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Cloud Computing e OpenStack

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Daniela Loreti, Ph.D. Student Dipartimento di Informatica Scienze e

Ingegneria (DISI) daniela.loreti@unibo.it

Cos’è il Cloud Computing

Paradigma computazionale che racchiude diverse tecnologie per permettere l’accesso a risorse hardware (storage, CPU, network) o software remote come fossero locali.

Openstack: Piattaforma software per il management di un

datacenter destinato al cloud computing “sistema operativo per il cloud” “software per tramutare un datacenter in un cloud”

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Motivazioni

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IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica

Tempo  

Capacità  

Capacità  computazionale  a  disposizione

Motivazioni

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IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica

Tempo  

Capacità  

Capacità  realmente  usata

Motivazioni

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IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica

Tempo  

Capacità  

Spreco  di  risorse  e  denaro

Motivazioni

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IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica

Tempo  

Capacità  

Rallentamen5  e  blocchi

Motivazioni

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IT deve fornire servizi in maniera continuata e dinamica

Tempo  

Capacità  

Comportamento  offerto  dal  cloud  compu5ng

Scenario del cloud

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 8

Le risorse computazionali del Provider sono offerte (rese accessibili via internet) a diverse tipologie di clienti, sfruttando i vantaggi offerti dalla virtualizzazione

OpenStack

Piattaforma software per il management di un cloud

•  Progetto iniziato nel 2010 dalla collaborazione tra Rackspace e la NASA

•  Attualmente alla 9° release (Icehouse) Finalità analoga ad altri prodotti: •  Vmware •  Amazon EC2 … ma open source!

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OpenStack: con chi deve parlare?

Il virtual machine monitor (VMM) permette di eseguire più macchine virtuali (con SO diversi) su una stessa macchina fisica Esistono diversi software per realizzare il VMM:

KVM/QEMU, Xen, ecc…

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VIRTUAL MACHINE MONITOR

HARDWARE

applicazioni SO

applicazioni applicazioni SO SO

VM1 VM2 VM3

OpenStack: come si gestisce un cloud

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HARDWARE

applicazioni

sistema operativo

applicazioni applicazioni

sistema operativo sistema operativo

VM1 VM2 VM3

VIRTUAL MACHINE MONITOR

OPENSTACK

•  Viene installato sul VMM

•  si avvale delle sue funzionalità per creare un cloud di macchine fisiche

OPENSTACK VMM VMM VMM VMM VMM VMM

Libvirt per fronteggiare l’eterogeneità

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LIBVIRT

HARDWARE

applicazioni

sistema operativo

applicazioni applicazioni

sistema operativo sistema operativo

VM1 VM2 VM3

VIRTUAL MACHINE MONITOR

OPENSTACK

Si avvale di libvirt: •  layer per VMs

management (creare, avviare, fermare, modificare, monitorare, migrare)

•  permette di interagire con diversi VMM ❒  Kvm/Qemu, ❒  Xen, ❒  Vmware ESX ❒  MS Hyper-V ❒  …

Componenti di Openstack

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Architettura modulare: •  Keystone - Identity service •  Glance - Image service •  Nova – Compute •  Cinder – Block storage •  Nova Network / Neutron – Networking service •  Ceilometer – Monitoring •  Horizon – Dashboard Se qualcosa non mi serve, posso evitare di installarlo!

Architettura di Openstack (nova-network)

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Le macchine fisiche del datacenter vengono configurate in due modi

VM1 VM2 VM3 DB  

Architettura di Openstack (nova-network)

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Architettura fortemente centralizzata :

VM2 x.x.x.2 VM1 x.x.x.1

VM3 x.x.x.3

VM4 y.y.y.4

VM5 y.y.y.5

VM6 y.y.y.6

Architettura di Openstack (neutron)

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Le macchine fisiche del datacenter vengono configurate in tre modi

VM1 VM2 VM3 DB  

L’utente può definire: •  network, subnet e

router •  firewall •  load balancer •  VPN

Architettura di OpenStack (neutron)

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Architettura ancora centralizzata

VM2 x.x.x.2

VM3 x.x.x.3

VM4 y.y.y.4

VM6 y.y.y.6

R x.x.x.1 R y.y.y.1

Command flow

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 18

[daniela]$- nova --os-username admin!--os-tenant-name tenant !--os-auth-url 'http://controller:35357/v2.0' --os-password password list!

keystone authentication

LIBVIRT

no! ok

OPENSTACK

VIRTUAL MACHINE MONITOR (XEN)

Passi per lanciare la prima VM

•  Per lanciare la prima VM devo prima: ①  avere a disposizione l’immagine da cui

fare il boot ②  avere a disposizione una rete a cui

attaccare la VM, un IP da affidarle per poterla raggiungere

③  eseguire il comando di avvio

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 19

•  Scaricare un’immagine da internet: […]$- wget http://cdn.dowload.cirros-cloud.net/0.3.2/cirros-0.3.2-x86_64-disk.img!

•  Caricare l’immagine nell’Image Service […]$- glance image-create !--name "cirros-0.3.2-x86_64” --disk-format qcow2 !--container-format bare --is-public True !--progress < cirros-0.3.2-x86_64-disk.img!

Ora l’immagine è nell’Image Service![…]$- glance image-list!

+------+-------------------+-------+----------+--------+!| ID |Name |Disk F.| Size |Status |!+------+-------------------+-------+----------+--------+!|acafc…|cirros-0.3.2-x86_64| qcow2 | 13167616 | active |!+------+-------------------+-------+----------+--------+!

