PowerPoint プレゼンテーション

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全文

(1)

Cloud Computing

情報ネットワーク特論 南里 豪志

(2)

今日の講義内容

Cloud (Cloud Computing) とは何か

• なぜ、今、

Cloudが普及したか

Cloudを支える技術

Cloudの今後の展望

(3)

参考資料

• 仮想化の歴史と機能

• https://www.school.ctc-g.co.jp/columns/shimo/

• 白鳥 敬、「クラウド時代の正体」、

KKベストセラーズ、2011年

• 森 洋一、「クラウドコンピューティング」、オーム社、

2009年

• 西田 宗千佳、「クラウド・コンピューティング」、朝日新聞出版、

2009

• 佐藤 信正、「小さな会社の

IT担当者が知らないと困るクラウド技術と

リッチクライアント

/HTML5の常識」、ソシム株式会社、2011年

(4)

Cloudとは何か?

Cloudでないものは何か?

Packaged Software Web Applications Free Software PCs, Smartphones Online Storage

(5)

従来のメールソフトと

Cloud型メールアプリ

• 従来のメールソフト

• 自分の PCにインストール • サーバからメールをダウンロード

Cloud型メールアプリ

• ブラウザを起動してサイトに接続 • ブラウザ上でメールを読み書き mail mailer mail server mail mail site web

(6)

従来の計算機センターと

Cloud 計算サービス

• 従来の計算機センター

• 最大の需要に合わせて機械を購入 • 導入作業 (OS, アプリケーション, etc.) • ハードウェア、ソフトウェア管理 • 電力供給

Cloud

• 必要な時に、必要なだけ、 計算能力やストレージ領域を購入 • 計算機の環境整備、運用、電力も 費用に含む Work Time

Jan Feb Mar Apr May Jun

(7)

Cloud: 「もの」から「サービス」へ

• ネットワーク経由で提供される

• 様々な端末からアクセスできる

• 必要な時に、必要な量および質のサービスを利用できる

(8)

コンピュータの歴史

• 1940's 現代的なコンピュータの始まり

• Zune Z3, COLOSSUS, ENIAC, etc.

• 1950's 商用計算機の登場

• UNIVAC-1, IBM-701, ETL MARK IV, FORTRAN, etc.

• 1960's コンピュータの普及とコンピュータネットワークの登場

• IBM-360, PDP-8, ALGOL, COBOL, LISP, BASIC, ARPANET

• 1970's パーソナルコンピュータの登場

• ALTAIR, APPLE-I, APPLE-II, PC-8001, PASCAL, C

• 1980's インターネットプロトコルの利用開始、Windows, Mac, UNIXの普及

• TCP/IP, IBM PC, MS-DOS, Machintosh, Windows, BSD

• 1990's Webの運用開始, Linuxの登場

• Netscape Navigator, Internet Explorer, Amazon, Yahoo, Google, SalesForce, Linux, Java

• 2000's Webサービスの普及、スマートフォンの登場

• Gmail, Wikipedia, Skype, Facebook, YouTube, Amazon Web Service, Dropbox, iPhone, Android

• 2010's Cloudの普及

• HTML5, OpenStack, CloudStack, OpenFlow

参考:

http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/history/history_ct.html https://www.nic.ad.jp/timeline/

(9)

大型コンピュータ時代 (

1950's ~)

• 一台の大きなコンピュータを、多数の利用者が同時利用

• ホストコンピュータ、汎用コンピュータ、メインフレーム、etc.

Time-Sharing System

• 短時間毎に利用者を切り替えて、それぞれの処理をする • 見かけ上、同時に複数の処理をしているように見せる

Partitioning

• 1台の計算機を複数の計算機に分割して見せる

実は、かなり「

Cloudっぽい」利用

(10)

PC, ワークステーション時代 (1970's ~)

• 計算機の小型化、分散化

• 計算機センターからサーバ室へ • サーバ室からデスクトップへ

「パーソナル」化: 共有から個人所有へ

インターネットが無かった時代

(11)

インターネット時代 (

1990's ~)

• 標準化

• OS

• MS-DOS, Windows, UNIX, Linux

• インターネットプロトコル • Web

• ネットワーク高速化

• 数百bps -> 数千bps -> 10Mbps -> 100Mbps -> 1Gbps • 高速基幹ネットワーク整備

• モバイルネットワーク普及

• 携帯電話、スマートフォン • Wifi

(12)

初期の

Web

• 試験的なページの作成

• 建物案内ページ • 各階のエレベータの写真 • 3次元迷路 • リンクをクリックして移動

• 単なる情報提供

• 会社紹介、商品紹介、etc.

(13)

Webサービスの高度化

• ビジネス支援

• 商品注文 • 予約 • 顧客管理 • プロジェクト管理

• オンラインサービス提供

• アプリケーション • メール、地図、オフィスツール、etc. • ホスティングサービス • 計算 • ストレージ

• サービス間相互連携

(14)

クラウドへ (

2000's~)

• 計算機の能力向上

• 仮想化技術の発達

• ネットワークの高速化

• モバイルネットワークの充実

• スマートフォンの登場

• サービスの

API (Application Program Interface)の共通化、標準化

(15)

仮想化技術

• 「もの」を隠し、「サービス」を提供

• 例) 仮想マシン

• 仮想化の対象

• 計算機、ストレージ

• Virtual Machine Manager (VMware, Xen, KVM, HyperV, ...)

