Cloud Computing: analisi dei modelli architetturali e delle tecnologie per lo sviluppo di applicazioni

Uno dei temi più discussi ed interessanti nel mondo dell’informatica al giorno d’oggi è sicuramente il Cloud Computing. Nuove organizzazioni che offrono servizi di questo tipo stanno nascendo ovunque e molte aziende oggi desiderano imparare ad utilizzarli, migrando i loro centri di dati e le loro applicazioni nel Cloud. Ciò sta avvenendo anche grazie alla spinta sempre più forte che stanno imprimendo le grandi compagnie nella comunità informatica: Google, Amazon, Microsoft, Apple e tante altre ancora parlano sempre più frequentemente di Cloud Computing e si stanno a loro volta ristrutturando profondamente per poter offrire servizi Cloud adeguandosi così a questo grande cambiamento che sta avvenendo nel settore dell’informatica. Tuttavia il grande movimento di energie, capitali, investimenti ed interesse che l’avvento del Cloud Computing sta causando non aiuta a comprendere in realtà che cosa esso sia, al punto tale che oggi non ne esiste ancora una definizione univoca e condivisa. La grande pressione inoltre che esso subisce da parte del mondo del mercato fa sì che molte delle sue più peculiari caratteristiche, dal punto di vista dell’ingegneria del software, vengano nascoste e soverchiate da altre sue proprietà, architetturalmente meno importanti, ma con un più grande impatto sul pubblico di potenziali clienti. L’obbiettivo che ci poniamo con questa tesi è quindi quello di esplorare il nascente mondo del Cloud Computing, cercando di comprenderne a fondo le principali caratteristiche architetturali e focalizzando l’attenzione in particolare sullo sviluppo di applicazioni in ambiente Cloud, processo che sotto alcuni aspetti si differenzia molto dallo sviluppo orientato ad ambienti più classici. La tesi è così strutturata: nel primo capitolo verrà fornita una panoramica sul Cloud Computing nella quale saranno date anche le prime definizioni e verranno esposti tutti i temi fondamentali sviluppati nei capitoli successivi. Il secondo capitolo costituisce un approfondimento su un argomento specifico, quello dei Cloud Operating System, componenti fondamentali che permettono di trasformare una qualunque infrastruttura informatica in un’infrastruttura Cloud. Essi verranno presentati anche per mezzo di molte analogie con i classici sistemi operativi desktop. Con il terzo capitolo ci si addentra più a fondo nel cuore del Cloud Computing, studiandone il livello chiamato Infrastructure as a Service tramite un esempio concreto di Cloud provider: Amazon, che fornisce i suoi servizi nel progetto Amazon Web Services. A questo punto, più volte nel corso della trattazione di vari temi saremo stati costretti ad affrontare le problematiche relative alla gestione di enormi moli di dati, che spesso sono il punto centrale di molte applicazioni Cloud. Ci è parso quindi importante approfondire questo argomento in un capitolo appositamente dedicato, il quarto, supportando anche in questo caso la trattazione teorica con un esempio concreto: BigTable, il sistema di Google per la gestione della memorizzazione di grandi quantità di dati. Dopo questo intermezzo, la trattazione procede risalendo lungo i livelli dell’architettura Cloud, ricalcando anche quella che è stata l’evoluzione temporale del Cloud Computing: nel quinto capitolo, dal livello Infrastructure as a Service si passa quindi a quello Platform as a Service, tramite lo studio dei servizi offerti da Google Cloud Platform. Il sesto capitolo costituisce invece il punto centrale della tesi, quello che ne soddisfa l’obbiettivo principale: esso contiene infatti uno studio approfondito sullo sviluppo di applicazioni orientate all’ambiente Cloud. Infine, il settimo capitolo si pone come un ponte verso possibili sviluppi futuri, analizzando quali sono i limiti principali delle tecnologie, dei modelli e dei linguaggi che oggi supportano il Cloud Computing. In esso viene proposto come possibile soluzione il modello ad attori; inoltre viene anche presentato il framework Orleans, che Microsoft sta sviluppando negli ultimi anni con lo scopo appunto di supportare lo sviluppo di applicazioni in ambiente Cloud.

