Hva er egentlig nettskyen?

Nettskyen, bare skyen eller Cloud, er blitt et dagligdags begrep. I praksis betyr det at vi har tilgang til lagring og prosessering av egne data over internett fra noen som driver slike tjenester profesjonelt. Alle fra deg og meg til gigantiske selskaper kjøper dette som tjenester i stedet for å stå for driften selv. Stort sett betyr det en stor forenkling, at dataene er lett tilgjengelige og trygge, og man kan leie fra lite til enorm prosesseringskapasitet når det trengs.

Før måtte man holde seg med egne servere eller datasentre som gjorde slike jobber. Nå slåss store aktører om å få levere lagring, prosessering, nettverk og i økende grad applikasjoner til selskaper.

Hvorfor eie når du kan leie?

Det er mange svar på det enkle spørsmålet. Det første har med pris å gjøre. Det å dele på ressurser er alltid billigere enn å eie selv, om ikke ressursene man eier selv har veldig høy utnyttelsesgrad. Det har de sjelden. Dessuten sparer man inn på ekspertise som er tiltakende vanskelig å få tak i og som plutselig kan finne seg noe annet å gjøre. Datasikkerhet er også et viktig poeng. De store skyaktørene har mye større ressurser på dette området enn noen kan holde seg med privat.

Når vi snakker om nettsky, tenker de fleste på mange enorme datasentre drevet av de store aktørene, noe som gir dem skalafordeler. Men det er også private nettskyer som driftes med den samme teknologien og som er i ferd med å erstatte teknologien i det tradisjonelle datasenteret. En hybrid sky er en mellomløsning som bruker ressurser fra begge. For eksempel ved å fylle på med prosessering når det private skysenteret ikke har nok kapasitet. Trengs det en halv million prosessorkjerner for å kjøre en intens beregningsjobb over begrenset tid, er ikke det noe man holder seg med selv.

Virtualisering og utnyttelse

Virtualisering er en helt sentral funksjon som i stor grad har gjort skyen til en slik suksess. Den tillater at man kan dele opp fysiske prosessorer og disker i virtuelle, og ta dem i bruk etter behov. En virtuell maskin, eller gjestemaskin som den kan kalles, kan kjøre Windows, Linux eller andre driftsmiljøer via en såkalt hypervisor på en vertsmaskin. Som igjen kan være utstyrt med prosessorer som kan være X86-kompatible, ARM-baserte eller en annen arkitektur. På den måten kan man kjøre mange virtuelle maskiner på en og samme prosessor, og på de kan det kjøre programvare fra ulike kunder, som er helt separert fra hverandre. Det samme gjelder disker som kan deles opp i virtuelle disker.

Poenget med slik virtualisering er å utnytte ressursene best mulig. Skykundene vil bare se de ressursene de leier, selv om de kan befinne seg på samme prosessorer og disker som andre leietakere.

Dette betyr at utnyttelsesgraden på prosessorer og lagringsutstyr er mye høyere enn det som er normalt i private datasentre. Dette vil selvfølgelig variere, men det er ikke uvanlig at utnyttelsesgraden går opp mange hundre prosent. Det betyr lavere kostnad for prosesseringen og lagringen, men også mye lavere energikostnader for IT-bruken. Faktisk er overgangen til sky svært viktig for å redusere veksten av energibruken som IT legger beslag på. AWS mener deres datasentre bruker mindre enn 20 prosent av strømmen til såkalt «on prem» utstyr. Det vil si egne datasentre, eller on premise. De samme tallene gjelder nok også for de andre store aktørene.

Store aktører

Generelt er det veldig billig å bruke skyløsninger til å lagre data, mens prosessering koster selv om prisene faller her også etter hvert som volumene øker og prosessorene blir mer energieffektive.

Typisk vil prosessorkortene skiftes ut etter fire år eller før det. Da har nye prosessorer utviklet seg så mye at ytelsen og energiforbruket gjør at skiftet lønner seg. Samtidig reduseres sjansen for at det oppstår feil.

Det er Amazon Web Services (AWS) som er størst av skyleverandørene med en markedsandel på 34 prosent. Microsoft er nummer to med sin Azure plattform, som har 22 prosent andel. På tredjeplass kommer Google Cloud Platform (GCP) med 9,5 prosent. Deretter følger veldig mange små og bittesmå aktører.

IaaS, PaaS, SaaS

Det er mange former for skytjenester, men IaaS – Infrastructure-as-a-Service, infrastruktur som en tjeneste – er det vi oftest tenker på. Dette er en mer rendyrket erstatning for egne datasentre hvor man leier disker, prosessorer og nettverk. Det å sette opp og kjøpe dette som en tjeneste er svært fort gjort i en nettleser.

PaaS, Platform-as-a-Service, handler om å leie den fysiske infrastrukturen, men også å leie og kjøre alt fra operativsystemer til databaser og applikasjoner i skyen. Det kan på en måte beskrives som IaaS med et lag leid programvare på toppen. Dette er et vekstområde for skyaktørene, som hele tiden fyller på med egen og andres programvare til utleie.

