Her Yönüyle Grid ve Cloud Computing Karşılaştırması

Her Yönüyle Grid ve Cloud Computing

Karşılaştırması

Serdar BakırKocaeli Üniversitesi

Bilgisayar MühendisliğiDanışman: Yrd. Doc. Dr. Ahmet Sayar

Sunumun Temel aldığı makale

• Sunum Ian Foster’in “Cloud Computing and Grid Computing 360-Degree Compared” başlıklı makalesini temel almıştır.

• Ian T. Foster, Yong Zhao, Ioan Raicu, Shiyong Lu: Cloud Computing and Grid Computing 360-Degree Compared CoRR abs/0901.0131: (2009)

http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/indices/a-tree/f/Foster:Ian_T=.html

http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/indices/a-tree/z/Zhao:Yong.html

http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/indices/a-tree/l/Lu:Shiyong.html

http://www.informatik.uni-trier.de/~ley/db/journals/corr/corr0901.html

Grid Computing Ve Cloud Computing Nedir?

• Bulut bilişimin günümüzde onlarca tanımı mevcut.Ancak bulut bilişimin ne olduğu hakkında kesin bir tanım yok.

• Bununla beraber bulut bilişim yeni bir konsept değil. Ancak yaklaşık otuz yıllık tarihi olan dağıtık sistemler, grid computing, utility computing’e göre yeni bir fikir.


• Bulut bilişim bize ileride bilgisayarlarımızın hangi mimaride olacağı hakkında ipuçları veriyor. Bulut bilişim temel olarak yerel bir sistem değil.Bunun yerine işlemlerimizi uzak sunucularda gerçekleştirmemizi ve dosyalarımızı yine uzak sistemlerde saklamamızı sağlıyor.


• Grid computing 1990’ların ortasında tüketicilerin eldeki işlem gücünü talep edildiğinde kullandırması olarak tanımlanmıştır.

• Ian Foster ve diğerleri bilgisayarlara istek protokollerin standartlaştırılmasını sağlamıştır.

• Ardından geliştiriciler büyük boyutta dağıtık sistemler oluşturdular. (TeraGrid,Open Science Grid, caBIG, EGEE, Earth System Grid)


• Peki bulut bilişim grid computingden daha yeni bir fikir mi?

• Evet-Çünkü işlem ücretleri düşecek, güvenilirlik artacak, uyumluluk artacak.

• Hayır-Çünkü herşey 10 yıl öncesine göre çok farklı.Artık daha büyük dosyalarla işlem yapıyoruz.Bu da işlem gücüne olan ihtiyacımızı çok fazla artırıyor.Bununla beraber artık sanallaştırma teknolojisi işlem gücünü ucuz birim maliyetiyle bize sunuyor.

Cloud Computing (Bulut Bilişim) Nedir?

• Bulut bilişim kullanıcıların internet üzerinden kullanabileceği büyük ölçekli sanallaştırılmış bilgisayar havuzudur. Kullanıcılar bu havuzdan istedikleri ölçüde faydalanabilir ve bu ölçüde de ücret öder.

• Burada önemli üç nokta var: 1)Güçlü bir ölçeklendirme yapısı 2)Kullanıcılar için ayrıştırılabilir farklılaştırabilir sistem yapısı 3)Ekonomi tabanlı olarak kullanıcıların aldığı hizmet dinamik bir şeklide arttırılabilir yada azaltılabilir.

Cloud Computing (Bulut Bilişim) Nedir?

• Ancak bunlarla beraber bulut bilişimin önünde birkaç

engel söz konusu1) Hızla düşen donanım fiyatları ve bununla birlikte

ucuzlayan işlem gücü. 2) Karesel olarak artan veri boyutları.3) Yaygın olarak kullanılan web 2.0 ve servis

mimarisine uyum sağlama.