Una rassegna dei sistemi operativi per il Cloud Computing

L'obbiettivo che ci poniamo con questa tesi è quello di esplorare il mondo del Cloud Computing, cercando di capire le principali caratteristiche architetturali e vedere in seguito i componenti fondamentali che si occupano di trasformare una infrastruttura informatica in un'infrastruttura cloud, ovvero i Cloud Operating System.

Contribution to multiuser videoconferencing systems based on cloud computing

Multi-user videoconferencing systems offer communication between more than two users, who are able to interact through their webcams, microphones and other components. The use of these systems has been increased recently due to, on the one hand, improvements in Internet access, networks of companies, universities and houses, whose available bandwidth has been increased whilst the delay in sending and receiving packets has decreased. On the other hand, the advent of Rich Internet Applications (RIA) means that a large part of web application logic and control has started to be implemented on the web browsers. This has allowed developers to create web applications with a level of complexity comparable to traditional desktop applications, running on top of the Operating Systems. More recently the use of Cloud Computing systems has improved application scalability and involves a reduction in the price of backend systems. This offers the possibility of implementing web services on the Internet with no need to spend a lot of money when deploying infrastructures and resources, both hardware and software. Nevertheless there are not many initiatives that aim to implement videoconferencing systems taking advantage of Cloud systems. This dissertation proposes a set of techniques, interfaces and algorithms for the implementation of videoconferencing systems in public and private Cloud Computing infrastructures. The mechanisms proposed here are based on the implementation of a basic videoconferencing system that runs on the web browser without any previous installation requirements. To this end, the development of this thesis starts from a RIA application with current technologies that allow users to access their webcams and microphones from the browser, and to send captured data through their Internet connections. Furthermore interfaces have been implemented to allow end users to participate in videoconferencing rooms that are managed in different Cloud provider servers. To do so this dissertation starts from the results obtained from the previous techniques and backend resources were implemented in the Cloud. A traditional videoconferencing service which was implemented in the department was modified to meet typical Cloud Computing infrastructure requirements. This allowed us to validate whether Cloud Computing public infrastructures are suitable for the traffic generated by this kind of system. This analysis focused on the network level and processing capacity and stability of the Cloud Computing systems. In order to improve this validation several other general considerations were taken in order to cover more cases, such as multimedia data processing in the Cloud, as research activity has increased in this area in recent years. The last stage of this dissertation is the design of a new methodology to implement these kinds of applications in hybrid clouds reducing the cost of videoconferencing systems. Finally, this dissertation opens up a discussion about the conclusions obtained throughout this study, resulting in useful information from the different stages of the implementation of videoconferencing systems in Cloud Computing systems. RESUMEN Los sistemas de videoconferencia multiusuario permiten la comunicación entre más de dos usuarios que pueden interactuar a través de cámaras de video, micrófonos y otros elementos. En los últimos años el uso de estos sistemas se ha visto incrementado gracias, por un lado, a la mejora de las redes de acceso en las conexiones a Internet en empresas, universidades y viviendas, que han visto un aumento del ancho de banda disponible en dichas conexiones y una disminución en el retardo experimentado por los datos enviados y recibidos. Por otro lado también ayudó la aparación de las Aplicaciones Ricas de Internet (RIA) con las que gran parte de la lógica y del control de las aplicaciones web comenzó a ejecutarse en los mismos navegadores. Esto permitió a los desarrolladores la creación de aplicaciones web cuya complejidad podía compararse con la de las tradicionales aplicaciones de escritorio, ejecutadas directamente por los sistemas operativos. Más recientemente el uso de sistemas de Cloud Computing ha mejorado la escalabilidad y el abaratamiento de los costes para sistemas de backend, ofreciendo la posibilidad de implementar servicios Web en Internet sin la necesidad de grandes desembolsos iniciales en las áreas de infraestructuras y recursos tanto hardware como software. Sin embargo no existen aún muchas iniciativas con el objetivo de realizar sistemas de videoconferencia que aprovechen las ventajas del Cloud. Esta tesis doctoral propone un conjunto de técnicas, interfaces y algoritmos para la implentación de sistemas de videoconferencia en infraestructuras tanto públicas como privadas de Cloud Computing. Las técnicas propuestas en la tesis se basan en la realización de un servicio básico de videoconferencia que se ejecuta directamente en el navegador sin la necesidad de instalar ningún tipo de aplicación de escritorio. Para ello el desarrollo de esta tesis parte de una aplicación RIA con tecnologías que hoy en día permiten acceder a la cámara y al micrófono directamente desde el navegador, y enviar los datos que capturan a través de la conexión de Internet. Además se han implementado interfaces que permiten a usuarios finales la participación en salas de videoconferencia que se ejecutan en servidores de proveedores de Cloud. Para ello se partió de los resultados obtenidos en las técnicas anteriores de ejecución de aplicaciones en el navegador y se implementaron los recursos de backend en la nube. Además se modificó un servicio ya existente implementado en el departamento para adaptarlo a los requisitos típicos de las infraestructuras de Cloud Computing. Alcanzado este punto se procedió a analizar si las infraestructuras propias de los proveedores públicos de Cloud Computing podrían soportar el tráfico generado por los sistemas que se habían adaptado. Este análisis se centró tanto a nivel de red como a nivel de capacidad de procesamiento y estabilidad de los sistemas. Para los pasos de análisis y validación de los sistemas Cloud se tomaron consideraciones más generales para abarcar casos como el procesamiento de datos multimedia en la nube, campo en el que comienza a haber bastante investigación en los últimos años. Como último paso se ideó una metodología de implementación de este tipo de aplicaciones para que fuera posible abaratar los costes de los sistemas de videoconferencia haciendo uso de clouds híbridos. Finalmente en la tesis se abre una discusión sobre las conclusiones obtenidas a lo largo de este amplio estudio, obteniendo resultados útiles en las distintas etapas de implementación de los sistemas de videoconferencia en la nube.

