Облачные вычисления

     Представьте, что крупный поставщик продает свои товары через Web-портал. Ему требуется доступ к серверам и инфраструктуре, чтобы поддерживать самые высокие пиковые нагрузки (дневные часы пик, предпраздничные часы пик), но большую часть времени можно справляться с нагрузками, используя меньше ресурсов. Возникает вопрос, нужна литакая большая инфраструктура, которая не используется полностью большую часть времени? Используя услуги хостинга, крупный производитель покупает необходимую инфраструктуру как сервис, вносит ежемесячную или ежегодную плату и больше не беспокоится об инфраструктуре. Он покупает именно столько ресурсов, сколько нужно в часы пиковых нагрузок. Используя облачные вычисления, можно платить только за фактически используемые ресурсы. Выгоды для потребителя совершенно очевидны.

Характеристики

Ключевые характеристики облачных вычислений:

• Пользователь не должен знать (и покупать) полный объем ресурсов, который может понадобиться во время пиковых нагрузок. Облачные вычисления предоставляют возможность масштабировать ресурсы, доступные приложению. Фирма, только начавшая бизнес, не должна беспокоиться о том, что ее рекламная кампания сработает слишком хорошо и серверы обвалятся от трафика.
• Потребители платят только за то, что используют. Им не нужно покупать серверы или ресурсы в объеме, соответствующем их максимальным потребностям. Часто это экономит средства.
• Облако автоматически (или в некоторых случаях в полуавтоматическом режиме) выделяет и освобождает по требованию ресурсы процессоров, дискового пространства и пропускной способности сети. При малом числе пользователей на сайте облако использует для поддержки его работы очень мало ресурсов, и наоборот.
• Поскольку центры обработки данных, где выполняются сервисы, имеют гигантские размеры и распределяют ресурсы среди больших групп пользователей, затраты на инфраструктуру (электроэнергия, здания и т.д.) уменьшаются. В результате затраты на отдельного пользователя оказываются ниже.

Пользователи получают необходимые  сервисы и платят только за их реальное использование. Если посещаемость Web-сайта  компании в рабочие дни велика, а в выходные дни почти отсутствует, оплачивается только необходимая мощность (и использование) в рабочие дни.

     Уровни

     Облачные вычисления имеют несколько уровней. Поставщики этих уровней предлагают очень разные сервисы и рабочие режимы. Некоторые поставщики концентрируются на создании и обслуживании огромного центра обработки данных, другие – на создании дружественных и богатых функциональными возможностями приложений. Такими уровнями (снизу вверх) являются: инфраструктура, системы хранения, платформа, приложение, сервисы и клиент.

  Инфраструктура

     На нижнем уровне находится инфраструктура услуги, или виртуализация платформ. Вы получаете серверную среду такого типа, какой захотите. Это базовое предложение; пользователям все равно приходится управлять сервером, заниматься установкой всего программного обеспечения и осуществлять поддержку самостоятельно. 
     Инфраструктура облачных вычислений отличается от сервисов традиционного хостинга масштабируемостью и оплатой только по факту использования. Фирму, только начинающую свою деятельность, может очень заинтересовать масштабируемость и отсутствие оплаты периода, когда сервис не используется. Это удобно, особенно когда вы пытаетесь поднять трафик своего Web-приложения, но не знаете, когда это произойдет и на сколько.

   Системы хранения

     На уровне систем хранения предлагается база данных или что-то подобное, а оплата взимается за количество использованных гигабайт в месяц. Этот уровень не является чем-то новым или особенным, за исключением полного набора сервисов. Конечно же, это очень важный уровень. 
     Существует много вариантов хранения данных. Некоторые из них являются традиционными базами данных, другие - например, Bigtable от Google или SimpleDB от Amazon - представляют собой фирменные решения с закрытой архитектурой.

   Платформа

     Уровень платформы – это, например, такие решения, как Ruby on Rails, LAMP или Python Django. Это уже более интересный уровень. Воображаемой начинающей фирме не нужно иметь дело с установкой серверного программного обеспечения или заниматься обновлением его версий, поскольку это входит в предлагаемые услуги. Фирма может сконцентрироваться на разработке и маркетинге своего приложения.

