Além das Nuvens: Desafios e Oportunidades

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1. Universidade Federal do Ceará Mestrado e Doutorado em Ciência da Computação Além das Nuvens: Desafios e Oportunidades Flávio R. C. Sousa flaviosousa@ufc.br @flaviosousa www.es.ufc.br/~flavio Departamento de Computação – UFPI – Março/2013 Semana da Computação (Secomp) – UECE – Abril/2013
2. Computação em Nuvem 2
3. Computação em Nuvem 3
4. Computação em Nuvem 4
5. Computação em Nuvem  Vendido por $ 1 bilhão para o Facebook  Mais de 30 milhões de usuários no iPhone  Milhões de usuários em 12 horas no Android  13 funcionários, sendo que 3 cuidam de TI 5 Fonte: Amazon
6. Computação em Nuvem 6 Fonte: Microsoft
7. Computação em Nuvem 7 Fonte: Voas et al. 2009
8. Computação em Nuvem  Serviços básicos e essenciais são todos entregues de uma forma transparente  A mesma ideia tem sido aplicada no contexto da informática  Cloud Computing ou Computação em Nuvem  Computação em Nuvem  Ideia antiga: Software como um Serviço (SaaS)  Entrega de aplicações através da Internet  Recentemente: “[Hardware, Infraestrutura, Plataforma] como um serviço”  “X como um serviço” 8
9. Computação em Nuvem: Por que agora?  Experiência com datacenters muito grande  Economia de escala sem precedentes  Transferência de risco  Fatores de tecnologia  Internet de banda larga difundida  Maturidade de tecnologias de virtualização  Fatores de negócios  Custo inicial mínimo  Modelo de pagamento  Baseado no uso (pay-as-you-go) 9
10. Computação em Nuvem
11. Computação em Nuvem: Amazon AWS 11
12. Computação em Nuvem  Alto investimento inicial  Alto custo de manutenção  Quant. fixa de recursos  Dificuldade de escalabilidade  Pagamento pelo uso  Menor custo de manutenção  Escalabilidade linear  Tolerância a falhas  Sob demanda 12 Fonte: Forrester Research
13. Computação em Nuvem: Custo AWS 13 Tipo CPU RAM Disco Custo hora Standard Micro 1 0.6 GB 8 GB $ 0.02 Small 1 1.7 GB 160 GB $ 0.06 Large 2 7.5 GB 850 GB $ 0.24 Extra Large 8 15 GB 1690 GB $ 0.48 High CPU Extra Large 20 7 GB 1690 GB $ 0.58 High Memory 4 XL 26 68.4 GB 1690 GB $ 1.62 Cluster GPU 4 XL 33.5 22 GB 1690 GB $ 2.10 Armazenamento Custo mês Standard Storage ( GB) $ 0.095 Glacier Storage (GB) $ 0.01
14. Computação em Nuvem  Nuvem É uma metáfora para a Internet ou infraestrutura de comunicação entre os componentes arquiteturais, baseada em uma abstração que oculta a complexidade de infraestrutura 14 Fonte: Buyya et al. 2009
15. Computação em Nuvem: Definição “Computação em Nuvem é um modelo que possibilita acesso, de modo conveniente e sob demanda, a um conjunto de recursos computacionais configuráveis que podem ser rapidamente adquiridos e liberados com mínimo esforço gerencial ou interação com o provedor de serviços” 15 Fonte: NIST
16. Características Essenciais  Self-service sob demanda  Amplo acesso  Pooling de recursos  Elasticidade rápida  Serviço medido
17. Computação em Nuvem 17 Tempo CAPACIDADE DA TI Carga Atual Alocação de capacidades “Desperdício“ de capacidades “Falta“ de capacidades Custo fixo das capacidades Previsão de Carga Custo Inicial das capacidades Fonte: Microsoft
18. Computação em Nuvem: Elasticidade 18 Carga Atual Alocação de capacidades Redução dos investimentos iniciais Redução do “excesso de TI“ Sem “falta“ de capacidades É possível a redução das capacidades no caso da redução da carga Tempo CAPACIDADE DA TI Previsão de Carga Fonte: Microsoft
19. Modelos de Serviços Fonte: Microsoft
20. Modelos de Serviços
21. Modelos de Implantação 21
22. Mitos  Nuvem é apenas uma “moda” passageira  A nuvem não é confiável  A nuvem não é segura  Eu irei perder o controle dos dados  Custo é a única vantagem da nuvem 22
23. DESAFIOS E OPORTUNIDADES
24. Desafios e Oportunidades 24 Mídias Sociais Computação Móvel Gerenciamento de Dados Computação Autonômica QoS Elasticidade Privacidade Análise de Dados
25. Desenvolvimento de Software  5 bilhões de celulares no mundo  Mais de 1 milhão de apps nas App Stores  32 bilhões de apps baixadas em 2012  50 bilhões de dólares em apps e músicas 25 Fonte: Amazon
26. Desenvolvimento de Software 26  Computação Móvel  Processamento  Armazenamento  Desenvolvimento de Software  Requisitos (SaaS, PaaS e IaaS)  Arquitetura para sistemas de larga escala  SLA (desempenho, disponibilidade), segurança  Métodos e ferramentas  Testes otimizados  Composição de serviços
27. Segurança e Privacidade 27  Diferentes políticas de segurança e modelos de dados  Interoperabilidade entre provedores  Questões de contrato, SLA e governança  Soluções de segurança no acesso e ataques  Privacidade, integridade e auditoria  Técnicas de criptografia  Novas estratégias para garantir a segurança
