PDF de programación - IaaS en los estudios de informática

IaaS en los estudios de inform´atica

Proyecto de Innovaci´on

.

Implantaci´on y puesta a punto de la infraestructura
de un cloud computing privado para el despliegue de

servicios en la nube

IES Gonzalo Nazareno

Dos Hermanas (Sevilla)
IES Los Albares

Cieza (Murcia)

IES La Campi˜na

Arahal (Sevilla)

IES Ingeniero de la Cierva

Murcia

Cloud Computing

Tradicionalmente se definen tres capas:

Software as a Service (SaaS) Aplicaci´on completa ofrecida como

servicio en la nube (Servicios de Google, Salesforce.com,
Microsoft Office 365, . . . )

Platform as a Service (PaaS) Aplicaci´on completa para el desarrollo
ofrecida como servicio en la nube (Google App Engine,
Windows Azure, RedHat OpenShift, . . . )

Infrastructure as a Service (IaaS) Almacenamiento (tambi´en

denominado Storage as a Service) y capacidades de
c´omputo (m´aquinas completas) ofrecida como servicio
en la nube.

Aqu´ı nos centraremos en la utilizaci´on de IaaS en las ense˜nanzas de
inform´atica

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Tipos de IaaS

P´ublico Una empresa ofrece IaaS a terceros, encarg´andose de

toda la gesti´on del Cloud. El caso m´as conocido es
Amazon Elastic Cloud Computing (EC2).

Privado Una organizaci´on configura sus propios recursos como

IaaS para tener m´as flexibilidad y control total sobre sus
recursos.

H´ıbrido Algunos servicios se gestionan en el cloud privado y

otros se transfieren a uno p´ublico, normalmente utilizan
una API com´un que permita una buena integraci´on.

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Software para IaaS

Hay bastantes opciones, quiz´as las m´as relevantes sean:

Privativo

Libre

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Cloud de infraestructura privado con software libre

La mejor opci´on para utilizar en un entorno educativo es un cloud de
infraestructura privado basado en software libre

¿Por qu´e privado? Permite control total sobre el cloud, utilizarlo sin

l´ımites y conocerlo de forma detallada.

¿Por qu´e libre? Entre otros motivos:

• Permite control total sobre software
• Garantiza la independencia tecnol´ogica
• Utiliza est´andares
• Interoperabilidad
• Ahorro de costes

Las dos opciones m´as interesantes actualmente son OpenStack y
OpenNebula

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Evoluci´on metodol´ogica

Antes de ver las posibilidades que ofrece la utilizaci´on de IaaS en las
ense˜nanzas de inform´atica, vamos a recapitular las fases por las que
han pasado estas ense˜nanzas1
• A la par de la evoluci´on tecnol´ogica, se ha producido una evoluci´on

en los m´etodos de ense˜nanza de inform´atica, que podr´ıamos de
forma muy general separar en 3 fases:
◦ Primera fase: Utilizaci´on de equipos f´ısicos
◦ Segunda fase: Utilizaci´on de m´aquinas virtuales
◦ Tercera fase: Utilizaci´on de IaaS

• Estas fases no son excluyentes: una fase siempre puede incluir las

anteriores.

• Todas tienen ventajas e inconvenientes, pero la tercera fase ofrece

escenarios imposibles de utilizar anteriormente.

1Nos referimos siempre a ense˜nanzas pr´acticas, no a la tiza ;)

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Evoluci´on metodol´ogica. Primera fase

• Utilizaci´on de m´aquinas f´ısicas
◦ Una m´aquina por alumno
◦ Algunos servidores compartidos

• Pros:

• Contras:

◦ F´acil despliegue y puesta en marcha

equipos y tipo de configuraciones

◦ Pr´acticas muy limitadas por n´umero de
◦ Hardware poco variado
◦ Pr´acticas muy “acad´emicas”
◦ Muchos tiempos muertos entre

pr´acticas

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Evoluci´on metodol´ogica. Segunda fase
• Utilizaci´on de m´aquinas virtuales

◦ Una m´aquina por alumno
◦ Varias m´aquinas virtuales por m´aquina

f´ısica

• Pros:

“completo” e independiente

◦ Cada alumno dispone de un entorno
◦ Pr´acticas menos r´ıgidas
◦ Se aprende virtualizaci´on de forma

transversal

• Contras:

◦ Entorno m´as complejo
◦ Requiere equipos actualizados para los
◦ Los alumnos tienen que administrar el

alumnos

gestor de m´aquinas virtuales

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Evoluci´on metodol´ogica. Tercera fase

• Utilizaci´on de IaaS

◦ Un equipo convencional por alumno
◦ IaaS privado de la organizaci´on

• Pros:

◦ Enorme variedad de pr´acticas
◦ Utilizaci´on de entornos preconfigurados
◦ Simulaci´on de entornos reales
◦ Equipos b´asicos para los alumnos
◦ Se aprende IaaS de forma transversal

complejos

◦ Sistema muy centralizado
◦ Imprescindible administraci´on del Cloud
◦ Inversi´on inicial importante

• Contras:

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Simulaci´on de entornos reales