Proposta de framework para cloud computing em dispositivos móveis

Dissertação apresentada ao Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Desenvolvimento de Software e Sistemas Interactivos, realizada sob a orientação científica do Doutor Osvaldo Arede dos Santos, Professor Adjunto da Unidade Técnico Científica de Informática da Escola Superior de Tecnologia do Instituto Politécnico de Castelo Branco.

Meios de partilha de recursos educativos digitais: LMS, CMS e Cloud Computing

Para muitos, o ato de ensinar, era e continua a ser uma “arte”, em que os professores e os grandes mestres mais eficientes são aqueles que têm a capacidade e a arte de fazer passar as suas mensagens e conhecimentos, de forma simples e apelativa, independentemente da área de estudo. A informação relacionada com a aula, é cada vez mais digital, sendo importante, por parte dos docentes, o domínio de tecnologias de criação, organização e disponibilização de conteúdos. Essa partilha foi inicialmente possível pelas páginas Web e mais tarde pelas plataformas LMS (Learning Management System). Criar um Website era uma tarefa complicada quer ao nível do seu custo quer ao nível do domínio da tecnologia Web e era por vezes necessário contratar profissionais para o efeito. Surgiram então as CMS (Content Management System) que são tecnologias Open Source, que permitem a gestão de conteúdos. Neste sentido foi realizado um estudo com o objetivo de aferir sobre as competências dos professores no domínio da partilha de Gestão de Conteúdos Digitais. O presente estudo permitiu retirar conclusões sobre o potencial e aplicabilidade das CMS no ensino. O principal objetivo do presente estudo incidiu no potencial de distribuição e partilha de Recursos Educativos Digitais organizados sobre o ponto de vista pedagógico aos alunos. Foi ainda analisado e estudado o papel do Cloud Computing no processo de partilha colaborativa de documentos. Foi delineado como suporte à presente investigação um curso modelo que por sua vez foi implementado nas três principais CMS da atualidade e avaliado o potencial de cada uma neste contexto. Finalmente foram apresentadas as conclusões retiradas do presente estudo.

