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.
|
|
РАЗДЕЛ 3. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ОБЛАЧНЫХ ПЛАТФОРМ В настоящий момент основными поставщиками облачной инфраструктуры считаются Amazon, Google и Microsoft. У каждой из компаний имеется целая линейка предоставляемых услуг. В данных материалах описаны только некоторые из них, наиболее популярные. Также не обсуждается вопрос, к какой именно модели относится та или иная услуга и какие вендоры предоставляют только публичные облака, а какие могут участвовать в создании частных облаков. Google. Google Drive– облачное хранилище данных, принадлежащее компании Google, позволяющее пользователям хранить свои данные на серверах в облаке и делиться ими с другими пользователями в Интернете. Google Drive отличается лаконичным интерфейсом и предлагает установить удобные программные клиенты для смартфонов и планшетов на базе операционной системы Android, ПК и ноутбуков под управлением операционной системы Windows или MacOS, мобильных устройств iPhone и iPad. В будущем ожидается более тесная интеграция хранилища с операционной системой Chrome OS и поддержка Linux. Каждый пользователь Google Drive получает до 15 Гбайт свободного пространства на все сервисы Google (в том числе Gmail и Photos). При этом он сам может решить, сколько места выделить под почту и какой объем оставить под важные файлы. Работать с файлами в Google Drive можно прямо в браузере. Google Drive можно превратить в отдельную папку в документах смартфона, планшета или ПК, и ее содержимое будет синхронизироваться автоматически. Google Docs– бесплатный онлайн-офис, включающий в себя текстовый, табличный процессоры и сервис для создания презентаций, а также интернет-сервис облачного хранения файлов с функциями файлообмена. Позволяет создавать и редактировать стандартные документы, таблицы и презентации, а также поддерживает функции совместной работы над ними. Google App Engine– сервис хостинга сайтов и web-приложений на серверах Google. Бесплатно предоставляется до 1 Гб дискового пространства, 10 Гб входящего трафика в день, 10 Гб исходящего трафика в день, 200 миллионов гигациклов CPU в день и 2 000 операций отправления электронной почты в день. Приложения, разворачиваемые на базе App Engine, должны быть написаны на Python, Java либо Go. Предлагается набор API для сервисов хранилища datastore API (BigTable) аккаунтов Google, набор API для загрузки данных по URL, электронной почты и т.д. Платформа Google конкурирует с аналогичными сервисами от Amazon, которые предоставляют возможность размещать файлы и веб-приложения, используя свою инфраструктуру. В отличие от многих обычных размещений приложений на виртуальных машинах, таких как Amazon EC2, платформа 53 App Engine тесно интегрирована с приложениями и накладывает на разработчиков некоторые ограничения. Google Cloud Storage – сервис хостинга файлов, основанный на IaaS. Все файлы, которые записываются или перезаписываются на серверы, автоматически шифруются по алгоритму AES-128. Является конкурентом продукта Amazon S3. Amazon. Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) – онлайновая веб-служба, предлагаемая Amazon Web Services, предоставляющая возможность для хранения и получения любого объема данных, в любое время из любой точки сети, так называемый файловый хостинг. В марте 2012 года компания Nasuni провела опыт, в течение которого поочередно передавала массивный объем данных (12 Тб) из одного облачного сервиса в другой [15]. В эксперименте участвовали наиболее рейтинговые облака: Amazon S3, Windows Azure и Rackspace. К удивлению исследователей, скорость передачи данных сильно отличалась в зависимости от того, какое облако принимало данные. Самый лучший показатель скорости записи данных оказался у Amazon S3, передача данных из двух других сервисов занимала всего 4–5 часов, в то время как передача данных в Rackspace заняла чуть меньше недели, а в Windows Azure – 40 часов. Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) – веб-сервис, предоставляющий вычислительные мощности в облаке. Он дает пользователям полный контроль над вычислительными ресурсами, а также доступную среду для работы. Amazon EC2 позволяет пользователям создать Amazon Machine Image (AMI), который будет содержать их приложения, библиотеки, данные и связанные с ними конфигурационные параметры, или использовать заранее настроенные шаблоны образов для работы Amazon S3. Amazon EC2 предоставляет инструменты для хранения AMI. Amazon S3 предоставляет безопасное, надежное и быстрое хранилище для хранения образов. Microsoft. Microsoft SkyDrive – интернет-сервис хранения файлов с функциями файлообмена, созданный и управляемый компанией Microsoft. Сервис SkyDrive позволяет хранить до 7 ГБ информации (или 25 ГБ для пользователей, имеющих право на бесплатное обновление) в виде стандартных папок. Пользователи могут просматривать, загружать, создавать, редактировать и обмениваться документами Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint и OneNote) непосредственно в веб-браузере. Присутствует удаленный доступ к компьютеру, работающему под управлением Windows. Windows Azure– платформа облачных сервисов, разработанная Microsoft. Реализует модели PaaS и IaaS. Платформа предоставляет возможность разработки и выполнения приложений и хранения данных на серверах, расположенных в распределенных центрах данных. 