La nube en el Universo de Internet
Carmen Costilla, [email protected]
SINBAD Research Group
Profesora Titular, Dpt. Ingeniería Telemática,
ETSI Telecomunicación, UPM
http://sinbad.dit.upm.es
14 de Diciembre de 2009
Santiago de Compostela
Guión de la Presentación
 Introducción a Cloud Computing
 Un paseo por las Arquitecturas de las TI:
•
•
•
•
Mainframe, PCs y Primeras Redes: LAN, MAN, WAN
Cliente/Servidor, C/S
Arquitecturas Middleware en Internet
Arquitecturas Web: J2EE (Sun -> Oracle) y .NET (Microsoft)
 Arquitecturas Grid y Plataformas:
• SOA, Servicios Web, Web Semántica y Servicios Web Semánticos
 Cloud Computing: Privada, Híbrida y Pública
• Software as a Service: SaaS
• Platforms as a Service: PaaS
• Business as a Service: BaaS
Mainframes
14/12/2009
PCs
Arquitectura
Cliente/Servidor
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Arquitectura
Web
Grid
Santiago de Compostela
Cloud
2
Introducción. ¿Qué es la nube?
Del inglés Cloud Computing, es un paradigma que permite ofrecer servicios a
través de Internet.
Se utiliza el término Cloud como metáfora de Internet.
El término Cloud proviene del símbolo que representa las redes (Internet)
en los diagramas de flujo.
Las nubes ofrecen abstracciones de las infraestructuras subyacentes a la red.
Todo se ofrece como Servicio, de modo que los usuarios puedan acceder a
los servicios que deseen sin conocer la infraestructura que lo soporta.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
3
Introducción. El presente
IEEE Computer Society promueve formalmente Cloud Computing en 2003
para explorar servicios modernos de software science en el campo de la
Computación de Servicios.
Esta tecnología acapara hoy el interés de numerosos congresos científicos de
2010 y 2011.
Muchas tesis doctorales se enfocan hacia ello, y sobre-abunda literatura al
respecto
Cloud Computing se ha convertido en la disciplina ‘por defecto’ en la industria
de los servicios modernos de las TI.
Si no se dice nada en contra, es que estaremos… ¡hablando de la nube!
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
4
Introducción. La nube y la TI como un Servicio
Cloud Computing , tecnología emergente de Servicios Web para:
La Entrega de Servicios escalables y de Contenidos (el ‘alimento’ que nos da la nube)
La Plataforma de Consumo: Aplicaciones y Contenidos (el ‘negocio’ de la nube).
Dos fundamentos tecnológicos principales:
La Arquitectura Orientada-al-Servicio, SOA (Service-Oriented Architecture)
La Virtualización del hardware y software
Su objetivo, compartir recursos entre: consumidores, socios y vendedores de
toda la cadena de valor de la nube.
Sus aspectos relevantes:
Infraestructura y Plataforma de sustento, PaaS (plataforma hardware as-a-service, SGBD asa-service, gestión de las TI as-a-service )
El Software, SaaS (middleware genérico de la tecnología Web con XML),
Las Aplicaciones, AaaS (e-mail o el tradicional CRM as-a-service, herramientas de modelado
UML o E/R, redes sociales as-a-service)
El Negocio, BaaS (procesos de negocio as-a-service): Nuestra línea de investigación.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
5
Introducción. Ventajas e Inconvenientes
La nube ofrece servicios escalables y contenidos diversos.
La belleza de la nube es la simplicidad con que se percibe
El usuario no requiere hardware ni software especial de la nube.
Los clientes de hoy (browsers, PDAs, móviles, etc.) podrán ser diminutos aparatos (reloj de
pulsera, casi invisible), y con interfaces virtuales (La demo de Pattie Maes, MIT Media Lab's Fluid
Interfaces Group de 2009, http://www.readwriteweb.com/archives/wearable_internet.php, puede resultar
interesante)
Ciertos contenidos, ubicados en servidores propietarios, pueden ahora subir a la nube
para su acceso.
Oportunidad para e-Government, Administración, Instituciones, etc.
Gran capacidad de personalización.
Aunque también apunta ciertos riesgos crematísticos (‘pay as you go’).
