Uma vista de computao em nuvem
Eliminando as nuvens para longe da verdade potenciais e os
obstculos colocados por este capacidade de computao.
Por Michael Armbrust, Armando raposa, Rean Griffith, Anthony D.
Jos, Randy Katz, Andy KonWinSKi, Gunho LEE, David Patterson, Ariel
Rabkin, ion Stoica,
AnD Matei Zaharia
Uma Vista
de Computao em NuvemA computao em nuvem, o sonho de longa data
de computao como um servio pblico, tem o potencial de transformar
uma grande parte da indstria de TI, tornando o software ainda mais
atraente como um servio e moldar a forma como hardware de TI
projetado e comprado. Desenvolvedores com ideias inovadoras para
novos servios de Internet j no exigem grandes investimentos de
capital em hardware para implantar o seu servio ou a despesa humano
para oper-lo. Eles no precisam se preocupar sobre o provisionamento
de um servio cuja popularidade no satisfaz as suas previses,
desperdiando assim recursos onerosos, ou sob provisionamento para
aquele que se torna popular, faltando, assim, potenciais clientes e
receita. Alm disso, as empresas com grandes tarefas orientadas para
o lote pode obter resultados to rapidamente quanto seus programas
podem escalar, desde 1000 usando os servidores para uma hora custa
no mais do que usar um servidor para 1000 Horas.
]
Esta elasticidade de recursos, sem pagar um prmio para a grande
escala, sem precedentes na histria da TI.
Como resultado, a computao em nuvem um tema popular para blogs e
informes oficiais e tem sido destaque no ttulo de oficinas,
conferncias e at mesmo revistas. No entanto, a confuso permanece
sobre exatamente o que e quando til, causando o CEO da Oracle Larry
Ellison para desabafar sua frustrao: "A coisa interessante sobre a
computao em nuvem que temos redefiniu a computao em nuvem para
incluir tudo o que j fazemos... Eu no entendo o que faria diferente
luz da computao em nuvem diferente de alterar a redao de alguns de
nossos anncios. "Nosso objetivo neste artigo reduzir essa confuso,
esclarecendo termos, fornecendo figuras simples para quantificar as
comparaes entre de nuvem e computao convencional, e identificar os
principais obstculos e oportunidades da computao em nuvem tcnica e
no tcnicos. (Armbrust et al uma verso mais detalhada deste
artigo.)
Definindo computao em nuvem
A computao em nuvem refere-se a ambos os aplicativos entregues
como servios atravs da Internet e do software de hardware e
sistemas nos centros de dados que fornecem esses servios. Os
prprios servios tm sido referido como Software as a Service (SaaS
Alguns fornecedores usam termos como IaaS (Infrastructure as a
Service) e PaaS (Platform as a Service) para descrever seus
produtos, mas que evitam estas definies, porque aceitas por eles
ainda variam muito. A linha entre a infraestrutura "de baixo nvel"
e uma "plataforma" de nvel superior no ntido. Acreditamos que os
dois so mais parecidos do que diferentes, e ns consider-los juntos.
Da mesma forma, o
Termo relacionado "a computao em grade", da comunidade de
computao de alto desempenho, sugere protocolos para oferecer
computao e armazenamento compartilhado em longas distncias, mas
esses protocolos no conduziram a um ambiente de software que
cresceu alm de sua comunidade.O hardware e software de centro de
dados o que chamamos de uma nuvem. Quando uma nuvem feito disponvel
em um como voc vai pagar maneira para o pblico em geral, chamamos
isso de uma nuvem pblica; o servio que est sendo vendido computao
utilitria. Ns usamos a nuvem privada termo para se referir aos
centros de uma empresa ou outra organizao, no colocados disposio do
pblico em geral, quando eles so grandes o suficiente para
beneficiar das vantagens da computao em nuvem que discutimos aqui
de dados internos. Assim, a computao em nuvem a soma de SaaS e
computao utilitria,
mas no inclui os centros de dados pequenas ou mdias, mesmo que
estes dependem de virtualizao para a gesto. As pessoas podem ser
usurios ou provedores de SaaS, ou usurios ou provedores de computao
utilitria. Ns nos concentramos em fornecedores de SaaS (usurios de
nuvem) e provedores de nuvem, que receberam menos ateno do que os
usurios de SaaS. Figura 1 torna as relaes fornecedor-utilizador
claro. Em alguns casos, o mesmo ator pode desempenhar vrios papis.
Por exemplo, um provedor de nuvem tambm podem hospedar seus prprios
servios voltados para o cliente em infraestrutura de nuvem.A partir
de um provisionamento de hardware e ponto de vista de preos, trs
aspectos so novos na computao em nuvem. A aparncia dos recursos de
computao infinitas disponveis sob demanda, de forma rpida o
suficiente para acompanhar carga surtos, eliminando assim a
necessidade de os usurios de computao em nuvem para planejar muito
frente de provisionamento. A eliminao de um compromisso frente por
usurios da nuvem, permitindo assim que as empresas a comear pequeno
e aumentar os recursos de hardware apenas quando h um aumento em
suas necessidades.
A capacidade de pagar pelo uso dos recursos de computao em uma
base de curto prazo, conforme necessrio (por exemplo, processadores
por hora e armazenagem por dia) e liber-los conforme necessrio,
conservao, assim, gratificante por mquinas arrendamento e
armazenamento de ir quando eles no so mais til.