• ネットワーク

• VLAN, Software Defined Network (OpenFlow, ...)

Virtualization Software Hardware

Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine

Thing Service

(16)

Cloud Computing」誕生

• 昔から、インターネットを雲のマークで表していた

Eric Schmidt (Google) の発言 (2006年)により、

インターネット上のサービスを

Cloud Computing」と呼ぶように

• http://www.economist.com/node/8133511/

(17)

Cloudの正式な定義

NIST (National Institute of Standards and Technology)による定義

2011年)

• https://csrc.nist.gov/publications/detail/sp/800-145/final

5 essential characteristics

3 service models

4 deployment models

厳密な定義ではなく、おおまかな概念を説明したもの

(18)

5 Essential Characteristics

On-demand self-service

• 必要な時に簡単に利用できる

Broad network access

• 様々な機器からネットワークからアクセスできる

Resource pooling

• 多数の利用者に対し、保持している資源を提供できる

Rapid elasticity

• 利用者の要求に応じて、資源をすぐに拡張できる

Measured service

• 使用する資源量は数値で計測し、記録できる

(19)

3 Service Models

SaaS (Software as a Service)

• アプリケーションをサービスとして提供する

• Gmail, Google Map, etc.

PaaS (Platform as a Service)

• アプリケーションを開発する環境をサービスとして提供する

IaaS (Infrastructure as a Service)

• ハードウェアだけをサービスとして提供する

• でも、利用者が選んだOSがインストールされた状態で提供されることが多い

OS and

(20)

4 Deployment Models

Private Cloud

• 一つの組織(学校、会社、官庁、部、課、etc.)の中で利用

Community Cloud

• 同じ目的で集まった人々の集まり(地域、団体、仲間)の中で利用

Public Cloud

• 基本的にだれでも利用可能 • 典型的なCloud

Hybrid Cloud

• 複数の modelの組み合わせ。

(21)

Cloud OS

• 各種ハードウェアを仮想化し、

IaaSとして提供する基本ソフトウェア

Compute, Storage, Network, Authentication, GUI, OS image)

• Ex) OpenStack

• 提供したいサービスに合わせて仮想サーバ、仮想ストレージ、仮想

ネットワークを組み合わせて

Cloud環境を構築

from: https://docs.openstack.org/security-guide/introduction/introduction-to-openstack.html Switch 2 Switch 1 Router Internet VM volume volume VM OS images

(22)

Cloudに似た概念: Grid Computing

• 電力網(

Power Grid)のように、

計算機の能力を必要に応じて提供する仕組み

• インターネット上の多数の計算機を繋げて、 巨大な仮想スーパーコンピュータや仮想ストレージを構築

• 主な

Gridサービスの種類

• Compute Grid • Data Grid • Service Grid

(23)

Grid Computing の歴史

Grid規格を議論する組織

• 1998 Global Grid Forum

• 主に研究機関が参加

• 2004 Enterprise Grid Alliance

• 主に企業が参加

• 2006 Open Grid Forum

• 統合

Grid規格:

• OGSA (Open Grid Service Architecture), 2004

• 分散した計算機を管理、統合、仮想化するインタフェース • Web serviceの高度化に対応して規格を修正

(24)

Grid と Cloud

Grid

• Cloudの台頭にともない、関心低下 • ビジネスに利用するには複雑すぎる規格 • 現在は、volunteer computing が主体 • インターネット上の空いている計算機群に 仕事を配って大規模な問題を解く • SETI@Home • https://setiathome.berkeley.edu/ • 膨大な天体望遠鏡の画像から宇宙人を探す • Folding@Home • http://folding.stanford.edu/ • タンパク質の折り畳み構造を解析して、これに関係する様々な疾病の治療法に役立てる

Cloud

• Webサービスに合わせて規格を制定 • 内部では Grid Computingの技術を応用 • 仮想化、負荷分散、認証、etc.

(25)

Cloudの料金

• 基本的に、従量課金

• Amazon Web Service EC2:

https://aws.amazon.com/jp/ec2/pricing/on-demand/

• Google App Engine:

https://cloud.google.com/compute/pricing

• データ転送にも課金されるので注意

• 「無料」サービス

• ある量を超えるまでは無料

• Google: 1VM, 30GB HDD, 1GB data transfer

• 全サービスが無料

• Gmail, Google Maps, etc.

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Cloudのデメリット

• 耐障害性 • ネットワーク障害 • サーバ障害 • データ消失 • セキュリティ • 不正アクセス • 会社の信頼性 • 会社がある国の信頼性 • 料金 • 必ずしも安くなるとは限らない • 想定を超える利用 • 性能 • 特に計算性能は、仮想化や遠隔アクセスによるオーバヘッドのため、 購入した計算機に比べて遅くなる場合がある mail web browser

(27)

Cloudは生き残るか?

Cloudは buzz word

• 技術としては、新しくない • 名前で興味を引く • キーワードとしてのピークは 2009年~2011年

• 例え言葉は使われなくなっても、

Cloud的な、

ネットワークを介したサービスは、広がっていく

• 利便性、経済性、拡張性 • Eric Schmidt の発言の続き:

Cloud computing is hardly perfect: internet-based services aren't always reliable and there is often no way to use them offline. But the direction is clear. Simplicity is triumphing over complexity. Accessibility is beating

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