Informatique en nuage: Défis et Caractéristiques

Chapitre 3 - Cloud Computing

• Le cours introduit les principes fondamentaux du Cloud Computing, les technologies sous-jacentes et les services offerts par le cloud.
• À la fin du cours, les étudiants seront capables de démontrer une compréhension des principes fondamentaux de l'infonuagique.
• Décrire les défis liés au déploiement des infrastructures et des services infonuagiques.
• Concevoir des infrastructures et centres de données infonuagiques (architectures, topologies, protocoles de transport et routage).
• Décrire le fonctionnement des technologies sous-jacentes à l'infonuagique, notamment les services Web, la virtualisation et la réseautique définie par logiciel, et les plateformes de gestion des plateformes infonuagiques.
• Analyser des services infonuagiques.

Origine du Cloud Computing (1)

• L'augmentation du nombre d'objets connectés (IoT) a entraîné une explosion du volume de données générées par l'Internet des objets.
• En 2006, Amazon a eu des problèmes à absorber la charge importante de commandes pendant la période de Noël.
• Ceci a conduit à identifier les ressources sous-utilisées le reste de l'année.
• L'idée était de louer ces ressources à d'autres entreprises.
• AWS (Amazon Web Service) est devenu le premier cloud public en 2006.
• Le standard Cloud a été établi en 2010.

Origine du Cloud Computing (2)

• Le diagramme montre un schéma d'architecture avec un noeud de contrôle, un réseau informatique et des serveurs d'applications, et un stockage de données.

Définition (1)

• Le cloud computing, ou infonuagique, est une technologie informatique émergente qui exploite la puissance de calcul ou de stockage de serveurs informatiques distants par l'intermédiaire d'un réseau, généralement Internet.
• Il s'agit d'une délocalisation de l'infrastructure informatique, où les opérations sont déportées sur des serveurs distants via Internet.
• Les serveurs sont loués à la demande, selon des critères techniques (puissance, bande passante, etc.).
• Le but est d'accéder et de partager des diverses ressources informatiques (stockage, calculs, réseau...) à tout moment et depuis n'importe où.

Définition (2)

• Le cloud est standardisé par le NIST (National Institute of Standards and Technology) comme un ensemble de services à la demande, consolidés, virtualisés, partagés, alloués automatiquement et facturés à l'usage.
• Le centre de données du fournisseur de services gère le matériel, le logiciel et les données.
• Le fournisseur de services assure la gestion, les supports et les sauvegardes.

Caractéristiques (1)

• Cinq caractéristiques essentielles du cloud :
  • Ressources en libre service et sur demande
  • Mise en commun de ressources
  • Élasticité rapide
  • Accès étendu aux ressources
  • Service mesuré

Caractéristiques (2)

• Service libre et à la demande (On-demand self-service) : les services peuvent être demandés et provisionnés rapidement, sans nécessiter d'installation ou de configuration manuelle. L'approvisionnement est automatique au besoin sans interaction humaine avec les fournisseurs.

Caractéristiques (3)

• Mise en commun des ressources (Resource pooling) : un modèle multi-locataires où les ressources du fournisseur sont regroupées pour desservir plusieurs clients. Les ressources physiques et virtuelles sont assignées et réassignées dynamiquement selon la demande de chaque client. Les clients n'ont généralement aucun contrôle sur l'emplacement exact des ressources fournies.

Caractéristiques (4)

• Élasticité rapide : les plateformes cloud sont flexibles et les ressources peuvent être rapidement approvisionnées et libérées selon la demande. Pour le client, les ressources semblent illimitées et peuvent être allouées à tout moment.

Caractéristiques (5)

• Accès étendu aux ressources : dans un environnement de cloud public, les utilisateurs se connectent via Internet pour accéder aux données et aux applications à tout moment. Les ressources sont accessibles partout.
• Service mesurable : l'utilisation des ressources peut être surveillée, contrôlée et rapportée pour assurer la transparence, tant pour le fournisseur que pour le consommateur du service utilisé. Le modèle de facturation est basé sur l'utilisation (pay-per-use model).

Modèles de service (1)

• Trois modèles de service offerts par un cloud :
  • Software as a Service (SaaS) : Logiciels en tant que service.
  • Platform as a Service (PaaS) : Plateforme en tant que service.
  • Infrastructure as a Service (IaaS) : Infrastructure en tant que service.

Modèles de service (2)

• Graphique représentant l'architecture des services du cloud : Le diagramme illustre les différents modèles de services.

