Computação em Nuvem
Conceitos e Contexto
Palestrante: Luis Cláudio Pereira Tujal
SERPRO
Serviço Federal de Processamento de Dados
Empresa Pública
de TIC do
governo federal
brasileiro
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Admirável Mundo Novo
*Picture taken under Creative Common license
Reflexões
Com grandes poderes vêm grandes responsabilidades
Tio Ben (do Homem Aranha)
O maior crime da história é
o assassinato da linda teoria
pela cruel quadrilha dos fatos …
Stendhal (O Vermelho e o Negro)
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Paradigmas da Ciência
Há mil anos atrás,
ciência empírica, descrevendo fenômenos naturais;
-
Nos últimos séculos,
ciência teórica, valendo-se de modelos e generalizações;
-
Nas últimas décadas,
ciência computacional, simulando fenômenos complexos;
-
Atualmente,
ciência de dados massivos, a eCiência,
unificando teoria, experimento e simulação;
- dados capturados por instrumentos ou gerados por simuladores;
- processados por software;
- informação e conhecimento armazenados em sistemas de computação;
- cientistas analisam bases de dados e arquivos usando
gerenciamento de dados e estatísticas;
-
Fonte: Jim Gray (2009) e Tony Hey (2010, in “The Fourth Paradigm”)
eScience (eCiência)
de acordo com John Taylor (Director General of
Research Councils UK, Office of Science and
Technology) se refere à colaboração mundial em
áreas chave da ciência e à nova geração de
infraestrutura que vai viabilizá-la.
Big Data ou Big Informação
PEPEL DA INFORMAÇÃO nas
Esferas de Influência na Vida Humana
BIOSFERA,
propagação da organização;
-
SIMBOLOSFERA,
cultura, linguagem, tecnologia, ciência, governança, economia;
-
TECNOSFERA,
ciência computacional, simulando fenômenos complexos;
-
ECONOSFERA,
economia, política, ciências sociais,
-
Fonte: Logan (2010) “O que é informação?”
Arquiteturas Orientadas à Serviço
SOA – Service Oriented Architecture
(Arquitetura Orientada a Serviço)
Desacoplam aplicações e serviços de negócio dos serviços
tecnológicos, tornando a organização independente de uma
implementação tecnológica específica ou de uma infraestrutura.
Em TIC, usualmente se baseiam em 04 (quatro) conceitos chave:
- Interface de aplicação
- Serviço
- Repositório de Serviços
- Barramento de Serviços
Perspectivas de Federação, Agilidade, Interoperabilidade e Harmonia
Fonte: Thomas Erl (2005) (2005, in “Service-Oriented Architecture – Concepts, Technology and Design”)
Ciências da Web
As cinco
mainstream
dimensions
das
web
sciences
Fonte: Documento Oficial do Instituto Brasileiro de Pesquisa em Ciência da Web
Estratégia de Ambiente de Nuvem para eGoverno : CASE SERPRO
Terceira Plataforma
É uma plataforma computacional de escopo abrangente que inclui
tecnologias que estão se tornando comuns na segunda década do
século XXI.
O Gartner Group faz referência à “convergência e reforço mútuo de
quatro tendências: interação social, mobilidade, nuvem e informação”.
A IDC – International Data Corporation se refere à “terceira plataforma
para inovação e crescimento de TI, construída sobre dispositivos
móveis, serviços de nuvem, tecnologias socias e dados massivos”.
Alguns incluem a IoT (Internet of Things)
Fonte: Wikipedia, tradução do autor para (http://en.wikipedia.org/wiki/Third_platform)
O Sinal e o Ruído
Segundo Tomasio Poggio, neurocientista do MIT, “os seres humanos
têm mais essa necessidade de encontrar padrões que os outros
animais”. Fomos programados para detectar padrões e reagir a
oportunidades e ameaças sem muita hesitação.
Contudo, o cérebro humano é capaz de armazenar uma quantidade
próxima de 3TB de dados. Isto corresponde, de acordo com a IBM, a
um milionésimo dos dados que o mundo produz em um dia (padrões de
2012).
Fonte: Nate Silver (2012, in “O Sinal e o Ruído”)
Considerando a aptidão natural humana para trabalhar com padrões,
apresenta-se a disciplina multi-dimensional do analytics, “a descoberta
e a comunicação de padrões significativos nos dados”.
Fonte: Wikipedia, em (http://en.wikipedia.org/wiki/Analytics).
Cloud Computing (Computação em Nuvem)
Computação
Voluntária
Computação
em Grid
Computação
Utilitária
Web 2.0
Web 3.0
Computação
Paralela
