Chapitre 3 - Cloud Computing - Université de Monastir - PDF

Université de Monastir A.U. 2024-2025 Chapitre 3 - Cloud Computing Dr. Ing. Wided Ben Daoud  Plan Objectifs du cours Ce cours offre une introduction aux principes fondamentaux du Cloud Computing, des technologies sous-jacentes et des services offe...

Université de Monastir A.U. 2024-2025 Chapitre 3 - Cloud Computing Dr. Ing. Wided Ben Daoud  Plan Objectifs du cours Ce cours offre une introduction aux principes fondamentaux du Cloud Computing, des technologies sous-jacentes et des services offerts par le cloud À la fin de ce cours, vous serez en mesure de : Démontrer une compréhension des principes fondamentaux de l’infonuagique ; Décrire les défis reliés 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, la réseautique définie par logiciel, et les plateformes de gestion des plateformes infonuagiques ; Analyser des services infonuagiques. 2 Merci & Bienvenue 3  Plan 1. Origine du Cloud computing 2. Définition 3. Modèles de services 4. Types de cloud 5. Avantages et inconvénients du cloud 6. Déploiement et technologies habilitantes 7. Défis reliés au déploiement 4  Origine Cloud Computing (1) A mesure que le nombre d’objets connecté (IoT) augmente, le volume de données générées par l’internet des objets explose d’une quantité de données exponentielle et de tout type. En 2006: Problématique d’Amazon : Absorber la charge importante des commandes faites sur leur site au moment de Noël  Investissement dans un grand parc de machines  Ressources sous-utilisées le reste de l’année Idée: Louer ces ressources à d’autres entreprises. 2006 AWS (Amazon Web Service) : 1er cloud public 2010 CLOUD standard 5 Origine Cloud Computing (2) 6  Définition (1) Le «cloud computing » (en français, « nuage »), ou l’informatique en nuage ou encore l’infonuagique, Une technologie informatique émergente qui exploite de la puissance de calcul ou de stockage de serveurs informatiques distants par l'intermédiaire d'un réseau, généralement Internet, pour gérer des données et des applications. Il s'agit donc d'une délocalisation de l'infrastructure informatique. le fait de déporter toutes les opérations normalement effectué sur nos ordinateurs, sur des serveurs distants, via internet, l’ensemble de ces serveurs constitue le cc,  Ces serveurs sont loués à la demande, selon des critères techniques (puissance, bande passante, etc.). But : avoir accès et partager diverses ressources informatiques (espaces de stockage, capacités de calculs et réseau etc. …), pouvoir y accéder de « partout », grâce à Internet. 7  Définition (2) le cloud est standardisé par National Institute of Standards and Technology (NIST) Ensemble de Services à la demande, consolidés, virtualisés, partagés, alloués automatiquement, et facturés à l'usage. Cloud Computing Data Center Site du client Matériel, logiciel, données résidentes au centre de données du fournisseur de services Services, supports, Le prestataire de services assure sa gestion, sauvegardes etc. etc.  Caractéristiques (1) Cinq caractéristiques essentielles 1) Ressources en libre service et sur demande 2)Mise en commun de ressources 3)Élasticité rapide 4)Accès étendu aux ressources 5)Service mesuré 9  Caractéristiques (2) 1) Service libre et à la demande (On-demand self-service) Les services peuvent être demandés et provisionnés rapidement, sans nécessiter d’installation, ni de configuration manuelle. L’approvisionnement automatique au besoin sans nécessiter l'interaction humaine avec les fournisseurs. 10  Caractéristiques (3) 2) Mise en commun des ressources (Resource pooling) Modèle Multi-locataire (Multi-tenancy) : les ressources du fournisseur sont regroupés pour desservir plusieurs clients Plusieurs utilisateurs partagent une seule ressource qu'ils peuvent configurer pour l’adapter à leurs besoins Différentes ressources (physiques et virtuelles) dynamiquement assignées et réassigné selon la demande de chaque client Exemples de ressources : stockage, traitement, mémoire, et bande passante réseau. Le client n’a généralement pas de contrôle ou de connaissances sur l'emplacement exact des ressources fournies. 11  Caractéristiques (4) 3) Élasticité rapide  Les plateformes cloud sont flexibles. Les ressources peuvent être rapidement approvisionnées et libérées élastiquement (parfois automatiquement) selon la demande Illusion de ressources illimitées : pour le client, les ressources sont illimitées et peuvent être allouées à n’importe quel moment 12  Caractéristiques (5) 4) Accès étendu aux ressources Dans un environnement de cloud public, les utilisateurs se connectent via Internet pour accéder aux données et applications à tout moment. Ressources accessible partout 5) Service mesurable L'utilisation des ressources peut être surveillée, contrôlée et rapportée Assurer la transparence tant pour le fournisseur que pour le consommateur du service utilisé. Modèle de facturation basé sur l’utilisation « pay-per-use model » 13  Modèles de service (1) Trois modèles de service offerts par un cloud : 1) Software as a Service (SaaS) Logiciels en tant que service. 