Title Računalni oblaci kao dio servisno orijentirane arhitekture Title (english) Computing Clouds as a Part of Service-Oriented Architecture Author Slaven Brumec Mentor Neven Vrček (mentor)Committee member Vjeran Strahonja (predsjednik povjerenstva)Committee member Neven Vrček (član povjerenstva)Committee member mladen vouk (član povjerenstva) Granter University of Zagreb Defense date and country 2011-07-14, Croatia Scientific / art field, SOCIAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 004 - Computer science and technology. Computing. Data processing Abstract U istraživačkom fokusu ovog rada su komercijalni računalni oblaci. Provedena su mjerenja
radi određivanja trajanja izvođenja aplikacije u oblaku te uspoređeni tehnički i ekonomski
uvjeti njezinog izvođenja u oblaku s uvjetima izvođenja na vlastitim računalnim resursima.
Povezivanjem rezultata vlastitih istraživanja s radovima drugih istraživača razvijena je
metodika korištenja oblačnog računarstva. Tekst disertacije organiziran je na sljedeći način.
U prvom poglavlju izrečena je motivacija,
... More objašnjena znanstvena i društvena opravdanost
istraživanja, postavljeni su ciljevi rada, definirane istraživačke hipoteze te opisane metode i
tehnike koje će se koristiti u istraživanju. U drugom poglavlju definirana je taksonomija
oblačnog računarstva te opisana funkcionalna i uporabna svojstva računalnih oblaka.
U trećem poglavlju opisane su tehnologije na kojima se zasniva oblačno računarstvo, s
posebnim naglaskom na virtualizaciju i servisnu paradigmu korištenja. Izvedena je definicija
oblačnog računarstva, opisana fizička realizacija računalnih oblaka, naznačene su moguće
ekonomske i tehničke prednosti njihovog korištenja te tržišni potencijali. Četvrto poglavlje
opisuje ekonomske aspekte uporabe računalnih oblaka, napose elastičnost i optimalnu
nabavu. Formulirani su temelji ekonomike oblačnog računarstva i kratko analizirane neke
aktualne komercijalne ponude. Definirane su varijable za opis svojstava složene aplikacije
(pogodne za izvođenje u oblaku ili na vlastitim računalima) te postavljen koncept za mjerenje
utjecaja tih varijabli na trajanje i troškove izvođenja aplikacije u oblaku.
Rezultati opsežnih mjerenja performansi ogledne aplikacije smještene u oblaku obrađeni su
u petom poglavlju. Matematičkom obradom rezultata mjerenja utvrđena je zavisnost vremena
izvođenja aplikacije To nezavisnim varijablama koje opisuju njezino izvođenje na računalnim
resursima te je tako dokazana druga hipoteza koja se odnosi na razvoj višedimenzionalne
metrike potreba za računalnim servisima iz računalnog oblaka.
U šestom poglavlju postavljen je općeniti postupak (temeljen na metrici iz petog poglavlja te
radovima E. Walkera) kojim je moguće objektivno procijeniti da li je isplativije neku aplikaciju
pokretati u računalnom oblaku ili na vlastitim računalnim resursima. Razvijen je algoritam za
odlučivanje o kupnji ili najmu, temeljen na integraciji saznanja iz prethodnih poglavlja.
U sedmom poglavlju sistematizirani su postupci za projektiranje hibridnog informacijskog
sustava koji ima barem neke komponente smještene u oblaku. Ovi su postupci oblikovani u
metodiku korištenja oblačnog računarstva (KOR). Pokazano je da se koncepti SOA i
oblačnog računarstva temelje na istim komunikacijskim tehnologijama i komplementarnim
paradigmama njihovog korištenja. Metodika KOR daje smjernice o tome kako i pod kojim
uvjetima se SOA može uklopiti u računalni oblak.
VII
U disertaciji su postavljene dvije temeljne hipoteze:
H1: Metodika razvoja hibridnih SOA rješenja može se izgraditi temeljem normiranih
metoda i tehnika za modeliranje, usklađivanje i opisivanje poslovnih procesa.
H2: Moguće je postaviti višedimenzionalnu metriku potreba za računalnim resursima
SOA servisa prije njihove izgradnje te stvarnih performansi nakon njihove izgradnje.
Korištenje takve metrike će povećati sigurnost pri odlučivanju o tome treba li neki
servis stalno ili povremeno pokretati u računalnom oblaku.
Istraživanje obuhvaćeno ovom disertacijom provedeno je slijedeći način:
1) Izabrana je ogledna aplikacija koja dobro aproksimira svojstva većine poslovnih aplikacija.
Utvrđeno je 6 parametra koji definiraju način izvođenja aplikacije u oblaku ili na privatnim
računalima, a za koje se pretpostavlja da utječu na vrijeme izvođenja aplikacije. Aplikacijski
parametri su složenost algoritma a i broj CRUD akcija po upitu q. Podatkovni parametri su
opseg podataka koji se šalje u oblak radi obrade u te veličina baze podataka b. Potrebe za
računalnim resursima određuju broj r i snaga računala p. Istraživanje je izvedeno tako da je
tipska aplikacija preuređena za izvođenje u oblaku te je vrijeme njezinog izvođenja T (za
razne vrijednosti parametara) uspoređeno s vremenom TORG kojeg očekuje korisnik u radu s
aplikacijom. Tipska aplikacija je namijenjena prepoznavanju oblika i koristi se za identifikaciju
osobe usporedbom njezine aktualne fotografije s više slika iz baze podataka. Aplikacijski i
podatkovni parametri mogu se mijenjati u potrebnim granicama, a resursni parametri se
odabiru kod izvedbe aplikacije u oblaku. Tako su ostvareni uvjeti za mjerenje T u zavisnosti o
izazvanim promjenama 6 ispitivanih parametara, uz isključene utjecaje slučajnih varijabli.