Argumentamos que a construo e operao de extremamente grande
escala, das matrias-primas - centros de dados de computador em
locais de baixo custo foi
o facilitador necessrio chave da computao em nuvem, para que
eles descobriram os fatores de 5-7 diminuio no custo da
eletricidade, largura de banda de rede, operaes, software e
hardware disponveis para estas grandes economias de escala. Esses
fatores, combinados com multiplexao estatstica para aumentar a
utilizao em comparao com os centros de dados tradicionais,
significava que a computao em nuvem pode oferecer servios abaixo
dos custos de um centro de dados de mdio porte e ainda fazer um bom
lucro.Nossa definio proposta permite identificar claramente
determinada instalaes como exemplos e no exemplos de computao em
nuvem. Considere um servio de Internet voltado para o pblico
hospedado em um provedor que pode alocar mais mquinas para o servio
dado quatro horas de antecedncia. Desde carga surtos na Internet
pblica pode acontecer muito mais rapidamente do que (Animoto viu
sua carga dobram a cada 12 horas para quase trs dias), esta no a
computao em nuvem. Em contraste, considere um entro de dados
corporativos internos, cujos pedidos so modificados somente com
antecedncia significativa para os administradores. Neste cenrio,
grande carga picos na escala de minutos altamente improvvel, por
isso, enquanto a alocao pode acompanhar os aumentos de carga
esperadas, este cenrio satisfaz uma das condies necessrias para
operar como uma nuvem. O centro de dados da empresa ainda pode
falhar para atender outras condies para ser uma nuvem, no entanto,
como o aparecimento de recursos infinitos ou faturamento de gro
fino. Um centro de dados privados tambm podem no se beneficiar das
economias de escala que fazem nuvens pblicas financeiramente
atraente.
Omitindo nuvens privadas de computao em nuvem levou a um
considervel debate na blogosfera. Acreditamos que a confuso e
ceticismo ilustrado pela citao de Larry Ellison ocorre quando as
vantagens de nuvens pblicas tambm so reivindicados para data
centers de mdio porte. Com exceo de extremamente grandes centros de
dados de centenas de milhares de mquinas, tais como aqueles que
podem ser operados pelo Google ou Microsoft, a maioria dos centros
de dados desfrutar de apenas um subconjunto de as potenciais
vantagens de nuvens pblicas, como mostra a Tabela 1. Portanto,
acreditamos que a incluso de centros de dados tradicionais na
definio de computao em nuvem vai levar a reivindicaes exageradas
para menores, chamadas nuvens privadas, o que por isso que ns
exclumos. No entanto, aqui ns descrevemos como chamadas nuvens
privadas podem obter mais dos benefcios da computao em nuvens
pblicas atravs de aumento ou computao em nuvem hbrida.Classes de
computao utilitriaQualquer aplicativo precisa de um modelo de
computao, um modelo de armazenamento, e um modelo de comunicao. A
multiplexao estatstica necessria para atingir a elasticidade e o
aparecimento de infinita capacidade disponvel sob demanda exige
atribuio e gesto automtica. Na prtica, isso feito com a virtualizao
de algum tipo. Nossa viso que diferentes ofertas de computao
utilitria sero distinguidos com base no nvel de softwares do
sistema de nuvem da abstrao e do nvel de gesto dos recursosAmazon
EC2 , numa extremidade do espectro. Uma instncia EC2 parece muito
com hardware fsico, e os usurios podem controlar cedo toda a pilha
de software, a partir do ncleo para cima.Este nvel baixo torna
inerentemente difcil para a Amazon para oferecer escalabilidade e
failover (ativao ps-falha) automtico porque a semntica associada
com problemas de replicao e outra de gerenciamento de estado so
altamente dependentes de aplicativos. No outro extremo do espectro
esto as plataformas de domnio de especificaes de aplicao, como o
Google AppEngine, que direcionado exclusivamente em aplicativos da
Web tradicionais, impondo uma estrutura de aplicao da separao clara
entre uma camada de computao aptrida e uma camada de armazenamento
com informaes de estado. Impressionante escala do AppEngine
automtica e mecanismos de alta disponibilidade, e o armazenamento
de dados MegaStore proprietria disponvel para aplicativos
AppEngine, todos contam com essas restries. Os pedidos de Azure da
Microsoft so escritos usando as bibliotecas. .NET e compilado para
a linguagem comum de tempo de execuo um ambiente gerenciado
independente de linguagem.
O quadro significativamente mais flexvel do que AppEngine de,
mas ainda restringe a escolha do utilizador de modelo de
armazenamento e estrutura de aplicao. Assim, Azure intermediria
entre frameworks de aplicativos, como AppEngine e hardware mquinas
virtuais como o EC2.
A computao em nuvem EconomiaVemos trs casos de uso
particularmente atraentes que favorecem computao utilitria sobre
hospedagem convencional. Um caso punho quando a demanda por um
servio varia com o tempo. Por exemplo, a proviso de um centro de
dados para o pico de carga deve sustentar alguns dias por ms leva
subutilizao em outros momentos.
Em vez disso, a computao em nuvem permite que uma organizao
pagar por hora para recursos de computao, potencialmente levando
reduo de custos, mesmo que a taxa horria para alugar uma mquina de
um provedor de nuvem superior taxa de possuir um.Um segundo caso
quando a demanda conhecida com antecedncia. Por exemplo, uma
inicializao Web ter de suportar um pico de demanda, quando se torna
popular, seguido por uma reduo potencialmente uma vez alguns
visitantes se virar. Finalmente, as organizaes que realizam anlises
de lote pode usar a associatividade custo" da computao em nuvem
para concluir clculos mais rpidos: usando 1.000 EC2 mquinas durante
uma hora custa o mesmo que usar uma mquina para 1.000 horas.
Embora o apelo econmico de a computao em nuvem frequentemente
descrito como "converter as despesas de capital para despesas
operacionais" (CapEx para OpEx), ns acreditamos que a frase "como
voc vai pagar" capta mais diretamente o benefcio econmico para o
comprador. Horas comprados atravs de computao em nuvem pode ser
distribudo de maneira no uniforme no tempo (por exemplo, usar 100
Server-horas de hoje e no h servidor de horas de amanh, e ainda
pagar apenas para 100); na comunidade de rede, esta forma de vender
largura de banda j conhecido como fixao de preos com base em uso.
