Особенности и основные аспекты проектирования «облачных» архитектур.

Департамент образования города Москвы государственное бюджетное профессиональноеобразовательное учреждение города Москвы«Политехнический колледж имени П.А. Овчинникова»

Преподаватель высшей категории
Никитин Михаил Евгеньевич

Особенности и основные аспекты проектирования «облачных» архитектур.

Революция определяется как изменение способа мышления и поведения людей, существенное по природе и широкое по охвату.
Если следовать этому определению, то облачные вычисления несомненно являются революцией. Облачные вычисления фундаментально изменяют архитектуру компьютеров, разработку программного обеспечения и инструментальных средств и, конечно же, способы хранения, распределения и потребления информации.
Цель данной лекции - помочь вам примириться с реальностью революции и взять управление изменениями на себя и использовать их во благо себе и своей организации.

Новая парадигма в ИТ

За последние несколько лет в отрасли информационных технологий (ИТ) получила развитие новая парадигма – облачные вычисления. Хотя облачные вычисления – это всего лишь особый способ предоставления вычислительных ресурсов, а не новая технология, они вызвали революцию в методах предоставления информации и услуг.
Первоначально в ИТ доминировали мейнфреймы. Со временем эта жесткая конфигурация уступила дорогу клиент-серверной модели. Современная ИТ-отрасль становится все более мобильной, всепроникающей и, естественно, облачной. Но эта революция, как и любая другая, содержит старые компоненты, из которых она эволюционировала.
Таким образом, чтобы правильно понимать облачные вычисления, нужно помнить, что они, по существу, генетически наследуют предшествующие системы. Во многих отношениях переломное изменение означает "назад в будущее", а не окончательное завершение прошлого.
В этом новом мире облачных вычислений есть место для инновационного кооперирования облачной технологии и проверенной эффективности предшествующих систем, таких как мощные мейнфреймы.

Облачные вычисления – это комплексное решение, предоставляющее ИТ-ресурсы в виде сервиса.
Это основанное на интернет-технологиях решение, в котором ресурсы общего пользования предоставляются аналогично распределению электроэнергии по проводам.
Компьютеры в облаке настроены на совместную работу, а различные приложения используют совокупную вычислительную мощность так, как будто выполняются на одиночной системе.
Гибкость облачных вычислений зависит от возможности распределения ресурсов по требованию. Такое распределение позволяет использовать совокупные ресурсы системы без выделения конкретных аппаратных ресурсов определенной задаче.
До облачных вычислений Web-сайты и серверные приложения выполнялись на отдельно взятых системах. С приходом облачных вычислений ресурсы используются как объединенный виртуальный компьютер. Такая объединенная конфигурация предоставляет среду, в которой приложения выполняются независимо без привязки к какой-либо конкретной конфигурации.

Для перехода к парадигме облачных вычислений есть веские причины - как с точки зрения бизнеса, так и с точки зрения ИТ.
Уменьшение расходов. Облачные вычисления могут снизить как капитальные затраты (CapEx), так и текущие расходы (OpEx), поскольку ресурсы приобретаются только по необходимости и оплачиваются только по использованию.
Оптимальное использование персонала. Использование облачных вычислений высвобождает ценных сотрудников, позволяя им сконцентрироваться на увеличении прибыли, а не на поддержке аппаратного и программного обеспечения.
Надежная масштабируемость. Облачные вычисления обеспечивают мгновенное масштабирование вверх или вниз в любое время без долгосрочных обязательств.

Модель облачных вычислений состоит из внешней (front end) и внутренней (back end) частей.
Эти два элемента соединены по сети, в большинстве случаев через Интернет. Посредством внешней части пользователь взаимодействует с системой; внутренняя часть – это собственно само облако.
Внешняя часть состоит из клиентского компьютера или сети компьютеров предприятия и приложений, используемых для доступа к облаку.
Внутренняя часть предоставляет приложения, компьютеры, серверы и хранилища данных, создающие облако сервисов.

Концепция облака основана на уровнях, каждый из которых предоставляет определенную функциональность.
Такая стратификация компонентов облака позволяет сделать уровни облачных вычислений коммунальным ресурсом, аналогичным электричеству, услугам телефонии или природному газу.
Товар "облачные вычисления" - это более дешевые и менее затратные для пользователя вычислительные ресурсы. У облачных вычислений есть все шансы стать еще одним коммунальным ресурсом.

Монитор виртуальных машин (virtual machine monitor - VMM)

или гипервизор (hypervisor) предоставляет средства для одновременного использования функциональных возможностей облака (см. рисунок 1).
VMM – это программа, выполняющаяся на хост-системе и позволяющая одному компьютеру поддерживать несколько сред исполнения программ. С точки зрения пользователя система представляет собой автономный компьютер, изолированный от других пользователей. В действительности все пользователи обслуживаются одним и тем же компьютером.
Виртуальная машина – это одна операционная система (ОС), управляемая основной контролирующей программой, которая представляет ее в виде нескольких операционных систем.
При облачных вычислениях VMM предоставляет пользователям возможность отслеживать и, следовательно, управлять такими аспектами процесса, как доступ к данным, хранение данных, шифрование, адресация, топология и перемещение рабочей нагрузки.

Рисунок 1. Как работает монитор виртуальных машин

Облако предоставляет следующие уровни обслуживания:

Уровень инфраструктуры (Infrastructure as a Service – IaaS)
Уровень платформы (Platform as a Service - PaaS)
Уровень приложений (Software as a Service - SaaS)

Рисунок 2. Уровни облачных вычислений, встроенные в компоненты "как сервис"

Уровень инфраструктуры –

это основа облака. Он состоит из физических активов – серверов, сетевых устройств, дисков и т.д. Существуют поставщики инфраструктуры как сервиса (Infrastructure as a Service - IaaS), например IBM.
При взаимодействии с IaaS вы в действительности не управляете базовой инфраструктурой, однако управляете операционными системами, хранилищами данных, развертываемыми приложениями и, до определенной степени, выбранными сетевыми компонентами.
Примером организаций, которые могут получить выгоды от IaaS, являются сервисы печати по требованию (Print On Demand - POD). Модель POD основана на продаже товаров, дизайн которых задается в соответствии с требованиями клиента. POD позволяет физическим лицам открывать магазины и продавать дизайны товаров. Владельцы магазинов могут загрузить столько дизайнов, сколько будут в состоянии создать. Благодаря возможностям облачной системы хранения POD может предоставлять неограниченный объем дискового пространства.