Sistema para a monitorização ativa com recurso ao cloud computing

O desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis já não é uma área recente, contudo continua a crescer a um ritmo veloz. É notório o avanço tecnológico dos últimos anos e a crescente popularidade destes dispositivos. Este avanço deve-se não só à grande evolução no que diz respeito às características destes dispositivos, mas também à possibilidade de criar aplicações inovadoras, práticas e passíveis de solucionar os problemas dos utilizadores em geral. Nesse sentido, as necessidades do quotidiano obrigam à implementação de soluções que satisfaçam os utilizadores, e nos dias de hoje, essa satisfação muitas vezes passa pelos dispositivos móveis, que já tem um papel fundamental na vida das pessoas. Atendendo ao aumento do número de raptos de crianças e à insegurança que se verifica nos dias de hoje, as quais dificultam a tarefa de todos os pais/cuidadores que procuraram manter as suas crianças a salvo, é relevante criar uma nova ferramenta capaz de os auxiliar nesta árdua tarefa. A partir desta realidade, e com vista a cumprir os aspetos acima mencionados, surge assim esta dissertação de mestrado. Esta aborda o estudo e implementação efetuados no sentido de desenvolver um sistema de monitorização de crianças. Assim, o objetivo deste projeto passa por desenvolver uma aplicação nativa para Android e um back-end, utilizando um servidor de base de dados NoSQL para o armazenamento da informação, aplicando os conceitos estudados e as tecnologias existentes. A solução tem como principais premissas: ser o mais user-friendly possível, a otimização, a escalabilidade para outras situações (outros tipos de monitorizações) e a aplicação das mais recentes tecnologias. Assim sendo, um dos estudos mais aprofundados nesta dissertação de mestrado está relacionado com as bases de dados NoSQL, dada a sua importância no projeto.

An intelligent clustering scheme for distributed intrusion detection in vehicular cloud computing

In recent years, vehicular cloud computing (VCC) has emerged as a new technology which is being used in wide range of applications in the area of multimedia-based healthcare applications. In VCC, vehicles act as the intelligent machines which can be used to collect and transfer the healthcare data to the local, or global sites for storage, and computation purposes, as vehicles are having comparatively limited storage and computation power for handling the multimedia files. However, due to the dynamic changes in topology, and lack of centralized monitoring points, this information can be altered, or misused. These security breaches can result in disastrous consequences such as-loss of life or financial frauds. Therefore, to address these issues, a learning automata-assisted distributive intrusion detection system is designed based on clustering. Although there exist a number of applications where the proposed scheme can be applied but, we have taken multimedia-based healthcare application for illustration of the proposed scheme. In the proposed scheme, learning automata (LA) are assumed to be stationed on the vehicles which take clustering decisions intelligently and select one of the members of the group as a cluster-head. The cluster-heads then assist in efficient storage and dissemination of information through a cloud-based infrastructure. To secure the proposed scheme from malicious activities, standard cryptographic technique is used in which the auotmaton learns from the environment and takes adaptive decisions for identification of any malicious activity in the network. A reward and penalty is given by the stochastic environment where an automaton performs its actions so that it updates its action probability vector after getting the reinforcement signal from the environment. The proposed scheme was evaluated using extensive simulations on ns-2 with SUMO. The results obtained indicate that the proposed scheme yields an improvement of 10 % in detection rate of malicious nodes when compared with the existing schemes.

Dependable decentralized storage management for cloud computing

The MAP-i Doctoral Program of the Universities of Minho, Aveiro and Porto.