2) Platform as a Service (PaaS) Plateforme en tant que service. 3) Infrastructure as a Service (IaaS) Infrastructure en tant que service. 14  Modèles de service (2) Utilisateurs de Services Fournisseurs de Services Applicat- Software As A Services ions (SaaS) Plateforme Fournisseurs de Cloud Cloud Platform As A Services (PaaS) Infrastruc- Cloud Infrastructure As A Services (IaaS) ture Infrastructure physique 15  Modèles de service (3) Infrastructure as a Service (IaaS) Il consiste à offrir un accès à un parc informatique virtualisé. Le client a accès à des ressources informatiques telles que CPU, stockage, réseaux (par exemple, machine virtuelle) Le client est en mesure de déployer et exécuter n’importe quel logiciel (incluant systèmes d'exploitation et applications). Des machines virtuelles sur lesquelles le consommateur peut installer un système d'exploitation et des applications. Le consommateur est ainsi dispensé de l'achat de matériel informatique. Ce service s'apparente aux services d'hébergement classiques des centre de traitement de données [datacenter …]. Exemples: 16  Modèles de service (4) Platform as a Service (PaaS) Le client est capable de déployer sur l'infrastructure infonuagique des applications créés à l'aide de langages de programmation, bibliothèques, services et outils fournis par le fournisseur du cloud Le fournisseur PaaS livre des plateformes de développement prêtes sur le web, Dans la plupart des cas, on utilise ces plateformes en utilisant un navigateur, sans avoir besoin de télécharger un logiciel. Le système d'exploitation et les outils d'infrastructure sont sous la responsabilité du fournisseur. Le consommateur a le contrôle des applications et peut ajouter ses propres outils. Exemples : 17  Modèles de service (5) Software as a Service (SaaS) Des applications sont mises à la disposition des consommateurs. Les applications peuvent être manipulées à l'aide d'une interface client (comme le navigateur web), à partir d’un appareil connecté à Internet. le consommateur n'a pas à se soucier d'effectuer des mises à jour, d'ajouter des patches de sécurité et d'assurer la disponibilité du service. Le client ne gère ni ne contrôle l'infrastructure infonuagique sous-jacente Aucun contrôle sur le réseau, les serveurs, les systèmes d’exploitation, le stockage, ou même les fonctionnalités de l’application (il est parfois possible de configurer quelques paramètres spécifiques à l’utilisateur) Un fournisseur de Saas peut exploiter des services de type PaaS, qui peut lui- même se servir de IaaS. Exemples : Gmail : offre au consommateur un service de courrier électronique Office 365, Google Apps, Office Online ou LotusLive (IBM). 18  Modèles de service (6) Clients du Cloud Couche de présentation Exemples: browsers / navigateurs, dispositifs mobiles (sur tablettes, smartphones Applications du Cloud Software as a Service [logiciels en tant que Services] Exemples : Google docs ou Google calendar Plateforme du Cloud Platform as a Service [Plateforme en tant que Service] Exemples : serveur web , serveur d’applications Infrastructure du Cloud Infrastructure physique distribuée multi-sites Note : activé par la virtualisation des serveurs 19 Modèles de service (7) Services fourni par le CLOUD Software as a Service Platform as a Service Infrastructure as a Service 20  Modèles de service (9) Les paramètres du choix entre services IaaS, PaaS et SaaS Entre contrôle et coût-efficacité 21 Modèles de service (10) 22  Types de cloud (1) Nuage public (Public cloud) Infrastructure infonuagique destinée à l’utilisation par le grand public. Peut être détenu, géré et exploité par une entreprise, une université, une agence gouvernementale, ou une combinaison d'entre eux. Construit dans les locaux du fournisseur du cloud. Nuage privé (Private cloud) Infrastructure infonuagique (infonuage) utilisée exclusivement par un organisme unique comprenant plusieurs consommateurs (par ex., unités). Peut être détenu, géré et exploité par une entreprise ou un tiers, ou une combinaison des deux et peut exister sur ou en dehors de ses locaux. 23  Types de cloud (2) Nuage hybride (Hybrid cloud) Infrastructure infonuagique composée de deux ou plusieurs infonuages (privés, communautaires, ou publics), considérée comme une entité unique Ces infonuages utilisent les mêmes technologies standardisées ou propriétaires pour garantir la portabilité des données et des applications (par ex., équilibrage de charge entre les infonuages). Nuage communautaire (Community cloud) Infrastructure infonuagique utilisée exclusivement par une communauté de consommateurs appartenant à des organisations partageant les mêmes préoccupations et objectifs (par ex., mission, sécurité, politique). Peut être détenu, géré et exploité par une entreprise ou un tiers, ou une combinaison des deux et peut exister sur ou en dehors de ses locaux. 