Облачные вычесления

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

Тверской  государственный технический университет

                                          Кафедра » Информационные системы  »

       

 

       Содержание

 

       Введение  

       Тема  облачных вычислений становиться все  популярней в бизнесе. Раньше многие компании приобретали сервера, которые затем  объединяли в кластеры и центры данных, приобретали программное обеспечение, для развертывания всей инфраструктуры и построения масштабируемой системы. Затем оценивали риски, связанные с недооценкой или переоценкой загрузки, – инвестировав в разработку, и возможно не получив ожидаемого притока клиентов и поняв, что все средства были потрачены в пустую.

       Избежать  все этого позволяет модель аренды, которая может еще оказаться  и экономически целесообразной, причем во многом благодаря виртуализации и оптимизации инфраструктуры провайдера услуг SaaS. Совмещение на одной физической машине нескольких виртуальных способствует сокращению издержек и оптимизации поддержки, а также дает возможность гибкого перераспределения ресурсов в зависимости от изменяющейся нагрузки. Однако самым важным плюсом виртуализации является сокращение времени на масштабируемость конфигурации, необходимой для решения конкретной задачи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               Пример

       Например, две компании одновременно запускают  аналогичный сервис, но одна строит ЦОД (Центр Обработки Данных) самостоятельно, а другая сразу разворачивает  сервис на масштабируемой облачной платформе. Каждый месяц число пользователей  сервиса увеличивается в разы и очень скоро первая компания понимает, что существующих мощностей недостаточно, и тратит месяц на увеличение мощности своего ЦОД или на переписывание приложения с учетом масштабируемости. Вторая компания в этом случае лишь увеличивает арендованные мощности. К тому моменту пока первая компания перепишет сервис или нарастит мощность оборудования, вторая переманит у нее новых клиентов.

       Для решения проблемы сложности программных  систем в свое время была предложена идея повторного использования кода, получившая развитие в двух направлениях – подпрограммы (процедуры и функции) и объекты.

       Сначала эта идея реализовалась в виде статических библиотек, потом возникла необходимость динамически обновлять  объекты – появились DLL и компоненты (COM, сборки .NET), а с появлением сетей понадобилось вызывать компонент, физически размещенный на другом компьютере, для чего стали использоваться протоколы типа RPC, DCOM или .NET Remoting для объектного взаимодействия (см. рис. 1). В процессе стандартизации идея вызывать код по сети трансформировалась в концепцию сервис-ориентированной архитектуры (Service-Oriented SOA), представляющую, в конечном счете, обычную абстракцию вызова кода по сети. Наиболее важной частью SOA является независимое развертывание сервисов. Если в случае DLL надо быть готовым к динамическим изменениям версии и возможностей библиотеки, то в случае SOA это явным образом заложено в архитектуру – вызывая сервис, мы не знаем, как он реализован и не можем управлять его обновлениями.

       

       Рис.1. Развитие компонентного подхода

       Облако  – это дальнейшее развитие идей компонентного подхода, если речь идет о серверной части приложений, то одной из возможных платформ могут быть серверы, расположенные не в локальном ЦОД компании, а в облаке, из которого можно арендовать мощности.

       ИТ-индустрия  сегодня уже сформулировала определение  «облачных» вычислений, а аналитики  начали рисовать радужные перспективы, представляя «облачные» вычисления не как новый вид сервиса, а как объединение разных видов сервисов, для предложения которых нужна одна инфраструктура – удаленный сервер для выполнения приложения, за работоспособность которого отвечает третья сторона. «Облачные вычисления» (cloud computing) — концепция «вычислительного облака», согласно которой программы запускаются и выдают результаты работы в окно стандартного веб-браузера на локальном ПК, при этом все приложения и их данные, необходимые для работы, находятся на удаленном сервере в Интернете. «Облака» объединяют множество областей ИТ, которые раньше, имея много общего, разделялись. Из «облаков» подразумевается получать платформы для вычислений (серверы и виртуальные машины) или приложений, а также сами приложения, доставляемые в рамках концепции SaaS. Работа «облака» обеспечивается неким комплексом аппаратных и программных средств – операционной системой «облака» (ОСО), которая поддерживает работу с клиентом, опираясь на сеть крупных центров хранения и обработки данных.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Основные  направления развития облачных вычислений

        

       Четыре основных направления развития облачных вычислений являются Internet-сервисы, IaaS, PaaS и SaaS. (см. рис.2). [1] Рассмотрим их и другие аббревиатуры *aaS.  