54 Windows Azure Compute– компонент, реализующий вычисления на платформе Windows Azure, предоставляет среду выполнения на основе ролевой модели. Windows Azure Storage– компонент хранилища, предоставляющий масштабируемое хранилище. Не имеет возможности использовать реляционную модель и является альтернативой (либо дополняющим решением) SQL Databases (SQL Azure) – масштабируемой «облачной» версией SQL Server. Windows Azure Fabric– по своему назначению является контролером и ядром платформы, выполняя функции мониторинга в реальном времени, обеспечения отказоустойчивости, выделения мощностей, развертывания серверов, виртуальных машин и приложений, балансировки нагрузки и управления оборудованием. Платформа Windows Azure имеет API, построенное на REST, HTTP и XML, что позволяет разработчикам использовать облачные сервисы с любой операционной системой, устройствами и платформами. IBM SmartCloud. Облачное решение, предлагаемое компанией IBM, а именно IBM SmartCloud, реализует все три модели (IaaS, SaaS, PaaS) в рамках не только публичного, но частного и гибридного облаков. В его состав входит облачный сервис, ранее называемый IBM Lotus Live, предоставляющий бизнес-приложения по модели SaaS. Содержит полный набор интерактивных сервисов, которые предоставляют масштабируемые решения для организации защищенной системы электронной почты, проведения web- конференций и коллективной работы. Сервисы свободны от рекламы и не собирают информацию о клиенте, а также не являются потребительскими приложениями, нацеленными на бизнес-деятельность. С пользователей взимается ежемесячная плата. Элементы управления системой защиты, развернутые для Lotus Live, обеспечивают приватность и управляемый доступ к важной информации при выполнении бизнес-операций. Все клиентские взаимодействия кодируются устойчивыми алгоритмами шифрования и осуществляются по протоколу SSL для HTTP и через RC2 в протоколе системы мгновенного обмена сообщениями Lotus Sametime. Резервные копии системы шифруются. Rackspace Cloud. Платформа предлагает набор продуктов для автоматизации хостинга и облачных вычислений, реализуется модель PaaS. Объединяет в себе Cloud Files, Cloud Servers, Cloud Sites. Благодаря серверной виртуализации пользователи получают возможность развертывать сотни облачных серверов одновременно и создавать архитектуру, обеспечивающую высокую доступность. Является конкурентом Amazon Web Services. Oracle Exalogic Elastic Cloud. Компания ORACLE работает над концепцией ПО как услуги на протяжении последних 10 лет. На сегодняшний день компания признана 55 одним из ведущих поставщиков ПО, построенного по технологии облака, и работает с более чем 5,5 миллиона пользователей. Компания ORACLE предлагает выбор между моделями развертывания ПО как с использованием ее центров данных и основанными на подписке, так и с моделями развертывания ПО на территории компании заказчика. Для большинства центров данных, переходящих на технологию частных облачных вычислений, ORACLE в качестве первого шага предлагает консолидацию вычислительных ресурсов и переход на разделяемые и масштабируемые платформы и инфраструктуру. Серверное оборудование, выделенное под индивидуальные задачи middleware, БД и другие приложения, рассчитано на пиковую нагрузку и обладает зарезервированной мощностью, не используемой постоянно. Каждый сервер может включать практически несовместимые программные компоненты от разных поставщиков ПО, что в ряде случаев увеличивает расходы на поддержку и повышает управленческие затраты. Переход на объединенную архитектуру облачных вычислений ORACLE со стандартизированными разделяемыми приложениями по требованию существенно снижает издержки. Консолидация вычислительных ресурсов может быть выполнена как на уровне IaaS, с использованием технологий виртуализации, так и на уровне PaaS, с помощью стандартизации и объединения на основе БД и/или middleware архитектуры. Консолидация на уровне PaaS представляет большую ценность, потому что уменьшает разнородность ПО, объединяя его на основе стандартизированных программных интерфейсов. Консолидация на уровне IaaS может также обеспечить более высокую эффективность разделения аппаратных средств, но ничего не дает для уменьшения сложности поддержки ПО. Наиболее популярной является консолидация ПО на уровне БД ORACLE, частично объединяющей преимущества PaaS и IaaS. Для облачных вычислений компания ORACLE предлагает две ключевые технологии: виртуализация и кластеризация серверов. Виртуализация позволяет легко развертывать новые приложения по требованию и является хорошим способом разделения аппаратных средств между задачами. Объединение в кластеры важно