облачные вычисления. БОРУХ Облачные вычисления. Лабораторная работа Практическое изучение Windows Azure 66 Лабораторная работа Применение облачных сервисов в организации сетевого взаимодействия 72 Ключи к тестам 74 Список литературы 75 3 введение изучение дисциплины Облачные вычисления
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
2 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 Раздел 1. Облачные вычисления. Свойства и характеристики 4 1.1 Облачные вычисления. История 4 1.2 Характеристики 5 1.3 Модели развёртывания 6 1.4 Модели обслуживания 7 1.4.1. Программное обеспечение как услуга SaaS 7 1.4.2. Платформа как услуга PaaS 10 1.4.3. Инфраструктура как услуга IaaS 12 1.5. Технологии 18 Тест к разделу 1 20 Раздел 2. Технологии виртуализации 26 2.1 Технологии виртуализации 26 2.2 Преимущества виртуализации 28 2.3 Виртуализация серверов 32 2.4 Полная виртуализация. Паравиртуализация 35 2.5 Виртуализация на уровне ядра ОС. Виртуализация приложений. Виртуализация представлений 36 2.6 Где применяется виртуализация 40 2.7. Обзор технологий виртуализации 42 2.8. Как работает виртуализация сегодня. Что ждет виртуализацию в будущем 45 Тест к разделу 2 47 Раздел 3. Обзор современных облачных платформ 52 Раздел 4. Тенденции развития облачных технологий 60 4.1. Совершенствование Machup 60 4.3. Некоторые вызовы и риски 63 Лабораторная работа № 1. Практическое изучение Windows Azure 66 Лабораторная работа № 2. Применение облачных сервисов в организации сетевого взаимодействия 72 Ключи к тестам 74 Список литературы 75 3 ВВЕДЕНИЕ Изучение дисциплины «Облачные вычисления» базируется на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин «Основы алгоритмизации и программирования», «Web-программирование и Интернет технологии». Целью настоящего учебного пособия является: знакомство студентов специальности 1304000 «Вычислительная техника и программное обеспечение» с основами облачных вычислений. Сегодня под облачными вычислениями обычно понимают возможность получения необходимых вычислительных мощностей по запросу из сети, причем пользователю не важны детали реализации этого механизма и он получает из этого «облака» все необходимое. Облачные вычисления представляют собой динамически масштабируемый способ доступа к внешним вычислительным ресурсам в виде сервиса, предоставляемого посредством Интернета, при этом пользователю не требуется никаких особых знаний об инфраструктуре «облака» или навыков управления этой «облачной» технологией. Облачные вычисления - это новый подход, позволяющий снизить сложность ИТ-систем, благодаря применению широкого ряда эффективных технологий, управляемых самостоятельно и доступных по требованию в рамках виртуальной инфраструктуры, а также потребляемых в качестве сервисов. Переходя на частные облака, заказчики могут получить множество преимуществ, среди которых снижение затрат на ИТ, повышение качества предоставления сервиса и динамичности бизнеса". Концепция «облачных» вычислений появилась не на пустом месте, а явилась результатом эволюционного развития информационных технологий за последние несколько десятилетий и ответом на вызовы современного бизнеса. Перспективы «облачных» вычислений неизбежны, поэтому знание об этих технологиях необходимо любому специалисту, который связывает свою текущую или будущую деятельность с современными информационными технологиями. Данное учебное пособие существенно дополнит учебную литературу по облачным вычислениям, а также предназначено для использования студентами и преподавателями при организации практических работ, позволяющих закрепить теоретический материал и привить минимальные практические навыки. 4 РАЗДЕЛ 1. ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ. СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.1. Облачные вычисления. История Облачные вычисления (англ. cloud computing) - модель обеспечения удобного сетевого доступа по требованию к некоторому общему фонду конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам - как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами или обращениями к провайдеру. Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности (англ. elastic computing) облачных услуг. История.Ранние концепции использования вычислительных ресурсов по принципу системы коммунального хозяйства относят к 1960-м годам (к Джону Маккарти или Джозефу Ликлайдеру). Следующими шагами к концептуализации облачных вычислений считаются появление CRM- системы Salesforce.com, предоставляемой по подписке в виде веб-сайта (1999) и начало предоставления услуг по доступу к вычислительным ресурсам через Интернет книжным магазином Amazon.com (2002). Развитие сервисов Amazon, фактически превратившейся благодаря этим услугам в технологическую компанию, привело к формулировке идеи вычислительной эластичности и запуску в августе 2006 года проекта под названием Elastic Computing Cloud (Amazon EC2). Практически одновременно с запуском ECC термины cloud и cloud computing прозвучали в одном из выступлений главы Google Эрика Шмидта, начиная с этого времени встречаются многочисленные упоминания облачных вычислений в СМИ, в публикациях специалистов по информационным технологиям, в научно- исследовательской среде. Отсылка к «облаку» использовалась как метафора, основанная на изображении Интернета на диаграмме компьютерной сети, или как образ сложной инфраструктуры, за которой скрываются все технические детали. В начале 2008 года OpenNebula NASA, в рамках проекта, финансируемого Европейской комиссией RESERVOIR, стала первым программным обеспечением с открытым исходным