Bulut Bilişim Grid Computing Dağıtık Sistemler

• Aslında bulut bilişim; grid computing utility computing

ve service computing ile fazlasıyla benzeşen bir sistem.• Bulut bilişim yalnızca grid computing ile gelişebilecek bir

sistem değil.Bununla beraber iş modeli olarak utility computing ile gelişmek zorunda.

• Utility computing ise işlem gücünün ekonomik bedelini alışık olduğumuz bir kere al sınırsız kullan olarak değil ne kadar kullanırsan o kadar öde olarak belirler.

Bulut Bilişim Grid Computing Dağıtık Sistemler

Grid ve Cloud Computing’in Karşılaştırılması

Bu kısmın amacı bulut bilişim ve grid computing’i geniş bir açıdan mimari, güvenlik modeli, iş modeli, program modeli, sanallaştırma, veri modeli, işlem modeli, konumlandırma ve uygulamalar bazında karşılaştırmaktır.


-İş Modeli Açısından Bulut Bilişim İş Modeli• Geleneksel yazılım iş modeli bir kez al sınır kullan

şeklindedir.• Ancak bulut bilişimde kullanıcılar kullandıkları kadar

öder.Yani kullanıcı işlem gücünü ne kadar kullanmışsa, ne kadar dosya depoluyorsa yada ne kadar trafik kullanmışsa bunlara göre ücret öder.


-İş Modeli Açısından

• Bununla beraber yüzbinlerce işlemciye sahip bir

sistemi kullanmak için gerekli olan tek şey kredi kartıdır.


-İş Modeli Açısından Grid Computing İş Modeli• Grid sistemlerin iş modeli ise proje bazlıdır ve

kullanıcılar bu sistemlere cpu saati ile ödeme yapar.• Örnek vermek gerekirse teraGrid bir düzineden fazla

dünyanın farklı yerlerinde bulunan grid sitesine sahiptir.


-Mimari Açısından • Grid sistemler 1990’ların ortasında büyük ölçekli

sistemlerin adreslenmesi olarak kuruldu.• Amaç süper bilgisayarlara alternatif olarak yüksek

performansı ekonomik bir şeklide almaktı.• Grid sistemler mevcut işlem gücünü işletim

sistemleri, kaynak yönetimi güvenlik altyapısıyla birleştirmeyi amaçlamaktadır.


-Mimari Açısından Grid mimarisi 5 farklı katman olarak geliştirildi.


-Mimari Açısından • 1-)Fabric Layer:• Sistemin farklı kaynaklara ulaşmasını sağlar.Ağ, bellek işlemci,

kodlar gibi.Fabric katmanı genelde hali hazırda bulunan sistemleri kullanır.

• 2-)Connectivity Layer:Çekirdek iletişimini ve yetki protokollerini; güvenli ve hızlı ağ erişimi için belirler. The GSI (Grid Security Infrastructure) tüm grid sistemlerin altyapısını oluşturmaktadır.

• 3-)Resource Layer: Bireysel kaynakların bulunması, yayınlanması, hesap işlemleri, ve paylaşımları belirlemektedir.


-Mimari Açısından • 4-)Collective Layer:Kaynak koleksiyonları arasındaki

etkileşimleri yakalamaktadır.İzinler, işlemlerin çizelgelendirilmesi bu katmanda yapılır.

• 5-)Application Layer:Kullanıcı katmanlarını kapsamaktadır.Uygulamalar diğer katmanları kullanarak yazılır.


-Mimari Açısından

• Bulut bilişim internet tabanlı bir mimaridir ve bu

yüzden bazı sorunlar farklıdır.• Bulut bilişim kaynaklara ulaşmak için standart web

protokollerini kullanmaktadır.(web 2.0 wsdl soap ajax gibi)


-Mimari Açısından• Bulut Bilisim 4 katmandan oluşur.


-Mimari Açısından

• 1-)Fabric Layer: Bu katman ham halde donanımları bulundurur.Bunlar işlemci, bellek veya ağ kaynakları olabilir.

