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Sistemas Distribuídos 
From: Mastering Cloud Computing 
 Foundations and Applications Programming 
Rajkumar Buyya, Christian Vecchiola, Thamarai Selvi 
Morgan Kaufmann Publishers 
Cloud Computing 
2 
 
Sistemas Distribuídos 
1 - Introdução à Cloud: 
 
 
“As of now, computer networks are still in their infancy, but as they 
grow up and become sophisticated, we will probably see the spread of 
‘computer utilities’ which, like present electric and telephone utilities, 
will service individual homes and offices across the country” 
 
 
1969, Leonard Kleinrock, scientist at ARPANET 
 
 
 
3 
Visão actual: 
 
“I do not care where my servers are, who manages them, where my 
documents are stored, or where my applications are hosted. I just want 
them always available and access them from any device connected 
through Internet. And I am willing to pay for this service for as long as 
I need it.” 
 
 
Sistemas Distribuídos 
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Sistemas Distribuídos 
A cloud permite, a qualquer pessoa com um cartão de crédito aceder a: 
 - Hardware virtual; 
 - Ambientes de execução; 
 - Serviços de software; 
 
- A necessidade de armazenar dados e poder aceder-lhes a partir de 
qualquer lado, e 
- A necessidade de ter capacidade de computação à medida das 
necessidades 
São as razões mais comuns para considerar a utilização da Cloud. 
5 
 
Tecnologias de Cloud Computing 
I need to grow 
my 
infrastructure, 
but I do not 
know for how 
long… 
I cannot invest 
in 
infrastructure, I 
just started my 
business…. 
I want to focus on 
application logic 
and not 
maintenance and 
scalability issues 
I want to access 
and edit my 
documents and 
photos from 
everywhere.. 
I have a surplus of 
infrastructure that 
I want to make use 
of 
I have a lot of 
infrastructure that 
I want to rent … 
I have 
infrastructure and 
middleware and I 
can host 
applications 
I have 
infrastructure and 
provide 
application 
services 
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Sistemas Distribuídos 
A palavra cloud é associada a diferentes tecnologias, serviços e 
conceitos: 
 Virtualizaed infrastructure 
 Hardware on demand; 
 Pay as you go; 
 Utility computing; 
 IT out sourcing; 
 Platform as a service; 
 Sofware as a service; 
 Cloud Computing; 
 
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Tecnologias de Cloud Computing 
IT outsourcing 
Pay as you 
go 
No capital 
investments 
Quality of 
Service 
Security 
Billing 
Cloud 
Computing? 
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Sistemas Distribuídos 
Na verdade a tecnologia da Cloud, é algo que já estamos a usar há 
muito: 
- Aplicações distribuídas e serviços disponíveis na Web e que são 
acedidos pelos protocolos standard da Internet. 
 
 Definição: 
“Cloud Computing refers to both the applications delivered as services 
over the Internet and the hardware and system software in the 
datacenters that provide those services.” [1] 
 
[1] M. Armbrust, A. Fox, R. Griffith, A. D. Joseph, R. Katz, A. Konwinski, G. Lee, D. 
Patterson, A. Rabkin, I. Stoica, and M. Zaharia, “A view of cloud computing,” Commun. ACM, 
vol. 53, no. 4, pp. 50–58, Apr. 2010. 
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Sistemas Distribuídos 
Esta definição refere-se à computação na cloud como englobando 
todas as camadas do conceito de cloud, desde o hardware até aos 
serviços de software e aplicações. 
 
Dos mesmos autores: 
 Cloud computing é um novo modelo de negócio onde os consumidores 
podem ter acesso a hardware e software, através da internet pagando 
o serviço que utilizam (como fazemos com os serviços públicos de 
água e eletricidade) [1]. 
 
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Sistemas Distribuídos 
É introduzido o conceito de “everything as a service” – XaaS (2), 
onde os diferentes componentes do sistema podem ser fornecidos, 
medidos, e portanto ter um preço correspondente a um serviço. 
 
Esta abordagem tem implicações na forma como o software é 
construído, como é implantado (deployed), como pode ser acedido, 
como a infraestrutura de IT é desenhada, como as empresas vão alocar 
os custos para as necessidades de IT. 
 
