Συστήματα Υπολογιστικών Νεφών

Εκτύπωση

Στόχος

Τα υπολογιστικά νέφη (cloud computing) αποτελούν το επόμενο στάδιο στην εξέλιξη του διαδικτύου και των ψηφιακών τεχνολογιών και εισάγουν ένα νέο τρόπο διαμοιρασμού των υπολογιστικών πόρων και όχι νέα τεχνολογία. Οι εφαρμογές και η σημασία των υπολογιστικών νεφών αυξάνονται με ραγδαίο ρυθμό τα τελευταία χρόνια και οι εκτιμήσεις των ειδικών αναφέρουν ότι στα αμέσως επόμενα χρόνια θα αντικαταστήσουν τους προσωπικούς υπολογιστές. Παράλληλα, τα υπολογιστικά νέφη δημιουργούν μία σειρά από νέες ειδικότητες και νέες θέσεις εργασίας. Εκτιμάται ότι σε παγκόσμιο επίπεδο θα δημιουργηθούν 14 εκατομμύρια θέσεις εργασίας στο χώρο των υπολογιστικών νεφών μέχρι το 2015, ενώ το μέγεθος της αγοράς αυτής θα ανέρχεται σε 1.1 τρισεκατομμύρια δολάρια ανά έτος. Η σημασία των υπολογιστικών νεφών γίνεται πιο έντονη αν αναλογιστεί κανείς ότι εμφανίστηκαν στα τέλη της περασμένης δεκαετίας. Τα υπολογιστικά νέφη εισάγουν μία σειρά από νέες αρχές, τρόπους διαχείρισης, πρόσβασης, και χρήσης υπολογιστικών πόρων και υπηρεσιών. Έτσι το μάθημα αυτό στοχεύει στην κατανόηση του θεωρητικού υπόβαθρου των υπολογιστικών νεφών και στην εξοικίωση των φοιτητών με θέματα εγκατάστασης και διαχείρισης εργαλείων υπολογιστικών νεφών. Επιπλέον, το μάθημα στοχεύει στην ανάπτυξη προγραμμάτων και την εκτέλεση εφαρμογών σε περιβάλλοντα υπολογιστικών νεφών.

