usług, a z drugiej strony wymagania Odbiorcy (Service Level Requirements). Capacity Management Ten proces ma na celu planowanie i monitorowanie zasobów w celu zapewnienia warunków wydajności opisanych w SLA oraz planowanie ewentualnej zmiany zasobów w celu spełnienia tych warunków w przyszłości. Availability Management Ten proces ma na celu planowanie i monitorowanie w celu zapewnienia warunków dostępności opisanych w SLA. Wdrożenie Usługi Change Management Zadaniem tego procesu jest zapewnienie, że zmiany będą wprowadzane w sposób kontrolowany, z minimalnym zaburzeniem dla produkcji. Service Assets and Configuration Management W ramach tego procesu budowana jest i utrzymywana baza danych o środkach potrzebnych do realizacji usług (Configuration Management Database). Pojedynczy element potrzebny do dostarczenia usługi nazywamy CI (Configuration Item). Baza CMDB przechowuje opis CI ów i ich wzajemne relacje na poziomie szczegółowości stosownym do potrzeb. Release and Deployment Management Proces Release and Deployment Management odpowiada za techniczne zbudowanie pakietu wersji, przetestowanie i wdrożenie usługi lub zmiany. Zadaniem tego procesu jest również zapewnienie, że Odbiorca będzie korzystał z usługi efektywnie i wydajnie. Utrzymanie Usługi Event Management Zadaniem tego procesu jest monitorowanie, rejestrowanie i kategoryzacja zdarzeń w środowisku zapewniającym dostarczanie usług IT. Incident Management Ten proces ma na celu jak najszybsze usunięcie skutków incydentu przywrócenie uzgodnionego poziomu usługi. Aktywności tego procesu polegają również na rozpoznaniu, rejestracji, kategoryzacji i nadaniu priorytetu incydentowi. Problem Management W ramach tego procesu szukana jest przyczyna źródłowa jednego lub więcej incydentów. W przypadku znalezienia szybkiego rozwiązania tymczasowego, rejestrowane jest obejście (workaround), które może służyć przy obsłudze incydentów. Znane symptomy incydentów i ich obejścia rejestrowane są jako znane błędy (known errors). Docelowym rozwiązaniem problemu jest usunięcie przyczyny źródłowej poprzez zmianę zgłoszoną formalnie przez RFC. Request Fulfillment Celem tego procesu jest obsługa Zgłoszeń Serwisowych (standardowych operacji administracyjnych, typu: reset hasła). 6. Za i przeciw Cloud Computing nie jest lekiem na całe zło. Nie zawsze można i trzeba stosować to podejście do wykorzystania IT. O wyborze CC decydują względy ekonomiczne (najczęściej za ) ale również prawne (czasami: przeciw ). Poniższa tabela zbiera wybrane argumenty za i przeciw Cloud Computing
156 Jarosław Łagowski ZA Finanse Dostawca może obniżyć koszty z powodu hurtowego podejścia Dostępność Odbiorca może skorzystać z Usługi natychmiast (lub prawie natychmiast) zamiast długotrwałego przygotowania Usługi i wdrożenia. Specjalizacja Dostawca specjalizując się w określonej dziedzinie może dostarczyć lepsze rozwiązania. Standaryzacja Usługi dostarczane są poprzez standardowe formaty i interfejsu. Podłączenie do nowej Usługi nie wymaga znaczących zmian po stronie Odbiorcy. PRZECIW Zależność od Dostawcy Odbiorca powierza część swojego biznesu firmie zewnętrznej. Co będzie, jeżeli ta firma upadnie, lub okaże się nieuczciwa? Bezpieczeństwo danych Czy Odbiorca może wynieść dane poza swoją Organizację? Czy dane powierzone Dostawcy są bezpieczne? Standaryzacja Nie zawsze rozwiązanie standardowe może być użyte. A jeżeli może być użyte to być może nie jest najefektywniejsze. 7. Podsumowanie Powszechność zastosowania IT we współczesnym świecie wymusza standaryzację, automatyzację i specjalizację. Koncepcja CC przybliża model wykorzystania zasobów IT do innym mediów: prąd, gaz, woda. Zauważmy, że, mimo iż u zarania było inaczej, teraz mamy wyspecjalizowanych producentów poszczególnych mediów i standardowy sposób ich konsumpcji. Przykład utility jaki jest elektryczność pokazuje, że nastąpiła wysoka specjalizacja: Elektrownia produkuje prąd Zakład Energetyczny kupuje prąd od Elektrowni i sprzedaje Odbiorcom końcowym Linie Przesyłowe zapewniają transport prądu z Elektrowni do Zakładu Energetycznego Specjalizowani producenci dostarczają elementów wytwórczych Elektrowni Odbiorca korzysta ze znormalizowanych wtyczek, kontaktów i urządzeń odbiorczych Przez analogię można przewidywać dalszy rozwój podejścia Cloud Computing i dalszą specjalizację Dostawców oraz większą rolę Sprzedawców (Brokerów) zasobów IT: Odbiorca będzie kupował zasoby i usługi IT u Brokera, ponieważ zakup bezpośrednio od Dostawców wymagałby większej wiedzy specjalistycznej i być może integracji Usług od różnych Dostawców Odbiorca będzie korzystał głównie z gotowych produktów, czyli usług typu SaaS i BPaaS Broker będzie zapewniał integrację i optymalizację oferty wielu Dostawców grupa nazwana na diagramie Producentami IT będzie wytwarzać sprzęt i oprogramowanie, ewentualnie dostarczać ludzi dla Dostawców, nie stykając się bezpośrednio z Odbiorcą Usługi typu IaaS i PaaS będą głównie oferowane przez Producentów IT dla Dostawców
Co to jest Cloud Computing 157 Rys. 9. IT jako kolejne utility Bibliografia źródła [1] http://www.ibm.com/ibm/cloud [2] Wikipedia [3] http://www.best-management-practice.com/it-service-management-itil [4] Materiały wewnętrzne IBM