Совершенствование процесса обработки данных при помощи облачных вычислений
Аннотация
Предлагаемая автором методика совершенствования процесса обработки данных способствует сокращению расходов на приобретение серверов и сетевого оборудования. Описанные облачные модели повышают надежность ИТ-ресурсов и способствуют обеспечению гибкости ИТ-инфраструктуры.
Ключевые слова: облачные вычисления, обработка данных, надежность ИТ-ресурсов, свойства облачной среды, типы вычислений, сервер.Ключевые слова:
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Расположение в «облаке» является самой молодой моделью размещения приложений. Несмотря на это, концепция облачных вычислений очень быстро развивается и является на сегодняшний день очень популярной в сфере информационных технологий. По оценкам аналитиков, облачные сервисы являются приоритетным направлением для организаций, так как они позволяют снизить затраты на инфраструктуру, уменьшить время администрирования и минимизировать расходы за счет технологии виртуализации.
Первая концепция облачных вычислений (Cloud computing) компании ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), сформулированная в 1970 году, заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети с возможностью получения данных и программ. Другая концепция – представление вычислительных мощностей как услуг. На этом развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов, после чего их развитию поспособствовал ряд факторов: увеличение пропускной способности интернет, развитие технологии виртуализации и развитие аппаратного обеспечения.
Сегодня концепция облачных вычислений трактуется по-разному. Компания Gartner (США) определяет ее как «образ компьютерных вычислений, при котором ИТ-ресурсы с высокой степенью масштабируемости предоставляются пользователям в виде услуги через Интернет». Аналитики компании Forrester (США) – как «пул управляемых вычислительных инфраструктур с высокой степенью масштабируемости для оказания платной услуги по размещению и выполнению клиентских приложений».
Рис.1. Концепция функционирования облачных вычислений
Wikipedia дает следующее определение: это модель обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам — как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и/или обращениями к провайдеру.
На основе анализа существующих понятий, автор формулирует собственное определение облачных вычислений – модель получения доступа по мере необходимости к внешним вычислительным ресурсам в виде сервиса, предоставляемого по сети.
Рассмотрим, как основные атрибуты облачных вычислений могут влиять на решение задач повышения доходов и снижения расходов организации.
1. Масштабируемость. Ввод новых продуктов и сервисов, расширение канала продаж и количества заказчиков требуют от информационных систем организации выдерживать растущие нагрузки и обрабатывать большие объемы данных. Быстрая и надежная работа, исключающая отказы в обслуживании, задержки в ответах от системы и сбои позволяют повысить лояльность и удовлетворенность заказчиков. Масштабируемое приложение позволяет выдерживать большую нагрузку, за счет увеличения количества одновременно запущенных экземпляров. Как правило, для одновременного запуска множества экземпляров используется типовое оборудование, что снижает общую стоимость владения и упрощает сопровождение инфраструктуры.
2. Эластичность. Гибкая реакция на изменяющиеся условия ведения бизнеса является одной из характеристик успешного бизнеса. Например, сложившаяся рыночная конъюнктура и действия конкурентов могут потребовать быстро внедрить новый продукт или услугу, проведя при этом полный цикл планирования, проектирования и разработки информационной системы. Эластичность позволяет быстро нарастить мощность инфраструктуры, без необходимости проведения начальных инвестиций в оборудование и программное обеспечение. Эластичность связана с масштабируемостью приложений, так как решает задачу моментального изменения количества вычислительных ресурсов, выделяемых для работы информационной системы.
3. Мультитенантность. Это один из способов снижения расходов за счет максимального использования общих ресурсов для обслуживания различных групп пользователей, разных организаций, разных категорий потребителей и т.п. Мультитенантность может быть особенно привлекательна для компаний-разработчиков приложений, так как позволяет снизить собственные расходы на оплату ресурсов облачной платформы и максимально использовать доступные вычислительные ресурсы.
4. Оплата за использование ресурсов. Это еще один атрибут облачных вычислений, позволяющий перевести часть капитальных издержек в операционные. Приобретая только необходимый объем ресурсов, можно оптимизировать расходы, связанные с работой информационных систем организации. А в сочетании с мультитенантностью, разделяя ресурсы между различными потребителями, можно снизить расходы еще больше. Эластичность позволит быстро изменить объем ресурсов в сторону увеличения или уменьшения, тем самым, приведя расходы на ИТ в соответствие с фактическими потребностям организации.
