Облачные вычисления в образовании, науке и индустрии 5 апреля 2011 Аветисян Арутюн Ишханович arut@ispras.ru. - презентация

1 Облачные вычисления в образовании, науке и индустрии 5 апреля 2011 Аветисян Арутюн Ишханович

2 Концепция «Облачных вычислений» Все есть сервис (XaaS) AaaS: приложения как сервис PaaS: платформа как сервис SaaS: программное обеспечение как сервис DaaS: данные как сервис IaaS: инфраструктура как сервис HaaS: оборудование как сервис Воплощение давней мечты о компьютерном обслуживании на уровне обычной коммунальной услуги: масштабируемость оплата по реальному использованию (pay-as-you-go) Ожидаемый рост рынка облачных вычислений к 2015 г. до 200 млрд. долларов

3 Примеры применения Конвертирование большого количества файлов из одного формата в другой (пакетная обработка) Washington post: 17.5 тыс. стр. документации – 1500 серверчасов – 200 EC2 Обработка запросов в Google (MapReduce) несколько тысяч запросов в секунду, каждый запрос – серверов Перенос в «облако» приложений, выполняемых на ПК Matlab Доступ к прикладным пакетам, рассчитанным на высокопроизводительные вычисления NanoHub Краткосрочные пиковые нагрузки

4 Примеры внедрения «Облачных» решений Nebula – «облачная» платформа NASA RACE – частное облако для DISA ( Defence Information Systems Agency ) ВВС США – заказали и подписали контракт с IBM на разработку защищенной инфраструктуры облачных вычислений, способной поддерживать оборонительную и разведывательную сеть Panasonic – предоставление сервисов на основе IBM cloud, для эффективного взаимодействия с поставщикам Муниципалитет города Los Angeles переводит свою IT- инфраструктуру в облако, в частности, электронную почту в Gmail Муниципалитет города Miami совместно с Microsoft разработал систему регистрации и отображения на карте неаварийных ситуаций ( Microsoft Windows Azure )

5 Правительственные инициативы по «Облачным» решениям G-Cloud – Правительственное облако Великобритании, которое опирается на инициативу: « Deliver on Open Source, Open Standards and Reuse Strategy» Kasumigaseki Cloud – правительственное облако Японии, которое, в том числе, используется для реализации элементов электронного правительства Federal Cloud Computing Initiative (США) – различные аспекты применения облачных вычислений в государственных учреждениях и бизнесе Европейское агентство по охране окружающей среды (EEA) разработало платформу Eye On Earth, которая позволяет собирать информацию о большом количестве климатических и экологических факторов и отображать их на карте

6 NEBULA Cloud Computing Platform Nebula (туманность) – это проект который разрабатывается в Исследовательском центре Эймс а (NASA ) целью которого является интеграция компонент свободного ПО в единую инфраструктуру обеспечивающую высококачественный вычислительные сервисы по предоставлению мощностей, хранению данных и сетевых подключений. Nebula в настоящее используется в открытых образовательных и исследовательских проектах. В основе проекта лежат открытое ПО и предлагаются следующие сервисы: Infrastructure as a Service Platform as a Service Software as a Service

7 Почему сейчас? С оздание чрезвычайно крупномасштабных центров обработки данных - в ~10 раз снижение стоимости (использование систем построенных из компонент общего назначения, дешевые помещения, масштаб и др.) Кроме того: Всеобъемлющий широкополосный Интернет Быстрая виртуализация (зависимость программы от платформы существенно ослаблена) Стандартный стек системного ПО Распространение свободного ПО

8 Неиспользуемые ресурсы Преимущества «облачного» ЦОДа Гибкость предоставления ресурсов может обеспечить беспрецедентную экономию – минимум неиспользуемых ресурсов Спрос Мощность Время Спрос Мощность Время Обычный вычислительный центрОблачный ЦОД

9 Свободное ПО и «Облачные вычисления» Одно из основных направлений развития Стандартный стек системного ПО Распространение свободного ПО: Linux, Xen, Tashi, Hadoop, VNC, десятки прикладных пакетов и др. Существующий уровень свободного ПО дает возможность организации «облачных вычислений» на всех уровнях Nebula – «облачная» платформа NASA реализована на основе компонент из свободного ПО Компания Yahoo! объявила, что в 2011 г. вся используемая ее платформа будет иметь статус свободного ПО

10 «Университетский кластер» (1) Учредители: Партнеры: Цель: - повышение уровня компетенции в параллельных и распределенных вычислениях в образовательной и научно- исследовательской деятельности - создание сообщества специалистов использующих и разрабатывающих современные технологии - передача знаний и технологий в Российскую индустрию (энергетика, машиностроение, транспорт, связь и пр.) Программа учреждена 4 сентября 2008 года

