Cloud Computing

Департамент корпоративных систем IBM

Концепция Cloud Computing
Обзор современных подходов IBM к построению систем
обработки информации.

Сергей Каплун,
ведущий специалист Департамента
Корпоративных Систем,
IBM Украина
Sergey.Kaplun@ua.ibm.com

“Лiтня школа в КПИ,12 серпня 2009” © 2009 IBM Corporation

Департамент корпоративных систем

Эволюция центров обработки данных

I

“В истории уже все было, но народы и правительства никогда не делали выводов
и не извлекали для себя уроков, которые им следовало бы извлечь из истории”.
Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770-1831)


Законы диалектики, проявляющиеся в разных областях.
Радиоэлектроника
Детекторный приемник (кристаллический полупроводник) ->
(отрицание) Электронная лампа –>
(второе отрицание) Транзистор, Микросхемы
Авиация
Воздушный винт (движитель первых летательных аппаратов) ->
(отрицание) Турбореактивный двигатель
I
(второе отрицание) Винтовентилятор



Парус: от “Виктории” Магеллана до ....

I

Космос 1



Public

ЦОД сегодня Internet/
Intranet
Clients
Firewalls Routers
(Layer 3
Switches)

Layer 4-7
SSL Appliances Switches SSL Appliances

Layer 2
Switches
Caching Appliances Caching Appliances

I
Netw ork Application Security Application Web Security File WebSphere
Servers Servers Servers Servers Servers Gateway Servers Application
Servers

Storage
Fibre
Switches

Storage
Fibre
Switches

SAN



Не слишком ли много соединений и кабелей?
Как такое Как
можно
планировать,обслуживать,
обновлять, изменять,
обеспечить надежность ?

I



Факторы ограничивающие развитие
современных вычислительных систем

David Patterson , профессор, университет
Berkeley, США

The power wall -стена мощности
+
I
The memory wall -стена памяти
+
The ILP wall -стена параллельности
на уровне команд
+
= a brick wall for serial performance.

http://www.ctwatch.org/quarterly/articles/2007/02/the-many-core-inflection-point-for-mass-market-computer-systems/2/


Человеческий Приблиз.
Технология Типичное время доступа Применение
м-таб емкость

Регистр 100 пикосекунд (100 e-12) 0.1 сек 64 × 64 бит Часть
Процессора процессора

Интегр. L1: ~1, L2-L3: 5-10 наносекунд 10 сек Часть МБ до Часть
Кэш (10 e -9) нескольких процессора
МБ

Память DDR3 ~10-60 наносекунд (60 e -9) ~1-5 мин Десятки – Магистраль
сотни ГБ сервера
I
Сеть Infiniband 8-10 микросекунд (10 e -6) ~3 часа Десятки Магистраль/сеть
Гб/сек

Сеть Ethernet 100 микросекунд (100 e -6) ~30 часов <= 10 Гб/сек Сеть
(10 Гб/сек)

Диск ~6 миллисекунд (6 e -3) ~70 дней Сотни ГБ Сеть

Свет 1 метр в ~ 4000 пикосекунд (4000 e-12) ~4 сек
оптоволокне
“Difficile est proprie communia dicere” Quintus Horatius Flaccus



Композитный профиль нагрузки
ERP/CRM

Пики нагрузки со стороны компонентов ПО не
Процент использования

совпадают во времени - композитная нагрузка носит
более равномерный характер и требует избыточных
0 1 :0 0 0 3 :0 0 0 5 :0 0 0 7 :0 0 0 9 :0 0 1 1 :0 0 1 3 :0 0 1 5 :0 0 1 7 :0 0 1 9 :0 0 2 1 :0 0 2 3 :0 0
вычислительных ресурсов, используемых
Infrastructure
компонентами по мере потребности

4 отдельных сервера или
фиксированных раздела

Процент использования
процессоров

100

80

процессоров
ERP/CRM
W eb Services 60

40 I Infrastructure
20

0

00:00

01:00

02:00

03:00

04:00

05:00

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

24:00
0 : 0
0 0 : 0
2 0 4 0
: 0 6 0
: 0 8 0
: 1 0 0
: 1 2 0
: 1 4 0
: 1 6 0
: 1 8 0
: 2 0 0
: 2 2 0
: 2 4 0
:

Core system
Core system W eb Services

• Компоненты ПО интегрированы с точки зрения • Серверы и программное обеспечение IBM позволяют
реализуемой бизнес-логики, а не с точки зрения комбинировать разнородную нагрузку, сохраняя
создаваемой нагрузки изолированнос ть приложений в ра мках отдельных
• Компоненты разме щаются на отдельных серверах экземпляров ОС
или разделах сервера



Закон Амдаля Ускорение выполнения операций при параллельной
обработке

T1 - время, затрачиваемое на реализацию алгоритма
на одном процессоре (узле),
- доля операций в алгоритме, выполняемых одним процессором (узлом),
(1- ) - доля операций, выполняемых всеми процессорами (узлами)
- общее время, требуемое для подготовки данных.
I



Обеспечение качества обслуживания и запас
производительности сервера

I

L=La + k*σ для одного сервера
L= N * La + k * ª N * σ для распределенной
системы из N серверов


Структура затрат на содержание центров обработки
При сохранении текущей тенденции, стоимость
сервера окажется соизмеримой со стоимостью на
электроснабжение и охлаждение.

На основании прогноза IDC в 2010 , стоимость
электроэнергии на питание и охлаждение увеличится
на 54%.

IT руководители определяют электроснабжение как
одну из основных проблем
Today, 50 cents are spent on Spending I Installed Base
(US$B) (M Units)
energy for every dollar of Затраты на электроэнергию и охлаждение x4
hardware
$300 50
Затраты на управление и администрирование x8
45
$250 Затраты на новое оборудование 40
By 2010 Energy = 71% of
annum IT spend, 35
$200
92% of IT Week respondents 30
said IT Director was not $150 25
liable for the utility bill
20
Economist – Average energy $100
costs to rise further 35% to 15
meet 550 ppb CO2 $50 10
5
$0 0
00

01

04

05

06

07

08

09

10
96

97

98

99

02

03
20

20

20

20

20

20

20

20

20
19

19

19

19

20

20

SOURCE: IDC, ‘Worldwide Server Power and Cooling Expense 2006-2010,’ Document #203598, Sept. 2006



Как используется электроэнергия в ЦОД? Based on IBM Server
Consolidation Engagements

100

80

60 Server
Loads
40

20

0

Центр обработки Сервер T ypical Utilization
Mainframe 80 – 90%
Unix 10 – 20%
Wintel 5 – 12%

AC/DC Fans; 9%
losses; 25% Используется
Простаивает
80% 20%
HVAC, IT = 3,6% всего
UPS Processor
power
40% 60%
DC/DC
losses; 10%
I
30%
Standby; 2%
Drives; 6%
PCI; 3%
Memory; 11%
Planar; 4%

1 Вт
электроэнергии

27 Вт центра обработки X1,7 16 Вт для питания сервераx3 5 Вт для питания процессора x5 +1 Вт полезного использования

Коэффициент полезного действия
1/27=3.7% http://www.expert.ru/printissues/expert/2007/09/dvigatelnaya_istoriya/
Паровая машина 8-12%, современная паровая турбина 45-47 %, газотурбинная установка + регенератор 55-60%



Does IT matter?
“ Simply put, it is remain difficult, if not impossible, to draw
any broad conclusion about IT’s effect on competitiveness
and profitability of individual business. Information
technology has become the largest of all corporate capital
expenditures - and an intrinsic elements of nearly ever
modern business process - but companies continue to make
I
IT investments in the dark, without a clear understanding of
ultimate strategic of financial impact “

Nicolas G.Carr,
”Does IT matter Information Technology and the corrosion of competetive advantage”
2004
http://books.google.co.uk/books?id=wrROE6SLJFEC&dq=does+it+matter+carr&printsec=f rontcover&source=bn&hl=en&ei=FzFcSvPGMZHesgaC-5SUBw&sa=X&
oi=book_result&ct=result&resnum=4



Сколько стоит в год сервер в распределенной системе ?