2) Da bi se odredio matematički model za opis performansi tipske aplikacije, izvedeno je 16
mjerenja prema višefaktorskom parcijalnom planu pokusa tipa 2^(6-2). Rezultati mjerenja su
obrađeni metodama multivarijantne analize te je na taj način određen matematički model za
izračun vremena izvođenja aplikacije u zavisnosti o 6 istraživanih parametara koji glasi:
T=0,631+14,993∙a+0,135∙u+0,702∙q-0,840∙r-2,160∙a∙r. Ustanovljeno je da su signifikantni
parametari a, u, q i r te dvofaktorne interakcije a i r. Dobiveni rezultati prikazani su grafički i
detaljno prodiskutirani, čime je dokazana hipoteza 2.
3) Razvijen je matematički model za izračun pune cijene vlasništva (TCO) oblačnog centra, a
njegova korektnost provjerena je proračunom troškova virtualnog podatkovnog centa i
usporedbom rezultata tog izračuna s dostupnim podacima o strukturi troškova više izvedenih
podatkovnih centara. Polazeći od radova E. Walkera razvijeni su matematičko-ekonomski
modeli za izračun troškova CPU vremena i troškova diskovnih resursa za pohranu podataka.
Prvim modelom, u kojem se računa s povećanjem računalne snage po Mooreovom zakonu,
pokazano je da trošak po jedinici procesorskog vremena zavisi o stupnju iskorištenosti
VIII
procesora. To upućuje na zaključak da je za tvrtke koje imaju vremenski promjenljive
zahtjeve, povoljnije unajmiti CPU vrijeme nego graditi vlastite serverske farme čiji kapacitet
mora zadovoljiti vršne zahtjeve. To vrijedi ako sigurnosni zahtjevi i političke okolnosti ne
ograničavaju takvo pribavljanje računalnih resursa. Drugi model, u kojem se računa s
empirijski potvrđenim smanjivanjem cijene memorija tijekom vremena, pokazuje da je najam
resursa za pohranu podataka dobra opcija za pojedine korisnike, a da je uvijek povoljniji za
mala i srednja poduzeća. Za organizacije s velikim podatkovnim potrebama je kupnja vlastitih
resursa za pohranu podataka povoljnija opcija od unajmljivanja jednako velikih resursa.
Oba modela omogućavaju investitoru uvid u rentabilnost ulaganja, a korisniku usporedbu
troškova najma potrebnih resursa prema troškovima vlasništva nad resursima iste snage.
Uz ta dva matematička modela, te sistematiziranu komercijalnu ponudu oblačnih poslužitelja,
izveden je algoritam odlučivanja o kupnji ili najmu. Korektnost algoritma provjerena je za tri
virtualne aplikacije. Za svaku od njih izračunati su troškovi, koje bi imao korisnik izvodeći ih
na računalnim resursima izabranih komercijalnih pružatelja ili na vlastitim resursima.
4) Kao sinteza istraživanja definirana je metodika KOR za uklapanje servisno orijentiranih
aplikacija u računalne oblake. Metodika je izvedena kao proces te je formalizirana po BPM
notaciji. Provodi se u 23 koraka te omogućuje objektiviziranje odluke o tome koje aplikacije
informacijskog sustava tvrtke ili ustanove je isplativo izvoditi u oblaku, za koje treba nabaviti
vlastite ICT resurse te kako sve to provesti na sistematičan način. Metodika KOR
primijenjena je u izgradnji tipske aplikacije te se pokazalo da može opisati postupke za razvoj
hibridnih aplikacija u oblaku. Budući da je metodika KOR provjerena kod pripreme tipske
aplikacije za izvođenje u oblaku, smatramo da je dokazana hipoteza 1.
Zaključno, ovom su disertacijom ostvareni su sljedeći znanstveni rezultati:
1. Postavljena je metrika za uspješno mjerenje aplikacijske potrebe za računalnim
resursima i diskovnim kapacitetom. Ta metrika je općenita i primjenljiva je na razne vrste
aplikacija koje se mogu izvoditi na različitim tehničkim platformama. Temelji se na
mjerenju vremena potrebnog da aplikacija obavi zadani posao, pri čemu je to vrijeme
ovisno o signifikantnim nezavisnim varijablama koje opisuju aplikaciju.
2. Razjašnjen je odnos između računalnih oblaka i drugih oblika naprednog računarstva te
pokazano da su računalni oblaci platforma na kojoj je moguće postaviti i koristiti servisno
orijentirana rješenja.
3. Razvijena je metodika KOR kojom je određen proces razvoja hibridnih informacijskih
sustava i omogućena kvantificirana procjena koje aplikacije informacijskog sustava tvrtke
ili ustanove je isplativo smjestiti u oblak, a za koje treba nabaviti vlastite ICT resurse.
Metodika uzima u obzir potrebu preoblikovanja već postojećih aplikacija u SOA servise. Less Keywords
računalni oblaci
oblačno računarstvo
servisno orijentirana arhitektura
SOA
ekonomika
metodika KOR
mjerenje aplikacijskih performansi
višefaktorski parcijalni plan pokusa
ICT resursi
isplativost
kupnja
najam
Keywords (english)
computing clouds
cloud computing
service-oriented architecture
SOA
economics
methodology KOR
application performance measurement
fractional factorial design
ICT resources
cost-effectiveness
buying
leasing
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:211:891056 Study programme Title: Postgraduate doctoral study in Information Science Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2017-02-15 09:24:09