Modèles de service (3)

• Infrastructure as a Service (IaaS) permet au client d'accéder à un parc informatique virtualisé avec des ressources telles que CPU, stockage et réseaux (machine virtuelle).
• Le client peut déployer et exécuter n'importe quel logiciel, y compris des systèmes d'exploitation et des applications.
• Ce service est similaire aux services d'hébergement traditionnels.
• Exemples : Microsoft Azure et Amazon EC2.

Modèles de service (4)

• Platform as a Service (PaaS) permet au client de déployer des applications sur l'infrastructure infonuagique à l'aide de langages de programmation, de bibliothèques, de services et d'outils fournis par le fournisseur du cloud.
• Le fournisseur fournit des plateformes de développement prêtes à l'emploi, souvent accessibles via un navigateur web, sans avoir besoin de télécharger un logiciel.
• Le système d'exploitation et les outils d'infrastructure sont sous la responsabilité du fournisseur.
• Exemples : Google App Engine, Heroku et Windows Azure

Modèles de service (5)

• Software as a Service (SaaS) met des applications à la disposition des consommateurs, qui peuvent les utiliser via une interface client comme un navigateur web.
• Les utilisateurs n'ont pas à se soucier de la gestion de l'infrastructure sous-jacente.
• Exemples : Gmail, Office 365 et Google Apps.

Modèles de service (6)

• Les clients peuvent accéder aux services du cloud via des couches de présentation telles que des navigateurs web ou des appareils mobiles.
• Il existe des applications cloud (ex: Google Docs ou Google Calendar).
• La plateforme cloud (ex: Serveur web ou serveur d'applications). Une base physique distribuée multi-sites.

Modèles de service (7)

• Modèle de service fourni par le cloud : Le diagramme montre les couches de services fournis par le cloud.

Modèles de service (9)

• Le diagramme hiérarchique montre SaaS, PaaS et IaaS selon le niveau de contrôle et l'efficacité des coûts.

Modèles de service (10)

• Représentation des modèles de services (IaaS public, PaaS public, SaaS public) avec les données, applications virtuelles, serveurs, stockage et réseau. Il se concentre sur le niveau de contrôle de l'entreprise.

Types de cloud (1)

• Nuage public : infrastructure infonuagique destinée à un public large. Peut être détenu, géré et exploité par une entreprise, une université, une agence gouvernementale, ou un fournisseur du cloud.
• Nuage privé : infrastructure infonuagique utilisée par une seule organisation.
• Infrastructure unique.

Types de cloud (2)

• Nuage hybride : combine deux ou plusieurs infonuages (privés, communautaires ou publics) pour créer une entité unique. Utilise des technologies communes ou propriétaires pour garantir la portabilité des données et des applications.
• Nuage communautaire : infrastructure infonuagique utilisée exclusivement par une communauté de consommateurs partageant les mêmes préoccupations et objectifs.

Types de cloud (3)

• Diagramme représentant les différents types de cloud et les relations entre eux.

Recap CLOUD – Modèles

• Résumé des modèles (architecture) de services de cloud, les modèles de déploiement (Public, Private, Hybrid, Community), et les caractéristiques essentielles.

Modèle d'affaire (Business Model)

• Trois acteurs principaux :
  • Fournisseur de cloud : possède et gère l'infrastructure infonuagique.
  • Fournisseur de services : loue les ressources au fournisseur de cloud pour déployer ses applications et services.
  • Utilisateur final : utilise les applications/services offerts par le fournisseur de services.

Avantages du cloud (1)

• Réduction des dépenses : Pas d'investissement matériel, pas de frais de gestion et de maintenance. Utilisation des applications sans installation, modèle de prix basé sur l'utilisation (pay-per-use).
• Moindre de formation : Moins de formation personnelle obligatoire.
• Fiabilité et tolérance aux pannes : Gestion automatique des backups et des pannes. Économie d'échelle.
• Amélioration de l'accessibilité : Accéder aux fichiers personnels depuis n'importe quel ordinateur avec Internet et déployer des applications à tout moment. Travail collaboratif facilité.

Avantages du cloud (2)

• Surveillance efficace : Surveillance des projets avec des objectifs économiques quantifiables et mesurables. Les données et les informations sont traitées efficacement en centralisant la mémoire de stockage, les traitements et la bande passante.
• Évolutivité et élasticité : Illusion de ressources infinies sur demande, possibilité d'ajuster les ressources selon les besoins. Sécurité physique et sécurité des données/logiciels.