кодом для развертывания частных и гибридных облаков. В апреле 2008 года Google выпустил Google App Engine в бета-версии. К середине 2008 года Gartner увидел возможность с помощью облачных вычислений «сформировать отношения между потребителями ИТ- услуг, теми, кто использует ИТ-услуги, и теми, кто их продает», и отметил, 5 что «организации переходят от принадлежащих компании аппаратных и программных активов к использованию сервисно-ориентированных моделей», так что «прогнозируемый переход к вычислениям приведет к резкому росту ИТ-продукции в некоторых областях и значительному сокращению в других областях». Запуск в 2009 году приложений Google Apps отмечается как следующий важный шаг к популяризации и осмыслению облачных вычислений. В 2009-2011 годы были сформулированы несколько важных обобщений представлений об облачных вычислениях, в частности, выдвинута модель частных облачных вычислений[⇨], актуальная для применения внутри организаций, выделены различные модели обслуживания (SaaS[ ⇨], PaaS[⇨], IaaS[⇨]). В 2011 году Национальный институт стандартов и технологий сформировал определение, которое структурировало и зафиксировало все возникшие к этому времени трактовки и вариации относительно облачных вычислений в едином понятии. 1.2. Характеристики Национальным институтом стандартов и технологий США зафиксированы следующие обязательные характеристики облачных вычислений: Самообслуживание по требованию(англ. self service on demand) - потребитель самостоятельно определяет свои вычислительные потребности: серверное время, скорости доступа и обработки данных, объём хранимых данных - без взаимодействия с представителем поставщика услуг; Универсальный доступ по сети - услуги доступны потребителям по сети передачи данных вне зависимости от используемого терминального устройства; Объединение ресурсов (англ. resource pooling) - поставщик услуг объединяет ресурсы для обслуживания большого числа потребителей в единый пул для динамического перераспределения мощностей между потребителями в условиях постоянного изменения спроса на мощности; при этом потребители контролируют только основные параметры услуги (например, объём данных, скорость доступа), но фактическое распределение ресурсов, предоставляемых потребителю, осуществляет поставщик (в некоторых случаях потребители всё-таки могут управлять некоторыми физическими параметрами перераспределения, например, указывать желаемый центр обработки данных из соображений географической близости); Эластичность - услуги могут быть предоставлены, расширены, сужены в любой момент времени, без дополнительных издержек на взаимодействие с поставщиком, как правило, в автоматическом режиме; Учёт потребления - поставщик услуг автоматически исчисляет потреблённые ресурсы на определённом уровне абстракции (например, объём хранимых данных, пропускная способность, количество 6 пользователей, количество транзакций) и на основе этих данных оценивает объём предоставленных потребителям услуг. С точки зрения поставщика, благодаря объединению ресурсов и непостоянному характеру потребления со стороны потребителей, облачные вычисления позволяют экономить на масштабах, используя меньшие аппаратные ресурсы, чем требовались бы при выделенных аппаратных мощностях для каждого потребителя, а за счёт автоматизации процедур модификации выделения ресурсов существенно снижаются затраты на абонентское обслуживание. С точки зрения потребителя эти характеристики позволяют получить услуги с высоким уровнем доступности (англ. high availability) и низкими рисками неработоспособности, обеспечить быстрое масштабирование вычислительной системы благодаря эластичности без необходимости создания, обслуживания и модернизации собственной аппаратной инфраструктуры. Удобство и универсальность доступа обеспечивается широкой доступностью услуг и поддержкой различного класса терминальных устройств (персональных компьютеров, мобильных телефонов, интернет- планшетов). 1.3. Модели развёртывания Частное облако (англ. private cloud) - инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации), возможно также клиентами и подрядчиками данной организации. Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и оно может физически существовать как внутри, так и вне юрисдикции владельца. Публичное облако (англ. public cloud) - инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, научных и правительственных организаций (или какой-либо их комбинации). Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца - поставщика услуг. Общественное облако (англ. community cloud) - вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи (например, миссии, требований безопасности, политики, и соответствия различным требованиям). Общественное облако может находиться в кооперативной (совместной) собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и оно может физически существовать как внутри, так и вне юрисдикции владельца. 7 Гибридное облако (англ. hybrid cloud) - это комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных или общественных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями передачи данных и приложений (например, кратковременное использование ресурсов публичных облаков для балансировки нагрузки между облаками). 1.4. Модели обслуживания 1.4.1 Программное обеспечение как услуга SaaS Программное обеспечение как услуга (SaaS, англ. Software-as-a- Service) – модель, в которой потребителю предоставляется возможность использования прикладного программного обеспечения провайдера, работающего в облачной инфраструктуре и доступного из различных клиентских устройств или посредством тонкого клиента, например, из браузера (например, веб-почта) или посредством интерфейса программы. Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, в том числе сети, серверов, операционных систем, хранения, или даже индивидуальных возможностей приложения (за исключением ограниченного набора пользовательских настроек конфигурации приложения) осуществляется облачным провайдером. Основное преимущество модели SaaS для потребителя услуги состоит в отсутствии затрат, связанных с установкой, обновлением и поддержкой работоспособности оборудования и работающего на нём программного обеспечения. В модели SaaS: приложение приспособлено для удаленного использования; одним приложением пользуется несколько клиентов (приложение коммунально); оплата взимается либо в виде ежемесячной абонентской платы, либо на основе объёма операций; техническая поддержка приложения включена в оплату; модернизация и обновление приложения происходит оперативно и прозрачно для клиентов. Как и во всех формах облачных вычислений, заказчики платят не за владение программным обеспечением как таковым, а за его аренду (то есть за его использование через мобильное приложение или веб-интерфейс). Таким образом, в отличие от классической схемы лицензирования программного обеспечения, заказчик несет сравнительно небольшие периодические затраты, и ему не требуется инвестировать значительные средства в приобретение прикладной программы и необходимых программно- платформенных и аппаратных средств для его развёртывания, а затем поддерживать его работоспособность. Схема периодической оплаты 8 предполагает, что если необходимость в программном обеспечении временно отсутствует, то заказчик может приостановить его использование и заморозить выплаты разработчику [1] С точки зрения разработчика некоторого проприетарного программного обеспечения модель SaaS позволяет эффективно бороться с нелицензионным использованием программного обеспечения, поскольку программное обеспечение как таковое не попадает к конечным заказчикам. Кроме того, концепция SaaS часто позволяет уменьшить затраты на развёртывание и внедрение систем технической и консультационной поддержки продукта, хотя и не исключает их полностью. Ключевые характеристики. Программное обеспечение по требованию обладает следующими ключевыми признаками: доступ к программному обеспечению, разработанному в соответствии с моделью ПО как услуга, предоставляется удалённо по сетевым каналам и, как правило, через веб-интерфейс, кроме того, могут использоваться тонкие клиенты и терминальный доступ; программное обеспечение развёртывается в центре обработки данных в виде единого программного ядра, с которым работают все заказчики; программное обеспечение предоставляется на условиях уплаты периодических арендных платежей; обслуживание и обновление программного обеспечения выполняется централизованно на стороне поставщика приложения, предоставляемого как услуга (SaaS); стоимость технической поддержки обычно включается в арендную плату. Отличия от других моделей.В синонимы терминов SoD и SaaS часто ошибочно заносят термины Hosted Applications и Application Service Provider (ASP), за которыми стоит другая концепция продвижения ПО. Ключевое отличие SaaS от ASP состоит в том, что в рамках модели SaaS заказчик покупает доступ к единому программному ядру, которым пользуются все заказчики. Поставщик SaaS обеспечивает централизованное развитие и полное обслуживание программного ядра. В рамках же модели ASP каждому заказчику предоставляется выделенная инсталляция программного обеспечения, развёрнутая на удалённом сайте поставщика ПО и не доступная сразу нескольким заказчикам. Многие поставщики утверждают, что они предоставляют SaaS- решение, но используют этот термин весьма небрежно. Именно работа заказчиков с единым программным ядром и его централизованное обслуживание поставщиком SaaS-решения обеспечивает основные положительные свойства SaaS. Факторы, способствующие продвижению SaaS. Ключевым фактором, объясняющим экономическую целесообразность SaaS, является «эффект масштаба» — провайдер SaaS обслуживает единое программное ядро, которым пользуются все клиенты, и потому тратит 9 меньшее количество ресурсов в сравнении с управлением отдельными копиями программного обеспечения для каждого заказчика. Кроме того, использование единого программного ядра позволяет планировать вычислительные мощности и уменьшает пиковые нагрузки для отдельных заказчиков. Все это позволяет SaaS-провайдерам существенно снизить стоимость эксплуатации ПО. В результате стоимость услуг для конечного пользователя такого ПО становится ниже издержек, возникающих при использовании классической модели лицензирования (особенно если лицензирование платное). Другим ключевым фактором является уровень обслуживания SaaS. SaaS-провайдер способен предложить уровень обслуживания и поддержки ПО в работоспособном состоянии, недоступный для внутренних IT-отделов компаний. Это особенно ярко проявляется в случае работы с SaaS- провайдером контракта по SLA-контракту. В настоящее время можно выделить несколько главных факторов [6] , стимулирующих использование программного обеспечения по требованию заказчиками и развитие данных продуктов разработчиками. Положительные факторы SaaS для заказчиков не нужна установка ПО на рабочие места пользователей - доступ к ПО осуществляется через обычный Web-браузер (реже через специальную программу-клиент); радикальное сокращение затрат на развёртывание системы в организации. Это расходы на аренду помещения, организацию дата- центра, оплату труда