Введение в Cloud Computing

Прежде чем начать рассматривать облачные вычисления, необходимо охарактеризовать методику распределенной обработки данных.

Распределенная обработка данных - методика выполнения прикладных программ группой систем. Таким образом, фактически пользователь получает возможность работать с прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных системах.

Распределенные вычисления являются способом решения сложных задач, требующих больших вычислительных мощностей, основанном на объединении нескольких компьютеров в параллельную вычислительную систему.

В качестве исторического примера распределенных вычислений можно привести решение французского математика и вычислителя при французском правительстве барона Гаспара де Прони.

Под его руководством была начата работа по уточнению логарифмических и тригонометрических таблиц, в связи с переходом на метрическую систему. Для того времени требовалось осуществление огромного объема вычислений. Де Прони перенес идею о разделении труда на вычислительный процесс, исполнители были распределены по трем уровням:

Характеристика распределенной обработки данных

Суть распределенной обработки данных заключается в том, что пользователь и прикладное программное обеспечение могут работать с удаленными средствами посредством каналов связи.

Компьютеры, являющиеся частями распределенной среды обработки данных делятся на серверы и клиенты. Первые предоставляют вычислительные ресурсы вторым.

Управление распределенной средой осуществляется сетевой операционной системой. Кроме того, данная среда подразумевает наличие распределенной базы данных и инструментарий для управления этой базой.

Преимущества распределенной системы обработки данных:

В зависимости от способа распределения данных, выделяют следующие способы организации обработки данных:

Централизованная организация данных. С точки зрения реализации, является наиболее простым вариантом организации. Имеется единственная централизованная база данных, доступ к которой организовывается и регулируется сервером, на котором она находится. Доступ осуществляется при помощи удаленного запроса.

В настоящее время все большую популярность набирает идея добровольного использования для организации вычислений компьютеров обычных пользователей.

Преимуществом данного способа являются: простота реализации и поддержки; недостатком - ограничение на параллельную обработку данных, поскольку все запросы направляются к единственному серверу.

Децентрализованная организация данных. Данный подход предполагает разбиение логически единой базы данных на несколько физически распределенных. Каждый клиент имеет доступ к собственной локальной базе данных, которая является либо частью общей базы данных (распределение), либо копией базы в целом (дублирование), второй вариант приводит к дублированию базы у каждого клиента.

Существование копий отдельных частей базы не допускается.

Преимущества данного метода:

Недостатки:

Смешанный подход. Подразумевает объединение двух способов децентрализации: разбиения и дублирования. Возникает необходимость наличия информации о том, где в сети размещены данные. Достигается компромисс между требуемым объемом памяти под базу в целом и объемом памяти, необходимом каждому серверу. При этом легко организуется параллельная обработка данных. Тем не менее остаются такие проблемы как: надежность и выполнение требований к памяти. Данный подход можно реализовывать только при наличии сетевой системы управления базой данных, обеспечивающей хранение, целостность и безопасность хранимых данных.

Cloud computing

Небольшое отступление : термин "облачные" возник из способа представления Интернета, как облака на различных диаграммах, иллюстрациях и схемах.

Найти человека, чья работа или интерес связан со сферой информационных технологий, ничего не слышавшего про "облачные вычисления" будет крайне затруднительно.

Эта тема является одной из самых обсуждаемых в последнее время.

Такой ажиотаж объясняется просто - появилось решение, способ, позволяющий существенно сократить расходы на ИТ - услуги, отказаться от инвестирования в инфраструктуру и расходов, связанных с ее сопровождением и модернизацией, свести время развертывания приложения к минимуму.

Существует три основные модели расположения приложений:

Наиболее привычной и традиционной моделью расположения приложения является, безусловно, на стороне заказчика, локально, в рамках его инфраструктуры.

Основной сложностью данной модели являются существенные затраты на формирование ИТ - инфраструктуры, отвечающей требованиям бизнеса и используемых приложений, а также затраты, связанные с ее сопровождением и модернизацией.

В качестве положительно момента можно отметить, что инфраструктура, аппаратное и программное обеспечение полностью подконтрольны заказчику.