Alm disso, a ausncia de despesas de capital na frente permite que o
capital a ser redirecionado para o ncleo investimento
empresarial.Portanto, mesmo se pagamento de acordo da Amazon que
voc v preos foi mais caro do que comprar e depreciando um servidor
comparvel durante o mesmo perodo, ns argumentamos que o custo
compensado pela nuvem extremamente importante computados benefcios
econmicos da elasticidade e transferncia de risco, especialmente o
riscos de mais de provisionamento (subutilizao) e sob
provisionamento (saturao)Comeamos com elasticidade. A observao
fundamental a capacidade que a computao em nuvem de adicionar ou
remover recursos a um gro fino (um servidor de cada vez com o EC2)
e com um prazo de execuo de minutos em vez de semanas permite que
os recursos correspondentes carga de trabalho muito mais de perto.
Estimativos mundos reais da utilizao mdia do servidor em centros de
dados variam de 5% a 20%. 15,17. Isso pode soar
chocantemente baixa, mas consistente com a observao de que, para
muitos servios de pico da carga de trabalho superior mdia por
fatores de 2 a 10. Uma vez que poucos usurios deliberadamente
proviso para menos do que o pico esperado, os recursos esto ociosos
em horrios de pico. Quanto mais pronunciada variao, mais o
desperdcio.Por exemplo, a Figura 2 assume nosso servio tem uma
demanda previsvel, onde o pico requer 500 servidores ao meio-dia,
mas o cocho requer apenas 100 servidores meia-noite. Enquanto a
utilizao mdia ao longo de um dia inteiro de 300 servidores, o custo
real por dia (rea sob a curva) de 300 x 24 = 7200 horas do
servidor; mas desde que deve provisionar para o pico de 500
servidores, ns pagamos por 500 24 = 12.000 servidores horas, um
fator de 1,7 mais. Portanto, enquanto o como voc vai pagar(pay-as
do-you) custo por servidor de horas durante trs anos (tempo tpico
amortizao) inferior a 1,7 vezes o custo de compra o servidor, a
computao utilitria mais barato.De fato, este exemplo subestima os
benefcios da elasticidade, porque, alm de padres diurnos simples, a
maioria dos servios tambm experimentam variao da demanda peridica
sazonal ou outra (por exemplo, e-commerce em sites de
compartilhamento de fotos e dezembro, aps as frias), bem como
alguns inesperados rajadas de demanda devido a eventos externos
(por exemplo, eventos de notcias). Uma vez que pode levar semanas
para adquirir e acumular novos equipamentos, para lidar com esses
picos Voc deve proviso para eles com antecedncia. J vimos que,
mesmo que os operadores de servios prever os tamanhos pico
corretamente, a capacidade desperdiado, e se eles superestimar o
pico de proviso para eles, ainda pior.Eles tambm podem subestimar o
pico (Figura 2b), no entanto, acidentalmente
distncia utilizadores em excesso. Enquanto o custo de mais de
provisionamento facilmente medido, o custo de menos de
provisionamento mais difcil de medir, mas potencialmente igualmente
grave: os usurios no s rejeitaram gerar receita zero, eles podem
nunca mais voltar. Por exemplo, Friendster declnio na popularidade
em relao aos concorrentes Facebook e MySpace acreditado para ter
resultado em parte da insatisfao dos usurios com tempos de resposta
lentos (at 40 segundos). 16 Figura 2c visa captar esse
comportamento: Os usurios iro abandonar um servio sob provisionados
at que a carga do usurio de pico igual a capacidade utilizvel do
centro de dados, em que os usurios de ponto de novamente receber o
servio aceitvel.Para um exemplo simplificado, suponha que os
usurios de uma queda hipottica local em duas classes: de usurios
ativos (aqueles que usam o site regularmente) e desertores (aqueles
que abandonam o site ou so afastados do local devido ao mau
desempenho). Alm disso, suponha que 10% dos usurios ativos que
recebem servio de m qualidade devido ao provisionamento sob so
"permanentemente perdidas" oportunidades (tornar-se desertores), ou
seja, os usurios que teriam permanecido visitantes regulares com
uma experincia melhor. O site inicialmente provisionado para lidar
com um pico esperado de 400 mil usurios (1.000 usurios por servidor
400 servidores), mas a imprensa positivo inesperado impulsiona
500.000 usurios na primeira hora. Dos 100.000 que so afastados ou
receber mau servio, por nossa suposio 10.000 deles esto perdidos
para sempre, deixando uma base de usurios ativos de 390 mil. A
prxima hora v 250.000 novos usurios nicos. O primeiro 10,000 fazer
muito bem, mas o site ainda o excesso de capacidade por 240 mil
usurios. Isto resulta em 24.000 deseres adicionais, deixando 376
mil usurios permanentes. Se esse padro continuar, depois de lg
(500.000) ou 19 horas, o nmero de novos usurios vai se aproximar de
zero eo site estar em capacidade em estado estacionrio. Claramente,
o operador de servio coletou vale menos do que 400.000 usurios 'de
receita estvel durante essas 19 horas, no entanto, mais uma vez
ilustra o argumento de que a subutilizao no falar da m reputao dos
usurios descontentes.
No tais cenrios realmente ocorrer na prtica? Quando Animoto(3)
fez o seu servio disponvel via Facebook, que experimentou um
aumento de demanda que resultou em crescimento de 50 servidores
para 3.500 servidores em trs dias. Mesmo se a mdia
utilizao de cada servidor foi baixo , ningum poderia ter
previsto que as necessidades de recursos de repente dobrasse a cada
12 horas durante trs dias. Aps o pico diminuiu, o trfego caiu para
um nvel inferior. Assim, neste exemplo do mundo real, ampliar a
elasticidade no era uma otimizao de custos, mas uma exigncia
operacional e escala - para a baixa elasticidade que permitiu a
despesas de estado estacionrio para combinar mais de perto a carga
de trabalho de estado estacionrio.10 principais obstculos e
oportunidades para computao em nuvem A Tabela 2 resume a nossa
lista de classificao dos obstculos crticos para o crescimento da
computao em nuvem. Os trs primeiros afetam a adoo, nos prximos
cinco afetar o crescimento, e os dois ltimos so polticas e
empresariais obstculos. Cada obstculo emparelhado com uma
oportunidade de superar esse obstculo, que vo desde o
desenvolvimento de produtos para projetos de pesquisa.Nmero 1.
