Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии облачных вычислений. Учебное пособие.pdf
Рис. 7. Схема виртуализации на уровне ядра ОС
Достоинствами данного подхода:
• высокая эффективность использования аппаратных ресурсов;
• низкие накладные технические расходы;
• высокая управляемость;
• минимизация расходов на приобретение лицензий.
Недостатком является возможность реализации только однородных
вычислительных сред [13].
Виртуализация приложений.
Виртуализация приложений подразумевает применение модели
сильной изоляции прикладных программ с управляемым взаимодействием с ОС, при которой виртуализируется каждый экзем
все его основные компоненты: файлы (включая системные), реестр,
шрифты, службы и т.п. (см. рис. 8). Приложение исполняется без процедуры инсталляции в традиционном её понимании и может запускаться
прямо с внешних носителей (например, с флэш-карт или из сетевых папок). С точки зрения ИТ-отдела, такой подход имеет о
щества: ускорение развёртывания настольных систем и возможность
управления ими, сведение к минимуму не только конфликтов между приложениями, но и потребности в тестировании приложений на совместимость. Данная технология позволяет использовать на одном компьютере,
а точнее, в одной и той же операционной системе несколько не совместимых между соб
ой приложений одновременно. Виртуализация приложений
позволяет пользователям запускать одно и то же, заранее сконфигурированное приложение или группу приложений с сервера. При этом прило-
пляр приложений,
чевидные преиму-
21
жения будут работать независимо друг от друга, не внося никаких изменений в операционную систему.
Виртуализация представлений (рабочих мест).
Виртуализация представлений подразумевает эмуляцию интерфейса
пользователя, т.е. пользователь видит приложение и работает с ним на
своём терминале, хотя на самом деле, приложение выполняется на удалённом сервере, а пользователю передаётся лишь кар
тинка удалённого
приложения (см. рис. 9). В зависимости от режима работы, пользователь
может видеть удалённый рабочий стол и запущенное на нём приложение,
либо только само окно приложения.
22
Рис. 8. Виртуализация приложений
Рис. 9. Виртуализация представления
Компьютер, в настоящее время, является неотъемлемым атрибутом
любого офиса и средством выполнения большинства офисных задач. Реальным инструментом пользователя оказывается ПО, которое лишь привязано к компьютеру. Однако увеличение ИТ-инфраструктуры организации вызывает ряд сложностей:
• большие операционные издержки на поддержку компьютерного
парка;
• сложность, связанная с управлением ПК;
• обеспечение пользователям безопасн
ого и надёжного доступа к
ПО и приложениям, необходимым для работы;
• техническое сопровождение пользователей;
• установка и обновление лицензий на ПО и техническое обслуживание;
• резервное копирование и т.д.
Уйти от этих сложностей и сократить издержки, связанные с их решением, возможно, благодаря применению технологии виртуализации
рабочих мест со
трудников на базе инфраструктуры виртуальных ПК
(англ. Virtual Desktop Infrastructure, VDI). Виртуальный ПК позволяет отделить пользовательское ПО от аппаратной части компьютера и осуществлять доступ к клиентским приложениям через терминальные устройства.
VDI – это комбинация соединений с удалённым рабочим столом и
виртуализации. На обслуживающих серверах работает множество виртуальных машин, с разли
чными клиентскими ОС (например, Windows 7,
Windows XP, Linux). Пользователи дистанционно подключаются к виртуальной машине нужной настольной среды, независимо от того, как ОС
установлена на локальном компьютере пользователя.
VDI полностью изолирует виртуальную среду пользователей от других виртуальных сред, так как каждый пользователь подключается к отдельной виртуальной машине. Иногда используется статическая инфраструктура VDI, в ко
торой пользователь всегда подключается к той же
виртуальной машине, в других случаях динамическая VDI, в которой
пользователи динамически подключаются к различным виртуальным машинам, и виртуальные машины создаются по мере необходимости. При
использовании любой модели важно хранить данные пользователей вне
виртуальных машин и быстро предоставлять приложения.
Наряду с централизованным управлением и про
стым предоставлением компьютеров, VDI обеспечивает доступ к настольной среде из любого
места, если пользователи могут дистанционно подключиться к серверу.
Представим, что на клиентском компьютере возникла неполадка.
Придётся выполнить диагностику и, возможно, переустановить операционную систему. Благодаря VDI, в случае неполадок, можно просто удалить виртуальную машину и за несколько секунд создать новую сре
ду, с
помощью созданного заранее шаблона виртуальной машины. VDI обеспечивает дополнительную безопасность, так как данные не хранятся локально на настольном компьютере или ноутбуке.
23
1.5. ОБЛАЧНЫЕ СЕРВИСЫ
Облачные вычисления – это одновременно и способ обеспечения ра-
боты пользователей, и бизнес-модель.