An anonymous reputation mechanism for cloud computing networks using volunteer resources

One of the major problems when using non-dedicated volunteer resources in adistributed network is the high volatility of these hosts since they can go offlineor become unavailable at any time without control. Furthermore, the use ofvolunteer resources implies some security issues due to the fact that they aregenerally anonymous entities which we know nothing about. So, how to trustin someone we do not know?.Over the last years an important number of reputation-based trust solutionshave been designed to evaluate the participants' behavior in a system.However, most of these solutions are addressed to P2P and ad-hoc mobilenetworks that may not fit well with other kinds of distributed systems thatcould take advantage of volunteer resources as recent cloud computinginfrastructures.In this paper we propose a first approach to design an anonymous reputationmechanism for CoDeS [1], a middleware for building fogs where deployingservices using volunteer resources. The participants are reputation clients(RC), a reputation authority (RA) and a certification authority (CA). Users needa valid public key certificate from the CA to register to the RA and obtain thedata needed to participate into the system, as now an opaque identifier thatwe call here pseudonym and an initial reputation value that users provide toother users when interacting together. The mechanism prevents not only themanipulation of the provided reputation values but also any disclosure of theusers' identities to any other users or authorities so the anonymity isguaranteed.

Virtualización y cloud computing en la PYME

El presente documento introduce a las pequeñas y medianas empresas en el mundo de la virtualización y el cloud computing. Partiendo de la presentación de ambas tecnologías, se recorren las diferentes fases por las que atraviesa un proyecto tecnológico consistente en la instalación de una plataforma virtualizada que alberga los sistemas informáticos básicos en una PYME.

Plataforma "Cloud Computing" per la comunicació entre pares i professors (Saas)

El projecte que es presenta a continuació és el resultat fruit de la detecció d’un problema de comunicació entre les escoles (sobretot de primària) i el pares dels alumnes que hi cursen els estudis, i la necessitat de trobar-hi una solució. Amb aquesta premissa, i tenint en compte que la tecnologia cada vegada ens ofereix més i millors eines per gestionar les nostres necessitats, es porta a terme la construcció d’un servei al núvol (Saas) capaç de cobrir aquestes necessitats i de fer-ho de la manera més senzilla i eficient possible. La plataforma Aula és un servei on tant professors com pares dels alumnes poden comunicar-se i consultar la informació referent als seus alumnes (en el cas del professors), i dels seus fills (en el cas dels pares/tutors). La solució adoptada ha de ser capaç de funcionar sobre qualsevol aparell (ordinador, tablet o mòbil) i en qualsevol lloc on hi hagi connexió a Internet. No s’ha de realitzar cap tipus d’instal·lació un cop el sistema estigui funcionant, i s’hi podran registrar tants centres com siguin necessaris, així com professionals i pares dels alumnes. També s’ha valorat el manteniment mínim del sistema i la seva escalabilitat, per poder fer front a diferents volums de dades. Així doncs, el projecte Aula es presenta com una solució per gestionar el dia a dia dels professors i alumnes, però que no pretén ser substitut de cap altre sistema de gestió que pugui tenir el centre.

What are the opportunities and challenges of cloud computing technology in the healthcare information systems

This thesis discusses the opportunities and challenges of the cloud computing technology in healthcare information systems by reviewing the existing literature on cloud computing and healthcare information system and the impact of cloud computing technology to healthcare industry. The review shows that if problems related to security of data are solved then cloud computing will positively transform the healthcare institutions by giving advantage to the healthcare IT infrastructure as well as improving and giving benefit to healthcare services. Therefore, this thesis will explore the opportunities and challenges that are associated with cloud computing in the context of Finland in order to help the healthcare organizations and stakeholders to determine its direction when it decides to adopt cloud technology on their information systems.