сотрудников и т. д.; сокращение затрат на техническую поддержку и обновление развернутых систем (вплоть до их полного отсутствия); скорость внедрения, обусловленная отсутствием затрат времени на развертывание системы; понятный интерфейс - большинство сотрудников уже привыкли к использованию веб-сервисов; ясность и предсказуемость платежей, защита инвестиций; мультиплатформенность - пользователь не зависит от программно- аппаратной платформы, выбранной разработчиком; Возможность получить более высокий уровень обслуживания ПО. Положительные факторы SaaS для разработчиков рост популярности веб-сервисов для конечных пользователей; развитие веб-технологий, большие функциональные возможности веб- приложений и простота их реализации; быстрые процессы внедрения и сравнительно низкие затраты ресурсов на обслуживание конкретного клиента; лёгкое проникновение на глобальные рынки; отсутствие проблем с нелицензионным распространением ПО; в отличие от классической модели, SaaS-клиент привязывается к разработчику — он не может отказаться от услуг разработчика и 10 продолжать использовать систему. Таким образом, обеспечивается защита инвестиций разработчика в процесс продаж; в долгосрочном периоде доходы от SaaS могут превысить доходы от продаж лицензий и оказания технической поддержки (даже с учётом расходов на хостинг и управление приложениями); разработчик выбирает рабочую программно-аппаратную платформу из соображений её технико-экономической эффективности, а не из соображений её распространенности у возможных пользователей ПО. Сдерживающие факторы. Наряду с факторами, которые побуждают заказчиков внедрять программное обеспечение по требованию, а разработчиков - инвестировать ресурсы в его создание, существует ряд сдерживающих факторов, ограничивающих использование данной модели. Во-первых, концепция SaaS применима далеко не для всех функциональных классов систем. Поскольку основная экономия ресурсов SaaS-провайдера достигается за счёт масштаба, SaaS-модели неэффективны для систем, требующих глубокой индивидуализации (адаптации под каждого заказчика), а также инновационных и нишевых решений. Во-вторых, многие заказчики опасаются применять SaaS из-за соображений безопасности и возможной утечки информации со стороны поставщика SaaS-услуг. Вопросы, связанные с безопасностью, ограничивают использование SaaS-модели в критически важных системах, в которых обрабатывается конфиденциальная информация. С другой стороны, ответственность за утечку информации со стороны разработчика обычно регламентируется соответствующими договорами, и вероятность такой утечки часто ниже, чем при использовании собственных внутренних систем. Этому, помимо прочего, способствует недоступность программно- аппаратного комплекса, на котором развёрнута система, сотрудникам компании. Третий фактор-ограничитель - необходимость постоянно действующего подключения к Интернету. Некоторые SaaS-продукты компенсируют это наличием модулей для автономной работы. 1.4.2. Платформа как услуга PaaS Платформа как услуга (PaaS, англ. Platform-as-a-Service) - модель, когда потребителю предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для размещения базового программного обеспечения для последующего размещения на нём новых или существующих приложений (собственных, разработанных на заказ или приобретённых тиражируемых приложений). В состав таких платформ входят инструментальные средства создания, тестирования и выполнения прикладного программного обеспечения — системы управления базами данных, связующее программное обеспечение, среды исполнения языков программирования — предоставляемые облачным провайдером. 11 Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, в том числе сети, серверов, операционных систем, хранения осуществляется облачным провайдером, за исключением разработанных или установленных приложений, а также, по возможности, параметров конфигурации среды (платформы). PaaS - это предоставление интегрированной платформы для разработки, тестирования, развертывания и поддержки веб-приложений как услуги. Для разворачивания веб-приложений разработчику не нужно приобретать оборудование и программное обеспечение, нет необходимости организовывать их поддержку. Доступ для клиента может быть организован на условиях аренды. Такой подход имеет следующие достоинства: масштабируемость; отказоустойчивость; виртуализация; безопасность. Масштабируемость PaaS предполагает автоматическое выделение и освобождение необходимых ресурсов в зависимости от количества обслуживаемых приложением пользователей. PaaS как интегрированная платформа для разработки, тестирования, разворачивания и поддержки веб-приложений позволит весь перечень операций по разработке, тестированию и разворачиванию веб-приложений выполнять в одной интегрированной среде, исключая тем самым затраты на поддержку отдельных сред для отдельных этапов. Способность создавать исходный код и предоставлять его в общий доступ внутри команды разработки значительно повышает производительность по созданию приложений на основе PaaS. Самым известным примером такой платформы является AppEngine от Google, которая предлагает хостинг для веб-приложений с возможностью покупать дополнительные вычислительные ресурсы (например, для тестирования высоких нагрузок). Для запуска приложений Google AppEngine на виртуальных кластерных системах была разработана платформа AppScale, не имеющая, тем не менее, никакого отношения к Google. В системах веб-поиска и контекстной рекламы компании Yahoo используется платформа Hadoop, ориентированная на передачу больших объемов данных