Bulut Bilişim ve Sanallaştırma

Konu Anlatımı

Bulut Bilişim Nedir?

Bulut bilişim, kullanıcının satın almadığı fiziksel sunucularda, başka bir sağlayıcının işletme ettiği işlem, depolama ve ağ kaynaklarını talep üzerine kullanmasıdır. Kaynaklar sanal olarak sunulur; kullanıcı bir makine satın almak yerine istediği işlem gücünü, depolama alanını ve ağ bant genişliğini kullandığı süre kadar öder. Böylece yatırım maliyeti, sabit bakım maliyetine dönüşür ve kapasite ihtiyaç anında değişse bile altyapı günler içinde ayarlanabilir.

Bulutun taşıdığı temel fayda esnekliktir: kullanım yükü düştüğünde kaynak azaltılır, yükseldiğinde eklenir. Bu davranış bulutta ölçekleme adımlarıyla, bulut dışında ise yeni sunucu siparişi ve bekleme süresiyle mümkündür.

Hizmet Modelleri ve Sorumluluk Sınırı

Hizmet olarak altyapı modelinde sağlayıcı yalnızca sanal makineyi, depolamayı ve ağı işletir; işletim sistemi, yazılım ve güncellemeler kullanıcının sorumluluğundadır. Hizmet olarak platform modelinde çalışma zamanı ve veri tabanı katmanı da sağlayıcıya geçer, geliştirici yalnızca kodu yazar. Hizmet olarak yazılım modelinde uygulamanın tamamı sağlayıcı tarafından sunulur, kullanıcı tarayıcıdan erişir. Fonksiyon modelinde ise kod yalnızca olay tetiklendiğinde çalışır ve işi bitince kapanır.

Sorumluluk sınırı bir güvenlik sorusudur. Her katman azaldıkça kullanıcının işletmesi gereken yüzey küçülür; ama verinin kendisinden, erişimlerden ve kullanıcı davranışından kullanıcı sorumludur. Kurumsal tasarımda bu sınır, kabul edilebilir yazılım sürümleri, günlük kaydı ve erişim denetimi maddeleriyle açıkça yazılır.

Sanal Makine ile Kapsayıcı

Sanal makine, donanımı bölüştüren yazılımın üzerinde oluşan tam bir sanal bilgisayardır ve kendi işletim sistemi, dosya sistemi ve ağ yığını vardır. Yalıtımı güçlüdür; biri çöktüğünde diğerleri etkilenmez. Kapsayıcı ise işletim sistemi çekirdeğini konuk işletim sistemiyle paylaşır, yalnızca uygulamayı ve bağımlılıklarını paketler. Bu yüzden çok daha hafiftir, saniyeler içinde başlar ve yüzlerce kopya tek sunucuda çalışabilir.

• Sanal makine yalıtımı güçlüdür, başlangıcı yavaştır ve her kopyada tam işletim sistemi taşır.
• Kapsayıcı yüzeysel yalıtım yapar, başlangıcı hızlıdır ve yalnızca uygulama katmanını paketler.
• İkisi birbirine alternatif değildir; aynı sistemde farklı iş yükleri için birlikte kullanılır.

Ölçekleme ve Yük Dengeleme

Dikey ölçekleme tek bir örneğin işlemci, bellek veya diskini büyütmektir; kopyalama yapmaz, duraklama olmadan büyütülemez ve maliyeti kademeli olarak yükselir. Yatay ölçekleme ise aynı işi daha çok örneğe dağıtır; her örnek küçük tutulabildiği için arıza alanı da küçülür. Otomatik ölçeklemede bir izleme ölçütü, örneğin kuyrukta bekleyen istek sayısı, eşiği aştığında yeni örnekleri devreye alır, altına inince kapatır.

Yük dengeleyici gelen istekleri sağlıklı örnekler arasında dağıtır. Yük dengeleme kurulmadan ölçekleme yapılmazsa eklenen örnekler boş kalır ve kapasite artışı hiçbir işe yaramaz.