Expectación que obliga a investigar sobre aspectos típicos de los Sistemas de
Información, más o menos consolidados en los SIs, como:
Privacidad, Protección y Seguridad frente a fallos
Fiabilidad de la consistencia y linaje de los contenidos.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
6
Introducción. Líneas de Investigación
Se busca una distribución y procesamiento de datos basada en Internet, eficiente en
funcionamiento y coste.
Además de ofrecer servicios al usuario, la nube dará servicios a muchas otras
aplicaciones famélicas de recursos (juegos, media streaming, ...).
Streaming, término usado para ver u oír un archivo directamente desde una página Web, sin
bajarlo antes al ordenador ('hacer clic y obtener“).
En términos más complejos podría decirse que streaming describe una estrategia sobre demanda al
vuelo que distribuye contenido multimedia a través de Internet.
Se investiga en Redes que Entreguen Contenidos y Servicios (CDNs, Content Delivery
Networks).
Optimización de recursos (en tiempo y dinero).
Gestión de contenidos y ubicación dinámica.
Integración de tecnologías emergentes para la Entrega de Contenidos.
Uso de SOA, Grid, Cloud Computing.
Sinergias y posicionamiento en muchas áreas tecnológicas.
Cloud/Grid/P2P/EII/EAI/Gestión de Servicios, Entrega de Contenidos, Gestión de Internet
Aplicaciones SaaS (Software-as-a-Service) avanzadas
Modelos de negocio, consumo, pago de Servicios, y Service-Level Agreements (SLAs)
Interoperabilidad a todos los niveles
Privacidad, seguridad, fiabilidad
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
7
Un paseo por las Arquitecturas de las TI
La evolución arquitectural de las TI ha seguido los siguientes principios.
Conseguir un universo de información fácil de compartir y escalar.
Resistencia ante fallos.
Balanceo de carga de procesamiento.
Clientes ligeros.
Personalización del entorno.
Menor coste, más eficiencia.
Usuario final nada especializado.
Mainframes
14/12/2009
PCs
Arquitectura
Cliente/Servidor
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Arquitectura
Web
Grid
Santiago de Compostela
Cloud
8
Mainframes / Minis y Micros
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Mainframes: robustos armarios sin
distribución, hoy percibidos casi
como dinosaurios
Minis y Micros: se achican las
máquinas aquí conectadas por
redes con topología fija: anillos,
token-ring, estrella, Ethernet, etc.)
Ley de Gordon Moore:
“Cada 18 meses se duplica el núm. de
transistores en un circuito integrado y
su precio se reduce a la mitad”,
¡Imparable desde Abril, 1965!
“Cada 2 años en los ordenadores (que
surgen en 1971)”
¡Imparable desde 1975!
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
9
PCs (Ordenadores Personales)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
PC: ordenador con teclado y monitor; una torre colocada en el suelo, en la mesa,
y, actualmente, enclavado en la parte dorsal del monitor.
Surge a mediados de los 70’s, muy extendida desde principios de los 80’s.
El PC comienza a trabajar en aislado.
Disquetera y floppy disk eran su principal vía de inter-actuación.
Más tarde, a lo sumo, se conecta vía una red fija: LAN / MAN / WAN.
El escenario, por tanto, es de: conexión= SÍ; distribución= casi NO.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
10
Arquitectura Cliente/Servidor (I)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Los 90’s
Nace el concepto de Servidor.
Bien asentado en los 90’s, se extiende hasta nuestros días.
La arquitectura C/S penetra con fuerza en la industria de los SI.
Aplicativos
Cliente 1
Aplicativos
Cliente i
Aplicativos
Cliente n
Cliente 1
Cliente i
Cliente n
Usuario
Capa Cliente
Red
(LAN o MAN )
‘NET’ junto al nombre del SGBD
Cola de
Entrada
Capa
Servidora
Cola de
Salida
Arquitectura C/S Abreviada
(2 capas)
Servidor de Bases de Datos
Bases de Datos Centralizadas
Ejemplo de Arquitectura Cliente-Servidor de un SGBD.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
11
Arquitectura Cliente/Servidor (II)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Los 90’s
Usuario
A mediados de los 2000, la
Arquitectura C/S lidera la
industria de los SI.
Dada su alta eficacia,
seguridad y bajo coste.