11 Апрель 2009 г. HP предоставил оборудование на базе blade-технологий для построения вычислительных систем 12 ВУЗам. Май – Июнь 2009 г. ИСП РАН развернул центр компетенции и провел обучение Август 2009 г. – Январь 2010 г. Компания «Синтерра» организовала VPN сеть на базе своих оптоволоконных каналов с пропускной способностью до 100 Мб/сек. Январь 2009 г. Первый форум программы «Университетский кластер». Участники: 52 университета из 27 городов РФ «Университетский кластер» (2)

12 «Университетский кластер» (3)

13 «Университетский кластер» (4) Для достижения целей Программы решаются следующие задачи: - построение, развитие и поддержка вычислительной инфраструктуры ( в модели «облачных вычислений» ) - создание и развертывание на базе вычислительной инфраструктуры сервисов различных уровней ( в модели «облачных вычислений» ) - создание и развертывание предметно-ориентированных научно-исследовательских web-лабораторий

14 HPC Кластеры, GPGPU Кластеры, Grid-ы Web-сервер Аппаратура подсистемы визуализации Клиент-сервер Виртуальная машина Пользователь Хранилище данных Обработчик интерактивных запросов VPN-сеть Internet VPN-сеть Ядро «хаба» Архитектура платформы «Университетский кластер» Масштабируемая платформа, обеспечивающая создание и разворачивание широкого спектра сервисов в концепции «облачных» вычислений

15 Стек свободного ПО платформы «Университетский кластер» Системный уровень: Debian GNU/Linux, Apache HTTP Server, LDAP, MySQL, PHP, Joomla, OpenVZ,VNC Уровень middleware: Globus Toolkit, LSF, PBS, MAUI, Hadoop, Eucalyptus Пользовательский уровень: Rappture Tool, SVN, C/C++, Fortran, Java, MATLAB и т.д Уровень приложений: OpenFOAM, ParaView,SALOME и т.д.

16 Web-интерфейс платформы «Университетский кластер»

17 Возможности платформы «Университетский кластер» Платформа «Университетский кластер», как основа создания предметно-ориентированных web-лабораторий ( объединение концепций web 2.0 с возможностью доступа к прикладным моделям, поддержка распределенной разработки, механизмы добавления новых ресурсов, визуализация результатов и др.) Принципиально новая возможность создания сообществ профессионалов в специализированных областях, стандартизации используемого инструментария, форматов хранения данных и др. Принципиально новые возможности по передаче знаний: лекции, семинары (практические занятия), лабораторные работы и др. Интеграция науки, образования и индустрии на новом технологическом уровне

18 «Университетский кластер». Проект OpenCirrus OpenCirrus был основан компаниями НР, Intel и Yahoo! Цель – создание открытого испытательного стенда на базе распределенных центров обработки данных, который призван поддержать разработчиков, как прикладных, так и системных программных средств в новой инновационной области «облачных вычислений» Российская Академия наук, в составе ИСП РАН, МСЦ РАН и РНЦ «Курчатовский институт», стала первой (июнь 2009) в Восточной Европе и седьмой в мире организацией, присоединившейся к программе OpenCirrus, став одним из семи «центров компетенции» (Center of Excellence, COE)

19 OpenCirrus – география проекта

20 15-16 Апрель. Конференция «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработки 2010» Более 120 участников из 80 организаций (Университеты РФ, HP, Yahoo!, Microsoft, Intel, Представители власти, индустрия) Материалы конференции:

21 «Университетский кластер». Текущее состояние. Базовые сетевые службы: служба доменных имен DNS, централизованная авторизация, каталог ресурсов и др. Базовые сервисы: совместная разработка распределенными коллективами, вебинары и др. Сервисы проекта OpenCirrus: Physical Resource Set (Tycoon), Elastic Compute (Tashi), работа с большими распределенными массивами данных (Hadoop). Web-лаборатория в области МСС на базе открытых пакетов OpenFOAM, ParaView (визуализация), SALOME (построение расчетных сеток) и др.

22 Web-лаборатория в области МСС Основная задача – создание сообщества пользователей и разработчиков: - 15 марта Семинар по вопросам использования открытых прикладных пакетов (OpenFOAM, SALOME, ParaView). Более 50 участников из 37 организаций апреля Обучение пользователей пакетов. - 3 июня Семинар в рамках конференции «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработка» - Ноябрь Семинар по итогам развития лаборатории

23 Конференция «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработка» мая - 3 июня, Москва, Россия Конференция «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработка» 2011 IEEE CS является техническим спонсором конференции Open Cirrus Summit мая. Секция посвященная аспектам развития программы «Университетский кластер» 1-3 июня. Международная конференция Open Cirrus Summit июня. Семинар посвященный вопросам связанным с использованием открытых пакетов Salome, OpenFOAM, Paraview для решения задач МСС

24 Спасибо!