между сетевыми серверами. На базе Hadoop построены HBase (аналог базы данных Google BigTable), а также HDFS (Hadoop Distributed File System, аналог Google File System). Еще одним ярким представителем PaaS являются продукты компании Mosso: Cloud Sites – веб-хостинг (Linux, Windows, Mail) для нагрузочных веб- проектов с возможностью расширять базовые бесплатные - возможности за 12 дополнительную плату (трафик, хранилище данных, вычислительная мощность). Cloud Files – файловый cloud-хостинг с ежемесячной погигабайтной оплатой за объем хранимых файлов. Управление осуществляется через браузер, либо посредством API (PHP, Python, Java, .NET, Ruby). Cloud Servers – почасовая аренда серверов (RAM в час), с возможностью выбора серверной ОС. Можно изменять характеристики сервера, но не в режиме реального времени. В скором времени разработчики обещают сделать API для управления серверами. В центре всей облачной инфраструктуры Microsoft – операционная система Windows Azure. Windows Azure создает единую среду, включающую облачные аналоги серверных продуктов Microsoft (реляционная база данных SQL Azure, являющаяся аналогом SQL Server, а также Exchange Online, SharePoint Online и Microsoft Dynamics CRM Online) и инструменты разработки (.NET Framework и Visual Studio, оснащенная в версии 2010 года набором Windows Azure Tools). Так, например, программист, создающий сайт в Visual Studio 2010, может не выходя из приложения разместить свой сайт в Windows Azure. 1.4.3. Инфраструктура как услуга IaaS Инфраструктура как услуга (IaaS, англ. Infrastructure-as-a-Service) предоставляется как возможность использования облачной инфраструктуры для самостоятельного управления ресурсами обработки, хранения, сетями и другими фундаментальными вычислительными ресурсами, например, потребитель может устанавливать и запускать произвольное программное обеспечение, которое может включать в себя операционные системы, платформенное и прикладное программное обеспечение. Потребитель может контролировать операционные системы, виртуальные системы хранения данных и установленные приложения, а также обладать ограниченным контролем за набором доступных сетевых сервисов (например, межсетевым экраном, DNS). Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, в том числе сети, серверов, типов используемых операционных систем, систем хранения осуществляется облачным провайдером. IaaS - это предоставление компьютерной инфраструктуры как услуги на основе концепции облачных вычислений. IaaS состоит из трех основных компонентов: 1. Аппаратные средства (серверы, системы хранения данных, клиентские системы, сетевое оборудование) 2. Операционные системы и системное ПО (средства виртуализации, автоматизации, основные средства управления ресурсами) 3. Связующее ПО (например, для управления системами) 13 Рис. 1.4.3.1. Компоненты облачной инфраструктуры IaaS основана на технологии виртуализации, позволяющей пользователю оборудования делить его на части, которые соответствуют текущим потребностям бизнеса, тем самым увеличивая эффективность использования имеющихся вычислительных мощностей. Пользователь (компания или разработчик ПО) должен будет оплачивать всего лишь реально необходимые ему для работы серверное время, дисковое пространство, сетевую пропускную способность и другие ресурсы. Кроме того, IaaS предоставляет в распоряжение клиента весь набор функций управления в одной интегрированной платформе. IaaS избавляет предприятия от необходимости поддержки сложных инфраструктур центров обработки данных, клиентских и сетевых инфраструктур, а также позволяет уменьшить связанные с этим капитальные затраты и текущие расходы. Кроме того, можно получить дополнительную экономию, при предоставлении услуги в рамках инфраструктуры совместного использования. Первопроходцами в IaaS считается компания Amazon, которые на сегодняшний день предлагают два основных IaaS-продукта: EC2 ( Elastic Compute Cloud ) и S3 ( Simple Storage Service ). EC2 представляет собой Xen- хостинг со статическими VPS-характеристиками, которые не расширяются на лету (хотя многие подобные сервисы уже предоставляют т.н. auto scaling). Хранилище S3 имеет интерфейс WebDAV и поддерживает работу со многими известными языками программирования. Среди других инфра-сервисных компаний можно отметить: GoGrid имеет очень удобный интерфейс для управления VPS, а также cloud storage с поддержкой протоколов SCP, FTP, SAMBA/CIFS, RSYNC, причем 14 размер хранилища масштабируется на лету. В скором времени разработчики обещают добавить управление посредством API. Enomaly представляет собой решение для развертывания и управления виртуальными приложениями в облаке, при этом управление услугами осуществляется через браузер. Приятным дополнением является автоматическое масштабирование виртуальных машин под текущую нагрузку, а также автобалансировка нагрузки. Среди поддерживаемых виртуальных архитектур поддерживаются Linux, Windows, Solaris и BSD Guests. Для виртуализации применяют не только Xen, но и KVM, а также VMware. Eucalyptus представляет собой программный комплекс с открытым кодом для реализации cloud computing на кластерных системах. В настоящее время интерфейс совместим с Amazon EC2, но заявлена поддержка и других. По недавно опубликованным данным SoftCloud спросом пользуются следующие SaaS приложения (в порядке убывания популярности): Почта Коммуникации (VoIP) Антиспам и антивирус Helpdesk Управление проектами Дистанционное обучение CRM Хранение и резервирование данных Рис. 1.4.3.2. Сервисы SaaS имеют наибольшую потребительскую базу 15 Весьма схожими