• 2-)Unified Layer:Bu katmanda sanallaştırılmış kapsullenmiş kaynaklar bulunur.


-Mimari Açısından • 3-)Platform Layer:Kapsullenmiş sanallaştırılımış

kaynaklara burada gerekli yazılımlar eklendikten sonra yayınlamaya/kullanıma hazır hale gelir.

• 4-)Application Layer:Bulut içinde kullanılacak uygulamaları içinde barındırır.


-Mimari Açısından • Bulut bilişim genelde 3 farklı hizmet düzeyiyle

sunulur bunlar IaaS, PaaS, ve Saas’dir.• Infrastructure as a Service (IaaS) Bulut bilişim

hizmetinin altyapı olarak sunulmasıdır.Bu hizmet modelinde kullanıcılar platformlarını kendileri oluşturur


-Mimari Açısından • Platform as a Service (PaaS) Bulut bilişim

hizmetlerinin platform olarak sunulmasıdır.Kullanıcılar yazılımlarını kendileri geliştirir.

• Software as a Service (SaaS) Bulut bilişimin kullanıma hazır olarak sunulmasıdır.


-İşlem Modeli Açısından

• Çoğu grid sistem yığın zamalı (batch scheduled) işlem mimarisinde çalışır.

• LRM (local resource manager) işlemleri yönetir.Bu işlem PBS, Condor, SGE gibi programlarla gerçekleştirilir.


-İşlem Modeli Açısından • Lrm mimarisinin çalışma şekline örnek vermek

gerekirse bir işlem 100 adet işlemciyi 1 saat boyunca kullanım hakkı talep etsin.Bunun için 100 adet işlemcinin 1 saat boyunca bu işlemciye tahsis edilmesi gerekmektedir.

• Bu nedenle grid sistemler interaktif uygulamaları desteklemez.


-İşlem Modeli Açısından • Ancak bulut bilişimin mimarisi oldukça farklıdır.• Bulut bilişimde kaynaklar tüm kullanıcılar tarafından

eş zamanlı olarak paylaşılır.• Bu nedenle bulut bilişimde gecikmelere izin verilir.


-Veri Modeli Açısından • Pek çok kişi günümüz internet bilişiminin zamanla

bulut bilişimin merkezi olacağı görüşünde.• İnternet bilişiminin zamanla verileri tablodaki gibi

üzerine alacağı düşünülüyor.


-Veri Modeli Açısından Ancak bunun gelişmesinin önünde birkaç önemli sorun mevcut.1) Güvenlik sorunları:Kullanıcılar önemli işlemlerini ve

verilerini bulut üzerinde işlemek istemeyecektir.2) Ağ hızı:Kullanıcılarinternet hızı düşük olduğunda

yada internet erişimi olmadığında verilerine ve işlemlerine ulaşamayacak.


-Veri Modeli Açısından

• Grid computing ise yoğun verileri işlemek üzere taşarlanmıştır.

• Bu yoğun veriler sanallaştırılmış ve dağınık haldedir.• Sanal haldeki veriler dataları,programları ve işlemleri

barındırır.


-Veri Modeli Açısından 3) Gelişen teknoloji:Bulut bilişimin en önemli

avantajlarından olan yüksek başarımlı bilgisayarlar günümüzde ev kullanıcıları için de mümkün.Çünkü yeni nesil donanımlar çok daha hızlı.


-Veri Konumları Açısından• Birim işlem fiyatları her yıl düşmekte ve bununla

beraber işlenen veriler ise her yıl iki katına çıkmaktadır.

• Ancak veri boyutlarındaki bu hızlı yükseliş işlemcileri darboğaz haline getirmektedir.

• Giriş çıkış işlemlerinin hızlarında lokal disk ve ağ üzerinde çok ciddi bir hız farkı bulunmaktadır.