Идеи об использовании вычислений как публичной услуги были
предложены ещё в 1961 году известным американским информатиком,
изобретателем языка Lisp, профессором Джоном Маккарти. Эта идея компьютерных услуг была очень популярна в конце 1960 годов, но вышла из
моды к середине 1970 годов, так как ст
ало ясно, что аппаратные, программные и коммуникационные технологии того времени были ещё не
готовы к этому.
Одним из пионеров в области облачных технологий является
Salesforce.com. Компания была основана в марте 1999 года Марком Бениоффом, Паркером Харрисом, Дэйвом Мёленхоффом и Френком Домингесом с изначальной идеей специализации на рынке систем упр
авления
взаимоотношениями с клиентами (CRM, CRM-система, сокращение от
англ. Customer Relationship Management) и предоставления доступа к ним
исключительно как услуги по подписке, располагая систему в собственном ЦОД, исключая её установку у заказчика и обеспечивая доступ конечных пользователей к ней через Интернет.
Успех Salesforce возбудил интерес крупных компаний в области
ИТ-индустрии, которые поспешили сооб
щить о своих исследованиях в
области облачных технологий. В 2005 году компания Amazon предложила
бизнес-решение под названием Amazon Web Services. Следующим свою
технологию постепенно ввела Google, начав с 2006 года предложение сервисов под названием Google Apps, а в 2008 году компания Microsoft презентовала Azure Services Platform.
К настоящему времени на рынке облачных технологий можно выде-
лить 3 основных модели:
1) инфраструктура как услуга (I
nfrastructure as a Service, IaaS);
2) платформа как услуга (Platform as a Service, PaaS);
3) программное обеспечение как услуга (Software as a Service, SaaS).
Существуют и другие модели, которые можно рассматривать как ча-
стный случай вышеперечисленных:
• безопасность как услуга (Security as a Service, SecaaS).
• данные как услуга (Data as a Service, DaaS);
• рабочее место как услуга (Workplace as a Service, WaaS);
• резервное копирование как сервис (B
ackup as a Service, BaaS);
• услуги по решению бизнес-задач (Business Process as a Service,
BPaaS);
• виртуальный контакт-центр (Contact Center as a Service, CCaaS);
• все как услуга (All as a Service, AaaS).
Рассмотрим основные модели подробнее.
24
Рис. 10. Основные модели облачных служб
Инфраструктура как услуга (IaaS) – это модель, когда потребителю
предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры
для самостоятельного управления различными информационными ресурсами, при этом потребитель может развёртывать и выполнять произвольно выбранное ПО, куда могут входить операционные системы и приложения (см. рис. 10).
Контроль и управление основной физической инфраструктурой облака осуществляется облач
ным провайдером, потребитель может управлять ОС, хранилищем, развёрнутыми приложениями и может иметь ограниченный контроль над отдельными компонентами сети.
Оплачивается такой сервис, как правило, исходя из обслуживания
вычислительной базы и суммы использованных ресурсов.
IaaS избавляет организацию от необходимости поддержки сложных
инфраструктур ЦОД, клиентских и сетевых инфраструктур, а также позволяет уменьш
ить связанные с этим капитальные затраты и текущие расходы. Кроме того, можно получить дополнительную экономию при предоставлении услуги в рамках инфраструктуры совместного использования [5].
Первопроходцем в IaaS считается компания Amazon. С 2005 года
компания предлагает инфраструктуру платформ облачных веб-сервисов
Amazon Web Services, которая предлагает два основных IaaS-продукта:
EC2 (Elastic Compute Cloud) и S3 (Simple Storage Service). EC2 – это веб-
сервис, предоставляющий масштабируемые вычислительные ресурсы в
облаке, а S3
– это удобное в использовании объектное хранилище, оснащенное простым веб-интерфейсом и позволяющее хранить и получать
любой объём данных из любой точки сети.
25
Платформа как услуга (PaaS) – это модель, когда потребителю предоставляются возможности использования облачной инфраструктуры для
создания приложений, работающих в облаке, или готовые облачные сервисы. В состав таких платформ входят инструментальные средства создания, тестирования и выполнения прикладного ПО (системы управления
базами данных, связующее программное обеспечение, среды исполнения
языков программирования), которые пр
едоставляет провайдер (рис. 10).
Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, за исключением разработанных или установленных
приложений, осуществляется провайдером.
Использование всех операций по разработке, тестированию и разворачиванию веб-приложений в одной интегрированной среде позволяет
исключить затраты на поддержку отдельных сред для отдельных этапов.
Примером такой платформы является веб-п
риложение App Engine,
предложенное в 2008 году компанией Google. Этот сервис значительно
упрощает развёртывание веб-приложений без дополнительных затрат.
