Облачные вычисления в образовании, науке и индустрии

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

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 – 20000 серверов
◊ Перенос в «облако» приложений, выполняемых на ПК Matlab
◊ Доступ к прикладным пакетам, рассчитанным на
высокопроизводительные вычисления
NanoHub
Краткосрочные пиковые нагрузки

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)

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

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
http://nebula.nasa.gov/

Почему сейчас?
Создание 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

Неиспользуемые ресурсы
Преимущества «облачного» ЦОДа
◊ Гибкость предоставления ресурсов может обеспечить беспрецедентную экономию – минимум неиспользуемых ресурсов
Обычный вычислительный центр
Облачный ЦОД

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

«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

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)

«Университетский кластер» (3)

«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

Архитектура платформы «Университетский кластер»
Масштабируемая платформа, обеспечивающая создание и разворачивание широкого спектра сервисов в концепции «облачных» вычислений

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.

Web-интерфейс платформы «Университетский кластер»

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

«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)

OpenCirrus – география проекта

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:
http://www.ispras.ru/ru/unicluster/conf/2010/report.php

«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.

Web-лаборатория в области МСС
Основная задача – создание сообщества пользователей и разработчиков:
- 15 марта 2011. Семинар по вопросам использования открытых прикладных пакетов (OpenFOAM, SALOME, ParaView). Более 50 участников из 37 организаций
- 18-19 апреля 2011. Обучение пользователей пакетов.
- 3 июня 2011. Семинар в рамках конференции «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработка»
- Ноябрь 2011. Семинар по итогам развития лаборатории

Конференция «Облачные вычисления.
Образование. Исследования. Разработка» 2011
31 мая - 3 июня, Москва, Россия Конференция «Облачные вычисления. Образование. Исследования. Разработка» 2011
IEEE CS является техническим спонсором
конференцииOpen Cirrus Summit 2011
31 мая. Секция посвященная аспектам развития программы «Университетский кластер»
1-3 июня. Международная конференция Open Cirrus Summit 2011.
3 июня. Семинар посвященный вопросам связанным с использованием открытых пакетов Salome, OpenFOAM, Paraview для решения задач МСС
http://www.ispras.ru/ru/unicluster/conf/2011/about.php