-Veri Konumları Açısından• İnternet üzerinden iyi bir bulut,grid işlemi

sağlayabilmek için veriler işlem icin en iyi ve en ekonomik yere yönlendirilebilmeli.

• Google’s MapReduce adlı program google file system üzerinde çalışmaktadır.

• Bu program yüklenen programları parçalara ayırmakta ve tum parcaları kopyalamaktadır.


-Veri Konumları Açısından• Bu programa yuklenen verinin işlenmesi gerektiğinde

ise haritaya bakılarak veri yeniden birleştirilmekte ve talep edilen işleme sunulmaktadır.

• Grid sistemler ise paylaşımlı dosya sistemlerini kullanmaktadır.( NFS, GPFS, PVFS, Luster gibi)


-İşlemleri ve Veri Yönetimini Birleştirmek Açısından

• Dağıtık sisemlerde en kritik noktalardan birisi işlem gücünü ve verileri optimum bir şekilde birleştirmektir.

• Uygulamalarda işlem performansının optimize edilebilmesi için verileri minimum miktarda heraket etmesi gerekmektedir.


- Sanallaştırma Açısından• Sanallaştırma teknolojisi bulut bilişimin kaçınılmaz

bileşenlerindendir.• Bulut bilişim aynı anda milyonlarca uygulamanın

çalışmasını gerektirmektedir.• Bu uygulamalar simultane halde bulut bilişim

kaynaklarını kullanmalıdır.


- Sanallaştırma Açısından• Sanallaştırma ise burada devreye girmekte.Ham

halde bulunan kaynaklar (harddisk, işlemci gibi) sanallaştırılarak farklı yerlerde bulunan bulunan veriler yine farklı yerlerde olan işlemciler tarafından işlenmelidir.

• Sanallaştırma kaynakları birleştirmenin yanında guvenligi, yonetimi ve izolasyonu sağlamalı.


- Sanallaştırma Açısından• Grid sistemler ise bulut bilişim kadar sanallaştırma

teknolojisini kullanmaz.• Ancak bunula beraber grid sistemlerde de

sanallaştırma teknolojisi kullanılmaya çabalanmaktadır.

• Nimbus adlı program grid computing’in soyutlaştırma ve yayınlama kapasitesini arttırmıştır.


- Sanallaştırma Açısından• Bu programla grid üzerine dinamik ve güvenli bir

şekilde işlem yapılabilmektedir.• Geçmişte sanallaştırma teknolojisi bir miltar veri

kaybına sebep olmaktaydı.Ve bu kayıp sanallaştırmanın en büyük dezavantajı durumundaydı.

• Günümüzdeye işlemci firmaları sanallaştırma teknolojisini desteklemektedir.


- İzleme (Monitoring) Açısından• Bulut bişimin önemli noktalarında bir ise iyi bir

kontrol mekanizmasıdır.• Grid computing de izleme bulut bilşime nazaran daha

kolaydır çünkü grid sistemler bulut bilişim kadar sanallaştırılmamıştır ve bulut bilişime göre daha güzenilir kaynaklar kullanılmaktadır.


- İzleme (Monitoring) Açısından

• Bulut bilişimde ise farklı hizmet modelleri bu konuda sorun oluşturmaktadır.Örneğin IaaS hizmeti veren bir kurum kullanıcısına API’ları sağlamalıdır.Ancak bu API’lar ile yazılan programları denetleyemez.


- Programlama Modeli Açısından• Grid programlama geleneksel paralel

programlamadan oldukça karışıktır.• Çünkü grid sistemlerde alışılagelmiş dağıtık

sistemlere ek olarak farklı türde sistem kaynakları, yetki sorunları, stabilite ve performans sorunları bulunmaktadır.


- Programlama Modeli Açısından

• MPI (message passing interface) paralel programlama için en yaygın programlama yöntemidir.

• MPICH-G2 ise MPI mimarisini grid için uygun hale getirmiştir.