5. Самообслуживание. Быстрый вывод на рынок нового продукта или услуги в современных условиях сопровождается развертыванием или модификацией информационных систем. Традиционно, развертывание информационной системы предваряется определением спецификации оборудования, его закупкой и настройкой. В зависимости от того, кем производится процесс разработки приложения (контрактором или внутренними силами), он может потребовать выделения аппаратных ресурсов и установку программного обеспечения. Все это может занять длительное время: месяцы и даже годы. Самообслуживание позволяет потребителям запросить и получить требуемые ресурсы за считанные минуты. Как можно заметить, только сочетание нескольких атрибутов облачных вычислений приводит к достижению задачи повышения доходов и снижения расходов. Так, оплата только использованных ресурсов максимально эффективна в сочетании с эластичностью инфраструктуры. Эластичность, в свою очередь, предполагает, что приложения масштабируются, в противном случае, быстрое выделение ресурсов не приведет к повышению производительности.
Концептуально облачные вычисления предполагают оказание следующих услуг:
- Инфраструктура как услуга (Infrastructure as a service). Пользователю предоставляется компьютерная инфраструктура, обычно виртуальные платформы (компьютеры) связанные в сеть, которые он самостоятельно настраивает под собственные цели.
- Платформа как услуга (Platform as a service). Пользователю предоставляется компьютерная платформа, которая обычно включает операционную систему и прикладные сервисы.
- Программное обеспечение как услуга (Software as a service). Поставщики услуги, совместно с разработчиками SaaS приложений берут на себя разработку программ, их размещение, внедрение, обновление, техническую поддержку, а заказчик оплачивает только доступ к этому приложению через интернет. Таким образом, в отличие от обычной схемы приобретения лицензионного программного обеспечения, заказчик платит только за услугу (право пользования данной программой).
- Аппаратное обеспечение как услуга (Hardware as a Service). Пользователю услуги предоставляется оборудование на правах аренды, которое он может использовать для собственных целей.
- Рабочее место как услуга (Workplace as a Service). Компания использует облачные вычисления для организации рабочих мест своих сотрудников, настроив и установив все необходимое программное обеспечение, необходимое для работы персонала.
- Данные как услуга (Data as a Service). Пользователю предоставляется дисковое пространство, которое он может использовать для хранения больших объемов информации.
- Безопасность как услуга (Security as a Service). Услуга предоставляет возможность быстро развертывать продукты, позволяющие обеспечить безопасное использование веб-технологий, безопасность электронной переписки, а также безопасность локальной системы, что позволяет пользователям данного сервиса экономить на развертывании и поддержании своей собственной системы безопасности.
Приведем примеры концепций, отличающихся от облачных вычислений:
Автономные вычисления – пользователь приобретает компьютер соответствующей мощности, выплачивает стоимость программного обеспечения, и затем настраивает платформу, инсталлирует и настраивает программы, после чего становится возможным приступать к работе, сохраняя результаты на своих локальных ресурсах.
Коммунальные вычисления (utility computing) – на стороне заказывается услуга исполнения особо сложных вычислений или хранения массивов данных. Получили услугу – оплатили по факту полученных ресурсов.
Коллективные, или распределённые вычисления (grid computing) – большая ресурсоёмкая вычислительная задача распределяется для выполнения между множеством компьютеров, объединённых в мощный вычислительный кластер сетью в общем случае или интернетом в частности.
На практике границы между всеми этими типами вычислений достаточно размыты. Можно встретить облачные системы на базе модели распределённых вычислений с коммунальным принципом оплаты и всеми признаками автономных систем, и, наоборот, в любых сочетаниях. Однако будущее облачных вычислений значительно масштабнее коммунальных и распределённых систем, к тому же не каждый облачный сервис требует больших вычислительных мощностей с единой управляющей инфраструктурой или централизованным пунктом обработки платежей.