являются продукты MobileMe (Apple), Azure (Microsoft) и LotusLive (IBM). Суть данных сервисов в том, что они предоставляют пользователям доступ к хранению своих данных (контакты, почта, файлы), а также для совместной работы нескольких пользователей с документами. Вопросами хранения пользовательских данных в Интернет озадачена и компания Google, которая разрабатывает проект GDrive, который будет представлять собой виртуальный жесткий диск, который будет определяться ОС как локальный. Также заявлено, что можно будет хранить неограниченное количество данных, что звучит весьма заманчиво. Хранение файлов без ограничений также предлагает MediaFire.com. Имеется как полностью бесплатное использование (правда, с некоторыми ограничениями, например, на максимальный размер загружаемого файла), так и покупка премиум-аккаунта, расширяющего возможности (например, шифрование файлов, получение прямых ссылок на скачивание). Еще одним интересным представителем вида SaaS является продукт iCloud, представляющий собой операционную систему, работать с которой можно непосредственно через браузер. Интерфейс операционной системы выполнен в стиле Windows Vista/XP. На сегодняшний день проект находится в стадии беты и в самой ОС реализован минимум приложений. Также к SaaS относятся услуги Online backup, или, проще говоря — резервному копированию данных. Пользователь просто платит абонентскую плату, а сервисы сами автоматически в определенное время шифруют данные с компьютера или другого устройства и отправляют их на удаленный сервер, тем самым данные могут быть доступны из любой точки земного шара. Данную услугу сейчас предоставляют множество компаний, в том числе, такие как Nero и Symantec. Интересное применение cloud-технологиям нашли и разработчики компьютерных игр: теперь современным компьютерам и игровым приставкам не будут нужны мощные графические адаптеры (видеокарты), ведь вся обработка данных и рендеринг будут производиться cloud- серверами, а игроки будут получать уже обработанное видео. Одним из первых заявил о себе сервис OnLive, и совсем недавно об этом заговорила и компания Sony, которая собирается внедрить данную идею в Playstation 3. Согласно SaaS-концепции пользователь платит не единовременно, покупая продукт, а как бы берет его в аренду. Причем, использует ровно те функции, которые ему нужны. Например, раз в год вам нужна некая программа. И чаще вы ее использовать не собираетесь. Так зачем же покупать продукт, который будет у вас лежать без дела? И зачем тратить на него место (в квартире, если это коробка с диском, на винчестере, если это файл)? Конкуренция в облачной сфере привела к появлению бесплатных сервисов. Именно по такому пути пошли два конкурента - Microsoft и Google. Обе компании выпустили наборы сервисов, позволяющих работать с документами. У Google это Google Docs, у Microsoft - Office Web Apps. 16 При этом, оба сервиса тесно взаимосвязаны с почтой (Gmail в первом случае и Hotmail во втором) и файловыми хранилищами. Таким образом, пользователя как бы переводят из привычной ему оффлайн-среды в онлайн. Важно, что и Google, и Microsoft интегрируют поддержку своих онлайн- сервисов во все программные среды — как настольные, так и мобильные (напомним, что Google создала ОС Android, а Microsoft — Windows Phone 7). Аналогичную концепцию (но с несколько другими акцентами) продвигает и главный конкурент обеих компаний — Apple. Речь идет об очень любопытном сервисе под названием MobileMe. Сервис включает в себя почтовый клиент, календарь, адресную книгу, файловое хранилище, альбом фотографий и инструмент для обнаружения утерянного iPhone. За возможность пользоваться всем этим Apple берет примерно 65 евро (или 100 долларов) в год. При этом Apple обеспечивает такой уровень взаимодействия своего набора интернет-сервисов и приложений на компьютере (под управлением Mac OS X), телефоне, плеере и iPad, что необходимость в использовании браузера пропадает. Вы пользуетесь привычными программами на своем Mac, iPhone и iPad, однако, все данные хранятся не на них, а в облаке, что позволяет забыть о необходимости синхронизации, а также о их доступности. Если Apple интегрирует веб-сервисы в привычные приложения операционной системы, то Google заходит с противоположной стороны: разрабатываемая интернет-гигантом операционная система Chrome OS представляет собой, фактически, один браузер, через который пользователь взаимодействует с разветвленной сетью веб-сервисов. ОС ориентирована на нетбуки, отмечаются очень низкие системные требования и отсутствие необходимости самостоятельной установки программ (так как все программы работают непосредственно в вебе). То есть Google предоставляет преимущества облачной концепции, обычно декламируемые при работе с корпоративными клиентами, обычным пользователям. Вместе с тем, очевидна невозможность использования таких нетбуков в странах с недостаточно широким проникновением широкополосного интернета. Потому что без интернета нетбук на базе Chrome OS будет совершенно бесполезен. Все три типа облачных сервисов взаимосвязаны, и представляют вложенную структуру. 