• Cloud sistemler ise genelde web mimarisi üzerine geliştilişmiştir.(Amazon Web Wervices , Microsoft Azure gibi)

• Bu sistemler Web servisler, HTTP ve SOAP gibi halihazırda bulunan protokolleri kullanır.



• Cloud sistemler ise genelde web mimarisi üzerine geliştilişmiştir.(Amazon Web Wervices , Microsoft Azure gibi)

• Bu sistemler Web servisler, HTTP ve SOAP gibi halihazırda bulunan protokolleri kullanır.


- Uygulama Modeli Açısından

• Grid sistemler HPC mimariden HTC mimariye kadar geniş bir aralığa hizmet verir.

• HPC (High Performance Computing) birbirine optimum şekilde baglanmış gecikme süreleri düşük sistemlerde verimlidir.

• Bu sistemler işlemlere ulaşabilmek için mpi arayüzünü kullanır.



• HTC(High Throughput Computing) sistemler ise içerdiği uygulamalar açısından pek çok görev (task) barındırır.

• Bu işlemler birbirinden bağımlı yada bağımsız olabilir.



• Diğer taraftan ise bulut bilişimden beklenen ise HPC sistemler gibi yüksek performanstır.Ancak hpc sistemler gibi kaynakların birbiriyle düşük gecikmede çalışması oldukça zordur ve bunula beraber oldukça fazla sayıdaki kaynağı (işlemci, bellek gibi) dengeli kullanmak da oldukça zordur.

• Bu yüzden bulut bilişim hala bebeklik dönemindedir.


- Güvenlik Modeli Açısından

• Bulut bilişim pek çok farklı data centerdan oluşur.Ve bu sistemler yapı olarak birbirinden farklı olabilir.

• Buna karşın grid sistemler daha homojen yapıdadır.

• Bulut bilişimde bu fark kullanımda ciddi sorunlar oluşturabilir.



• Örnek vermek gerekirse işlemlerinizin bir kısmını farklı bir bulutta diğer kısmını da farklı bir bulutta işlediğinizi düşünün.Böyle bir durumda her iki sistem birbiryle haberleşebilmeli ancak bulutların kendilerine ait yetkilendirme sistemleri burada potensiyel bir sorun oluşturmaktadır.


- Güvenlik Modeli Açısından• Grid sistemlerde ise bu şekilde bir yapı olmadığından

sorun daha azdır.

• Grid sistemler GSI (Grid Security Infrastructure) ile gerekli protokollere sahip olur.

• Günümüzde bulut sistemler grid sistemlere göre daha basit güvenlik yapılarına sahiptir.


- Güvenlik Modeli Açısından• Daha önce de bahsettiğimiz gibi bulut bilişim tipik

web protokollerini temel alır.• Bu nedenle güvenlik bulut bilişimin en önemli

sorunlarından biridir.Güvenlik sorununun altbaşlıkları şu şeklide belirtilebilir:

• 1-)Kullanıcı Girişleri/Yetkilendirme: Kurumsal işlemlerde kritik verilere yalnızca yetkili kişiler ulaşabilmeli.



• 2-)Mevzuata Uygunluk:Müşteriler hizmet aldıkları kurumdan güvenlik konusunda sertifika bekleyecklerdir.• 3-)Veri Konumları:Dosyaları bilinmeyen bir yerde tutulan kullanıcıya yerel mahremiyet sağlanmalı.


- Güvenlik Modeli Açısından• 4-)Veri AyrıştırılmasıVeriler diğer kullanıcılardan tamamen ayrıştırılmalı.• 5-)YedeklemeKullanıcıların dosyaları verimli bir şekilde yedeklenmeli.• 6-)SüreklilikBulut sağlayıcısı başka bir şirket tarafından alınsa dahi kullanıcı verilerine erişebilmeli.

Documents

Her Yönüyle Grid ve Cloud Computing Karşılaştırması