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 20

①  Caricare un’immagine

②  Creare una rete per le future VM (nova-network)

•  Le VM devono avere un indirizzo fixed privato utilizzato per le comunicazioni intra-cloud. Mi autentico come utente pluto e creo la mia rete interna

[…]-$ nova [--os-username pluto …] network-create pluto-net --bridge br100 --multi-host T --fixed-range-v4 192.168.26.0/24 !

•  Le VM possono avere anche 1 o più indirizzi floating pubblici

[…]-$ nova-manage [--os-username pluto …] floating create --pool pluto-pool --ip_range 68.99.26.0/24

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 21

③  Creare e lanciare una nuova VM •  Genero una chiave ssh per l’accesso alla macchina […]-$ nova keypair-add --pub-key ~/.ssh/id_rsa.pub pluto-key!

•  Lancio una istanza dell’immagine, la mia prima VM […]-$ nova boot --flavor m1.tiny --image cirros-0.3.2-x86_64 --nic net-id=[…] --security-group default --key-name pluto-key instance1!

•  Verifico l’avanzamento del boot: […]-$ nova list!+------+---------+------+-----------+----------------------+!|ID |Name |Status|Power State|Networks |!+------+---------+------+-----------+----------------------+!|45ea… |instance1|ACTIVE|Running |pluto-net=192.168.26.2,!

! ! ! ! ! ! !68.99.26.1 |!+------+---------+------+-----------+----------------------+!

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 22

Accedere alla nuova istanza

•  Posso accedere via ssh […]-$ ssh cirros@192.168.26.2!•  oppure collegarmi con una sessione Virtual Network

Computing (VNC) e accedere l’istanza col browser […]-$ nova get-vnc-console instance1 novnc!+-------+--------------------------------------------------+!| Type | Url |!+-------+--------------------------------------------------+!| novnc | http://controller:6080/vnc_auto.html? ! | !

! ! token=2f6dd985-f906-4bfc-b566-e87ce656375b|!+-------+--------------------------------------------------+!

!

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 23

nova-scheduler

•  usato da nova-compute per decidere su quale host fisico mettere le nuove VMs.

•  agisce in due step: ①  Filter: quali host devo scartare? chi ha abbastanza

risorse per ospitare la VM? ②  Weight: ordino gli host filtrati dal migliore al

peggiore. •  è “fine-grain configurable”. Posso decidere:

❒  come filtrare gli host destinatari ❒  come pesare gli host destinatari

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 24

nova-scheduler: esempi di filtro scheduler_default_filters=RamFilter!Es: la VM che voglio allocare richiede 1GB di RAM. Gli host su cui la posso allocare sono: i filtri sono combinabili: scheduler_default_filters=!

!RamFilter,CoreFilter,DiskFilter…!Se non imposto filtri per una risorsa, lo scheduler può fare OVERPROVISIONING

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 25

512 MB

128MB

2 GB

3 GB

H1 H2 H3 H4

nova-scheduler: esempi di pesi Es: la VM che voglio allocare richiede 1GB di RAM. Dov’è meglio metterla? ram_weight_multiplier=1! ram_weight_multiplier=-1!

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 26

512 MB

128MB

2 GB

3 GB

H1 H2 H3 H4

1!2!4!3!

512 MB

128MB

2 GB

3 GB

H1 H2 H3 H4

4!3!1!2!

massimo bilanciamento

massimo risparmio

Migrare una VM

•  E’ possibile migrare una VM su un altro host (e.g., per risparmiare energia)

•  OpenStack distingue tra: ❒  Migration (o non-live migration): l’istanza

viene spenta per il tempo della migrazione => lungo downtime.

•  La VM “crede” di essere stata riavviata

❒  Live-migration:(o true live migration) l’istanza rimane running durante la migrazione => breve downtime

•  la VM non è raggiungibile “per un po’ di tempo” Sistemi Operativi T AA 2009-2010 27

Diversi tipi di Live migration

•  Block live migration: ❒  copia l’immagine, poi le pagine di memoria, poi lo

stato (registri di CPU). •  Shared storage-based live migration. Le

immagini delle VM sono salvate su file system condiviso: ❒  copia le pagine, poi lo stato, collega l’immagine alla

nuova copia di VM sul nuovo host. •  Volume-backed live migration. Le immagini

delle VM sono salvate su un database condiviso: ❒  copia le pagine, poi lo stato,, collega l’immagine

nel database alla nuova copia di VM. Sistemi Operativi T AA 2009-2010 28

Riferimenti

OpenStack è un software ampiamente documentato: http://docs.openstack.org In particolare: •  Openstack Installation Guide, per diverse

distro linux (Es: RHEL: http://docs.openstack.org/icehouse/install-guide/install/yum/content/)

•  Openstack Cloud Administration Guide: http://docs.openstack.org/admin-guide-cloud/content

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 29

Nuove frontiere

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 30

internet

Enterprise cloud Provider cloud

•  Per molte aziende con una solida architettura IT il cloud non basta…

Nuove frontiere: Hybrid Cloud

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 31

internet

Enterprise cloud Provider cloud

•  Sarebbe più comodo poter usare il proprio cloud per la maggior parte del tempo e poi migrare macchine virtuali sul cloud del provider quando se ne ha necessità.

CLOUD BURSTING

Nuovissime frontiere: OpenStack per Hybrid Cloud

OpenStack è attualmente in grado di gestire un solo cloud. Occorre un “meccanismo di raccodo tra diversi cloud” per: •  gestire l’eterogeneità delle architetture •  permettere la migrazione di macchine

virtuali da un ambiente all’altro …magari senza (o con breve) interruzione di servizio => inter-cloud live migration

Tesi disponibili su questo argomento

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 32

Domande?

daniela.loreti@unibo.it

Sistemi Operativi T AA 2009-2010 33