Continuidade de Negcios e Servio de DisponibilidadeAs organizaes
preocupar em saber se os servios de computao utilitria ter
disponibilidade adequada, e isso faz algum cuidado com a computao
em nuvem. Ironicamente, produtos SaaS existentes estabeleceram um
padro elevado a este respeito. Google Search tem uma reputao de ser
altamente disponvel, a tal ponto que at mesmo uma pequena interrupo
captado pelas principais fontes de notcias (11)
Os usurios esperam disponibilidade semelhante a partir de novos
servios, o que difcil de fazer. A Tabela 3 mostra gravadas
interrupes para o Amazon Simple Storage Service (S3), App Engine e
do Gmail em 2008, e explicaes para as quedas. Note-se que, apesar
da publicidade negativa devido a estas interrupes, algumas
infraestruturas de TI empresariais so to bons. As questes tcnicas
de disponibilidade de lado, um provedor de nuvem pode sofrer
interrupes, por razes no tcnicas, incluindo sair do negcio ou ser
alvo de uma ao regulamentar (um exemplo recente deste ltimo ocorreu
no ano passado, como descrevemos mais tarde).
Embora eles no tenham feito, fornecedores de nuvem poderiam
oferecer tcnicas de hardware e software especializados, a fim de
oferecer maior confiabilidade, presumivelmente a um preo elevado.
Esta confiabilidade poderia, ento, ser vendido para usurios como um
acordo de nvel de servio. Mas esta abordagem s vai to longe. A
comunidade de computao de alta disponibilidade seguiu por muito
tempo o mantra "nenhum ponto nico de falha", mas a gesto de um
servio de computao em nuvem por uma nica empresa de fato um ponto
nico de falha. Mesmo que a empresa tem vrios centros de dados em
diferentes regies geogrficas utilizando diferentes provedores de
rede, pode ter sistemas de infraestrutura de software comum e de
contabilidade, ou a empresa pode mesmo sair do negcio.Grandes
clientes
sero relutantes a migrar para a computao em nuvem sem uma
estratgia de continuidade de negcios para tais situaes. Acreditamos
que a melhor chance de pilhas de software independente para que
sejam fornecidos por empresas diferentes, como tem sido difcil para
uma empresa para justificar a criao e manuteno de duas pilhas em
nome da confiabilidade do software. Assim como prestadores de
servios de grande Internet usar vrios os prestadores de rede de
modo a que a falha de uma nica empresa no vai lev-los fora do ar,
ns acreditamos que a nica soluo plausvel muito alta disponibilidade
mltiplos provedores de nuvem da Computao.Nmero 2 bloqueio.
DadosPilhas de software tm melhorado a interoperabilidade entre
plataformas, mas as APIs de armazenamento para a computao em nuvem
ainda so essencialmente proprietrio, ou pelo menos no foram objeto
de normalizao ativa. Assim, os clientes no podem facilmente extrair
seus dados e programas de um site para ser executado em outro. A
preocupao com a dificuldade de extrair dados a partir da nuvem est
impedindo que algumas organizaes para a adoo da computao em nuvem.
Cliente de aprisionamento pode ser atraente para computao em nuvem.
Prestadores, mas seus usurios esto vulnerveis a aumentos de preos,
a problemas de confiabilidade, ou mesmo para prestadores de sair do
negcio.
Por exemplo, um servio de armazenamento on-line chamado O
desligamento link ativo em 08 de agosto de 2008, depois de perder o
acesso, tanto quanto 45% dos dados do cliente. (6) O link ativo,
por sua vez, tem contado com o servio de armazenamento online
Nirvanix para armazenar dados de clientes, o que levou a apontar o
dedo entre as duas organizaes a respeito de porque os dados do
cliente foram perdidos. Enquanto isso, Conectar 20. 000 usurio foi
disse o servio no estava mais disponvel e foram instados a
experimentar outro local de armazenamento.Uma soluo seria a
padronizao do APIsd de tal forma que um desenvolvedor SaaS pode
implantar servios e dados entre vrios provedores de computao em
nuvem de modo que a falha de uma nica empresa no iria tomar todas
as cpias de dados de clientes com ele. Pode-se preocupe que isso
levaria a uma "corrida para o fundo" de preos em nuvem e achatar os
lucros dos fornecedores de computao em nuvem. Oferecemos dois
argumentos para dissipar esse medo.Em primeiro lugar, a qualidade
de uma matria de servios, bem como o preo, para que os clientes no
podem saltar para o servio de menor custo. Alguns provedores de
servios de Internet custam hoje um fator de mais de 10 outros,
porque eles so mais confiveis e oferecer servios adicionais para
melhorar a usabilidade.Em segundo lugar, para alm de atenuar dados
aprisionados as preocupaes, a normalizao de APIs permite que um
novo modelo de utilizao em que a mesma infraestrutura de software
pode ser utilizada num centro de dados interna e em uma nuvem
pblica. Tal opo poderia permitir nuvem hbrida ou computao em
computao onda em que a nuvem pblica usada para capturar as tarefas
adicionais que no podem ser facilmente executados no centro de
dados (ou nuvem privada) devido a cargas de trabalho pesadas
temporariamente. Esta opo poderia expandir significativamente o
mercado de computao em nuvem. Na verdade, as implementaes de cdigo
aberto de APIs nuvens proprietrias, tais como eucalipto e
HYPERTABLE, so os primeiros passos para possibilitar computao
surto
Nmero 3. Confidencialidade de Dados / capacidade de
auditoria
Apesar de a maioria das empresas de terceirizao de folha de
pagamento e muitas empresas que utilizam servios de e-mail externos
para armazenar informaes sensveis, a segurana uma das objees mais
frequentemente evocadas para a computao em nuvem; analistas e
empresas cticos perguntam "quem iria confiar em seus dados
essenciais l fora em algum lugar?" H tambm requisitos para a
possibilidade de fiscalizao, no sentido de Lei Sarbanes Oxley Sade
e Servios Humanos e a sade, seguro portabilidade e a Lei da
Responsabilidade (HIPAA) regulamentos que devem ser fornecidos para
dados corporativos a serem movidos para a nuvem.