Computação
Distribuída
Cloud Computing
Computação
Autonômica
Computação
Ubíqua
eScience
IoT
Computação em Nuvem
• O escopo da computação em nuvem tem
intersecção com as modalidades grid, e-Science,
utilitária, ubíqua, autonômica, paralela, amorfa,
para citar algumas.
• Podemos enxergar cloud como uma especialização
da computação distribuída e da computação
paralela que realiza o antigo sonho de computação
utilitária.
Cloud vs Grid
• “GRID” refere-se às grades computacionais
• Distinção sutil entre grid e cloud relacionada à alocação
de recursos:
recursos dedicados para poucos usuários de cada vez no
grid e em tempo real para grandes quantidades de
usuários na nuvem.
Computação Utilitária
• No que se refere à computação utilitária, observamos que
tanto nesta modalidade quanto na nuvem está ocorrendo
um empacotamento de recursos computacionais, como
por exemplo, geração, armazenamento e distribuição na
forma de serviços similares aos utilidade pública, como
eletricidade.
Computação Ubíqua
• A modalidade ubíqua se refere a um conceito em ciência
da computação onde a computação se faz presente em
todo e qualquer lugar.
• A computação ubíqua pode ocorrer em qualquer
dispositivo, qualquer localidade, qualquer formato.
Fonte: Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Ubiquitous_computing)
Computação Autonômica
• Os benefícios da computação autonômica se verificam com
a experiência de sistemas computacionais capazes de se
auto-gerenciarem.
• Envolve a automatização de componentes, de arquiteturas
e de mecanismos de administração do ambiente,
proporcionando um efeito de tempo real.
Computação Voluntária
• Baseado na idéia de trabalho voluntário. É necessária a instalação de
um programa cliente e cadastro num projeto. Este programa é o
responsável pela comunocação com o servidor dos projetos via
Internet, e pelo escalonamento de tarefas na utilização dos ciclos
ociosos do computador para execução da tarefa referente ao projeto
selecionado.
• O problema é quebrado em milhões de pequenas unidades que
podem ser processadas de forma paralela e distribuída... Projetos
que levariam milhares de anos para serem processados podem ser
processados em muito menos tempo em milhões de computadores
voluntários.
Fonte: Wikipedia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Computa%C3%A7%C3%A3o_volunt%C3%A1ria)
Paralelismo e Distribuição
• A computação paralela é uma forma de computação
em que vários cálculos são realizados
simultaneamente.
Fonte: Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_computing)
• A computação distribuída é uma referência à
computação paralela e descentralizada, realizada por
dois ou mais computadores conectados através de
uma rede, cujo objetivo é concluir uma tarefa em
comum.
Fonte: Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_computing)
Web N.0
• Ao se tratar de cloud também tangencia-se a Web
2.0 e a Web semântica (Web 3.0).
• A interface que se origina das especificações e
implementações da família das Web N.0 aproveita
para expandir a nuvem.
Internet das Coisas
• IoT – Internet of Things
Representa a interconexão de dispositivos
computacionais individualmente identificáveis através
da infraestrutura de internet existente.
.
Computação em Nuvem
Definição
É um modelo para possibilitar acesso de rede, ubíquo,
conveniente e sob demanda, a um pool compartilhado de
recursos computacionais configuráveis (e.g., redes,
servidores, armazenamento, aplicações e serviços) que
podem ser rapidamente provisionados e liberados com
um mínimo de esforço gerencial ou de interação de
provedor de serviço.
Fonte: NIST National Institute of Standards and Technology
Authors: Peter Mell and Tim Grance, Information Technology Laboratory
Special Publication 800-145 September 2011
Tradução: Luis Cláudio Pereira Tujal
Aspectos da Computação em Nuvem
1) Elimina-se a necessidade de previsão e
comprometimento na alocação inicial de recursos;
2) Granularidade para se pagar pelo uso de recursos
computacionais ;
3) O efeito de recursos computacionais ilimitados,
sem necessidade de futuros aprovisionamentos.
Aspectos da Computação em Nuvem
1) Autoserviço sob demanda – o consumidor pode provisionar
