ESCUELA TECNICA´ SUPERIOR DE INGENIER´IA INFORMATICA´ GRADO EN INGENIER´IA INFORMATICA´ Monitorizaci´ona nivel de Plataforma de servicios desplegados en la Nube Monitoring Platform of Cloud Services Realizado por Samuel G´omezCabrera Tutorizado por Francisco Javier Dur´anMu~noz Departamento Lenguajes y Ciencias de la Computaci´on UNIVERSIDAD DE MALAGA´ MALAGA,´ Julio 2015 Fecha defensa: El Secretario del Tribunal Resumen El desarrollo y crecimiento de tecnolog´ıasbasadas en Cloud Computing o Computaci´on en la Nube nos proporciona un nuevo modelo de entender el desarrollo y computaci´onde aplicaciones y servicios. Este modelo est´abasado en internet y permite poner al alcance de usuarios y desarrolladores de software un conjunto de recursos que pueden utilizar re- motamente sin el esfuerzo derivado de la implantaci´ony mantenimiento de equipos f´ısicos. As´ı,los distintos proveedores de servicios de computaci´onen la Nube proporcionan alta disponibilidad, flexibilidad, y diferentes capas de abstracci´oncon diferentes caracter´ısticas y recursos bajo demanda. A pesar de las numerosas ventajas de la Nube, el despliegue de aplicaciones y servicios trae de la mano nuevos desaf´ıos.Cuestiones como la interoperabilidad entre distintas Nu- bes, o la reconfiguraci´ony gesti´ondin´amicade servicios son algunos de los problemas que es necesario abordar de forma eficiente. En este trabajo, se desarrolla una infraestructura para dar soporte a la gesti´ony monitorizaci´onde servicios distribuidos en diferentes nubes. En concreto, se utilizan mecanismos para la especificaci´onde componentes y sensores para su despliegue a trav´esde diferentes proveedores de Nube. La monitorizaci´onde la plata- forma subyacente a cada aplicaci´ones realizada a trav´esde estos sensores, encargados de recopilar informaci´onsensible de an´alisis.Los datos recopilados de cada componente per- miten a los usuarios tomar decisiones de reconfiguraci´onde sus aplicaciones, y ejecutarlas a trav´esde tecnolog´ıasque permiten cambiar el estado del servicio. Palabras claves: Computaci´onen la Nube, Monitorizaci´on, Abstract Cloud Computing is a rapidly growing area that provide a new way to understand software and applications development. This Internet-based model provides a set of re- sources that can manage remotely without the investment needed to deploy and maintain their own infrastructure, to both users and software developers. Thus, Cloud computing providers offer high availability, flexibility, and different abstraction layers with different features and on-demand resources. Despite cloud benefits, deployment of applications and services brings new challenges to address. Issues such as interoperability between clouds, reconfiguring tasks and dynamic services management are part of the problems that we need to deal with. This project developed an infrastructure to managing and monitoring distributed systems among dif- ferent Clouds. In particular, a set of technologies have been developed in order to specify components and sensors to be deployed through different Cloud providers. Monitoring the underlying platform of each application is carried out by sensors, which are responsible of collecting value data. The information obtained supports users to make robust decisions to reconfigure their applications. Keywords: Cloud Computing, monitoring ´Indice 1. Introducci´on 10 1.1. Motivaci´on.................................... 10 1.2. Objetivos.................................... 11 1.3. Estructura de la memoria........................... 12 2. Estado del arte 13 2.1. Computaci´onen la Nube............................ 13 2.1.1. Antecedentes.............................. 13 2.1.2. Definici´ony caracter´ısticas....................... 13 2.1.3. Capas de abstracci´on.......................... 14 2.1.4. Tipos de Nubes............................. 17 2.2. Desaf´ıose ideas claves de la Nube....................... 18 2.2.1. Interoperabilidad entre Nubes: IaaS y PaaS............. 19 2.2.2. SLA & QoS............................... 23 2.3. Monitorizaci´on................................. 25 2.3.1. Monitorizaci´onen la Nube....................... 26 2.3.2. Herramientas.............................. 27 3. Desarrollo de la Infraestructura 30 3.1. Estudio del sistema............................... 30 3.1.1. Alcance................................. 30 3.1.2. Situaci´onactual............................. 31 3.1.3. Estudio y valoraci´onde alternativas.................. 31 3.2. An´alisisdel sistema............................... 32 3.2.1. Objetivos................................ 32 3.2.2. Requisitos del sistema......................... 33 3.2.3. Casos de uso.............................. 34 3.2.4. Identificaci´on de subsistemas...................... 39 3.3. Dise~noy especificaci´ondel sistema...................... 