Хостинг. Данная модель развертывания приложений получила развитие в связи с распространением глобальной сети и увеличением ее роли в профессиональной деятельности человека. Ранее такая модель называлась Application Service Provider (ASP), теперь - Software as a service (SaaS).

Программное обеспечение, как сервис (Software as a service, SaaS)

Представляет собой бизнес - модель продажи и использования программных средств, при котором поставщик разрабатывает и управляет приложением самостоятельно, предоставляя пользователям доступ к нему посредством глобальной сети.

Очевидно, что основным преимуществом такого подхода является отсутствие затрат для потребителя, связанных с установкой программного продукта, сопровождением его и аппаратной платформы.

Отметим положительные особенности SaaS модели с точки зрения поставщиков услуг и конечных пользователей.

С точки зрения SaaS пользователей

С точки зрения SaaS разработчиков:

Особенности SaaS:

Таким образам, заказчик платит не за обладание программным продуктом, а за его аренду у поставщика услуг. Кроме всего вышеперечисленного, отсутствие у конечно пользователя продукта, как такового, может рассматриваться как способ борьбы с нелегальным распространением ПО.

Данная модель отличается меньшим контролем за инфраструктурой, аппаратным и программным обеспечением.

Расположение приложений в "облаке". Самая "молодая" модель размещения приложений. Отличается практическим отсутствием контроля за инфраструктурой и арендуемым обеспечением со стороны заказчика. Расходы же, соответственно, существенно снижаются. Осуществляется переход от инвестиций в инфраструктуру к операционным расходам.

Таким образом, .

Оплачиваются такие услуги, как правило, по факту.

Облачные технологии и виртуализация

Одним из положений, на котором основывается "облачный" подход, является положение о неравномерности запросов к ресурсам со стороны клиента. Для сглаживания этой неравномерности между аппаратными ресурсами и middleware помещается слой виртуальных серверов.

Middleware или подпрограммное обеспечение - слой ПО, состоящий из "посредников" между различными компонентами крупного приложения.

Под виртуализацией в ИТ, как правило, понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, скрывающей в себе собственную реализацию.

Таким образом, балансировка нагрузки осуществляется как средствами программного обеспечения, так и средствами распределения виртуальных серверов по реальным.

Концепция "облачной" обработки данных - всё как услуга (Everything as a service)

Инфраструктура, как сервис (Infrastructure as a service, IaaS)

Как правило, под этим понимают предоставление компьютерной инфраструктуры в форме виртуализации, как сервиса согласно концепции облачных вычислений. Иными словами - это возможность арендовать инфраструктурные ресурсы (сетевое оборудование, устройства хранения, серверы).

Таким образом, IaaS можно представить, как сочетание:

Непосредственное управление всей инфраструктурой осуществляется поставщиком услуг. Клиент, со своей стороны управляет операционной системой и установленным ПО. Обычно в зависимости от нужд заказчика, меняется и объем используемой инфраструктуры.

Подход IaaS избавляет компании от необходимости поддержки "сложных" инфраструктурных решений (центры обработки данных, сетевая инфраструктура), кроме того, уменьшаются и соответствующие издержки.

Облачная платформа предоставляет сервисы для запуска виртуальных машин и сервисы хранения данных.

Таким образом, к особенностям IaaS можно отнести:

Платформа, как сервис (Platform as a service, PaaS)

Платформа, как сервис - это возможность аренды платформы, которая обычно состоит из операционной системы и прикладных сервисов. Такая платформа представляет собой комплексное решение для разработки, тестирования, развертывания и поддержки приложений. PaaS также включает в себя и IaaS.

К особенностям PaaS можно отнести:

Как уже упоминалось, возможность управления и контроля отдельных элементов инфраструктуры, аппаратного и программного обеспечения зависят от выбранного способа размещения приложений.

Для большей наглядности приведем таблицу границ управляемости, где "+" - управляется клиентом, "-" - управляется поставщиком услуги.

На этом мы заканчиваем рассмотрение общих принципов распределенной обработки данных и облачных вычислений.

Список дополнительных материалов для самостоятельного изучения