       

• Некоторые продукты напрямую предоставляют пользователям  такие Internet-сервисы, как системы  хранения, программное обеспечение  промежуточного слоя, поддержка совместной работы и базы данных.
• IaaS (Infrastructure as a Service) – инфраструктура как сервис. Аренда сервера/кластера и плата за использованные ресурсы. Здесь наиболее широкие возможности для творчества – возможен выбор ОС, необходимых сервисов и написание конечных приложений. Это самый дорогой вариант, но зато имеется полная свобода действий. Типичные представители: Amazon EC2, GoGrid, ElasticHosts и др.
• PaaS (Platform as a Service) – платформа как сервис. Логическое продолжение IaaS, но уже есть ОС, определённый набор ПО и все это уже настроено. Не нужно вникать глубоко в недры всей системы , т.к. уже предоставлен некий набор API для работы. Этот вариант гораздо дешевле предыдущего, но всё равно необходимо писать приложение. Оплачиваются только израсходованные ресурсы. Подходит подавляющему числу разработчиков. Типичные примеры: Google App Engine, Windows Azure, AptanaCloud.
• SaaS (software as a Service) – программное обеспечение как сервис. Готовое приложение для конечных пользователей. Вариантов оплаты огромное множество – за ресурсы, просмотр рекламы, абонентская плата и т.д. Типичные представители: современные почтовые службы (Gmail, Yandex, Rambler), файлообменники, многие CRM/ERP-системы. Отличительной чертой является доступ к приложению посредством веб-браузера, но не всегда.

       

 

       Рис.2. Четыре основных вида сервисов на базе вычислений из облака. 
 

       Другие *aaS: например, DaaS (Desktop as a Service) предлагает каждому пользователю стандартизированное виртуальное рабочее место, с возможностью настройки и установки других программ. Доступ осуществляется по сети посредством тонкого клиента, которым может быть что угодно от обычного ПК до смартфона (Google Chrome OS).

       CaaS (Communications as a Service) – сочетания программно-аппаратных  средств для организации всех  видов общения (голос, почта)  между сотрудниками одного предприятия за счёт сторонних решений.

       Альтернативный  вариант SaaS продвигает корпорация Microsoft, называется он S+S (Software+Services) и сочетает в себе сильные стороны типичного SaaS и обычного десктопного приложения. Это обычное ПО, но с ориентацией на удалённые сервисы.

       Вычисления  в облаке превращаются в серьезную  технологическую тенденцию — многие эксперты полагают, что в ближайшие пять лет cloud computing изменит не только ИТ-процессы, но и сам рынок информационных технологий. Благодаря этой технологии пользователи устройств самых разных видов, в том числе ПК, ноутбуков, смартфонов и КПК, смогут получать доступ к программам, системам хранения и даже к платформам разработки приложений по Internet, через сервисы, предлагаемые провайдерами вычислений в облаке, причем ресурсы в этом случае размещаются на серверах провайдеров.

       Сторонники  вычислений в облаке особо подчеркивают их преимущества: снижение затрат, высокая  готовность и масштабируемость. Согласно прогнозам, расходы на ИТ-сервисы из облаков (рис. 3) вырастут с 16 млрд в 2008 году до 42 млрд долл. в 2012-м. Аналитики считают, что на долю вычислений в облаке придется 25% годового увеличения расходов на ИТ к 2012 году.

       

       Рис.3. Прогнозы роста расходов на ИТ-сервисы в «облака». 

