Основные концепции и архитектура Microsoft Windows Azure

Цель лекции: Ознакомление с архитектурой Microsoft Windows Azure.

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

3.1. Введение

Данная лекция знакомит с основными концепциями и основами архитектуры Windows Azure.

Windows Azure – облачная платформа, разработанная фирмой Microsoft (по существу, операционная система и набор инструментов "в облаке"). На рис. 3.1 иллюстрируется роль Windows Azure в организации использования облачных сервисов, предоставляемых центром обработки данных Microsoft, фирмами и индивидуальными заказчиками.

Важно подчеркнуть, что Windows Azure обеспечивает хранение, использование и модификацию данных и запуск программ только на компьютерах центров обработки данных Microsoft. Никакого программного обеспечения, кроме веб-браузера, на пользовательских компьютерах не требуется.

На рис. 3.2 изображена схема организации работы пользователя в Windows Azure.

С точки зрения пользователя, существуют две категории приложений – внутренние (on-premises applications), исполняемые на компьютере пользователя, и облачные (cloud applications), фактически исполняемые в среде Windows Azure на компьютерах центра обработки данных. На пользовательском компьютере могут быть установлены ОС Windows и, возможно, другие ОС. Независимо от этого, через Web-браузер пользователь получает доступ к "Windows в облаке" – Windows Azure. Функционирование Windows Azure основано на Web-сервисах .NET. Windows Azure для хранения данных обеспечивает доступ к аналогу СУБД Microsoft SQL Server "в облаке" – SQL Azure.

На рис. 3.3 изображены основные компоненты Windows Azure.

Основные компоненты Windows Azure – Внешний облик, Интерфейс, или Фабрика программ (слово fabric дословно означает одежда), Вычисления (Compute), Память (Storage) и конфигурация (config). Все компоненты – вычисления, память и интерфейс – являются web-сервисами .NET. Сервис вычисления выполняет пользовательские облачные приложения, сервис память хранит пользовательские данные, сервис интерфейс обеспечивает общие средства управления приложениями, использующими облачную платформу.

Основная проблема, решаемая сервисом Вычисления, - исполнение огромного числа (возможно, миллионов) пользовательских приложений самого разного вида и назначения в едином облаке. Иначе говоря, основная проблема сервиса вычисления и облачных вычислений в целом – масштабирование. Данная проблема решается путем выполнения каждого экземпляра пользовательского облачного приложения в своей отдельной виртуальной машине. Данные виртуальные машины исполняются в среде 64-битовой ОС Windows 2008 Server - наиболее мощной серверной ОС фирмы Microsoft.

Сервис Память предоставляет пользователю средства работы с данными различной структуры – большими бинарными объектами (blobs), размером до 50 Гб, хранящимися в контейнерах, таблицами (tables) и очередями (queues). Работа со структурами данных реализована на основе ADO.NET – библиотек поддержки обработки структурированных данных в .NET.

Сервис Интерфейс (Фабрика программ) реализован как большая группа машин, на каждой из которых работает приложение – агент интерфейса (fabric agent). Сервис интерфейс в целом управляется программным обеспечением, называемым контроллер интерфейса (fabric controller). Контроллер интерфейса взаимодействует с агентами интерфейса, а также с сервисом память как с обычными приложениями (поэтому детали представления данных от контроллера интерфейса скрыты). Контроллер интерфейса управляет каждым облачным приложением с помощью конфигурационного файла в формате XML.

На рис. 3.4 изображена структура сервисов .NET как основы для реализации Windows Azure. Как уже говорилось, вся реализация Windows Azure основана на надежной и безопасной платформе .NET, исполнение программ в которой обеспечивается в особом безопасном режиме (managed execution – управляемое выполнение). Часть .NET, называемая Windows Communication Foundation (WCF) и предоставляемый ею механизм сервисов и является основой реализации платформы Windows Azure. Облачными сервисами управляют две компоненты – управление доступом (access control) и сервисная шина (service bus), которые подробно рассмотрены в следующих лекциях данного курса.

Перспективы облачных вычислений в Windows Azure, несмотря на их критику и пока осторожное отношение к ним, очень велики, так как облачные вычисления позволяют получить доступ к мощным вычислительным возможностям и данным большого объема практически с любых пользовательских компьютеров (в том числе – карманных, мобильных устройств и т.д.), имеющих веб-браузер.

Кроме того, платформа .NET обеспечивает высокую надежность и безопасность приложений, благодаря исполнению в режиме managed execution. Microsoft Azure Services Platform - это платформа фирмы Microsoft для разработки и использования облачных сервисов на базе Microsoft.NET.Подробнее вопросы архитектуры .NET и Web-сервисов в .NET рассмотрены в следующей лекции (см. лекцию 4).

Ключевые термины

Microsoft Azure Services Platform - платформа фирмы Microsoft для разработки и использования облачных сервисов на базе Microsoft.NET.

Microsoft Windows Azure - операционная система и набор инструментов фирмы Microsoft, обеспечивающий поддержку облачных вычислений ("ОC в облаке").

SQL Azure – версия СУБД Microsoft SQL Server для использования "в облаке".

Агент интерфейса (fabric agent) – агентское приложение, исполняемое на каждом из компьютеров сервиса Интерфейс (Fabric) платформы Windows Azure.

Архитектор облака – главный разработчик его архитектуры.

Внутренние приложения (on-premises applications) – приложения, исполняемые на локальном компьютере пользователя.

Вычисления (Compute) – облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, исполняющий пользовательские приложения в едином облаке.

Интерфейс (внешний облик, Fabric) - облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, обеспечивающий интерфейс между различными облачными приложениями и между приложениями и памятью; реализован в виде группы компьютеров.

Контроллер интерфейса (fabric controller) – программное обеспечение, управляющее работой облачного сервиса Интерфейс (Fabric) платформы Windows Azure.

Облачные приложения (cloud applications) – приложения, фактически исполняемые в среде облачных вычислений (например, Windows Azure) на компьютерах центра обработки данных.

Память (Storage) - облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, предоставляющий пользователю средства работы с данными различной структуры – большими бинарными объектами, таблицами и очередями.

Сервисная шина (service bus) – компонента платформы Microsoft Azure Services Platform.

Управление доступом (access control) – компонента платформы Microsoft Azure Services Platform.

Краткие итоги

Windows Azure – операционная система и платформа фирмы Microsoft для облачных вычислений, наиболее развитая и распространенная среди всех облачных платформ. Ее реализация основана на платформе .NET и Windows Communication Foundation (WCF) и предоставляемых ею сервисах. Компоненты (сервисы) Windows Azure – Интерфейс (Fabric), Вычисления (Compute) и Память (Storage). Обеспечивается доступ к SQL Azure – облачной версии Microsoft SQL Server. Облачные сервисы .NET функционируют на основе двух объединяющих компонент – управления доступом и облачной шины.

Перспективы облачных вычислений на платформе Azure очень велики, так как они предоставляют мощные масштабируемые вычислительные сервисы, не требуя дополнительных ресурсов от компьютеров пользователей. Кроме того, надежность и безопасность обеспечивается базовой платформой .NET.

Набор для практики

Вопросы

Упражнения

Темы для курсовых работ, рефератов, эссе