(2) XaaS, acrónimo de X-as-a-Service, onde X pode ser substituído por 
uma série de valores: S para Software, I para infraestrutura, P para 
plataforma, H para hardware, D para base de dados, ID para 
identidade, etc. 
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Sistemas Distribuídos 
Definição: 
 
“Cloud Computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, 
on-demand network access to a shared pool of configurable computing 
resources (e.g., networks, servers, storage, applications and services) 
that can be rapidly provisioned and released with minimal management 
effort or service provider interaction”[3]. 
 
(Modelo para acesso a um conjunto partilhado de recursos computacionais 
(hardware, rede, servidores, armazenamento de dados, aplicações) que podem ser 
configurados de acordo com as necessidades do utilizador) 
 
[3] P. Mell and T. Grance, “The NIST definition of cloud computing. 
recommendations of the national institute of standards and technology,” NIST Special 
Publication, vol. 145, no. 6, pp. 1–2, 2011. 
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Sistemas Distribuídos 
A definição do NIST, realça a abordagem orientada à “utility”. 
 
 Os serviços são fornecidos, com um dado preço segundo uma 
estratégia “pay-per-use”. 
 
Considera-se que um serviço é fornecido segundo um modelo de cloud 
se: 
 
- É acessível através de um web browser, ou através de uma API de 
“Web services”; 
 
- Para começar a aceder ao serviço, não é necessário qualquer 
investimento inicial; 
 
- Apenas se paga o que se usa e enquanto se usa. 
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Sistemas Distribuídos 
Apesar de muitos serviços serem grátis para utilizadores individuais, 
geralmente até um certo limite de recursos, para as empresas existe um 
esquema de preços que os utilizadores subscrevem. 
 
 
Entre cada utilizador e o fornecedor de serviços é assinado um 
Service Level Agreement onde são estabelecidas as garantias dadas 
pelo fornecedor de serviços e as contrapartidas em caso de não 
cumprimento. 
 
 
 
 
Visão geral de como o modelo de cloud computing funciona: 
 
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Manjrasoft
Compute
Storage
Applications
Development and 
Runtime Platform
Public Clouds
Subscription-Oriented Cloud Services:
X{compute, apps, data, ..} 
as a Service (..aaS)
Clients
Other
Cloud Services
Govt.
Cloud Services
Private
Cloud
Cloud 
Manager
14 
15 
 
Sistemas Distribuídos 
Consideram-se três modelos principais de implantação (deployment 
models) e acesso à cloud: 
(têm a ver com a localização, e a gestão da estrutura de cloud) 
 
 
• Public clouds 
 Se a infraestrutura física pertence a um fornecedor de serviços, e 
qualquer utilizador paga para usar os seus serviços. 
 
• Private clouds 
 - Se a cloud é construída para uso exclusivo de uma organização. 
 
• Hybrid Clouds 
 Se a cloud é uma combinação dos dois modelos anteriores. 
 
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Cloud Deployment Models 
Private/Enterprise 
Clouds 
* A public Cloud model 
within a company’s 
own Data Center / 
infrastructure for 
internal and/or 
 partners use. 
 Public/Internet 
Clouds 
* 3rd party, 
multi-tenant Cloud 
infrastructure 
& services: 
 
 * available on 
subscription basis to all. 
Hybrid/Inter 
Clouds 
* Mixed usage of 
private and public 
Clouds: Leasing public 
cloud services 
when private cloud 
capacity is 
insufficient17 
 
Sistemas Distribuídos 
Consideram-se três modelos de serviço (service models): 
 
(têm a ver com o tipo de serviços que podem ser acedidos na cloud) 
 
 
“Infrastructure as a Service” (IaaS): 
- Se disponibiliza capacidade de computação, rede e armazenamento 
de dados. 
 
Exemplos: 
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), Eucalyptus, OpenNebula, 
Nimbus, OpenStack, … 
 
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Sistemas Distribuídos 
(IaaS): 
 
 - Hardware virtual é fornecido na forma de instâncias de máquinas 
virtuais; 
 - O modelo de preço é geralmente definido por hora de utilização, e 
depende das caraterísticas do hardware virtual; 
 
- O armazenamento de dados é fornecido como espaço em disco. 
 