   Приложение

     Уровень приложений содержит приложения, предлагаемые в качестве сервисов. Наиболее известными примерами, наверное, являются Salesforce.com и Google Docs, хотя имеются сотни, если не тысячи реальных приложений, которые можно приобрести в качестве сервисов. 
     Облачными сервисами являются такие популярные Web-приложения, как Facebook, Flickr и LinkedIn. Пользователь, возможно, даже не знает, где работает приложение: в масштабируемом центре обработки данных, на обычном хостинге или в помещении поставщика сервисов. Но это не является заботой или проблемой пользователя, использующего приложение. Наверное, этот уровень является самой заметной частью облачных вычислений. Он наглядно демонстрирует преимущества, которые могут видеть пользователи.

   Сервисы

     Уровень сервисов содержит взаимодействующие по сети операции компьютер-компьютер. Самым распространенным примером этого уровня являются Web-сервисы. К другим примерам относятся платежные системы, такие как Paypal, и картографические сервисы, такие как Google Maps и Yahoo Maps.

   Клиент

     На вершине стека уровней находится клиентский уровень, к которому относятся пользователи облачных систем. Клиентами, к примеру, являются пользователи настольных систем (тонких или толстых клиентов) и мобильные пользователи (Symbian, Android, iPhone).

    Как видите, существует огромное количество возможностей как для поставщиков – в части предложения существующих или новых сервисов, так и для пользователей – в части поиска сервисов и приложений, решающих их проблемы. Однако имеются и определенные риски, которые должны понимать пользователи.

     Виды облачных вычислений

     С понятием облачных вычислений часто связывают такие сервис-предоставляющие (Everything as a service) технологии, как:

• "Инфраструктура как сервис" ("Infrastructure as a Service" или "IaaS")
• "Платформа как сервис" ("Platform as a Service", "PaaS")
• "Программное обеспечение как сервис" ("Software as a Service" или "SaaS").

Инфраструктура как сервис (Infrastructure as a Service – IaaS).

Вот некоторые основные концепции  IaaS:

• Выгрузка в облако (Cloudbursting).
• Вычисления с множественной арендой (Multi-tenant computing).
• Организация пулов ресурсов (Resource pooling).
• Гипервизор (Hypervisor).

     IaaS присущи два основных аспекта: эластичность (elasticity) и виртуализация (virtualization).

     Значение IaaS

     Главной ценностью IaaS с точки зрения бизнеса является концепция, называемая cloudbursting – процесс выгрузки задач в облако в период, когда необходимо максимальное количество вычислительных ресурсов. Потенциал экономии при этом очень велик, поскольку компании не нужно вкладывать средства в приобретение дополнительных серверов, загруженных на 70% мощности дважды или трижды в год, а в остальное время работающих с нагрузкой всего лишь 7-10%.

     Но чтобы использовать эти преимущества IaaS, ИТ-отделы должны уметь создавать и внедрять программное обеспечение, способное перераспределять процессы в облако IaaS. При создании и внедрении программного обеспечения, управляющего такими процессами перераспределения, нужно учитывать четыре важных фактора:

• Разработка приложений для закрытого IaaS-облака конкретного поставщика может стать дорогостоящей ошибкой, если этот поставщик прекратит свою деятельность.
• Сложность хорошо написанного программного обеспечения для перераспределения ресурсов высока и обычно требует наличия первоклассных разработчиков, которые стоят недешево. Вы сэкономите себе и своей организации много времени, нервов и непредвиденных затрат, вкладывая средства в самые лучшие ресурсы, которые только сможете найти.
• Что вы будете отправлять в облако для обработки? Отправка персональных данных, финансовой информации и данных о медицинском обеспечении может быть рискованной для организации с точки зрения соблюдения требований нормативных документов, таких как закон Сарбейнса-Оксли, закон Payment Card Industry (PCI) или Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA).
• Важно понимать опасность переноса в облако процессов, являющихся критически важными для повседневной работы компании. Рекомендуем создать таблицу, в одном столбце которой будут размещены процессы, затрагивающие данные, критичные в плане соответствия нормативным документам, во втором – задачи, критичные для ведения бизнеса, а в третьем – некритичные задачи. Перенос следует планировать только для тех элементов программного обеспечения, которые размещены в третьем столбце.