Erişilebilirlik ve Süreklilik

Hizmet sözleşmesindeki erişilebilirlik oranı, hizmetin sözleşme süresi boyunca ne kadar süre erişilebilir olacağını belirtir. Bileşenlerin bağımsız olduğu varsayımında sistemin oranı bileşen oranlarının çarpımıdır; bileşen sayısı arttıkça oran hızla düşer. Bölgeleri ayrılmış kurulum, coğrafi olarak uzak veri merkezlerinde birden çok kopya tutarak tek merkezli bir kesintinin tüm hizmeti durdurmasını engeller.

Maliyet ve Süreklilik Arasındaki Denge

Bulut faturası üç ana kalemden oluşur: işlem süresi, depolama hacmi ve ağdan çıkış aktarımı. Üçü farklı ölçülür; kapsayıcıda çalışma süresi, sanal makinede ay sonu düşülmemiş saatler, depolamada ise ay sonundaki hacim ücretlendirilir. Süreklilik hedefi yükseldikçe yedek kopya sayısı ve bölge dağılımı artar, maliyet de doğru orantılı biçimde yükselir.

Bu nedenle bulut tasarımında tek bir doğru erişilebilirlik oranı yoktur. İşin kesinti maliyeti ile altyapının sürekli maliyeti karşılaştırılarak hedef belirlenir; izleme ve etiketleme ile maliyet kalemlerinin sorumlusu bulunur ve tasarım buna göre sürdürülür.

Ne Öğreneceğiz

Bulut hizmet modellerini, sanal makine ile kapsayıcı ayrımını, ölçekleme türlerini ve aylık maliyet hesabını karşılaştırarak bulut altyapısını doğru tasarlar. Bu konuda ögrenme çıktıları:

• Hizmet olarak altyapı, platform, yazılım ve fonksiyon modellerini sorumluluk sınırlarıyla ayırt eder.
• Sanal makine ile kapsayıcıyı yalıtım gücü, başlangıç süresi ve yoğunluk açısından karşılaştırır.
• Dikey ve yatay ölçeklemeyi maliyet, başarım ve arıza alanı ölçütleriyle seçmeyi gerekçelendirir.
• Aylık işlem, depolama ve aktarım kalemlerini toplayarak bulut maliyetini hesaplar ve kıyaslar.
• Bileşen sayısını erişilebilirlik oranına bağlayarak süreklilik hedefini belirler.

Ön Bilgi

Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:

• Bulutta ücret, kullanılan kaynak ve süreyle orantılı olarak oluşur.
• Erişilebilirlik yüzdesi bileşen sayısıyla çarpılarak düşer.
• Sanal makine kendi işletim sistemini taşır, kapsayıcı çekirdeği paylaşır.
• Dikey ölçekleme kopyalamaz, yatay ölçekleme kopyalar ve arıza alanını küçültür.
• Otomatik ölçekleme, yük dengeleyici olmadan ek kapasiteyi verimsiz bırakır.
• Yedekleme, geri yükleme provası yapılmadan tamamlanmış sayılmaz.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: Aylık 720 saat çalışan bir sanal makine için saatlik 0,12 dolar, 150 GB disk için GB başına aylık 0,10 dolar ve 250 GB aktarım için GB başına 0,08 dolar ücretlendiriliyor.

1. İşlem kalemini saat ile saatlik ücretin çarpımı olarak hesapla.
2. Depolama kalemini hacim ile aylık birim ücretin çarpımı olarak hesapla.
3. Aktarım kalemini hacim ile birim ücretin çarpımı olarak hesapla.
4. Üç kalemi toplayıp birimi koru.

Sonuç/cevap: İşlem 720 × 0,12 = 86,4 dolar, depolama 150 × 0,10 = 15 dolar, aktarım 250 × 0,08 = 20 dolardır. Toplam 86,4 + 15 + 20 = 121,4 dolar aylık maliyet bulunur.

İleri Örnek

Daha ileri bir uygulama:

Soru: 500 MB boyutunda bir yedek dosyası 200 Mbps bağlantı üzerinden indiriliyor.

1. Mbps değerini saniyedeki megabayta çevir.
2. Dosya boyutunu bu değere böl.
3. Sonucu saniye biriminde yaz.

Sonuç/cevap: 200 Mbps değeri saniyede 25 MB'ye karşılık gelir. 500 / 25 = 20 saniye aktarım süresi bulunur; oran yanlış alınırsa süre on katına yakın çıkar.