- A rede é fornecida como uma coleção de serviços que fazem a 
gestão da rede entre máquinas virtuais e a sua ligação à Internet ou a 
outras clouds. 
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Sistemas Distribuídos 
“Platform as a Service” (PaaS): 
- Se disponibiliza ferramentas para desenvolver produtos de software; 
 
Exemplos: Google App Engine, Windows Azure, LunaCloud, PiCloud, 
Amazon Web Services … 
 
 
- Fornecem máquinas virtuais, sistemas operativos, aplicações, 
frameworks de desenvolvimento, … 
 
- O fornecimento dos serviços é garantido por um middleware que 
cria o ambiente virtual onde as aplicações são desenvolvidas. É da 
responsabilidade do fornecedor fornecer escalabilidade e tolerância 
a falhas. 
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Sistemas Distribuídos 
(PaaS): 
 
- O utilizador pode focar-se na lógica da aplicação. 
 
- O utilizador tem um maior nível de abstração, mas também tem 
menos controlo sobre o ambiente de execução. 
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Sistemas Distribuídos 
“Software as a Service” (SaaS): 
- Quando o utilizador compra uma subscrição para usar um software 
online. 
 
 Exemplos: GoogleApps, Oracle OnDemand CRM, email, 
Microsoft Office 365, … 
 
 - As aplicações são partilhadas por vários utilizadores, mas a 
interação de cada utilizador com a aplicação é isolada dos restantes 
utilizadores. 
 
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Sistemas Distribuídos 
Runtime Environment for Applications 
Development and Data Processing Platforms 
Examples: Windows Azure, Hadoop, Google AppEngine 
Platform as a 
Service 
Virtualized Servers 
Storage and Networking 
Examples: Amazon EC2, S3, Rightscale, vCloud 
Infrastructure as a 
Service 
End user applications 
Scientific applications 
Office automation, Photo editing, 
CRM, and Social Networking 
Examples: Google Documents, Facebook, Flickr, Salesforce 
Software as a Service Web 2.0 
Interfaces 
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Sistemas Distribuídos 
Mudança de Paradigma 
 
- O modelo foi proposto sobre conceitos e tecnologias já existentes. 
 
- O que mudou foi a abordagem de como os serviços são produzidos e 
consumidos. 
 
Um fornecedor de Cloud possui uma enorme estrutura concentrada em 
datacenters (e.g., Google Cloud possui 35 datacenters espalhados pelo 
nundo) construídos segundo critérios de: 
 
 - eficiência de alocação de recursos; 
 - eficiência energética; 
 - localização com acesso de rede privilegiado (high-speed networks) 
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Sistemas Distribuídos 
O que o modelo de “Cloud Computing” traz de novo? 
 
•A perceção de uma capacidade ilimitada de recursos; 
 
Através da tecnologia de virtualização tem-se acesso a um conjunto de 
instâncias de máquinas virtuais cujo número depende da quantidade de 
recursos necessária em cada momento. 
 
 
• Elimina ou reduz o investimento inicial em Tecnologias de 
Informação (IT); 
 
Uma empresa pode usar os serviços sem necessidade de possuir um 
departamento de informática. 
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Sistemas Distribuídos 
O que o modelo de “Cloud Computing” traz de novo? 
 
• Permite a utilização dos recurso à medida que são necessários; 
 
 Os utilizadores podem aumentar ou reduzir a utilização dos recursos à 
medida das necessidades de cada momento pagando apenas o que 
utilizam. 
 
 
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Sistemas Distribuídos 
Características, segundo o NIST: 
 
• Broad network access (Interoperabilidade de acesso). 
 
 - O acesso aos recursos da cloud é disponibilizado pelos protocolos 
standard da internet que são independentes das plataformas e 
acedíveis por todo o tipo de clientes. 
 
• Rapid Elasticity (Elasticidade de recursos) 
 
 - O sistema pode adicionar recursos, seja alocando mais capacidade de 
computação para as máquinas iniciais, ou alocando mais máquinas. 
Estes recursos podem ser adquiridos e libertados a qualquer momento 
pelo cliente. 
 
 
 
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Sistemas Distribuídos 
Características, segundo o NIST: 
 
• Resource Pooling 
 
 - O fornecedor de cloud cria um conjunto de recursos comuns, que 
que serão partilhados pelos vários clientes num modelo 
multi-tenant. Os recursos físicos e virtuais, são alocados /realocados 
à medida das necessidades. Para o cliente é criada uma abstração que 
esconde a localização dos recursos. 
 