17 Рис. 1.4.3.3. Взаимосвязь облачных сервисов Помимо различных способов предоставления сервисов различают несколько вариантов развёртывания облачных систем: Частное облако (private cloud) - используется для предоставления сервисов внутри одной компании, которая является одновременно и заказчиком и поставщиком услуг. Это вариант реализации "облачной концепции", когда компания создает ее для себя самой, в рамках организации. В первую очередь реализация private cloud снимает один из важных вопросов, который непременно возникает у заказчиков при ознакомлении с этой концепцией – вопрос о защите данных с точки зрения информационной безопасности. Поскольку "облако" ограничено рамками самой компании, этот вопрос решается стандартными существующими методами. Для private cloud характерно снижение стоимости оборудования за счет использования простаивающих или неэффективно используемых ресурсов. А также, снижение затрат на закупки оборудования за счет сокращения логистики (не думаем, какие сервера закупать, в каких конфигурациях, какие производительные мощности, сколько места каждый раз резервировать и т.д. В сущности, мощность наращивается пропорционально растущей в целом нагрузке, не в зависимости от каждой возникающей задачи – а, так сказать, в среднем. И становится легче и планировать, и закупать и реализовывать — запускать новые задачи в производство. Публичное облако - используется облачными провайдерами для предоставления сервисов внешним заказчикам. Смешанное (гибридное) облако - совместное использование двух вышеперечисленных моделей развёртывания 18 Вообще одна из ключевых идей Cloud заключается как раз в том, чтобы с технологической точки зрения разницы между внутренними и внешними облаками не было и заказчик мог гибко перемещать свои задания между собственной и арендуемой ИТ-инфраструктурой, не задумываясь, где конкретно они выполняются. Рис. 1.4.3.4. Взаимосвязь облаков разных типов Таким образом, эти технологии при совместном использовании позволяют пользователям облачных вычислений воспользоваться вычислительными мощностями и хранилищами данных, которые посредством определенных технологий виртуализации и высокого уровня абстракции предоставляются им как услуги. 1.5. Технологии Для обеспечения согласованной работы узлов вычислительной сети на стороне облачного провайдера используется специализированное связующее программное обеспечение, обеспечивающее мониторинг состояния оборудования и программ, балансировку нагрузки, обеспечение ресурсов для решения задачи. Облачные сервисы являются комбинацией существующих технологических решений, которые взаимно интегрированы для обеспечения максимального автоматизма и минимизации участия человека в работе комплекса. Можно выделить основные блоки, которые в первую очередь отличают «облачный» сервис от классического: 19 Портал самообслуживания – инструмент, посредством которого пользователь может заказать для себя заранее предопределённый сервис с потенциальным уточнением деталей конфигурации (например, в случае с IaaS, виртуальную машину, уточнив объём требуемой оперативной памяти, число процессорных ядер, размер дискового пространства и т.п.), изменить параметры ранее заказанного сервиса или отказаться от него Каталог сервисов – список доступных пользователю сервисов и связанные с каждым из сервисов шаблоны их создания, то есть правила, по которым средства автоматизации будут данный сервис конфигурировать на реальном оборудовании и программном обеспечении Оркестратор – механизм, выполняющий последовательность операций, определённых в шаблоне для каждого сервиса Система тарификации и выставления счетов (биллинга) – механизм, определяющий объём потреблённых пользователем ресурсов и соотнесение с пользователем соответствующих финансовых затрат. Одним из основных (но не обязательных) решений для сглаживания неравномерности нагрузки на услуги является размещение слоя серверной виртуализации между слоем программных услуг и аппаратным обеспечением. В условиях виртуализации балансировка нагрузки может осуществляться посредством программного распределения виртуальных серверов по реальным, перенос виртуальных серверов происходит посредством живой миграции. 20 ТЕСТ ПО ТЕМЕ «ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ, СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ » 1. Модель обеспечения удобного сетевого доступа по требованию к некоторому общему фонду конфигурируемых вычислительных ресурсов, которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами или обращениями к провайдеру – это а) сетевая модель б) облачные вычисления в) компьютерные вычисления г) компьютерная модель 2. В каком году появляется CRM-система Salesforce.com, предоставляемая по подписке в виде веб-сайта? а) в 1999 году б) в 1998 году в) в 1990 году г) в 2000 году 3. В каком году начинается предоставление услуг по доступу к вычислительным ресурсам через Интернет книжным магазином Amazon.com? а) в 2005 году б) в 2001 году в) в 2002 году г) в 2003 году 4. В каком году запускается проект под названием Elastic Computing Cloud (Amazon EC2)? а) в 2007 году б) в 2006 году в) в 2004 году г) в 2005 году 5. В каком году Национальный институт стандартов и технологий сформировал определение, которое структурировало и зафиксировало все возникшие к этому времени трактовки и вариации относительно облачных вычислений в едином понятии. а) в 2010 году б) в 2009 году в) в 2012 году 21 г) в 2011 году 6. Укажите следующие обязательные характеристики облачных вычислений а) самообслуживание по требованию, универсальный доступ по сети, пересечение ресурсов, эластичность, учет потребления б) обслуживание по требованию, универсальный доступ по локальной сети, объединение ресурсов, гибкость, пропускная способность в) самообслуживание по требованию, универсальный доступ по сети, объединение ресурсов, эластичность, учет потребления г) обслуживание по требованию, универсальный доступ по локальной сети, объединение ресурсов, гибкость, учет потребления 7. Потребитель самостоятельно определяет свои вычислительные