41 3.3.1. Arquitectura del sistema........................ 41 3.3.2. Dise~node la realizaci´onde los casos de uso.............. 43 3.3.3. Modelo de datos............................ 58 3.4. Implementaci´onde la infraestructura..................... 60 3.4.1. Medios.................................. 60 3.4.2. Tecnolog´ıas............................... 61 3.4.3. Descripci´onde la soluci´on....................... 64 4. Resultados y Pruebas de an´alisis 68 5. Conclusiones 82 5.1. Trabajos futuros................................ 83 Referencias Bibliogr´aficas 84 Anexo I. Descripci´ont´ecnicadel equipo servidor 88 Anexo II. Instrucciones de instalaci´on 89 ´Indice de figuras 1. Capas de abstracci´onde la Nube y software tradicional........... 15 2. Pir´amidede capas de abstracci´onde la Nube................. 17 3. Tipos de Nube y ejemplos........................... 18 4. CU 01. Casos de uso de acceso al sistema y modificar perfil, y gesti´onde usuarios..................................... 36 5. CU 02. Casos de uso de creaci´on,consulta y borrado de sensor....... 37 6. CU 03. Casos de uso de despliegue de aplicaciones y sensores........ 37 7. CU 05. Casos de uso de monitorizaci´ony reconfiguraci´onde aplicaciones. 38 8. Diagrama de subsistemas............................ 40 9. Arquitectura del sistema............................ 42 10. Diagrama de secuencia inicio de sesi´on.................... 44 11. Diagrama de secuencia modificar usuario................... 45 12. Diagrama de secuencia modificar contrase~na................. 46 13. Diagrama de secuencia crear usuario..................... 47 14. Diagrama de secuencia borrar usuario..................... 48 15. Diagrama de secuencia crear sensor...................... 49 16. Diagrama de secuencia consultar sensor.................... 50 17. Diagrama de secuencia eliminar sensor.................... 51 18. Diagrama de secuencia desplegar aplicaci´on.................. 52 19. Diagrama de secuencia desplegar sensor.................... 53 20. Diagrama de secuencia consultar servicios.................. 54 21. Diagrama de secuencia monitorizar aplicaci´on................ 55 22. Diagrama de secuencia reconfigurar aplicaci´on................ 56 23. Diagrama de secuencia consultar hist´orico.................. 57 24. Diagrama de entidad-relaci´on......................... 59 25. Filosof´ıas´ıncronaMulti-thread frente la as´ıncronade Nodejs........ 61 26. Representaci´onjer´arquica de aplicaciones y entidades en Brooklyn..... 63 27. Especificaci´onde aplicaci´onweb de Chat en formato YAML y la estructura generada en Brooklyn.............................. 68 28. Especificaci´onde localizaciones en formato YAML y despliegue de sensores 69 29. Especificaci´onde servicios y selecci´onde sensores para despliegue..... 71 30. Informaci´onacerca del estado de los servicios desplegados.......... 72 31. Monitorizaci´onde CPU en instancia de amazon y en instancia local.... 73 32. Monitorizaci´onde CPU en instancia de amazon y en instancia local, ano- taciones relevantes............................... 74 33. Monitorizaci´onde CPU en instancia de amazon y en instancia local, sua- vizado de valores................................ 75 8 34. Monitorizaci´onde peticiones por segundo al servidor web, peticiones a la base de datos y tiempo de CPU de la instancia de amazon......... 76 35. Interfaz de la aplicaci´onweb desplegada en la m´aquina local y base de datos en una instancia de Amazon....................... 77 36. Interfaz de la consola de amazon ec2 donde se muestra la instancia desple- gada que contiene la base de datos MySQL.................. 77 37. Interfaz de reconfiguraci´onde My Web Cluster. Acci´onde parado del com- ponente...................................... 78 38. Consulta de datos en hist´oricosobre los valores recogidos de CPU..... 79 39. Consulta de datos en hist´oricosobre los valores recogidos de consultas a la base de datos.................................. 80 40. Consulta de datos en hist´oricosobre los valores recogidos de peticiones al servidor web................................... 81 ´Indice de tablas 1. Proyectos multi-cloud.............................. 21 2. Librer´ıasy herramientas multi-cloud..................... 22 3. Importancia de la monitorizaci´onen la Nube................. 26 4. Servicios de monitorizaci´onde Nube ofrecidos por los proveedores..... 28 5. Servicios y herramientas de monitorizaci´on.................. 29 6. Descripci´onde componentes y objetivos.................... 32 7. Descripci´onde los requisitos del sistema................... 33 8. conjunto de recursos de la REST API del sistema.............. 67 9 1. Introducci´on 1.1. Motivaci´on Actualmente existen multitud de proveedores de Cloud que ofertan sus recursos de computaci´onmediante