Inconvénients du cloud (1)

• Pas de garanties de performance et de fiabilité: Les pannes d'infrastructures ou de services de cloud peuvent interrompre les services.
• Perte de maîtrise : Le fournisseur contrôle l'infrastructure mais certains contrôles peuvent être perdus par les utilisateurs finaux.
• Vendor Lock-in : il peut être difficile ou coûteux de changer de fournisseur.
• Pas d'API standard : pas d'APIs standard pour tous les services.

Inconvénients du cloud (2)

• Problèmes de sécurisation des données : L'utilisation de réseaux publics dans le cloud public peut entraîner des risques de sécurité. Les connexions entre les postes et les serveurs applicatifs passent par le réseau internet et exposent à des risques supplémentaires de cyberattaques et de violation de la confidentialité. Des attaques sont toujours possibles.

Centres de données

• Sites physiques hébergeant l'équipement informatique supportant les services infonuagiques (serveurs, commutateurs, routeurs, câbles, systèmes de climatisation, éclairage, etc.).
• Amazon Web Services possède 125 centres de données physiques dans divers emplacements mondiaux.
• Google dispose de 13 centres de données en Amérique, en Asie et en Europe. Les centres de données ont des milliers de serveurs.

Technologies habilitantes

• Virtualisation
• Services Web
• Réseautique définie par logiciel (Software defined networking).
• Technologies existantes (par ex. Ethernet, TCP/IP).
• Nouvelles technologies adaptées aux infrastructures infonuagiques.

Virtualisation

• La virtualisation divise les ressources physiques (serveurs, stockage, réseau) en ressources virtuelles, ce qui permet d'optimiser les ressources.
• Exemples : machines virtuelles, outils et plateformes (Xen, KVM, OpenStack, CloudStack).

Services Web

• Architecture logicielle permettant aux dispositifs ou applications de communiquer sur un réseau IP.
• Les services Web utilisent le HTTP et utilisent des formats de fichiers lisibles par les machines tels que XML ou JSON.
• Les fournisseurs de cloud exposent un ensemble de services dans la forme d'interfaces de programmation d'applications (API).

Cloud DevOps (1/2)

• Le mouvement Devops vise à aligner les équipes de développement, de recette et de production sur la sortie des produits et services.
• Cela vise à réduire la friction entre les développeurs ("devs") et les équipes opérationnelles ("ops").

Cloud DevOps (2/2)

• L'automatisation, la supervision intelligente par le biais de mesures précises et d'une infrastructure matérielle adéquate est un facteur clé.
• Le nuage permet l'allocation dynamique des ressources aux applications (serveur, stockage, réseau etc...).

Défis reliés à l'infonuagique

• Gestion au niveau du service/application : approvisionnement dynamique des ressources et gestion de la performance. Sécurité.
• Gestion au niveau de l'infrastructure : allocation dynamique des ressources, mesures et surveillance, garantie de performance et disponibilité, détection et gestion de pannes, minimisation des coûts (par ex : énergie), garantie de la sécurité des données et de la confidentialité.

Exemples de cloud (1/5)

• Principaux acteurs du marché : Amazon, Citrix, Google, HP, IBM, Microsoft et SalesForce.
• En France : Orange Business Services, SFR Business Team, Dassault Systèmes, Oodrive, Gandi, Ozitem, Ikoula, OVH, PHPNET et Sigma Services.

Exemples de cloud (2/5)

• Dropbox : application pour synchroniser des dossiers, sous-dossiers applicatifs, et fichiers préférences entre ordinateurs, tablettes et smartphones connectés à Internet (ADSL/WiFi).

Exemples de cloud (3/5)

• Microsoft Cloud Platform : Une plateforme cloud complète contenant des services pour gérer et déployer des applications. Les services comprennent l'informatique, le stockage, la gestion, le matériel, le réseau, le déploiement, et les opérations.

Exemples de cloud (4/5)

• OpenStack : une collection de logiciels open source utilisé par plusieurs entreprises pour déployer des infrastructures de cloud computing. Exemples : Canonical, RedHat, SUSE, eNovance, AT&T, Cisco, Dell, HP, IBM, Yahoo, Oracle, Orange, Cloudwatt, EMC, VMware et Intel.

Exemples de cloud (5/5)

• Accéder à un standard futur pour créer des Clouds hybrides, une façon de concurrencer Microsoft et VMware.

Bibliographie

• Liste des références utilisées pour cette présentation