Usurios da nuvem enfrentar ameaas de segurana tanto de dentro e
fora da nuvem. Muitas das questes de segurana envolvidas na proteo
nuvens de ameaas externas so semelhantes aos que j enfrenta grandes
centros de dados. Na nuvem, no entanto, essa responsabilidade
dividida entre potencialmente muitas partes, incluindo o usurio
nuvem, o fornecedor de nuvem, e quaisquer fornecedores de terceiros
que os usurios dependem de software ou configuraes de segurana
sensveis.O usurio nuvem responsvel pela segurana de nvel de
aplicativo. O provedor de nuvem responsvel pela segurana fsica, e
provavelmente para impor polticas de firewall externo. Segurana
para as camadas intermedirias da pilha de software compartilhada
entre o usurio e o operador; quanto mais baixo o nvel de abstrao
expostos ao usurio, mais responsabilidade vai com ele. Usurios do
Amazon EC2 tem mais responsabilidade tcnica (isto , deve
implementar ou adquirir mais a funcionalidade necessria em si) para
a sua segurana do que os usurios Azure, que por sua vez tm mais
responsabilidades do que os clientes do Google App Engine. Esta
responsabilidade do usurio, por sua vez, pode ser terceirizada que
vendem.
servios de segurana especiais. As interfaces de homogeneidade e
padronizadas de plataformas como o EC2 torn-lo possvel para uma
empresa para oferecer, por exemplo, gerenciamento de configurao ou
anlise regra de firewall como servios de valor agregado.Enquanto a
computao em nuvem pode tornar a segurana externa virada mais fcil,
ele representar o novo problema de segurana virado para o interno.
Os provedores de nuvem deve se proteger contra roubo ou de negao de
servio-ataques por usurios. Os utilizadores necessitam de ser
protegidos uns dos outros.O mecanismo de segurana primria em nuvens
de hoje a virtualizao. uma poderosa defesa, e protege contra a
maioria das tentativas por usurios para atacar um ao outro ou a
infraestrutura de nuvem subjacente. No entanto, nem todos os
recursos so virtualizados e nem todos os ambientes de virtualizao
so livre de bugs. O software de virtualizao tem sido conhecido por
conter bugs que permitem cdigo virtualizado para "libertar-se" em
certa medida. Virtualizao de rede incorreta pode permitir o acesso
cdigo de utilizador a partes sensveis de infraestrutura do
provedor, ou para os recursos de outros usurios. Estes desafios, no
entanto, so semelhantes aos envolvidos na gesto de grandes centros
de dados no-nuvem, onde diferentes aplicaes precisam ser protegidos
um do outro. Qualquer servio de grande Internet ser necessrio para
assegurar que uma nica falha de segurana no comprometa tudo o
resto.Uma ltima preocupao de segurana proteger o usurio contra o
provedor de nuvem. O provedor, por definio, controlar a "camada
inferior" da pilha de software, que contorna eficazmente tcnicas de
segurana mais conhecidos. Melhorias radicais ausentes em tecnologia
de segurana; esperamos que os usurios vo usar contratos e
tribunais, ao invs de engenharia de segurana inteligente, para se
proteger contra provedor de prevaricao. A nica exceo importante o
risco de perda de dados acidental. difcil imaginar Amazon
espionagem sobre o contedo da memria da mquina virtual;
fcil imaginar um disco rgido a ser eliminados sem que est sendo
limpado, ou um erro permisses tornar os dados visveis
indevidamente
Este um problema em contextos no-nuvem tambm. A criptografia
padro defesa, em nvel de usurio, tambm eficaz na nuvem. Este j
comum para dados de alto valor fora da nuvem, e ambas as
ferramentas e conhecimentos esto prontamente disponveis. Esta
abordagem foi utilizada com sucesso por TC3, uma empresa de
cuidados de sade com acesso a registros de pacientes sensveis e
reivindicaes de cuidados de sade, quando se deslocam a sua aplicao
compatvel com HIPAA para AWS. (3)Da mesma forma, a capacidade de
auditoria poderia ser adicionada como uma camada adicional para alm
do alcance do sistema operacional convidado virtualizado,
fornecimento de instalaes sem dvida mais segura do que aqueles
construdos nas prprias aplicaes e centralizar as responsabilidades
software relacionados confidencialidade e capacidade de auditoria
em uma nica camada lgica. Essa nova funcionalidade refora a
perspectiva de computao em nuvem de mudar nosso foco de hardware
especfico para os recursos virtualizados sendo fornecidoNmero 4. Os
gargalos de transmisso de dados
nmero 4. Os gargalos de transmisso de dados
Aplicaes continuar a tornar-se mais-intensivo de dados. Se
assumirmos os pedidos podem ser "separadas" atravs das fronteiras
das nuvens, que podem complicar a colocao de dados e transporte.
Por US $ 100 a US $ 150 por terabyte transferidos, estes custos
podem acrescentar-se rapidamente, tornando a transferncia de dados
custa uma questo importante. Usurios da nuvem e provedores de nuvem
tem que pensar sobre as implicaes da colocao e do trfego em todos
os nveis do sistema, se eles querem minimizar os custos. Este tipo
de raciocnio pode ser visto no desenvolvimento da Amazon de seu
novo servio frente nuvem.Uma oportunidade para superar o alto custo
das transferncias da Internet a discos navio. Jim Gray encontrou o
caminho barato de est para enviar uma grande quantidade de dados
enviar discos ou at mesmo todo computador. (10) Embora esta no
aborde cada caso de uso, ele efetivamente lida com o caso de
grandes transferncias de atraso tolerante ponto-a-ponto, tais como
a importao de grandes conjuntos de dados.