Interfaces de
Ususario
Sistema
Operativo
Aplicativos de
BD
Entorno
Ofimático
Capa Cliente
Procesos Cliente
del SGBD
Comunicación de datos
Y, con ello, la empresa se satura
de tecnología muy
heterogénea, con muchos ‘silos
de datos’, lo que preocupa
seriamente a los CIOs.
Consultas SQL
Red (LAN )
Resultados
Comunicación de datos
S.
O.
Capa Servidora
Servidor de Bases de Datos,
Motor del SGBD
Bases de Datos Centralizadas
Detalle de la Capa de Cliente de un SGBD.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
12
Arquitectura Cliente/Servidor (III)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Los 90’s
Servidor primera máquina (mitad de los 80’s) construida para operar en la
distribución de plataformas: hardware y software, procesos y datos.
Su misión, atender solicitudes (request, queries, etc.) provenientes de otras
máquinas clientes, a quienes debe retornar los resultados de cada solicitud
recibida.
El PC se instala en la Arquitectura C/S como capacitado para operar en un
entorno distribuido, flexible y escalable (sin perjuicio de un funcionamiento en aislado).
Un hito curioso. En 1986, SINBAD recibe la 1ª versión C/S de Oracle en España y,
con ella, construimos el Sistema de Información SIRIO para Tecnatom.
SIRIO se vende a empresas americanas y alemanas en 1990 y se publica en
1993 como destacado Sistema de Información Distribuido y pionero para la
industria energética nuclear [CoBM93].
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
13
Arquitectura Web (tres o más capas) (I)
Nuestra década
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Interfaz Web.
Distinción entre:
Servidor Web y de Aplicaciones Web
Servidor de Bases de Datos.
Cliente más ligero.
Browser
Internet
Solicitud HTTP
(URL + Entrada )
Browser
Cliente
Capa 1. Front End. Usuario con
Navegador
Capa 2. Mediador
Servidor Web y Servidor de
Aplicaciones
Servidor
Web & App.
Respuesta HTML
Servidor Web o Servidor HTTP
Entrada
HTML
Programa Servidor, Gateways:
CGI / Fast CGI / Java Servlet / ASP / JSP
Internet
Datos de la BD
Consulta SQL
Cola de Entrada
Capa 3. Back End.
Servidor de Bases de Datos
Servidor BD
Servidor de Bases de Datos
Base de Datos
14/12/2009
Cola de Salida
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Base de Datos
Santiago de Compostela
14
Arquitectura Web (tres o más capas) (II)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Nuestra década
Ejemplo Tecnológico: IAS (Internet Application Server y Oracle 9i)
Interfaz Web
Servidor de Aplicaciones IAS
Servidor BD de Oracle 9i
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
15
Arquitectura Web (con Grid) (III)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Hoy
Ejemplo Tecnológico con Grid: Browser – J2EE – Oracle 10g
Interfaz Web
Servidor de Aplicaciones J2EE
Servidor BD de Oracle 10g
HTTP
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Oracle
NET
Santiago de Compostela
16
Grid (I)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Hoy
Con Grid, hablamos de Plataformas Software.
Plataformas para desarrollar y ejecutar software de aplicaciones.
Actualmente se trata de bibliotecas de servicios que siguen estándares del W3C (SOA,
WSDL, UDDI, SOAP, etc.)
Servidor de
Negociación
Capa de Presentación. Interfaz Web, GUI
14/12/2009
Capa de Negocio. Middleware.
Lógica o Reglas de Negocio (APIs
J2EE)
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Servidor de
Base de Datos
Capa de Datos. SGBD Oracle
10g, SQLServer, etc.
Santiago de Compostela
17
Grid (II)
Un paseo por las arquitecturas de las TI
MainFrames – PCs – Arquitectura Cliente/Servidor – Arquitectura Web – Grid
Ejemplo: Plataforma Visual
Studio .NET de Microsoft .
14/12/2009
Hoy
Ejemplo: Plataforma NET
FrameWork 2.0 de Microsoft .
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
18
El problema de la Integración
Hoy
Dada la rápida y constante evolución de los SI, la empresa alberga hoy
tecnología muy heterogénea.
Es propietaria de numerosos SI con sus respectivas plataformas.
Es dueña de muchos silos de datos, básicos para su negocio.