В настоящее время выделяют три облачные модели:
Публичное облако — это ИТ-инфраструктура, используемая одновременно множеством компаний и сервисов. Пользователи данных облаков не имеют возможности управлять и обслуживать данное облако, вся ответственность по этим вопросам возложена на владельца данного облака. Абонентом предлагаемых сервисов может стать любая компания и индивидуальный пользователь. Они предлагают легкий и доступный по цене способ развертывания веб-сайтов или бизнес-систем, с большими возможностями масштабирования, которые в других решениях были бы недоступны. Примеры: онлайн сервисы Amazon EC2 и Simple Storage Service (S3), Google Apps/Docs, Salesforce.com, Microsoft Office Web.
Частное облако — это безопасная ИТ-инфраструктура, контролируемая и эксплуатируемая в интересах единственной организации. Организация может управлять частным облаком самостоятельно или поручить эту задачу внешнему подрядчику. Инфраструктура может размещаться либо в помещениях заказчика, либо у внешнего оператора, либо частично у заказчика и частично у оператора. Идеальный вариант частного облака это облако, развернутое на территории организации, обслуживаемое и контролируемое ее сотрудниками.
Гибридное облако — это ИТ-инфраструктура, использующая лучшие качества публичного и приватного облака, при решении поставленной задачи. Как только внутренняя ИТ-инфраструктура не справляется с текущими задачами, часть мощностей перебрасывается на публичное облако (например, большие объемы статистической информации, которые в необработанном виде не представляют ценности для предприятия), а также для предоставления доступа пользователям к ресурсам предприятия (к частному облаку) через публичное облако.
Фундаментальное свойство облачной среды – это возможность полностью скрыть от пользователя особенности и сложности технологической инфраструктуры, причем независимо от модели облака. Модель облачных вычислений подразумевает получение пользователями стандартизированных ИТ-сервисов на принципах самообслуживания, беспрепятственный сетевой доступ к ресурсам, организацию пула ресурсов, обладающих высокой «эластичностью». Предоставление этих возможностей строится на абстрагировании инфраструктуры, автоматизации операций и управлении сервисами.
Повысить надежность ИТ-ресурсов позволяют многие из процессов, способствующих обеспечению гибкости ИТ-инфраструктуры:
- Виртуализация. Для создания виртуальных серверов используются образы имеющихся физических серверов или аналогичные им (точные копии производственных серверов). Виртуализация ресурсов позволяет не только сократить время тестирования, но и повысить надежность, поскольку исключается факт того, что ИТ-специалисты в разных расположениях по-разному настраивают серверы, что в свою очередь повышает вероятность сбоев в работе.
- Снижение роста числа серверов. Будь то общедоступное или частное облако, виртуализация позволяет запустить большее количество виртуальных компьютеров на меньшем количестве физических серверов. Это позволяет снизить риск сбоев в работе оборудования и сократить время создания надежной, отказоустойчивой аппаратной инфраструктуры.
- Упрощенная процедура восстановления после сбоев и обеспечение непрерывности бизнеса. Если вся ИТ-инфраструктура или ее большая часть виртуализована, процесс зеркалирования всей инфраструктуры становится значительно проще, как и процесс подключения пользователей к ней. Для этого им потребуется подключение к Интернету, а организации — система управления удостоверениями, которая объединяет в себе различные сценарии управления.
- Простая архивация и резервное копирование. Облако позволяет использовать для выполнения этих функций внешние ресурсы, одновременно сохраняя непосредственный контроль над этими процессами. Любые вопросы, касающиеся обеспечения соответствия нормативным требованиям, решаются за счет поставщика облачных вычислений.
В зависимости от архитектуры существующих приложений и технологий, на которых они реализованы, их перенос на облачную платформу может привести к получению ряда преимуществ, а может — к появлению дополнительных проблем, связанных, например, с обеспечением совместимости или ограничениями реализации серверной платформы на уровне облака. Следует отметить, что переход в облако не является тривиальной задачей и часто требует пересмотра и изменения архитектуры существующих решений, а иногда — полного отказа от них в пользу создания новых, реализованных с учетом возможностей, предоставляемых облачными платформами.
Литература
- 1.Gillam, Lee Cloud Computing: Principles, Systems and Applications / Nick Antonopoulos, Lee Gillam — L.: Springer, 2010. — 379 p.
2.А. Федоров, Д. Мартынов – WindowsAzure. Облачная платформа Microsoft – 2010
3. http://www.cnews.ru/
4. http://www.windowsazure.com/