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Aylık maliyeti kalemleriyle toplama konusunun adımları:

1. İşlem kalemini saat ile saatlik ücretin çarpımı olarak hesapla.
2. Depolama kalemini hacim ile aylık birim ücretin çarpımı olarak hesapla.
3. Aktarım kalemini hacim ile birim ücretin çarpımı olarak hesapla.
4. Üç kalemi toplayıp birimi koru.

Karşılaştırma Tablosu

Sık Yapılan Hatalar

Yalnızca işlem ücretini hesaplamak: Depolama ve aktarım kalemleri de ayrı ayrı ücretlendirildiği için yalnızca saat maliyetini toplamak gerçek faturanın çok altında bir değer verir.

Erişilebilirliği toplamak: Bileşen oranları birbirine bağımsız olduğunda toplanmaz, çarpılır; toplama işlemi imkânsız bir yüzde 100 oranı üretebilir.

Kapsayıcıyı sanal makine sanmak: Kapsayıcı çekirdeği paylaştığı için birbirini etkileyebilir; yalıtım gerektiren işlerde sanal makine seçmek gerekir.

Ölçeklemeyi tek başına uygulamak: Yeni örnekler eklense bile istek dağıtıcı yoksa bu örnekler boş kalır ve kapasite artışı işe yaramaz.

Yedeği var saymak: Geri yükleme provası yapılmadan alınan yedek, işe yaramadığı anlatılamayan bir dosya yığınından ibaret kalır.

Özet

Bulut bilişimde kaynaklar sanal olarak sunulur ve ücret, kullanılan süreyle orantılı ödenir; hizmet olarak altyapı, platform, yazılım ve fonksiyon modellerinde sorumluluk sınırı daralır. Sanal makine kendi işletim sistemiyle güçlü yalıtım kurarken kapsayıcı çekirdeği paylaşıp hızlı başlar; dikey ölçekleme tek örneği büyütür, yatay ölçekleme kopyalar ve yük dengeleyici gerektirir. Maliyet, işlem süresi, depolama hacmi ve aktarım hacminin toplamıdır: 720 × 0,12 + 150 × 0,10 + 250 × 0,08 toplamı 121,4 dolar eder. Erişilebilirlik bileşenler çarpılarak bulunur; üç bileşen yüzde 99,5 ise 0,995 × 0,995 × 0,995 = 0,985075 yani yüzde 98,5 çıkar. Kapasite hesabında eşzamanlı istek sayısı yanıt süresine bölünür, 25 istek ve 0,12 saniye için 208,33 istek/saniye bulunur; 200 Mbps bağlantıda 500 MB dosya 500 / 25 = 20 saniyede iner.

Kendini Dene

Soru: Yönerge: Bir okulun web sitesi buluta taşınıyor. Öğrenci portalının yıl içinde yükü değişken, sınav haftasında aniden çok yükseliyor. (I) seçilecek hizmet modellerini ve gerekçelerini, (II) sanal makine ile kapsayıcı arasındaki seçim ölçütlerini, (III) tasarımda uygulanacak ölçekleme ve yük dengeleme adımlarını, (IV) erişilebilirlik hedefinin nasıl belirleneceğini, (V) yıllık maliyet kalemlerini madde madde açıkla.

Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Hizmet modellerinin gerekçesiyle seçilmesi 5 puan; sanal makine ve kapsayıcı karşılaştırmasının ölçütlerle yapılması 5 puan; ölçekleme ve yük dengeleme adımlarının sıralanması 6 puan; erişilebilirlik hedefinin bileşen sayısıyla ilişkilendirilmesi 4 puan; maliyet kalemlerinin dört başlıkta sayılması 5 puan. Toplam 25 puan. Model cevap: Portal için yazılım hizmeti, yönetim gerektiren iç servis için platform hizmeti seçilir. Güçlü yalıtım gereken veri tabanı sanal makinede, hızlı dağıtılan yardımcı servisler kapsayıcıda çalışır. Ölçeklemede taban kapasite asgari tutulur, kuyruk uzunluğu eşiği aşınca örnek eklenir, yük düşünce örnek kaldırılır; istekler yük dengeleyiciden dağıtılır. Erişilebilirlik hedefi bileşen sayısına bölünerek belirlenir. Maliyet; işlem, depolama, aktarım, izleme ve eğitim kalemleriyle yazılır.