       «Переход  на вычисления в облаке значительно  сократит расходы на информационные технологии», — утверждает Русс Даниэлс, директор компании HP по стратегии вычислений в облаке. — Но одной только экономией средств дело не ограничивается. Эта технология освобождает потребителей от расходов и сложностей, связанных с установкой и поддержкой приложений». Кроме того, вычисления в облаке снижают стоимость разработки приложений и делают процесс более масштабируемым, отметил Симон Херон, аналитик компании Network Box, специализирующейся на вопросах Internet-безопасности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Достоинства облачных вычислений

1. Снижение требований к вычислительной мощности ПК. Пользователям нет необходимости покупать дорогие компьютеры, с большим объемом памяти и дисков, чтобы использовать программы через веб-интерфейс. Также нет необходимости в СD и DVD приводах, так как вся информация и программы остаются в "облаке". Пользователи могут перейти с обычных компьютеров и ноутбуков на более компактные и удобные нетбуки. Непременным условием является только наличие доступа в Интернет
2. Уменьшение затрат и увеличение эффективности IT инфраструктуры. Обычные сервера средней компании загружены на 10-15%. В одни периоды времени есть потребность в дополнительных вычислительных ресурсах, в других эти дорогостоящие ресурсы простаивают. Используя необходимое количество вычислительных ресурсов в "облаке" в любой момент времени, компании сокращают затраты на оборудование и его обслуживание до 50%. При этом многократно увеличивается гибкость производства в постоянно меняющейся экономической обстановке. Если достаточно большая фирма обеспокоена тем, что ценная информация будет храниться и обрабатываться на стороне, для такой фирмы можно построить свое собственное "облако" и наслаждаться всеми выгодами от виртуализации инфраструктуры.
3. Уменьшение проблем с обслуживанием. Так как физических серверов с внедрением Cloud Computing становится меньше, их становится легче и быстрее обслуживать. Что касается программного обеспечения, то последнее установлено, настроено и обновляется в "облаке".
4. Уменьшение затрат на приобретаемое программное обеспечение. Вместо приобретения пакетов программ для каждого локального пользователя, компании покупают нужные программы в "облаке". Данные программы будут использоваться только теми пользователями, которым эти программы необходимы в работе. Более того, стоимость программ, ориентированных на доступ через Интернет, значительно ниже, чем их аналогов для персональных компьютеров. Если программы используются не часто, то их можно просто арендовать с почасовой оплатой. Затраты на обновление программ и поддержку в работоспособном состоянии на всех рабочих мечтах вовсе сведены к нулю.
5. Постоянное обновление программ. В любое время, когда пользователь запускает удаленную программу, он может быть уверен, что эта программа имеет последнюю версию - без необходимости что-то переустанавливать или платить за обновления.
6. Увеличение доступных вычислительных мощностей. По сравнению с персональным компьютером вычислительная мощь, доступная пользователю "облачных" компьютеров, практически ограничена лишь размером "облака", то есть общим количеством удаленных серверов. Пользователи могут запускать более сложные задачи, с большим количеством необходимой памяти, места для хранения данных, тогда, когда это необходимо. Т.е. пользователи могут при желании легко и дешево поработать с суперкомпьютером без каких-либо фактических приобретений.
7. Неограниченный объем хранимых данных. По сравнению с доступным местом для хранения информации на персональных компьютерах объем хранилища в "облаке" может гибко и автоматически подстраиваться под нужды пользователя. При хранении информации в "облаке" пользователи могут забыть об ограничениях, накладываемых обычными дисками, - "облачные" размеры исчисляются миллиардами гигабайт доступного места.
8. Совместимость с большинством операционных систем. В Cloud Computing операционные системы не играют никакой роли. Пользователи Unix могут обмениваться документами с пользователями Microsoft Windows и наоборот без каких либо-проблем. Доступ к программам и виртуальным компьютерам происходит при помощи веб-браузера или другими средствами доступа, устанавливаемые на любой персональный компьютер с любой операционной системой.
9. Улучшенная совместимость форматов документов. Если пользователи пользуются одной "облачной" программой для создания и редактирования документов, у них просто нет несовместимости версий и форматов, в отличие от тех, кто, например, получит документ Word 2007 и не сможет прочитать его на локальном компьютере с Word 2003 или OpenOffice. Хорошим примером совместимости является офисный пакет Google Docs, позволяющий совместную работу над документами, презентациями и таблицами имея под рукой любой компьютер с веб-браузером.
10. Простота совместной работы группы пользователей. При работе с документами в "облаке" нет необходимости пересылать друг другу их версии или последовательно редактировать их. Теперь пользователи могут быть увереными, что перед ними последняя версия документа и любое изменение, внесенное одним пользователем, мгновенно отражается у другого.
11. Повсеместный доступ к документам. Если документы хранятся в "облаке", они могут быть доступны пользователям в любое время и в любом месте.
12. Всегда самая последняя и свежая версия. В "облаке" всегда находится самая последняя и самая свежая версия программы или документа.
13. Доступность с различных устройств. Пользователи Cloud Computing имеют гораздо более широкий выбор устройств доступа к документам и программам.
14. Дружелюбие к природе, экономное расходование ее ресурсов. Cloud Computing позволяет не только экономить на электричестве, вычислительных ресурсах, физическом пространстве, занимаемом серверами, но и разумно подходить к расходованию природных ресурсов.
15. Устойчивость данных к потере или краже оборудования. Если данные хранятся в "облаке", их копии автоматически распределяются по нескольким серверам, возможно находящимся на разных континентах. При краже или поломке персональных компьютеров пользователь не теряет ценную информацию, которую он к тому же может получить с любого другого компьютера.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Недостатки  облачных вычислений