Para quantificar o argumento, suponha que queremos enviar 10 TB
de UC Berkeley para a Amaznia em Seattle, WA. Garfinkel medida
largura de banda para S3 a partir de trs locais e encontrou uma
largura de banda mdia escritor de 5 Mbits / seg a 18 Kbits / s.
Suponha que tem 20 Mbits / s sobre um link WAN. Seria preciso 10 *
1012 Bytes / (20 106 bits / segundo) = (8 1013) / (2 107) segundos
= 4000000 segundo, o que mais do que 45 dias. Se em vez enviou 10
discos de 1TB via transporte de noite, levaria menos de um dia para
transferir 10TB, dando origem a uma largura de banda efetiva de
cerca de 1,500Mbit / seg. Por exemplo, a AWS (8) recentemente
comeou a oferecer tal servio, chamado de importao / exportao.Nmero
5. Desempenho imprevisibilidadeNossa experincia que vrias mquinas
virtuais (VMs) podem compartilhar CPUs e memria principal
surpreendentemente bem na computao em nuvem, mas que o
compartilhamento de rede e disco I / O mais problemtico. Como
resultado, diferentes instncias do EC2 variar mais em seu
desempenho I / O do que no desempenho da memria principal. Medimos
75 instncias de EC2 executando a memria STREAM benchmark.14 A
largura de banda mdia 1,355Mbytes / seg., Com um desvio padro em
casos de apenas 52MBytes / seg. inferiores ou cerca de 4% da mdia.
Ns tambm mediu a largura de banda mdia de disco por 75 instncias de
EC2 cada gravao de arquivos de 1 GB para o disco local. A largura
de banda mdia de gravao de disco quase 55Mbytes por segundo com um
desvio padro em casos de pouco mais de 9MBytes / seg. ou cerca de
16% da mdia. Isto demonstra o problema de E / S de interferncia
entre as mquinas virtuais.Outra possibilidade que a memria flash
vai diminuir a interferncia I / O. Flash memria de semicondutor que
preserva informaes quando desligado como discos rgidos mecnicos,
mas, uma vez que no tem partes mveis, muito mais rpido para o
acesso (microssegundos milissegundos) vs. e utiliza menos energia.
A memria flash pode sustentar muitos mais I / Os por segundo por
gigabyte de armazenamento de discos, para que vrias mquinas
virtuais com cargas de trabalho de E / S aleatria em conflito
poderiam coexistir melhor no mesmo computador fsico, sem a
interferncia vemos com discos mecnicos.Outro obstculo diz respeito
imprevisibilidade de agendamento de mquinas virtuais para algumas
classes de programas de processamento em lote, especificamente para
computao de alto desempenho. Dado que a computao de alto desempenho
(HPC) usada para justificar compras governamentais de US $ 100
milhes centros de supercomputadores com 10.000 a 1.000.000
processadores, h muitas tarefas com paralelismo que pode se
beneficiar de computao elstica. Hoje, muitas destas tarefas so
executadas em pequenos grupos, que so muitas vezes mal utilizados.
No poderia haver uma economia significativa na execuo dessas
tarefas em grandes aglomerados na nuvem em vez disso. Custo
associatividade significa que no h pena de custo para usar 20 vezes
mais de computao para 1 / 20th o tempo. As aplicaes potenciais que
poderiam se beneficiar incluem aqueles com muito elevados retornos
potenciais-financeira Anlise Financeira, explorao de petrleo,
animao-filme que seria valorizam um aumento de velocidade de 20x,
mesmo que houvesse um prmio custo.O obstculo para atrair HPC no a
utilizao dos aglomerados; hoje computao mais paralelo feito em
grandes aglomerados usando a interface MPI passagem de mensagens. O
problema que muitos aplicativos HPC precisa garantir que todos os
tpicos de um programa esto rodando simultaneamente e mquinas
virtuais de hoje e sistemas operacionais no fornecem uma maneira
programador-visvel para garantir isso. Assim, a oportunidade de
superar este obstculo oferecer alguma - coisa como "gangue de
agendamento" para a computao em nuvem. A coordenao tempo
relativamente apertado esperado na programao quadrilha tradicional
pode ser um desafio para alcanar em um ambiente de computao em
nuvem devido imprevisibilidade de desempenho que acabamos de
descreverNmero 6: armazenamento escalvel
Mais cedo, ns identificamos trs propriedades cuja combinao
oferece a computao em nuvem seu recurso: o uso de curto prazo (o
que implica dimensionamento para baixo, bem como at quando a
demanda gotas), nenhum custo inicial, e infinita capacidade sob
demanda. Embora seja simples o que isso significa quando aplicado
ao clculo, menos claro como aplic-lo para o armazenamento
persistente.