Περιεχόμενα

  • Υπολογιστικά νέφη: Ορισμός, στόχοι, προκλήσεις, τομείς εφαρμογής, όροι, συμβόλαια παροχής υπηρεσιών, φάσεις εκτέλεσης εργασιών και υπηρεσιών, διακριτά επίπεδα βάσει του μοντέλου Software-Platform-Infrastructure (SPI), αρχιτεκτονική σχεδίαση, αρχιτεκτονική ανοιχτών υπηρεσιών, υπηρεσιοστρεφής αρχιτεκτονική, αρχιτεκτονική επόμενης γενιάς, κατηγορίες εικονικοποίησης (έμφυτη – native, υλισμικού – hardware, επιπέδου λειτουργικού συστήματος – OS-level, επιπέδου εφαρμογής), hypervisors (Kernel-based Virtual Machine – KVM, Xen), συμβόλαια παροχής υπηρεσιών, τεχνικές απόδοσης και εποπτείας φυσικών και εικονικών πόρων.
  • Επίπεδο platform as a service και επίπεδο software as a service: Διαπραγμάτευση συμβολαίων παροχής υπηρεσιών, κατάλογοι υπηρεσιών (UDDI) και μηχανισμοί εύρεσης, επιλογή κόμβων, εκτέλεση, εποπτεία, αποτίμηση και κοστολόγηση, διαχείριση ροών εργασίας, wrappers για τον έλεγχο, την εποπτεία και τη διαμόρφωση των εφαρμογών, μεθοδολογία μοντελοποίησης και ανάπτυξης εφαρμογών, SLAs.
  • Εργαστήριο 1 – SaaS: Προγραμματισμός, παραμετροποίηση και εκτέλεση εφαρμογής στο Google AppEngine, εγκατάσταση και διαφοροποίηση ενδιάμεσου λογισμικού Openstack, GRIA) για την παροχή υπηρεσιών υπολογιστικού νέφους.
  • Εργαστήριο 2 - PaaS: Υλοποίηση υποδομής υπολογιστικού νέφους ως πάροχοι (δημιουργία αιτήσεων πιστοποίησης και πιστοποιητικών, διαχείριση πόρων, παραμετροποίηση τερματικών σημείωνendpoints, κλπ), δημιουργία wrappers για την εκτέλεση εφαρμογών στη συγκεκριμένη υποδομή.
  • Εργαστήριο 3 – SLAs: δημιουργία περιβάλλοντος υπολογιστικού νέφους για την παροχή υπηρεσιών, διατύπωση συμβολαίων παροχής υπηρεσιών, διαχείριση δικαιωμάτων και πρόσβασης ομάδων χρηστών σε περιβάλλοντα υπολογιστικού νέφους, μηχανισμοί επιλογής υπηρεσιών.
  • Επίπεδο infrastructure as a service: Διαχείριση δικτυακής υποδομής υπολογιστικών νεφών, θέματα διαχείρισης ενέργειας, απόδοσης, συνδεσιμότητας, δρομολόγησης, διαχείρισης κυκλοφορίας, πολιτικών ασφαλείας και συστήματα παρακολούθησης υπολογιστικών νεφών, περιπτώσεις χρήσης: παραδείγματα μέσω χρήσης ανοικτού λογισμικού (Nagios), επεκτάσεις MIBs για διαχείριση μέσω SNMP, το σύστημα Oceanos, Cloud Radio Access Networks, αρχιτεκτονικές, ανοικτές διεπαφές και πρότυπα (DMTF/OCSI, OCCI), Η έννοια του Network as a Service (NaaS), τεχνολογίες Software Defined Networking (SDN) και Openflow.
  • Αποθήκευση δεδομένων στο υπολογιστικό νέφος: Κατανεμημένα συστήματα αρχείων (Distributed File Systems), αντιπαραβολή με παράλληλες βάσεις δεδομένων, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, τρόπος ανάγνωσης και εγγραφής, παραδείγματα εφαρμογής στο Hadoop Distributed File System (HDFS).
  • Κατανεμημένες αρχιτεκτονικές αποθήκευσης δεδομένων για datacenters: Αρχιτεκτονικές που χρησιμοποιούν οι κύριοι πάροχοι στο υπολογιστικό νέφος (Amazon, Microsoft, Google) με έμφαση στην αποθήκευση και διαχείριση δεδομένων, συγκριτική μελέτη, συσχέτιση τρόπου αποθήκευσης δεδομένων με βασικά χαρακτηριστικά του υπολογιστικού νέφους (κλιμάκωση, ανοχή σε σφάλματα).
  • Υπολογιστικά νέφη πραγματικού χρόνου: προτεραιότητες, χρονικοί περιορισμοί, αρχιτεκτονική πραγματικού χρόνου, μοντέλα σύνθεσης υπηρεσιών, ετερογένεια, κλιμάκωση, τεχνικές απεικόνισης δυναμικών ροών εργασίας, διασφάλιση ποιότητας σε υπολογιστικά νέφη, κατηγορίες παραμέτρων και απαιτήσεων, τεχνικές ανοχής σε σφάλματα, μοντέλο SNAP, προσεγγίσεις VAS – GARA.
  • Ασφάλεια υπολογιστικών νεφών: επίπεδα ασφάλειας σε υπολογιστικά νέφη, επίπεδο δικτύου, υποδομής, εφαρμογής, αποθήκευσης δεδομένων, ασφάλεια δεδομένων, ασφάλεια πάροχου δεδομένων, ασφάλεια πρόσβασης δεδομένων, διαχείριση ασφάλειας, πρότυπα ασφάλειας για νέφη, διαχείριση ασφάλειας σε SaaS, PaaS, IaaS, storage as a service, ασφάλεια κύκλου ζωής δεδομένων, security as a service.
  • David Linthicum, (2009): Cloud Computing and SOA Convergence in Your Enterprise: A Step-by-Step Guide, Addison-Wesley Professional, New York, ISBN 0136009220.
  • John Rhoton, (2010): Cloud Computing Explained: Implementation Handbook for Enterprises, Recursive Press, London, ISBN 9780956355607.
  • George Reese, (2009): Cloud Application Architectures: Building Applications and Infrastructure in the Cloud. O’Reily, Cambridge, UK, ISBN 0596156367.
  • Tom White, (2010): Hadoop: The Definitive Guide, 2nd Edition. O’Reilly Media/Yahoo Press, ISBN: 9781449389734.

Πρόσθετα Συγγράμματα

  • Eric Marks, Bob Lozano, (2010): Executive’s Guide to Cloud Computing, John Wiley & Sons Inc., New York, ISBN: 0470521724.
  • Barry Sosinsky, (2010): Cloud Computing Bible, Wiley, New York, ISBN: 0470903562.
  • Jothy Rosenberg and Arthur Mateos, (2010): The Cloud at Your Service, Manning Publications, London, ISBN: 1935182528.
  • Chuck Lam, (2010): Hadoop in Action, Manning Publications, ISBN: 1935182196.