Стоимость электроснабжения $731

Стоимость занимаемой площади $987

Стоимость технического обслуживания $777

Стоимость обслуживания и поддержки соединений $213

I
Стоимость обслуживания дисковых накопителей $203

$10,153
Стоимость сопровождения программного обеспечения

$1024
Стоимость обслуживания корпоративной сети

$20,359
Затраты на обслуживающий персонал и управление

Общая стоимость на сервер $34,447

Источник: Внутренние исследование IBM, 3 917 распределенных серверов в рамках проектов по консолидации



Почему нужно менять подходы ?
85% простои 70¢ на $1
В распределенных 70% затрат на
системах поддержку IT
доступные $40 000 000 000 инфраструктуры а не
вычислитель ные ее развитие.
ресурсы Поставщики продуктов потребления
используются всего теряют около $40 миллиардов
на 15% ежегодно (или 3.5% выручки) из-за
I
неэффективности управления
поставками.

в 1,5 раза в год 33%
Взрывообразный рост обрабатываемых 33% потребителей прерывают отношения
данных приводит к 54% росту объема с поставщиками услуг из-за выявленных
систем хранения ежегодно. проблем в безопасности информационных
систем.

Может в консерватории что-то исправить? (с) М.М.Жванецкий.



Вертикальная и горизонтальная масштабируемость
System Z
Power Systems

Partitioning
Scale Up / Консолидированная платформа
Virtualization Clusters
Linux
AIX5L
HPC
Parallel Sysplex
Enterprise SMP
Enterprise SMP
I

High Density
High Density
BladeCenter™
Rack Mount
Rack Mount
System
X3950m2 x3250
(16 sockets) Rapid Deployment
Switch Integration

Scale Out / Распределенная платформа



Подходы IBM к построению центров обработки
данных – целостный и интегрированный взгляд
Виртуализация
Управление сервисами в
вычислительных
соответствии с
ресурсов
требованиями бизнеса

I

Защищенность и Энергоэффективные
устойчивость к аппаратные средства
изменяющимся условиям и сопровождающая
Архитектура инфраструктура
построения систем
обработки
информации


Построение современных ЦОД – Стадии адаптации

I

Быстрая реакция на
изменяющиеся
требования,
Ускорение
сокращение
развертывания новых
издержек
приложений и
Эффективность сервисов
и упрощение



Simplified – Эффективность использования и упрощение
инфраструктуры
Физическая консолидация и оптимизация
Виртуализация ресурсов серверов и систем хранения
Управление системами, сетевым оборудованием,
инфраструктурой

I



Shared – Ускорение развертывания новых приложений и
сервисов
Виртуализированные пулы ресурсов - “ensembles”
Интегрированное управление IT сервисами
Проектирование с учетом экологических требований

I



Dynamic – Быстрая реакция на изменяющиеся условия,
сокращение стоимости IT
Виртуализация IT сервисов – “clouds”
Управление сервисами как частью бизнеса
Сервис-ориентированная архитектура
управления сервисами
Основа для интеграции в реальном времени
транзакций, информации и аналитики
I



Динамическая инфраструктура IBM основа для
“облачных вычислений”.

CLOUD COMPUTING

Требуемые характеристики инфраструктуры для
I
облачных вычислений
Основана на открытых Состоит из стандартизованных
стандартах, сервисно- компонентов и сопровождается
ориентированная. стандартными техпроцессами.
Виртуализированная и Защищена и устойчива к
управляемая с изменяющимся условиям.
использованием Проста в использовании, оснащена
специальных средств. каталогом предоставляемых
сервисов.



Динамическая инфраструктура
Обеспечение прозрачнос ти, управляемос ть и
Service Management
автоматизацию бизнес-процессов как сервисов.

Максимизация ценности критических
компонентов бизнеса и IT инфраструктуры на
Asset Management протяжении их жизненного цик ла с
использованием систем управления
основными средствами.
Передовые подходы к виртуализации и
консолидации вычислительных ресурсов,
Virtualization направленные на сокращ ение затрат,
I повышение э ффек тивнос ти использования и
внедрения новых сервисов.

Сокращ ение энергозатрат и повышение
Energy Efficiency энергоэ ффективности.

Поддержка непрерывности
Business Resiliency функ ционирования бизнеса и IT
инфраструк туры и быстрая адаптируемос ть к
изменяющ имся условиям.

Security Соответс твие требованиям законодательс тва, адекватная оценка
рисков и эффек тивное противодействие атакам на безопасность.