Un entorno real es dif´ıcil de simular con MVs en un PC por sus
propias limitaciones, pero en un cloud es asumible:
• Se puede simular una red con un n´umero importante de equipos
• Se puede utilizar la diversidad que se quiera de SOs
• Este entorno “real” pueden utilizarlo conjuntamente todos los

alumnos

• Puede estar disponible durante todo el curso sin interferir con otras

asignaturas

• Con el tiempo y el uso ir´an apareciendo conflictos y problemas

reales

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Nueva forma de aprendizaje
• La utilizaci´on de IaaS en el ´ambito acad´emico conlleva una nueva

forma de aprender

• Con el uso de MVs se hab´ıa impuesto una forma de aprender que

todo el servidor de aplicaciones

• Un cloud puede contar con gran cantidad de im´agenes

no era siempre la mejor, por ejemplo:
◦ Para utilizar un SGBD hab´ıa que instalarlo y configurarlo antes
◦ Para desplegar una aplicaci´on web, hab´ıa que configurar previamente
◦ Para hacer pr´acticas de ZFS hab´ıa que instalar Solaris o FreeBSD
preconfiguradas de sistemas con muy diversas configuraciones ⇒
La forma de aprender no viene condicionada por la necesidad de
una configuraci´on previa, por ejemplo:
◦ Primero se utiliza el SGBD durante varias clases.
◦ Posteriormente, cuando sea oportuno, se aprende a instalarlo y

configurarlo

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Escenarios (I)

Instalaci´on y configuraci´on de un servicio

Los pasos t´ıpicos a seguir ser´ıan:
• Cada alumno inicia una instancia del SO en el que va a instalar el

servicio (no es necesario que previamente sepa instalar ese SO).

• Realiza la instalaci´on del servicio
• Realiza la configuraci´on del servicio. Si esta configuraci´on dura

m´as de una clase, suspende la instancia y la reinicia en la siguiente
clase.

• Una vez terminada la configuraci´on puede crear una instant´anea

para utilizarla como base en posteriores pr´acticas.

• Si alg´un alumno no ha podido realizar la configuraci´on

correctamente podr´a utilizar la instant´anea de un compa˜nero en
clases posteriores.

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Escenarios (II)

Despliegue de una aplicaci´on web

Los pasos t´ıpicos a seguir ser´ıan:
• Se prepara una imagen de un sistema en el que se configura de
forma precisa un completo servidor web con todos los m´odulos
necesarios. Se instala y configura un servidor git u otro scm.

• Cada alumno inicia una instancia de la imagen anterior y transfiere

la aplicaci´on web desde su equipo.

• Comprueba el funcionamiento en un servidor remoto (la instancia)
con similares caracter´ısticas que tendr´ıa en un servidor remoto real.
• En caso de que tenga que utilizar la instancia durante m´as de una

clase, suspende y reinicia cuando sea necesario.

• En caso de fallos o errores, puede crear una nueva instancia a partir

de la imagen inicial o de una instant´anea guardada previamente.

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Escenario (III)

Utilizaci´on de herramientas de sistemas

• Se prepara una imagen del sistema que se quiera utilizar, por

ejemplo una imagen de un SO con soporte ZFS.

• Cada alumno inicia una instancia de la imagen anterior sin

necesidad de saber previamente c´omo se instala.

• Se asocian a la instancia varios vol´umenes vol´atiles.
• Se realizan pr´acticas de ZFS con los vol´umenes anteriores.
• Cuando se dominen las herramientas se plantea una instalaci´on del

SO sobre ZFS

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Escenarios. Resumen

• Esto no son m´as que tres ejemplos suficientemente diferentes para

ver las enormes posibilidades que se abren.

• En general, pueden plantearse pr´acticas m´as complejas, inviables

en el esquema tradicional de uso de m´aquinas virtuales por la
complejidad de configurar el escenario inicial y por los problemas
que acarrea una equivocaci´on del alumno durante el desarrollo de
la pr´actica.

• Adem´as las pr´acticas no interfieren con otras asignaturas, parar la

pr´actica y continuar otro d´ıa es tan simple como suspender la
instancia y reanudarla cuando se precise.

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Aprendizaje transversal

• El hecho de utilizar IaaS no como fin en s´ı mismo sino como

herramienta para aprender otros temas provoca que el alumno se
familiarice f´acilmente con la tecnolog´ıa.

• Este aprendizaje adquirido de forma continua es mucho m´as

significativo que si se impartiera como un tema en una asignatura.

• En la mayor´ıa de los casos es suficiente con esto, salvo en los

estudiantes de Administraci´on de Sistemas, que necesariamente
tendr´an que profundizar m´as en la materia.

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Administraci´on del Cloud

• La administraci´on de los sistemas y en particular del cloud de una

organizaci´on no siempre se valora adecuadamente.

• La instalaci´on, configuraci´on y administraci´on del cloud es una

tarea compleja ⇒ exige personal cualificado y con suficiente
dedicaci´on.

• El cloud privado se convierte en el elemento fundamental para el
desarrollo de pr´acticas, esto puede suponer un inconveniente en
caso de errores y hay que planificar alternativas para momentos
puntuales.

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Inversi´on inicial
• Al opta por software libre, la principal inversi´on son los servidores

que formar´an el cloud de infraestructura.

• Configuraci´on m´ınima: 3 servidores (1 gesti´on del cloud y 2 para

ejecuci´on de instancias)

• Configuraci´on recomendada: 2 servidores para gesti´on (en HA),

1 para almacenamiento y 4 o m´as para ejecuci´on de instancias

• Para la gesti´on del cloud es suficiente un equipo de caracter´ısticas

m´ınimas.

• Para la ejecuci´on de instancias es necesario procesadores potentes

y mucha memoria RAM (entre 0,5 y 2 GiB por instancia)

• El almacenamiento depende del n´umero de im´agenes, instant´aneas

y vol´umenes que sea necesario guardar.

• Sistema f´acilmente escalable, se puede empezar por una

configuraci´on m´ınima e ir a˜nadiendo componentes a˜no a a˜no.

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