потребности: серверное время, скорости доступа и обработки данных, объём хранимых данных - без взаимодействия с представителем поставщика услуг. Данная характеристика облачных вычислений называется а) самообслуживание по требованию б) универсальный доступ по сети в) объединение ресурсов г) эластичность 8. Услуги доступны потребителям по сети передачи данных вне зависимости от используемого терминального устройства. Данная характеристика облачных вычислений называется а) объединение ресурсов б) универсальный доступ по сети в) эластичность г) учет потребления 9. Поставщик услуг объединяет ресурсы для обслуживания большого числа потребителей в единый пул для динамического перераспределения мощностей между потребителями в условиях постоянного изменения спроса на мощности. Данная характеристика облачных вычислений называется а) эластичность б) учет потребления в) объединение ресурсов г) универсальный доступ по сети 10. Услуги могут быть предоставлены, расширены, сужены в любой момент времени, без дополнительных издержек на взаимодействие с поставщиком, как правило, в автоматическом режиме. Данная характеристика облачных вычислений называется 22 а) эластичность б) самообслуживание по требованию в) универсальный доступ по сети г) объединение ресурсов 11. Поставщик услуг автоматически исчисляет потреблённые ресурсы на определённом уровне абстракции (например, объём хранимых данных, пропускная способность, количество пользователей, количество транзакций) и на основе этих данных оценивает объём предоставленных потребителям услуг. Данная характеристика облачных вычислений называется а) объединение ресурсов б) учет потребления в) эластичность г) универсальный доступ по сети 12. Благодаря чему, с точки зрения поставщика, облачные вычисления позволяют экономить на масштабах, используя меньшие аппаратные ресурсы? а) благодаря пересечению ресурсов и непостоянному характеру потребления со стороны потребителей б) благодаря объединению ресурсов и постоянному характеру потребления со стороны потребителей в) благодаря пересечению ресурсов и постоянному характеру потребления со стороны потребителей г) благодаря объединению ресурсов и непостоянному характеру потребления со стороны потребителей 13. Благодаря чему, с точки зрения потребителя, обязательные характеристики облачных вычислений позволяют а) позволяют получить услуги с высоким уровнем доступности б) и низкими рисками неработоспособности в) обеспечить быстрое масштабирование вычислительной системы г) все ответы верны 14. С точки зрения потребителя обязательные характеристики облачных вычислений позволяют получить услуги а) с высоким уровнем доступности и высокими рисками неработоспособности б) с высоким уровнем доступности и низкими рисками неработоспособности в) с низким уровнем доступности и высокими рисками неработоспособности 23 г) с низким уровнем доступности и низкими рисками неработоспособности 15. Инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации), возможно также клиентами и подрядчиками данной организации – это а) публичное облако б) общественное облако в) частное облако г) гибридное облако 16. Инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой, - это а) публичное облако б) общественное облако в) гибридное облако г) частное облако 17. Укажите вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи (например, миссии, требований безопасности, политики, и соответствия различным требованиям). а) гибридное облако б) частное облако в) общественное облако г) публичное облако 18. Комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур, остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями передачи данных и приложений – это а) частное облако б) публичное облако в) общественное облако г) гибридное облако 19. Модель, в которой потребителю предоставляется возможность использования прикладного программного обеспечения провайдера, работающего в облачной инфраструктуре и доступного из различных клиентских устройств - это а) PaaS б) SaaS в) IaaS 24 г) XaaS 20. Модель, когда потребителю предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для размещения базового программного обеспечения для последующего размещения на нём новых или существующих приложений – это а) IaaS б) XaaS в) SaaS г) PaaS 21. Модель, в которой предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для самостоятельного управления ресурсами обработки, хранения, сетями и другими фундаментальными вычислительными ресурсами – это а) IaaS б) XaaS в) SaaS г) PaaS 22. Инструмент, посредством которого пользователь может заказать для себя заранее предопределённый сервис с потенциальным уточнением деталей конфигурации, - это а) каталог сервисов б) портал самообслуживания в) оркестратор г) система тарификации и выставления счетов 23. Список доступных пользователю сервисов и связанные с каждым из сервисов шаблоны их создания, то есть правила, по которым средства автоматизации будут данный сервис конфигурировать на реальном оборудовании и программном обеспечении, - это а) портал самообслуживания б) оркестратор в) каталог сервисов г) система тарификации и выставления счетов 24. Механизм, выполняющий последовательность операций, определённых в шаблоне для каждого сервиса, - это а) каталог сервисов б) портал самообслуживания в) система тарификации и выставления счетов г) оркестратор 25 25. Механизм, определяющий объём потреблённых пользователем ресурсов и соотнесение с пользователем соответствующих финансовых затрат, - это а) оркестратор б) каталог сервисов в) система тарификации и выставления счетов г) портал самообслуживания 26 |