Основа высоконадежного, устойчивого к внешним и внутренним воздействиям,
Information Infrastructure доступа к информации, обеспечивающ ая надежное, долговременное,
эффек тивное хранение и исключающ ая потерю жизненно важных данных


Архитектура Dynamic Infrastructure®
SERVICE REQUESTORS

SERVICE CORE ENTERPRISE
END USERS DEVELOPERS CREATORS OPERATORS ADMINISTRATION

RESILIENCE
SERVICE MANAGEMENT

END
I END
USERS USERS

APPLICATION ARCHITECTURE INFORMATION INFRAS TRUCTURE

VIRTUAL I T INFRAS TRUCTURE

SERVERS STORAGE NETWORK

BUSINESS
INFRASTRUCTURE
PHYSICAL IT INFRASTRUCTURE

SERVERS STORAGE NETWORK FACILITIES



Несколько определений

… сервис? … сервисная
ориентация ?

Повторяемая Подход к интеграции
задача/процесс в бизнеса - установка
производстве/ связей между
сервисами
обслуживании/управ
лении/планировании I
...
… композитное
… сервис ориентированная приложение?
архитектура (SOA)? Набор
Архитектурный стиль взаимодействующих и
построения ИТ интегрированных
инфраструктуры, сервисов,
поддерживающий обеспечивающих
сервисную ориентацию бизнес



Как IBM определяет SOA
Сервис ориентированная архитектура – это каркас для интеграции
бизнес-процессов и поддерживающей их IT-инфраструктуры в форме
безопасных, стандартизированных компонентов – служб, которые могут
использоваться многократно и комбинироваться для адаптации к
изменению приоритетов в бизнесе

I



Соответствие инфраструктуры требованиям
бизнеса
Принцип построения “по требованию” базируется на концепции Service
Oriented Architecture (SOA). Каждый компонент представляет собой
сервис, оснащенный стандартным интерфейсом, и используется по
мере потребности

Business Application Services Development
USER

Services Services
Interaction Process Information
Services Services Services
I
Business Enterprise IT
Performance Enterprise Service Bus Portfolio
Management Management
BUSINESS

Utility Business Services

Service Level Automation and Orchestration

Resource Virtualization Services

Infrastructure Services



IBM : 42 летняя история виртуализации

1967 1973 1987 1997 2001 2004 2008

IBM develops IBM IBM introduces
Hypervisor IBM LPAR in Advanced IBM
announces POWER
that would announces POWER4 POWER announces
first machines LPAR design
become VM to do Physical LPAR on the based Virtualization
begins systems with PowerVM™
on the mainframe ships
Partitioning AIX / Linux
mainframe
I

“In our opinion, they [IBM POWER servers] PowerVM on IBM Power Systems
bring mainframe-quality virtualization servers
capabilities to the world of AIX.”
- Ulrich Klenke, CIO, rku.it
January 2006

Timeline ref erence http://www.lev enez.com/unix/history.html#01
Client quote source: rku.it case study published at http://www.ibm.com/software/success/cssdb.nsf/CS/JSTS-6KXPPG?OpenDocument&Site=eserv erpseries



IBM : 42 летняя история виртуализации
System z: “ Золотой стандарт” POWER Systems: Наследование
виртуализации, технологий
надежности и доступности System z для AIX,Linux, I

z/OS™ Linux z/VM AIX Linux i

PR/SM I POWER
Hypervisor Hypervisor

z/990 POWER™
Server Based-Server

Начиная с 1988 г Начиная с 2001 г
Технология, проверенная временем


Какая бывает виртуализация?
Hardware Partitioning Hypervisor: Type 1 Hypervisor: Type 2

Apps Apps Apps Apps Apps Apps
... ... ...
OS OS OS OS OS OS

Adjustable
partitions Hypervisor
Partition Hypervisor
Controller Host OS

SMP Server SMP Server SMP Server
I
Физические разделы Hypervisor Firmware/Software Hypervisor software
IBM S/370 SI->PP & PP->SI, выполняется сервером выполняется операционной
Sun Domains IBM System z™ PR/SM and zVM™ системой
HP nPartitions IBM PowerVM Editions HP Integrity VM
HP vPartitions Solaris Containers
VMware ESX Server IBM AIX® V6.1 Workload Partitions
Sun Logical Domains (T2000)

“Я пришел к тебе с приветом, я прочел твои тетради:
в прошлом веке неким Фетом был ты жутко обокраден”
Игорь Губерман (1931-)