Pero, no obtiene todo el provecho que se espera.
La empresa sabe ahora que su negocio tiene que enfocarse de forma global,
consensuada y unificada para dar servicio a todas sus organizaciones.
Se necesita una vía de integración fiable, consistente y poderosa.
Por todo ello, se han promovido tecnologías para la integración de:
Procesos P2P
Aplicaciones EAI, tecnología OLTP
Sistemas de Información EII, tecnología OLTP
Análisis y toma de decisiones ETL, DW, Data Mining, tecnología OLAP
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
19
Tecnologías de Integración (I)
Hoy y Mañana
Plataforma de Integración: Mediadores con Servicios Web, en SOA y con
capacidades semánticas.
Servicios Web (WS):
Los WS relevantes a la investigación e industria, son componentes de
computación distribuida que usan diversas tecnologías basadas en XML
para implementar la Service-Oriented-Architecture, SOA
Los WS permiten que diferentes negocios colaboren en el logro de
objetivos comunes, a pesar de que:
Están distribuidos en Internet y se ejecutan en distintas plataformas
Están implementados en diferentes lenguajes de programación
Su aplicación más importante es el escenario de Integración de
Aplicaciones de la Empresa (EAI) y/o la integración de procesos ebusiness en B2B.
Los WS son básicos para otras tecnologías recientes de la computación
distribuida: Servicios Grid, Cloud computing y Servicios Web Semánticos
(SWS).
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
20
Tecnologías de Integración (II)
Hoy
Plataforma de Integración: Mediadores con Servicios Web, en SOA y con
capacidades semánticas.
Mediador:
El mediador es quien consigue la independencia de implementación de los
WS, tales como los Servidores de Aplicaciones y/o los motores SOAP
(software que analiza, procesa, y genera mensajes SOAP)
El mediador juega un importante papel para los WS.
La reutilización de tecnología WS se implementa en el mediador.
Contar con un mediador adecuado es un prerrequisito para una mayor
aceptación de estas tecnologías
Además, para monitorizar y gestionar la QoS, se han propuesto también
soluciones mediadoras, tales como:
Tiempos de respuesta y throughput
Disponibilidad, fiabilidad, seguridad y privacidad.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
21
Tecnologías de Integración (III)
Hoy
Plataforma de Integración: Mediadores con Servicios Web, en SOA y con
capacidades semánticas.
La Orientación-al-Servicio, OS es una filosofía de diseño (como O-O), no un
tema tecnológico, que requiere práctica y disciplina.
Servicio: Función, utilidad abstracta
Véase “The Definitive Guide to SOA: Oracle Service Bus, Apress”.
Su operativa es como sigue:
El consumidor del servicio pide (al proveedor del mismo o proxy) la ejecución de
algún trabajo para él. Y que lo haga de la forma esperada; en el tiempo, el marco,
y con la calidad también esperada. Y sin involucrar al solicitante en el trabajo que él
pide. Esto supone la existencia de un contrato entre el consumidor y el
proveedor del servicio.
• El contrato (definido en WSDL de un mensaje SOAP y el SLA -Service Level Agreementdefinido en el mediador) cubre temas como: timeout (tº máximo de respuesta -1 seg.
o menos-), contenido (formato del mensaje y tipos de datos) y calidad (si la respuesta
es completa o parcial).
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
22
Tecnologías de Integración (IV)
Hoy y Mañana
Plataforma de Integración: Mediadores con Servicios Web, en SOA y con
capacidades semánticas.
La Arquitectura Orientada-al-Servicio con Capacidad Semántica
(Semantically Enabled Service-Oriented Architecture), SESA, es un concepto
avanzado que surge desde los Servicios Web Semánticos, SWS y la actual Web
Semántica.
SESA se basa en una ontología para modelar WS, llamada WSMO, que
permite procesar el contenido semántico de la Web.
WSMO: (www.wsmo.org) -Web Service Modelling Ontology- de Digital Enterprise Institute DERI
(www.deri.org)
La tecnología actual (WSDL, SOAP, etc.) es deficiente para el análisis,
detección y uso de Servicios Web.
El concepto emergente de SWS provee técnicas para el descubrimiento
automático, la composición y ejecución de Servicios Web.
SWS aplica técnicas de razonamiento basadas en inferencias que trabajan con
descripciones formales en ontologías del modelo de datos subyacente.