24 Types de cloud (3) 25 Récap: CLOUD – Modèles Caractéristiques essentielles Modèles de services Modèles de déploiement 26  Modèle d’affaire (Business Model) Généralement, trois acteurs principaux : 1) Fournisseur de cloud (Cloud Provider) : Possède et gère l’infrastructure infonuagique 2) Fournisseur de service (Service Provider) : loue les ressources auprès du fournisseur du cloud pour y déployer ses applications et services afin de les offrir à l’utilisateur final 3) Utilisateur final (End User) : utilisateur de l’internet utilise les applications/services offert par le fournisseur de services 27  Avantages du cloud (1) Réduire les dépenses en technologies o Pas d'investissement en matériel ou de frais de gestion et maintenance o Utiliser des applications sans les installer o Modèle de prix basé sur l'utilisation « pay per use model» o Pas très cher (économie d'échelle) Moindre de formation personnelle nécessaire Fiabilité et tolérance aux pannes o Gestion automatique des backups et des pannes o Réduction des efforts de gestion informatique. Améliorer l'accessibilité et la flexibilité o Accéder à des fichiers personnels à partir de importe quel ordinateur, avec Internet. o Déployer des applications à partir de n'importe où à tout moment o Facilite le travail collaboratif 28  Avantages du cloud (2) Surveillance plus efficace des projets Atteindre des objectifs économiques importants et mesurables (réduire le coût) Traiter des données / informations beaucoup plus efficacement, en centralisant la mémoire de stockage, les traitements et la bande passante. Évolutivité et Élasticité o Illusion de ressources infinies « sur demande » o Ajuster les ressources selon le besoin Sécurité des données et des logiciels + Sécurité physique 29  Inconvénients du cloud (1) Pas de garanties de performance et de fiabilité o 20 Septembre 2015 : Une panne de Amazon Web Service (AWS) met hors ligne Amazon, Netflix, … Perte de la maîtrise o l'informatique dans le nuage « est un piège », les utilisateurs perdent le contrôle de leurs applications. o « Vendor Lock-in » : client est dépendant du service et incapable de changer facilement de fournisseur o Pas d’APIs standards (chaque fournisseur de cloud a ses APIs propriétaires) 30  Inconvénients du cloud (2) Problèmes de sécurisation des données informatiques o L'utilisation des réseaux publics, dans le cas du cloud public, entraîne des risques liés à la sécurité du cloud. o La connexion entre les postes et les serveurs applicatifs passe par le réseau internet, et expose à des risques supplémentaires de cyberattaques, et de violation de confidentialité. o Tout comme les logiciels installés localement, les services de cloud computing sont utilisables pour lancer des attaques (craquage de mots de passe, déni de service…). o En 2009, par exemple, un cheval de Troie a utilisé illégalement un service du cloud public d'Amazon pour infecter des ordinateurs. o Octobre 2014 : les mots de passes de 7 M d’utilisateurs Dropbox ont été volés 31  Vidéo datacenter ! 32  Centres de données Centre de données (data centers) : site physique sur lequel se trouvent les équipements TI qui hébergent les services dans l’infonuage Serveurs, switches, routeurs, câbles, système de climatisation, éclairage,… 33  Centres de données Exemple : Google 13 centres de données en Amérique, en Asie et en Europe Des milliers de serveurs par centre de données Localisation des centres de données 34 Google (2015-12)  Centres de données Exemple : Amazon Web Services (AWS) 125 centres de données physiques dans divers emplacements mondiaux, Les installations couvrant plus de 26 millions de pieds carrés Des milliers de serveurs par centre de données 35  Technologies habilitantes Virtualisation Service Web Software defined networking Technologies existantes (par ex., Ethernet, TCP/IP) Nouvelles technologies adaptées aux infrastructures infonuagiques 36  Virtualisation Consiste à diviser des ressources physiques en des ressources virtuelles Exemples :  Serveur  machines virtuelles  Lien  lien virtuels  Centre de données  centre de données virtuels  Outils et plateformes :  Xen, KVM  Openstack, CloudStack 37  Services Web Le terme « Web services » est une architecture logicielle permettant à des appareils ou applications de communiquer à travers un réseau IP Un service Web est un service offert par une machine à une machine. Utilise les technologies Web (principalement http) Utilise fichier en format lu par les machines (XML ou JSON) Les applications offertes à l’utilisateur final sont des mashup : compilation de plusieurs services Web Chaque fournisseur de Cloud expose un ensemble de services (appelé application programming interfaces – APIs) 38  Cloud DevOps (1/2) Le mouvement Devops : Les systèmes d'information doivent s'aligner sur la sortie des produits et services, et plus l'inverse ! En rapprochant les équipes de développement, de recette et de production, le DevOps répond précisément à ce défi.  