для повышения диверсификации ресурсов между приложениями, тем самым повышая их доступность и отказоустойчивость. Платформа ORACLE PaaS. ORACLE PaaS является масштабируемой платформой, общей для всех облачных приложений как частных, так и общественных центров данных. Платформа ORALCE PaaS основана на БД ORACLE и приложениях Oracle Middleware. Она дает возможность различным организациям объединять существующее ПО с использованием общей архитектуры, позволяющей создавать новые приложения, использующие существующие возможности ПО для расширения спектра услуг, предоставляемых по требованию. Платформа ORACLE PaaS предоставляет услуги БД по требованию, 56 основанные на БД ORALCE и аппаратных комплексах Oracle Exadata, а также услуги ПО Middleware по требованию на основе Oracle WebLogic и Oracle Exalogic. Oracle Exadata – это специализированная машина БД, а Oracle Exalogic является машиной, оптимизированной для выполнения приложений Middleware, написанных на языке JAVA. Обе машины масштабируемы и отказоустойчивы. Они спроектированы и сконфигурированы для совместной работы. Для разработки новых приложений программисты могут использовать знакомые среды проектирования, такие как JDeveloper, NetBeans и Eclipse, а также сетевые инструменты WebCenter Page Composer, BI Composer и BPM Composer. Для взаимной интеграции новых и разработанных ранее приложений в частных и общественных облаках компания ORACLE предлагает Oracle SOA Suite и Oracle BPM Suite, а также Oracle Data Integration и Oracle GoldenGate. Идентификация пользователей и распределение прав осуществляются с помощью Oracle Identity and Access Management. За взаимодействие пользователей с облаком отвечает программный комплекс Oracle WebCenter, который позволяет пользователям осуществлять совместную работу. Инфраструктура ORACLE IaaS. Компания ORACLE предлагает набор элементов технологии «Инфраструктура по требованию» (IaaS), в том числе вычислительные серверы, услуги хранения и передачи информации, виртуализацию ПО, операционные системы и системы управления ПО. Инфраструктура ORACLE IaaS включает серверы, основанные на технологии SPARC и x86, установленные в стойках и лезвиях (blads); технологии хранения на FLASH, дисковых массивах и лентах; варианты виртуализации Oracle VM для x86, Oracle VM для SPARC и Oracle Solaris Containers; операционные системы Oracle Solaris, Oracle Linux, и Oracle Enterprise Manager. Гибкая инфраструктура ORACLE IaaS поддерживает объединение гетерогенных ресурсов, масштабируемость, быстрое развертывание и высокую доступность прикладного ПО, позволяя эффективно управлять общественными и частными IaaS. Аппаратные комплексы Oracle Exadata. Аппаратно-программный комплекс, серийно выпускаемый корпорацией Oracle, позиционируется как кластер серверов приложений для организации частных облачных и «эластичных» вычислений. Поставляется как предварительно собранный телекоммуникационный шкаф из 42 юнит, наполненный серверным и сетевым оборудованием. Аппаратная часть комплекса состоит из одноюнитовых серверов на базе двух процессоров Intel Xeon с двумя твердотельными накопителями в каждом для операционной системы и свопинга, общей для всех серверов системы хранения данных, коммутаторов InfiniBand и Ethernet. В последних выпусках X3-2 устанавливаются восьмиядерные Sandy Bridge частотой 2,9 ГГц, в каждом 57 узле установлено 256 Гбайт оперативной памяти. Заказчикам комплекса предоставляется выбор из двух 64-разрядных операционных систем, возможных к предустановке на узлы кластера: Oracle Linux или Solaris (операционная система, разработанная компанией Sun Microsystems, которая сейчас принадлежит корпорация Oracle), а с середины 2012 года доступна возможность установки на узлы гипервизора Oracle VM. Аппаратные комплексы Oracle Exadata выпускаются в виде стандартных стоек для размещения в ЦОД. Они состоят из серверов, использующих процессоры Intel XEON, основанные на архитектуре x86 и x64. В Oracle Exadata используются серверы двух типов: хранения данных и обработки. В качестве моста между серверами используются коммутаторы InfiniBand и Ethernet. Как и любая модульная система, Oracle Exadata обладает свойством масштабируемости. Аппаратные комплексы Exadata выпускаются в нескольких вариантах, заполненных серверами в зависимости от предполагаемой максимальной нагрузки. Каждый аппаратный комплекс Oracle Exadata содержит предварительно установленное ПО Oracle Database с опцией Real Application Cluster, позволяющей нескольким физическим серверам работать с единым хранилищем как единая БД без программных модификаций прикладного ПО. Архитектура Oracle Exadata основывается на принципах симметричного доступа со всех серверов обработки ко всем узлам хранения (симметричного параллелизма). Такой подход является компромиссом, так как ориентирован на OLTPи OLAP-обработку данных одновременно. Поэтому решение компании ORACLE не является лидером по быстродействию в узкоспециализированных задачах, но рассчитано на широкий спектр применения. Специалисты компании