Assim como grandes ISPs utilizam mltiplos
provedores de rede, de modo que a falta de
uma nica empresa no vai lev-los fora do ar, ns acreditamos que a
nica soluo plausvel muito alta disponibilidade mltipla
provedores de computao em nuvem.Tem havido muitas tentativas de
responder a esta pergunta, variando na riqueza da API de busca e
armazenamento de, as garantias de desempenho oferecido, e a
semntica de consistncia resultantes. A oportunidade, que ainda um
problema de pesquisa aberta, criar um sistema de armazenamento que
no s atender s expectativas programador existentes no que diz
respeito durabilidade, alta disponibilidade e capacidade de
gerenciar e consulta de dados, mas combin-los com as vantagens da
nuvem de ampliao arbitrariamente cima e para baixo na demanda.Nmero
7: Erros em larga escala de Sistemas Distribudos
Um dos desafios difceis em computao em nuvem a remoo de erros em
grandes escala nesses sistemas distribudos. Uma ocorrncia comum que
esses erros no podem ser reproduzidos em configuraes menores, de
modo que a depurao deve ocorrer em escala nos centros de dados de
produo.Uma oportunidade pode ser a dependncia de mquinas virtuais
em computao em nuvem. Muitos provedores de SaaS tradicionais
desenvolveram a sua infraestrutura sem o uso de VMs, ou porque
precedeu a recente popularidade de VMs ou porque eles sentiram que
no podiam pagar o hit de VMs desempenho. Desde VMs so de rigor em
computao utilitria, que o nvel de virtualizao pode tornar possvel
para capturar informaes valiosas de maneira que so implausveis sem
VMs.Nmero 8: Dimensionamento Rapidamente
Pay-as-you-go (pr-pago) certamente se aplica ao armazenamento e
largura de banda de rede, sendo que ambos contam bytes usados.
Computao ligeiramente diferente, dependendo do nvel de virtualizao.
Google App Engine dimensiona automaticamente em resposta a carga
aumenta e diminui, e os usurios so cobrados pelos ciclos
utilizados. Encargos da AWS por hora para o nmero de instncias que
ocupam, mesmo se sua mquina est ociosa.A oportunidade , em seguida,
para dimensionar automaticamente rapidamente para cima e para baixo
em resposta carga, a fim de economizar dinheiro, mas sem violar os
acordos de nvel de servio. De fato, um foco da UC Berkeley confiava
adaptveis Sistemas Distribudos do laboratrio a utilizao
generalizada e agressiva de aprendizado de mquina estatstica como
uma ferramenta de diagnstico e preditivo para permitir
dimensionamento dinmico, a reao automtica de desempenho e correo de
problemas, e automaticamente gerenciar muitos outros aspectos
destes sistemas.
Outra razo para o dimensionamento para conservar os recursos,
bem como dinheiro. Uma vez que um computador ocioso usa cerca de
dois teros do poder de um computador ocupado, uso cuidadoso de
recursos poderia reduzir o impacto dos centros de dados sobre o
meio ambiente, que est atualmente a receber uma grande quantidade
de ateno negativa. Fornecedores de computao em nuvem j realizam
contabilidade cuidadosa e baixa sobrecarga de consumo de recursos.
Ao impor custos de gro fino, computao utilitria incentiva
programadores a prestar ateno eficincia (ou seja, liberao e aquisio
de recursos apenas quando necessrio), e permite a medio mais direta
de ineficincias operacionais e de desenvolvimento.
Estar ciente dos custos o primeiro passo para de conservao, mas
dificuldades de configurao tornam tentador para deixar mquinas
noite inteira de inatividade para que o tempo de inicializao zero
quando os desenvolvedores retornar ao trabalho no dia seguinte. Uma
ferramenta snapshot / reinicializao fcil de usar e rpido pode
incentivar ainda mais a conservao dos recursos de computao
Nmero 9: Compartilhando destino Reputao mau comportamento Um
cliente pode afetar a reputao de outras pessoas usando a mesma
nuvem. Por exemplo, a lista negra de endereos IP 13 EC2 por servios
de preveno de spam pode limitar quais aplicaes podem ser
eficazmente hospedado. Uma oportunidade seria a criao de servios de
guarda de reputao semelhante aos servios de e-mail "site oferecido
atualmente (para uma taxa) para servios hospedados em provedores
menores, que experimentam um microcosmo deste problema.
Outra questo legal a questo da transferncia de provedores de
computao em nuvem responsabilidade legais que quer que os clientes
se responsabilizem e no eles (tais como, a empresa de envio de spam
deve ser responsabilizada, no Amazon). Em maro de 2009, o FBI
invadiu um centro de dados de Dallas porque uma empresa cujos
servios foram hospedados l estava sendo investigado por possvel
atividade criminosa, mas uma srie de empresas espectador inocente
hospedados no mesmo local sofreu dias de inatividade inesperado, e
alguns foram fora do negcio. (7)Nmero 10: Licenciamento de
Software
Licena de software atual comumente restringir os computadores em
que o software pode ser executado. Os usurios pagam para o software
e, em seguida, pagar uma taxa de manuteno anual. Na verdade, a SAP
anunciou que iria aumentar a sua taxa de manuteno anual de, pelo
menos, 22% do preo do software, que est perto de preos da Oracle
compra. 17 Por isso, muitos provedores de computao em nuvem
inicialmente invocada software de fonte aberta em parte porque o
modelo de licenciamento para o software comercial no um bom jogo
para a computao utilitria.A principal oportunidade tanto para o
cdigo aberto para permanecer popular ou simplesmente para empresas
de software comercial para mudar sua estrutura de licenciamento
para melhor ajuste computao em nuvem. Por exemplo, Microsoft e
Amazon j oferecem pay-as-you-go (pr-pago) de licenciamento de
software para Windows Server e SQL do Windows Servidor no EC2. Uma
instncia EC2 executando a Microsoft Windows custa US $ 0,15 por
hora em vez de US $ 0,10 por hora para a alternativa de cdigo
aberto. A IBM tambm anunciou pay-as-you-go (pre-pago) de preos para
software IBM hospedado em conjunto com EC2, a preos que variam de
US $ 0,38 por hora para o DB2 Express para 6,39 dlares por hora
para IBM WebSphere com o Lotus Web Gerenciamento de Contedo do
servidorConcluso
Prevemos a computao em nuvem vai crescer, para que os
desenvolvedores devem ter isso em conta. Independentemente de saber
se uma nuvem fornecedor vende servios a um baixo nvel de abstrao
como EC2 ou um nvel mais elevado como AppEngine, acreditamos que a
computao, armazenamento e rede devem todos foco em escalabilidade
horizontal de virtualizado recursos, em vez de em um nico n
desempenho. Alm disso:1. Os pedidos de software precisa tanto
reduza rapidamente, bem como intensificar, o que um novo requisito.