SaaS, eller Software-as-a-Service, er i stor grad det nettskykundene selv kjører i skyen og tilbyr egne kunder via nettlesere, mobilapper eller tynne klienter. Kundene til SaaS-operatørene kommer rett inn i programvaretjenesten som kan være en app for kollektivtransport, strømbruk, parkering, strømmeunderholdning, lagring av data, osv. Brukerne trenger ikke forholde seg til om det er AWS, Microsoft, Google eller andre som står for driften. De forholder seg bare til selve tjenesten over nettet.

Ulike soner

Nettskyen handler om å bygge store datasentre og utnytte skalafordeler. Men også om at dataene lagres og prosesseres sikkert. Data som lagres på en disk er sårbare. Det har mange erfart hvis datalageret i en PC tar kvelden. I skyen blir de samme dataene lagret på flere disker. gjerne i ulike datasentre og til og med i ulike geografiske regioner. Svikter energitilførselen i et datasenter eller det rammes av terror ligger dataene trygt et annet sted.

Når AWS lagrer et bilde du laster opp ligger det tre kopier i tre såkalte tilgjengelighetssoner, som er en klynge av datasentre. Det gir en sikkerhet på 99,99999, men den kan økes til 99,999999999 ved å lagre det seks ganger. Men det stopper ikke der. Bildet kan lagres i andre geografiske regioner som det er 33 av rundt om i verden.

Alle datasentrene er bygget opp på samme standardiserte arkitektur. Microsoft og Google har liknende avtaler.

Bestemmer lagringsteknologi

Det er opp til brukerne å bestemme hvor fort det skal gå, og det er mange måter å få fart på dataene. Det som lagres i skyen må hentes fra et lager når det skal brukes. Da hjelper det ikke hvor mange ganger den samme filen er sikkerhetslaget. Den må hentes fort og sendes raskt. Hvor fort dataene kan hentes ut handler om teknologien som benyttes. Gode gamle harddisker som spinner rundt, finnes i ulike hastighetsklasser, og derav prisklasser. Skal det gå raskere kan man oppgradere slik at dataene lagres på flashminne, slik vi nå bruker i de aller fleste bærbare PC-er. Det er selvfølgelig dyrere. Er kravene til hastighet enda større er det mulig å velge såkalte RAM-disker som er vesentlig raskere enn flashminne igjen. Og koster veldig mye mer.

Det er også mulig å leie billig arkivlagring av f.eks. veldig store datamengder slik som seismikk eller historiske sensordata. Det kan ta timer å hente fram slike data, noe som betyr at de sannsynligvis ligger på billig tape i stedet for disk.

Generelt er det et kontinuerlig prisfall på å lagre data. Det har med prisfallet på disker og minnebrikker å gjøre, men også skala fordi vi lagrer stadig mer data i nettskyen. Bare tenk på alle mobilene som dytter stadig flere bilder og videoer i økende oppløsning til skylagre.

Det kan være langt til et skybasert datasenter, og det er ikke alltid nettverket fram til brukeren står klart til å ta unna. Derfor benyttes såkalte CDN, Content Delivery Network, som bufrer opp dataene som forventes etterspurt mye nærmere brukerne. På samme måte som for eksempel Netflix, NRK og andre gjør for ikke å overbelaste de sentrale serverne.

Egne prosessorer

De store skyaktørene opererer med enorme antall fysiske servere, og veksten er formidabel. Det betyr at de har vært, og er, de aller største prosessorkundene. Ikke bare av Intels X86-prosessorer, men et vell av ulike arkitekturer for å tilfredsstille alle mulige behov. AWS tilbyr over 600 ulike arkitekturer og de produserer også sine egne. De hevder at de nye Gravitron 3 prosessorene som er bygget på en ARM arkitektur bruker 50 prosent mindre strøm samtidig som de koster 40 prosent mindre enn X86.

Google gjør det samme, og bygger sine egne ARM-baserte Tenor-prosessorer som de også har utgaver av som benyttes i mobilene de selger. De har også egne prosessorer for å kjøre kunstig intelligens, datasikkerhet og andre funksjoner.

Det har vært en årelang debatt om hvorvidt det er trygt å sende data ut av landet for prosessering og lagring. Det er en debatt som vil fortsette, men det er et faktum at de store hackertilfellene vi har sett har skjedd på «on prem» datasentre.

Det største hinderet for en mer effektiv nettsky er ulike regler i forskjellige land. Mange venter på at EU skal vedta et skikkelig regelverk på området hvor sikkerhet prioriteres i stedet for å bygge geografiske grenser for dataene som lagres og behandles.

KI og edge

Det siste året har kunstig intelligens (KI) fått enorm oppmerksomhet. De store språkmodellene vi har sett nesten skremmende resultater fra krever enormt mye datakraft som bare er praktisk å kjøre i nettskyen.

Det vi kaller edge computing, og som oversatt til norsk, kan være databehandling på kanten eller i periferien, er en del av skybegrepet. Det er rett og slett servere som er koblet til de sentrale datasentrene, men står nærmere datakildene og kommuniserer med dem. De gjør en preprosessering av f.eks. sensordata før de sendes til de sentrale datasentrene slik at de blir dataredusert og sendes i riktig format. På den måten avlaster de den sentrale resursen på flere nivåer.

Kilder: AWS, Microsoft og Google

Artikkelen ble først publisert i TU-magasinet, nr. 3/2023