считают, что комплексы Oracle Exadata как нельзя лучше подходят под идеологию облачных вычислений, так как являются универсальными и не требуют специализированного ПО. Основатель компании Salesforce.com Марк Бениофф считает, что аппаратно- программные комплексы принципиально не могут решить задачу масштабируемости для конечного заказчика по сравнению с инфраструктурой, предоставляемой как услуга, а также отмечает, что концепция таких комплексов означает фактический возврат к концепции мейнфрейма, утратившей актуальность еще в конце 1970-х годов. Несмотря на возможность балансировки нагрузки в рамках нескольких приложений нет возможности функционирования выше предела вычислительных возможностей комплекса, и конечный заказчик вынужден приобретать аппаратные мощности под пиковую нагрузку. Подобного рода критика характерна для концепции частных облачных вычислений в целом. В 2010 году Oracle открыла собственное публичное облако Oracle Cloud, предоставляющее как технологическое ПО по модели PaaS, так и бизнес- приложения по модели SaaS. 58 Salesforce.com. Система управления взаимоотношениями с клиентами (CRM-система – Customer Relationship Management) предоставляется заказчикам исключительно под модели SaaS. Под наименованием Force.com компания предоставляет PaaS-платформу для самостоятельной разработки приложений, а под брендом Database.com– облачную систему управления БД. В зависимости от уровня подписки доступны различные технические возможности. Так, в бесплатной версии Force.com подписчики могут создать не более десяти сущностей, а в неограниченной версии с ценой $75 на пользователя в месяц – до 2 000. Подписчики могут размещать разработанные приложения на платформе Force.com в специальном каталоге (AppExchange) и предлагать свои разработки другим заказчикам, в том числе на коммерческой основе. В качестве системы управления БД платформа Force.com использует три реплицируемых кластера Oracle RAC из восьми узлов каждый. Кластеры расположены в трех удаленных друг от друга ЦОД. В одной схеме Oracle Database обрабатываются данные сразу нескольких компаний-подписчиков. Используется стабильная схема данных, предварительно подготовленная к расширению дополнительными объектами таким образом, что в одних и тех же таблицах хранятся данные различных подписчиков независимо от различия в специфических атрибутах объектов для различных подписчиков. Широко используется секционирование таблиц БД. Parallels. Предлагает целый ряд продуктов для автоматизации хостинга и облачных вычислений, основанных на IaaS. Parallels Cloud Server объединяет в себе Parallels Cloud Storage, Parallels Virtuozzo Containers и Parallels Hypervisor, позволяя значительно повысить надежность, производительность и рентабельность серверов. Parallels Cloud Storage – это гибкое, масштабируемое решение, помогающее увеличить доступность и производительность облачных серверов. Parallels Virtuozzo Containers – решение для серверной виртуализации, обеспечивающее высокий уровень плотности и производительности, а также довольно быстрое выделение ресурсов и динамическое изменение сервис-планов. Технология Parallels Hypervisor позволяет самостоятельно создавать виртуальные машины. Возможность размещать множество клиентов на изолированных друг от друга виртуальных серверах на одном физическом сервере позволяет сервис- провайдерам оптимизировать ресурсы и повышать прибыль. PACI (Parallels Automation for Cloud Infrastructure) – решение, включающее все необходимое для предоставления облачных услуг на любой аппаратной платформе. Клиенты могут расширять, сужать и удалять облачные услуги, распределять нагрузку между несколькими виртуальными машинами или контейнерами и защищать свои данные с помощью брандмауэров. PACI обеспечивает автоматическую балансировку нагрузки и безопасность (включая брандмауэры) для всех виртуальных серверов. 59 Slidebar. Облачная инфраструктура, предоставляемая в аренду IaaS. Продвигается под брендом SlideBar. Масштабируемые в реальном времени виртуальные машины с почасовой оплатой за мощность, измеряемую количеством арендованных процессорных ядер и объемом предоставленного хранилища данных. Дополнительно клиент может заказать гарантированную мощность процессоров (с учетом всех используемых ядер). SlideBar построен на облачной платформе Parking Сloud. Платформа использует виртуализацию аппаратного обеспечения Microsoft Hyper-V R2 и кластеризацию для распределения нагрузки, повышения надежности и работоспособности системы. Физически кластеры SlideBar размещаются в трех ЦОД компании Parking.ru, находящихся в Москве. Все дата-центры имеют дублированные каналы связи системы энергообеспечения, климатические системы, системы пожаротушения и постоянную круглосуточную охрану. Серверы кластеров построены на платформе HP с процессорами Intel серии 5500 и используют разделяемое сетевое хранилище (SAN) Cluster Shared Volume. Связь с облаком предусматривает неограниченный трафик с пропускной способностью до 100 Мбит/сек. (гарантированно – 2 Мбит/сек.). |