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
23
La Web Semántica. Lenguajes Ontológicos
Hoy
Características:
Expresividad
Capacidad de Razonamiento.
Conformidad con la Web.
Confianza
Prueba
Marco Lógico
OWL
Rules
DLP bit of OWL/Rul
RDF Schema
RDF Core
XML
Namespaces
URI
Unicode
Pila de lenguajes de la Web Semántica del W3C
(versión revisada, Tim-Berners-Lee 2005)
14/12/2009
Pila de Lenguajes de la Web Semántica del W3C
(Wikipedia 2009)
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
24
Servicios Web Semánticos (I)
Estructura de Descripción del
Servicio Web
Interfaz
Hoy y Mañana
Estructura de Descripción del
Servicio Web Semántico
No- Funcional
Implementación
del Servicio Web
(sin interés para la
descripción del Servicio
Web)
Funcionalidad
Implementación
del Servicio Web
(sin interés para la
descripción del
Servicio Web)
Ontología
WS
WS
Agregación
Interfaz
XML
WS
Ontología
Ontología
Nuestro trabajo, una contribución a los SWS: A Topic-based approach to express dynamic capabilities of
Semantic WS-Resource
En SINBAD: 2006 IEEE Computer Society 01602314[1].pdf
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
25
Servicios Web Semánticos (II)
Hoy y Mañana
Coreografía y Orquestación de Servicios Web:
Coreografía: cómo interactuar con el servicio para consumir su
funcionalidad.
Orquestación: cómo lograr la funcionalidad del servicio, vía la agregación
con otros servicios.
Aquí se solicita el Servicio
Ahora el Servicio solicita otros servicios
Fecha, Hora
Fecha
Hora
Hotel
Servicio
Vuelo, Hotel
VTA
Error
Confirmación
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Error
Servicio
Hotel
Fecha, Hora
Vuelo
Servicio
Error
Vuelo
Santiago de Compostela
26
Servicios Web Semánticos (III)
Hoy y Mañana
Lógica de Negocio del Servicio Web
Coreografía y Orquestación de Servicios Web: Interfaz para la interacción
con Servicios Web Agregados
Estado en la Orquestación
1
WS
Flujo de Control
Flujo de Datos
3
Interacción de Servicios
2
WS
4
-
- Descomposición de la funcionalidad del Servicio Web
-
- Otros WS consumidos vía sus interfaces de coreografía
Agregación
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
27
Panorámica Final
Hoy y Mañana
La NUBE es una plataforma de Integración de Servicios
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
28
Conclusiones
La distinta naturaleza de los servicios, producirá nubes específicas.
Por el alcance de la nube, se pueden clasificar en:
Nube pública
Asentada en Internet
Ofrece servicios de interés genérico y público (e-mail, CRM, etc.)
• ¡ Pay as you go !
Nube privada
At home.
Capacitada para el negocio corporativo interno al ente: Institución, Gobierno,
empresa o particulares.
De especial relevancia son las nubes data-centric.
Nube híbrida
Parte de los servicios se alquilan y parte son propiedad del ente
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
29
Unveiled the Cloud Computing Futures (CCF)
“Imagine a world where heterogeneous multicore processors are design and
optimized for diverse workloads, where solid state storage changes our historical
notions of latency and bandwidth, where on-chip optics, system interconnects
and LAN/WAN networking simplify data movement, where scalable systems are
resilient to component failures, where programming abstractions facilitate
functional dispersion across devices and facilities, where new applications are
developed more quickly and efficiently. This can be.”
Dan Reed, Microsoft, writed on his blog to answer
the challenge of constructing a reliable, purpose-built cloud infrastructure
"Windows Azure"
14/12/2009
Por: Carmen Costilla (sinbad.dit.upm.es)
Santiago de Compostela
30
La nube en el Universo de Internet
Muchas Gracias
Turno del Coloquio …y después … ¡Que hable la Industria!
Carmen Costilla, [email protected]
SINBAD Research Group
Profesora Titular, Dpt. Ingeniería Telemática,
ETSI Telecomunicación, UPM
http://sinbad.dit.upm.es
14 de Diciembre de 2009
Santiago de Compostela
Descargar

La nube en el Universo de Internet