28. Elasticidade e Escalabilidade 28  Quantidade variável de usuários  Aplicações com diferentes requisitos  Desenvolver técnicas para prover escalabilidade  Desenvolver soluções para garantir escalabilidade, disponibilidade e consistência Nuvem Pública
29. Elasticidade e Escalabilidade 29  Construir nuvens privadas, públicas e híbridas  Alocação e utilização de recursos  Elasticidade  Autonomia  Interoperabilidade Tecnologias
30. Elasticidade e Escalabilidade 30  Melhorar as técnicas atuais para implementar elasticidade  Replicação  Redimensionamento  Migração  Como medir a elasticidade?  Novas métricas  Novas ferramentas Demand Capacity Time Resources Demand Capacity Time Resources
31. Qualidade de Serviço  Desenvolver soluções com QoS mesmo em condições extremas  Limitações de rede  Segurança  Ambientes de computação em nuvem possuem acesso público  Quantidade de requisições imprevisível e variável  Complexo fazer estimativas e garantias de QoS 31
32. Qualidade de Serviço  Infraestrutura compartilhada da nuvem deve fornecer qualidade  Técnicas adaptativas e dinâmicas  Auto sintonia de parâmetros baseada na carga de trabalho  Compreensão automática da carga de trabalho  Experimentação 32
33. Computação Autonômica 33  A nuvem é um sistema autonômico  Gerenciado de forma transparente para os usuários  Diferente de sistemas tradicionais  Intervenção humana limitada  Alta alternância na carga de processamento  Variedade de infraestruturas compartilhadas  Utilização de técnicas existentes/novas  Inteligência Artificial  Aprendizagem de Máquina  Otimização
34. Disponibilidade  Ambientes de computação em nuvem devem fornecer alta disponibilidade  Diferentes abordagens para melhorar a disponibilidade  Redundância  Nuvens híbridas  Balanceamento dinâmico de carga 34
35. Interoperabilidade  Migração para a nuvem deve ser simples  Deve existir interoperabilidade entre diferentes provedores e serviços de nuvem  Acesso, armazenamento e gerenciamento  Exemplo  As APIs da Amazon são padrão de fato  Grande quantidade de interfaces e protocolos  Padronizar as interfaces e serviços  Abordagens para descrever, descobrir e compor serviços 35
36. Tarifação  Dificuldade de calcular os custos  Diferentes modelos de preço  Preço por recurso pré-definido  Hora completa  Ex. Amazon  Preço por recurso customizável  Fração hora - 5 min  Ex. CloudSigma  Assinatura de serviços  Ex. Hospedagem de sites  Qual modelo reflete o uso real dos recursos?  Custo com licenças? 36
37. Gerenciamento de Dados  SGBDs tradicionais não possuem escalabilidade  Novas abordagens são flexíveis para garantir a escalabilidade  Permite construir serviços com garantias de SLA  Trade-off entre funcionalidades e custos operacionais  Os serviços em nuvem para dados oferecem:  APIs mais restritas do que os SGBDs tradicionais  Uma linguagem minimalista de consulta  Possuem garantia de consistência limitada  Mais esforço no desenvolvimento das aplicações 37
38. Gerenciamento de Dados  Aplicações existentes  Migração para a nuvem  Novas aplicações  Grande volume de dados  Internet of Things (IoT)  Big Data  Diferentes abordagens  Sistemas relacionais  NoSQL  NewSQL 38
39. Big Data  Wikipedia possui + de 3,5 milhões de páginas  Yahoo! + de 650M de usuários, 11B visitas a páginas/mês  Flick + de 5B de fotos  Facebook: 1B de usuários, 1,13 Trilhões de "likes", 219B de fotos e 140.3B de relacionamentos  Youtube: 100 horas de vídeos adicionado a cada minuto  Twitter: 8 TB e 90 milhões de tweets por dia  Boeing: 640 TB gerados em um voo transatlântico  Wal-Mart: 2,5 PB e 1 milhão de transações/hora 39
40. Big Data 40
41. Avaliação de Serviços em Nuvem 41  Desenvolver novas soluções para a avaliação de serviços de dados em nuvem Característica Tradicional Nuvem Custo [$] Fixo Otimizado Desempenho [tps, secs] Otimizado Fixo Escalabilidade [#cores] Otimizado Fixo Previsibilidade [s($)] - Fixo Consistência [%] Fixo ??? Flexibilidade [#diversos] - Otimizado Fonte: Florescu et al. 2009
42. Avaliação de Serviços em Nuvem  Grande quantidade de serviços em nuvem  Qual o melhor serviço para um determinado propósito?  Necessidade de serviços de benchmarks  Avaliar diferentes tipos de serviços  Ferramentas para gerar cargas de trabalho, monitorar o desempenho  Métricas para calcular o custo por usuário em uma determinada unidade de tempo  Desenvolvimento de sistemas de simulação  Ex. CloudSim 42
43. Obrigado! Questões? Flávio R. C. Sousa flaviosousa@ufc.br @flaviosousa www.es.ufc.br/~flavio