Архитектура POWER Virtualization
Workload management and provisioning

Virtual
AIX V6 AIX V5.3 Linux IBM i I/O Unassigned
partitions partitions Partitions partitions Server on demand
resources
Linux VEnet
AIX Kernels Kernels SLIC VSCSI
IVM**
Hardware I
Management
Console Virtual Network Networks
Virtual / Storage
(HMC) Hypervisor Virtual Processors Virtual Storage
Processors
Service Memory
Processor
Expansion slots
Local devices and storage

Networks and network storage



Виртуализация систем хранения - SAN Volume Controller

Измения в
системах хранения
без прекращения
доступа к
приложениям

Virtual Virtual Virtual Virtual
Disk Disk Disk Disk
I
SAN
Централизованное
SAN Volume Controller управление пулом
Применение
механизмов ресурсов
Advanced Copy Services
репликации
данных в пуле Storage Pool Комбинирование
систем емкости систем
хранения DS8000 HP хранения из
HDS EMC дисковых систем
DS4000
разных
производителей



Несколько примеров консолидации серверов

A Quebec provincial government IT department consolidated 292 servers running Oracle,
I
WebSphere, and messaging software into Linux partitions running on a System z9 EC with
5 IFLs. An IBM study showed that the physical network, consisting of 31 switches and
over 600 pieces of cable could be replaced with 2 switches and 10 pieces of cable!The
study estimates an annual savings of US$208,196 for network expenses alone!
A South American government IT agency consolidated 130 nodes in two cities, with 4 or 5
network connections per node, to virtual servers running on two Power Systems p5-595.
They upgraded the network from Fast Ethernet to Gigabit Ethernet, but the capital expense
provided 100% ROI in six weeks as they retired their old network equipment. The new
network infrastructure is composed of two switches and 12 pieces of cable. Based on the
IBM internal consolidation study, the new virtual network saves $93,394 annually just for
network costs
Andre Metelo, Aug 2008: Network Cost Savings in Virtualized Environments



Сокращение сложности и затрат на
сопровождение инфраструктуры
Workload

“Now we have achieved an environment on the
mainframe where we have a 75 percent reduction of
people worldwide managing them, but those people
are managing about 1,000 times the data and
probably 1,000 times the transactions. This is a
result of the tool s and automation.”
Ralph Crosby, IT Business Edge, June 25, 2008
Ops Staff I

Персонал центра обработки данных, построенных с использованием
мэинфреймов, не увиличивается с ростом объема обработки.
“Распределенная среда обработки банка стала очень дорогой, требовала дополнительных
специалистов и приобретения дополнительных серверов.
First “Я посмотрел на существующую инфраструктуру в 2002 и увидел, что количество серверов
увеличивалось на 30 % ежегодно. Для каждого разворачиваемого приложения мне приходилось
National устанавливать от одного до пяти серверов (для разработчиков приложений, Web сервисов и
Bank of т.д.) И каждые 20 серверов требовали дополнительного специалиста для его
Omaha администрирования”
Ken Kucera, senior vice president and division head of FNBO Enterprise Technology Services



Динамическая инфраструктура…

I

…набор связанных инициатив IBM, составляющих ДНК,
необходимой для процветающей “умной” планеты.

Мы плывем вверх по течению, борясь с огромным потоком дезорганизованности,
который в соответствии со вторым законом термодинамики,
стремится все свести к тепловой смерти - всеобщему равновесию и одинаковости.
… В этом мире наша первая обязанность состоит в том, чтобы устраивать произвольные
островки порядка и системы (Норберт Винер. “Я – математик”. 1950г.)
Департамент корпоративных систем IBM

Спасибо за
внимание!
Сергей Каплун,
ведущий специалист Департамента Корпоративных Систем,
IBM Украина
Sergey.Kaplun@ua.ibm.com
Киев, ул. Глыбочицкая 4,
Артем бизнес-центр

…В мире, где энтропия в целом стремится к возрастанию, существуют местные
и временные островки умень шающейся энтропии,
и наличие этих островков дает возможность некоторым
из нас доказывать наличие прогресса.
(Норберт Винер “Кибернетика и общество”. 1950г.)

Cloud Computing

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (10)

Similar a Cloud Computing

Similar a Cloud Computing (20)

Más de SSA KPI

Más de SSA KPI (20)

Último

Último (20)

Cloud Computing