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なごみこうじょう
7 years ago
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1 Cloud Computing 情報ネットワーク特論南里豪志 ( 九州大学情報基盤研究開発センター ) 1

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 2

3 参考資料仮想化の歴史と機能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 年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 3

4 Cloud とは何か? Cloud でないものは何か? Packaged Software Web Applications Free Software Online Storage PCs, Smartphones Rental Servers Virtual Machines 4

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 mail server mailer 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 site mail mail メリットデメリットは? web browser 5

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 Work 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 Jan Feb Mar Apr May Jun Time メリットデメリットは? 6

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 Cloud は新しい技術か? 7

8 コンピュータの歴史参考 : '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 8

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 9

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 10

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 いつでもどこでも高速ネットワークで接続 11

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. 注文は電話か FAX で Left Forward Right 12

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 13

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) の共通化標準化より高度な Web サービスの実現 14

15 仮想化技術ものを隠しサービスを提供例 ) 仮想マシン Service Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine Virtualization Software Thing Hardware 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,...) 計算機の能力向上にともなってソフトウェア制御が容易に => 管理の簡素化 15

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 Today we live in the clouds. 16

17 Cloud の正式な定義 NIST (National Institute of Standards and Technology) による定義 (2011 年 ) 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 17

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 18

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 Application OS and development tools Prepared or developed by users Hardware SaaS PaaS IaaS 19

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 20

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 from: https://docs.openstack.

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 from: 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 Internet Switch 2 Switch 1 Router VM VM OS images volume volume Network nodes Compute nodes Storage nodes 21

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 22

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 23

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膨大な天体望遠鏡の画像から宇宙人を探す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. 24

25 Cloud の料金基本的に従量課金 Amazon Web Service EC2: Google App Engine: 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. おそらく何らかの形で間接的に支払っているサービス化したことで多様なビジネスモデルが可能になった 25

26 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 mail web browser 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 26

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 exclusivity. Power is increasingly in the hands of the user. 27

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PowerPoint プレゼンテーション総務省 ICTスキル総合習得教材概要版 eラーニング用 [ コース2] データ蓄積 2-2: クラウドのサービスモデル実装モデル [ コース1] データ収集 [ コース2] データ蓄積 [ コース3] データ分析 [ コース4] データ利活用 1 2 3 4 5 座学本講座の学習内容 (2-2: クラウドのサービスモデル実装モデル ) 講座概要クラウドの利用には 2 種類の分類があることを紹介します