Esse software tambm precisa de um modelo de pagamento por utilizao
de licenciamento para atender s necessidades de computao em nuvem2.
Software de infraestrutura deve estar ciente de que j no est em
execuo em metal nu, mas em VMs. Alm disso, medio e faturamento
precisam ser construdos em do comeo.3. Os sistemas de hardware
devem ser desenhados escala de um recipiente (de pelo menos uma
dezena de cremalheiras), que ser o tamanho mnimo de compra. Custo
de operao combinar o desempenho e o custo de compra em importncia,
recompensandoproporcionalidade energia (5), colocando pores inteis
de memria, disco e rede em modo de baixa energia. Processadores
devem funcionar bem com VMs e memria flash deve ser adicionada
hierarquia de memria e switches LAN e roteadores de WAN deve
melhorar a largura de banda e custoAgradecimentos
Esta investigao apoiada em parte por doaes de Google, Microsoft,
a Sun Microsystems, a Amazon Web Services, Cisco Systems, Cloudera,
eBay, livro da cara, Fujitsu, Hewlett Packard, Intel, dispositivos
de rede, SAP, VMWare, Yahoo! e por correspondncia fundos da
Universidade da Califrnia Indstria / Universidade Programa
Cooperativo de Pesquisa (UC Discovery) concesso COM07-10240 e pela
Fundao Nacional de Cincia (concesso
CNS-0509559)_________________________________Os autores esto
associados com a UC Berkeley adaptativa Laboratrio de sistemas
distribudos (Lab rad) confivel.References1. amazon.com Ceo Jeff
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Cloud Provider
SaaS Provider/ Cloud user
figure 1. users and providers of cloud computing. We focus on
cloud computings effects
on cloud providers and SaaS providers/cloud users. the top level
can be recursive, in that SaaS providers can also be a SaaS users
via mashups.
Utility
computing
Web
applications
SaaS user
table 1. Comparing public clouds and private data centers.
Advantage
Appearance of infinite computing resources on demand
elimination of an up-front commitment by Cloud users
Ability to pay for use of computing resources on a short-term
basis as needed
economies of scale due to very large data centers
higher utilization by multiplexing of workloads from different
organizations
Simplify operation and increase utilization via resource
virtualization
Public Cloud
Yes
Conventional Data Center
no
Yes
no
Yes
no
Yes
Yes
Yes
Usually not
Depends on company size
no
figure 2. (a) Even if peak load can be correctly anticipated,
without elasticity we waste resources (shaded area) during nonpeak
times.
(b) underprovisioning case 1: potential revenue from users not
served (shaded area) is sacrificed. (c) underprovisioning case 2:
some users desert the site permanently after experiencing poor
service; this attrition and possible negative press result in a
permanent loss of a portion of the revenue stream.
Capacity
Capacity
Capacity
demand
demand
demand
1
2
3
1
2
3
1
2
3
time (days)time (days)time (days)
(a) Provisioning for peak load(b) underprovisioning 1(c)
underprovisioning 2
table 2. top 10 obstacles to and opportunities for growth of
cloud computing
OBSTACLEOPPORTUNITY
Availability/business ContinuityUse Multiple Cloud Providers
Data Lock-inStandardize APis; Compatible SW to enable Surge or
hybird Cloud Computing
Data Confidentiality and Auditability Deploy encryption, vLAns,
Firewalls
Data Transfer bottlenecksFedexing Disks; higher bW Switches
Performance Unpredictabilityimproved vM Support; Flash
Memory;
Gang Schedule vMs
Scalable Storageinvent Scalable Store
bugs in Large Distributed Systemsinvent Debugger that relies
on Distributed vMs
Scaling Quicklyinvent Auto-Scaler that relies on ML; Snapshots
for Conservation
Reputation Fate SharingOffer reputation-guarding services like
those for email
Software LicensingPay-for-use licenses
table 3. outages in AWS, AppEngine, and gmail service and outage
duration date.
Service and outageDuration Date
S3 outage: authentication service overload leading to
unavailability17 2 hours 2/15/08 S3 outage: Single bit error
leading to gossip protocol blowup1868 hours 7/20/08
Appengine partial outage: programming error195 hours 6/17/08
Gmail: site unavailable due to outage in contacts system111.5
hours 8/11/08
ACM
Jornal de Computao e Patrimnio Cultural
ACM
Journal on Computing and Cultural Heritage
JOCCH publica artigos de valor significativo e duradouro em
todas as reas relacionadas com a utilizao das TIC em apoio do
Patrimnio Cultural, que procuram combinar o melhor da cincia de
computao com real ateno a qualquer aspecto do sector do patrimnio
cultural.
JOCCH publishes papers of significant and lasting value in all
areas relating to the use of ICT in support of Cultural Heritage,
seeking to combine the best of computing science with real
attention to any aspect of the cultural heritage sector.
HYPERLINK "http://www.acm.org/jocch" www.acm.org/jocch HYPERLINK
"http://www.acm.org/subscribe" www.acm.org/subscribe
Para os fins deste artigo, usamos o termo Software as a Service
para significar aplicaes entregues atravs da Internet. A definio
mais ampla englobaria qualquer software em demanda incluindo
aqueles que executarem o software localmente, mas o uso de controle
via licenciamento de software remoto.
Notar, no entanto, que os compromissos iniciais ainda pode ser
usados para reduzir tarifas por uso. Por exemplo, a Amazon Web
Services tambm oferece aluguer de longa durao de servidores, o que
eles chamam de instncias reservadas.
Preo baseado no uso no est alugando. Aluguel um recurso envolve
o pagamento de um custo negociado ter o recurso durante algum
perodo de tempo, mesmo que voc no use o recurso. - como voc vai
Paga envolve o uso de medio e cobrana com base no uso real,
independentemente do perodo de tempo durante o qual o uso
ocorre.