unilateralmente as capacidades computacionais;
2) Acesso Amplo em Rede – capacidades computacionais
disponíveis através da rede;
3) Resource pooling – recursos computacionais do provedor estão
agrupados para servir múltiplos consumidores como o uso de um modelo
multi-tenant, com diferentes recursos físicos e virtuais designados e
redesignados dinamicamente de acordo com a demanda do consumidor;
4) Elasticidade Rápida – capacidades computacionais podem ser
rapidamente provisionadas e liberadas, escalando para cima ou para fora de
modo a manter o passo com a demanda;
5) Serviços Mensurados – uso de recursos pode ser monitorado,
controlado e relatado, provendo transparência do serviço utilizado para
provedor e consumidor;
Modelos de Serviço
Conceitos de
XaaS (Onde X Є {S, I, H, P})
Em ambiente computacional distribuído.
Modelos de Serviço
Topologia Básica
Tipos de Nuvem Computacional
Modelos de Entrega
Nuvem Pública
Organização
TI
Tradicional
Nuvem
Privada
Nuvem Híbrida
Nuvem
Comunitária
Organização
TI
Tradicional
Nuvem Híbrida
Nuvem
Privada
Nuvem
Pública
Ganhos Esperados
Capacidade
De
Para
Uso de CPU e
Armazenamento
10-20%
70-90%
Auto-Serviço
Não há
Testes
Semanas
Minutos
Gerência de
Mudanças
Meses
Dias/Horas
Gerência de
Implantação
Medição/Billing
Semanas
Minutos
Custo Fixo
Granular
Padronização
Complexa
Auto-serviço
Retorno para
novos serviços
Anos
Meses
A nuvem acelera a
agregação de valor em
uma variedade de
domínios
Ambiente Legados
Ambiente em Nuvem
Ilimitado
Nuvem Computacional
A Nuvem é
A Nuvem permite:
 Um novo modelo de
consumo e entrega
baseado consumo via
serviços internet.
 Auto-serviço
 Opções de Fornecimento
 Economia de Escala
Serviços em
Nuvem
Modelo de Computação em
Nuvem
A Nuvem representa
 A industrialização da
entrega de IT por meio
de serviços
Multiplos tipos de
Nuvem Coexistirão
 Privada, Publica e Híbrida
 Modelos de Workload e
Programação específicos
Conceitos de Serviços
Conceitos de Serviços
Arquitetura de Nuvem
Padronização da Computação em Nuvem
ISO/IEC JTC1 SC38
Distributed application
platforms and services
WG 3 – Cloud Computing
ISO (International Standarts Organization)
IEC (International Eletrotechnical Commission)
JTC (Joint Technical Committee)
SC (Subcommittee)
WG (Working Group)
Players de Nuvem
Caso Amazon
Caso Amazon - AWS
EC2, o Amazon Elastic Compute Cloud, que permite
executar múltiplos servidores Linux virtuais por demanda,
provendo quantos computadores você precisar para
processar seus dados e executar sua aplicação web sem ter
de comprar ou alugar máquinas físicas;
Monthly Uptime %
Service Credit %
>= 99% e < 99.9%
10%
< 99%
25%
Caso Rackspace
Caso Google
Tecnologia de Nuvem Computacional
Provedor de Nuvem - IaaS
Provedor de Nuvem - IaaS
Provedor de Nuvem - IaaS
Provedor de Nuvem - IaaS
Provedor de Nuvem - IaaS
Provedor de Nuvem - IaaS
Federação – Case Governo Brasileiro
Projeto Amãpytuna
Modelos Grid e Cloud
CICN
Centro de Inovação em
Computação em Nuvem
Cenário: Visão Geral



Demanda de Conhecimento pelo Governo
Oferta de Conhecimento pela Academia
Pressão para a mudança causada por:
Novas Tecnologias com a oportunidade de ganhos econômicos
efetivos. Tecnologias tradicionais incapazes de atender as novas
demandas
 Grande oferta de sistemas computacionais, porém:






Dados passam a ser controlados pelos vendedores
Dados podem ser “exportados” ou mantidos no exterior sem o
consentimento ou conhecimento dos compradores
Poder computacional fica localizado fora do país
Padrões Abertos e Nacionais
Computação Avançada


Acompanhar a mudança de paradigmas
Criar os novos paradigmas
Cenário: Integração
Governo Academia

Governo/Indústria





Problemas se amontoam
Tecnologias não são compreendidas
Investimento necessário aumenta
Legados duram mais tempo que recomendado
Academia




Soluções são desperdiçadas
Faltam problemas e dados reais
Conhecimento é direcionado para problemas internacionais
Formação humana em ciência e tecnologia de ponta trabalhando
nas tecnologias tradicionais
Rede de Pesquisa
Computação em Nuvem - Conceitos e Contexto
Obrigado!
Luis Claudio Pereira Tujal
Analista de Sistemas do SERPRO
[email protected]