     Кроме того, необходимо учитывать текущее состояние рынка облачных вычислений с точки зрения привязки к поставщику. Использование виртуальных машин (VM), которые можно переносить из центров обработки данных в облако и между облаками разных поставщиков, может быть ценным активом компании, но такая возможность требует поддержки поставщиками стандартизированного формата файлов, что они делают с большой неохотой.

     В настоящее время не существует открытой спецификации, разработанной каким-либо органом по стандартизации. Другими словами, отсутствует стандартизированный формат, что больше всего усложняет ситуацию, поскольку нет никаких гарантий какой-либо поддержки выбранного вами формата. Однако стоит отметить, что зачастую существует возможность перенести виртуальную систему в другой формат при условии открытости спецификации этого формата и наличия доступа к ней. Обнадеживает недавно достигнутый значительный прогресс в поддержке формата Open Virtualization Format (OVF), который является прекрасным кандидатом на то, чтобы стать стандартом. Еще одним таким кандидатом является формат Virtual Machine Disk (VMDK). VMDK первоначально был собственностью VMware, но в настоящее время он является открытым и поддерживается многими поставщиками.

     Инфраструктура как актив

     Чтобы проиллюстрировать эволюцию облачных вычислений, рассмотрим развитие автомобильной промышленности за последние пять десятилетий. Конкурентным преимуществом для производителей автомобилей в 1960-1970 годы чаще всего было количество лошадиных сил и величина крутящего момента, которые можно было втиснуть в автомобиль. Однако в 1980 годы эта парадигма утратила актуальность, и на рынке произошел переход от парадигмы "инфраструктура как актив" к парадигме "инфраструктура как сервис".

     Точно так же подавляющее большинство успешных компаний за последние 50 лет потратили много драгоценного времени и ресурсов на построение инфраструктуры, нацеленной на получение дополнительных конкурентных преимуществ, создавая более крупные, быстрые и надежные сети, чем у конкурентов. Парадигма "инфраструктура как актив" в ИТ-области имеет ряд таких же негативных с точки зрения эффективности аспектов, как и мощные автомобили 60-х и 70-х годов. Что касается корпоративных вычислений, то среди таких аспектов следует отметить:

• Длительные периоды недоиспользования вычислительной мощности и производительности и расходы, связанные с выделением большого пространства для размещения аппаратного обеспечения в больших и дорогих центрах обработки данных.
• Потребность в дорогостоящих трудовых ресурсах, включая круглосуточное дежурство сетевых администраторов в центрах обработки данных, где размещается инфраструктура (серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и т.д.).
• Высокий барьер для "зеленых вычислений" (Green Computing) как результат высокого уровня неэкономного потребления энергии.

Чтобы облегчить понимание  трех категорий облачных вычислений, я создал перекрестную матрицу концепций (см.таблицу 1). Парадигма – это модель, которой следует большинство пользователей. Как упоминалось ранее, IaaS означает переход от парадигмы "инфраструктура как актив" к парадигме "инфраструктура как сервис". Две другие категории облачных вычислений, приведенные в таблице 1, также означают изменение парадигмы. PaaS (платформа как сервис) – это замена парадигмы "платформа как актив", требующей приобретения большого количества лицензий. То же можно сказать и о SaaS (программное обеспечение как сервис), которая является заменой парадигмы "программное обеспечение как актив" в форме лицензий на программное обеспечение, предоставляемых как сервис. Более подробная информация о PaaS и SaaS приведена во второй и третьей частях данной серии статей.

 
Таблица 1. Перекрестная матрица концепций трех категорий  облачных вычислений