1. Постоянное соединение с сетью Интернет. Cloud Computing всегда требует соединения с сетью Интернет. Или почти всегда. Некоторые "облачные" программы загружаются на локальный компьютер и используются в то время, когда Интернет недоступен. В остальных случаях, если нет доступа в Интернет - нет работы, программ, документов.
2. Плохая работа с медленным Интернет-доступом. Многие "облачные" программы требуют хорошего Интернет-соединения с большой пропускной способностью.
3. Программы могут работать медленнее, чем на локальном компьютере. Некоторые программы, в которых требуется передача значительного количества информации, будут работать на локальном компьютере быстрее не только из-за ограничений скорости доступа в Интернет, но и из-за загруженности удаленных серверов и проблем на пути между пользователем и "облаком".
4. Не все программы или их свойства доступны удаленно. Если сравнивать программы для локального использования и их "облачные" аналоги, последние пока проигрывают в функциональности. Например, таблицы Google Docs имеют гораздо меньше функций и возможностей, чем Microsoft Excel.
5. Зависимость сохранности пользовательских данных от компаний, предоставляющих услугу cloud computing.
6. Если Ваши данные в "облаке" потеряны, они потеряны навсегда - это факт. Но потерять данные в "облаке" гораздо сложнее, чем на локальном компьютере.
7. Появление новых («облачных») монополистов.

 
 
 
 
 
 

       Поставщики  «облаков»

       Классификация поставщиков «облаков» (рис. 4), в которой выделяются две большие группы: поставщики платформных «облаков» (ИТ-компании, предлагающие хостинг на базе собственного ПО) и поставщики «облаков» услуг, использующие для создания сервисов ПО других компаний. Первая группа поставщиков делится на три подгруппы: Google, Microsoft и другие крупные компании (IBM, Apple, а также Yahoo!, EMC, HP/EDS, Amazon, Facebook, Adobe и т.д.). Ко второй группе поставщиков «облачных» вычислений можно отнести независимых сервис-провайдеров, предоставляющих услуги внешним клиентам, а также внутрикорпоративных провайдеров, обслуживающих филиалы, отделы и дочерние подразделения, а также сотрудников и партнеров.