• Measured Service (Serviço mensurável) 
 
 - O sistema é medido, auditado e reportado ao cliente tendo como base 
um sistema de medida. 
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Sistemas Distribuídos 
Características, segundo o NIST: 
 
- O serviço é cobrado segundo a quantidade de dados que armazenou, 
o número de transações, operações de I/O, capacidade de computação 
usada, … 
 
 
• On-demand Self-service 
 
 - O cliente pode alocar recursos sem necessidade de interagir com o 
pessoal do fornecedor da cloud. 
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Sistemas Distribuídos 
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Sistemas Distribuídos 
Outras características / vantagens: 
 
• Redução de custos 
 
- A utilização dos recursos é otimizada, permitindo reduzir os custos. 
 
 
• Facilidade de utilização 
 
- Não existe necessidade de adquirir licenças de hardware ou software 
para utilizar ou implementar serviços. 
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Sistemas Distribuídos 
Outras características / vantagens: 
 
• Confiabilidade 
 
- A possibilidade de fazer balanceamento de carga e replicação de 
serviços, torna mais fácil a implementação de sistemas tolerantes a 
falhas. 
 
• Low barrier to entry 
 
- Uma empresa pode ter acesso a recursos de computação sem 
investimento em equipamento, pessoal, desenvolvimento e 
manutenção. 
 
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Sistemas Distribuídos 
Desvantagens: 
 
• Soluções não personalizadas 
 
- Muitas das aplicações ou serviços são genéricas e não adaptadas ao 
cliente 
 
• Problemas de largura de banda 
 
- Aplicações com elevados níveis de transferência de dados podem 
não ser eficientes na Cloud. 
 
 
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Sistemas Distribuídos 
Desvantagens: 
 
• Segurança e privacidade 
 
- Os dados estão numa estrutura desconhecida do cliente. 
 
O cliente pode ter problemas em confiar dados críticos a terceiros, 
 
Perda de controlo dos recursos por parte do utilizador; 
 
 
 
 
 
 
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Sistemas Distribuídos 
Desafios: 
 
- Desafios técnicos: como otimizar o fornecimento dinâmico dos 
recursos, garantindo a qualidade de serviço, mas reduzindo custos. 
 
- Desafios de segurança: mesmo que os dados sejam encriptados na 
comunicação, eles têm de ser desencriptados para serem 
processados. Como garantir a privacidade? Como proteger contra 
ataques mal intencionados? 
 
- Problemas legais: cada país tem a sua legislação de proteção de 
dados. Podem levantar-se problemas sobre quem tem direito de 
acesso aos dados, por exemplo em empresas investigadas por 
ilegalidades.35 
 
Sistemas Distribuídos 
Licenças 
 
• Quando se compra um Software tradicional, é usada uma licença 
denominada End User Licence Agreement (EULA), que descreve: 
 
- O Software comprado é do cliente; 
- Pode ser instalado em uma ou mais máquinas; 
- Permite uma ou mais ligações; 
- Possui limitações que o próprio fabricante colocou no Software; 
… 
 
• As aplicações distribuídas pela Internet criaram a necessidade de 
mudar a forma como o Software é licenciado. 
 
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Sistemas Distribuídos 
Service Level Agreements (SLA) 
 
 
Um SLA é um contrato que descreve o desempenho do serviço 
contratado entre o cliente e o fornecedor (cloud provider). 
 
 
 - Inicialmente eram negociadas entre cliente e fornecedor 
 
 - Atualmentes são contratos standardizados até que o cliente tenha um 
consumo elevado de serviços. 
 
 
 
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Sistemas Distribuídos 
Service Level Agreements (SLA) 
 
• Um SLA geralmente especifica os seguintes parâmetros: 
 
- Disponibilidade de serviço (uptime); 
- Tempo de resposta e latência; 
- Confiabilidade dos componentes do serviço; 
- Responsabilidades das partes; 
- Garantias 
 
• Se o fornecedor falhar em alguns dos parâmetros, compromete-se a 
compensar o cliente com um crédito, ou a pagar uma multa. 
 
• Um SLA funciona como um seguro de compra. 
 
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Sistemas Distribuídos 
 
• Na prática, não existe uniformidade no modelo das SLAs, nem na 
forma como os serviços são taxados. 
 
• Existem vários modelos de licenças. Ex. The open Source Model . 
(http://opensource.org/licenses) 
 
• Cada organização está a colocar preços aos seus produtos de forma 
diferente: 
 
 - App Store 
 
 - Google Play 
 
 - Carbonite