Le mouvement vers ce nouveau mode d'organisation s'accélère. Devops est un mouvement visant à réduire la friction organisationnelle entre les "devs" (chargés de faire évoluer le système d'information) et les "ops" (chargés d'exploiter les applications existantes). Le principe de base de devops part du constat suivant : si une équipe d'exploitation est primée sur la stabilité du système alors que l'équipe de développement est récompensée à chaque nouvelle fonctionnalité livrée, il est évident que ces deux équipes vont se retrouver en conflit perpétuel. Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 39  Cloud DevOps (2/2) Automatisation : Grâce à une automatisation extrême et à une supervision/orchestration intelligente épaulée par des mesures précises, à une infrastructure matérielle adéquate _ au niveau ressources serveur, stockage et réseau (voire sécurité) le cloud alloue dynamiquement et rapidement des ressources aux applications, crée des environnements Le schéma du DevOps (développement intégré). de développement ou de test, etc. Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 40  Défis reliés à l’infonuagique Gestion au niveau du service/application Approvisionnement dynamique des ressources Gestion de la performance Sécurité Gestion au niveau de l'infrastructure Allocation dynamique des ressources (à la demande) Mesures et surveillance Garantie de performance et de la disponibilité des ressources Détection et gestion des pannes Minimiser les coûts (par ex., coût de l’énergie) Garantir la sécurité des données et la confidentialité Opportunités de recherche 41  Exemples de cloud (1/5) Principaux acteurs du marché: Amazon, Citrix, Google, HP, IBM, Intel, Microsoft ou SalesForce figurent parmi les principales entreprises du secteur16. En France, les principaux acteurs sont représentés par Orange Business Services, et SFR Business Team ainsi que de plus petites entités parmi lesquelles des SSII, des fournisseurs de services en mode SaaS tels que Dassault Systèmes, Oodrive et des fournisseurs d'hébergement comme Gandi, Ozitem, Ikoula, OVH, PHPNET ou Sigma Services. Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 41  Exemples de cloud (2/5) DROPBOX : Utilisation de l’application Dropbox, pour synchroniser ses dossiers, ainsi que ses sous-dossiers applicatifs … et ses fichiers préférences dont ceux de certaines applications (Things, Coda, AppControls etc.), entre ses ordinateurs distants, sa tablette et son Smartphone [étant tous connectés à Internet _ ADSL, WiFi …). Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 42  Exemples de cloud (3/5) Dev Tools Finished Services & Solutions Microsoft’s Building Block Cloud Services Platform Cloud Infrastructure Services Global Foundation Services Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 43  Exemples de cloud (4/5) OpenStack : De nombreuses entreprises ont rejoint la fondation OpenStack (°). Parmi celles- ci : Canonical, RedHat, SUSE, eNovance,AT&T, Cisco, Dell, HP, IBM, Yahoo!, Oracle, Orange, Cloudwatt, EMC, VMware, Intel. (°) OpenStack est un ensemble de logiciels open source permettant de déployer des infrastructures de cloud computing (infrastructure en tant que service). Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 44  Exemples de cloud (5/5) OpenStack : Disposer du futur standard permettant de créer des Cloud hybrides, le mode de déploiement privilégié des grandes entreprises. Une façon de concurrencer deux autres environnements de Cloud hybrides, tous deux propriétaires (Microsoft et VMware). Et de contrer l’offensive des géants du Cloud public – AWS et Microsoft Azure Source : http://www.silicon.fr/openstack-framework-open-source-du-cloud-pare-lentreprise- 101056.html Cours: Virtualisation & Cloud Computing W. Ben Daoud 45  Bibliographie Liu, Fang, et al. "NIST cloud computing reference architecture." NIST special publication 500.2011 (2011): 1-28. Alam, Tanweer. "Cloud Computing and its role in the Information Technology." IAIC Transactions on Sustainable Digital Innovation (ITSDI) 1 (2021): 108-115. Varghese, Blesson, and Rajkumar Buyya. "Next generation cloud computing: New trends and research directions." Future Generation Computer Systems 79 (2018): 849-861. M. F. Bari, R. Boutaba, R. Esteves, L. Z. Granville, M. Podlesny, M. G. Rabbani, Q. Zhang, and M. F. Zhani, “Data center network virtualization: a survey,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 15, no. 2, 2013. 47