Cloud computing contribution to manufacturing industry

Manufacturing industry has been always facing challenge to improve the production efficiency, product quality, innovation ability and struggling to adopt cost-effective manufacturing system. In recent years cloud computing is emerging as one of the major enablers for the manufacturing industry. Combining the emerged cloud computing and other advanced manufacturing technologies such as Internet of Things, service-oriented architecture (SOA), networked manufacturing (NM) and manufacturing grid (MGrid), with existing manufacturing models and enterprise information technologies, a new paradigm called cloud manufacturing is proposed by the recent literature. This study presents concepts and ideas of cloud computing and cloud manufacturing. The concept, architecture, core enabling technologies, and typical characteristics of cloud manufacturing are discussed, as well as the difference and relationship between cloud computing and cloud manufacturing. The research is based on mixed qualitative and quantitative methods, and a case study. The case is a prototype of cloud manufacturing solution, which is software platform cooperated by ATR Soft Oy and SW Company China office. This study tries to understand the practical impacts and challenges that are derived from cloud manufacturing. The main conclusion of this study is that cloud manufacturing is an approach to achieve the transformation from traditional production-oriented manufacturing to next generation service-oriented manufacturing. Many manufacturing enterprises are already using a form of cloud computing in their existing network infrastructure to increase flexibility of its supply chain, reduce resources consumption, the study finds out the shift from cloud computing to cloud manufacturing is feasible. Meanwhile, the study points out the related theory, methodology and application of cloud manufacturing system are far from maturity, it is still an open field where many new technologies need to be studied.

Major differences of cloud computing adoption in universities: Europe vs. Middle East

The extensive use of cloud computing in educational institutes around the world brings unique challenges for universities. Some of these challenges are due to clear differences between Europe and Middle East universities. These differences stem from the natural variation between people. Cloud computing has created a new concept to deal with software services and hardware infrastructure. Some benefits are immediately gained, for instance, to allow students to share their information easily and to discover new experiences of the education system. However, this introduces more challenges, such as security and configuration of resources in shared environments. Educational institutes cannot escape from these challenges. Yet some differences occur between universities which use cloud computing as an educational tool or a form of social connection. This paper discusses some benefits and limitations of using cloud computing and major differences in using cloud computing at universities in Europe and the Middle East, based on the social perspective, security and economics concepts, and personal responsibility.

Cloud computing - Moving to the cloud

Cloud computing innebär användning av datorresurser som är tillgängliga via ett nätverk, oftast Internet och är ett område som har vuxit fram i snabb takt under de senaste åren. Allt fler företag migrerar hela eller delar av sin verksamhet till molnet. Sogeti i Borlänge har behov av att migrera sina utvecklingsmiljöer till en molntjänst då drift och underhåll av dessa är kostsamma och tidsödande. Som Microsoftpartners vill Sogeti använda Microsoft tjänst för cloud computing, Windows Azure, för detta syfte. Migration till molnet är ett nytt område för Sogeti och de har inga beskrivningar för hur en sådan process går till. Vårt uppdrag var att utveckla ett tillvägagångssätt för migration av en IT-lösning till molnet. En del av uppdraget blev då att kartlägga cloud computing, dess beståndsdelar samt vilka för- och nackdelar som finns, vilket har gjort att vi har fått grundläggande kunskap i ämnet. För att utveckla ett tillvägagångssätt för migration har vi utfört flera migrationer av virtuella maskiner till Windows Azure och utifrån dessa migrationer, litteraturstudier och intervjuer dragit slutsatser som mynnat ut i ett generellt tillvägagångssätt för migration till molnet. Resultatet har visat att det är svårt att göra en generell men samtidigt detaljerad beskrivning över ett tillvägagångssätt för migration, då scenariot ser olika ut beroende på vad som ska migreras och vilken typ av molntjänst som används. Vi har dock utifrån våra erfarenheter från våra migrationer, tillsammans med litteraturstudier, dokumentstudier och intervjuer lyft vår kunskap till en generell nivå. Från denna kunskap har vi sammanställt ett generellt tillvägagångssätt med större fokus på de förberedande aktiviteter som en organisation bör genomföra innan migration. Våra studier har även resulterat i en fördjupad beskrivning av cloud computing. I vår studie har vi inte sett att någon tidigare har beskrivit kritiska framgångsfaktorer i samband med cloud computing. I vårt empiriska arbete har vi dock identifierat tre kritiska framgångsfaktorer för cloud computing och i och med detta täckt upp en del av kunskapsgapet där emellan.