Компания Oracle предлагает облачную платформу Oracle Cloud Platform,
которая позволяет разработчикам и ИТ-специалистам повысить скорость
разработки и развёртывания приложений, тем самым быстрее внедрять новые
технологии, повышать производительность труда и снижать затраты.
Компания Microsoft предлагает операционную систему Windows Azure,
которая создаёт единую сре
ду, включающую облачные аналоги серверных
продуктов Microsoft (например, реляционная БД SQL Azure, является аналогом SQL Server) и инструменты разработки (.NET Framework и Visual Studio,
оснащенная в версии 2010 года набором Windows Azure Tools). Таким образом, программист, создающий веб-приложение в Visual Studio 2010, может,
не выходя из приложения, разместить свой сайт в Windows Azure.
Программное обеспечение как услуга (SaaS) – это модель, в которой
потребителю предоставляется воз
можность использования прикладного
ПО провайдера, выполняемого в облачной инфраструктуре. Доступ к такому ПО осуществляется посредством сети, чаще всего, с помощью веббраузера (см. рис. 10).
Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, за исключением ограниченного набора пользовательских настроек конфигурации приложения, осуществляется облачным провайдером.
Основное преимущество модели SaaS для клиента состоит в отсу
тствии затрат, связанных с установкой, обновлением и поддержкой работоспособности оборудования и ПО, работающего на нём. Пользователь платит только за фактическое пользование ПО. Вопросы лицензирования
решаются поставщиком услуги.
В модели SaaS [5]:
• приложение приспособлено для удалённого использования;
• одним приложением могут пользоваться несколько клиентов;
• оплата за услугу взимается либо как е
жемесячная абонентская
плата, либо на основе суммарного объёма транзакций;
26
• поддержка приложения входит уже в состав оплаты;
• модернизация приложения может производиться обслуживаю-
щим персоналом плавно и прозрачно для клиентов.
С точки зрения разработчиков программных средств, модель SaaS
позволяет эффективно бороться с нелицензионным ПО, благодаря тому,
что клиент не может хранить, копировать и устанавливать его.
Ярким примером SaaS являются бесплатные сервисы компаний
icrosoft и Google, позволяющих работать с документами, Office Web
M
Apps и Google Docs, соответственно. При этом оба сервиса тесно взаимо-
связаны с почтой (Microsoft с Hotmail, а Google с Gmail) и файловыми
хранилищами. Таким образом, пользователя как бы переводят из привычной ему оффлайн-среды в онлайн. Важно, что и Google, и Microsoft интегрируют поддержку своих онлайн-сервисов во все программные среды –
как настольн
ые, так и мобильные.
Компания Apple предлагает сервис MobileMe, который включает в
себя почтовый клиент, календарь, адресную книгу, файловое хранилище,
альбом фотографий и инструмент для обнаружения утерянного iPhone. За
возможность пользоваться всем этим Apple берёт примерно 65 евро в год.
При этом Apple обеспечивает такой уровень взаимодействия своего набора интернет-сервисов и приложений на компьютере (по
д управлением
Mac OS X), телефоне, плеере и iPad, что необходимость в использовании
браузера отпадает. При использовании привычных программ на Mac,
iPhone и iPad все данные сохраняются не на них, а в облаке, что позволяет
забыть о необходимости синхронизации и доступности.
Развитием логики SaaS является концепция рабочего места как услу-
ги (WaaS), когда клиент получает в своё распоряжение виртуальное раб
о-
чее место, оснащённое всем необходимым для работы ПО.
Безопасность как услуга (SecaaS) – это модель, в которой провайдер
услуг безопасности интегрирует свои сервисы в корпоративную инфраструктуру заказчика.
Использование модели SecaaS позволяет снизить затраты на безопасность, поскольку нет необходимости приобретать и обслуживать дорогостоящее специализированное аппаратное и программное обеспечение,
нанимать ИТ-специалистов. Все эти пр
облемы решает провайдер услуг,
на площадке которого располагаются аппаратные и программные ресурсы
Кроме того, SecaaS обеспечивает динамичную и масштабируемую
ИТ-инфраструктуру, позволяет минимизировать сроки развёртывания
системы информационной безопасности.
Некоторые категории SecaaS уже привычны для многих пользователей Интернет, например, антивирусная и антиспам-фильтрация электронной почты, сервисы по защите от DD
oS-атак.
SecaaS-решения, базирующиеся на облачных технологиях, в отличие
от традиционных средств защиты, архитектурно лучше подходят для защиты данных в современной, быстро меняющейся ИТ-инфраструктуре [1].
27
Рис. 11. Модели развертывания облачных систем
Наиболее популярной моделью на российском рынке облачных услуг
является SaaS, на 2015 год около 70%, на IaaS и PaaS приходится, соответственно, около 20 и 10% в объёме рынка. В США и Европе расстановка сил другая, основной заказчик SaaS – это малый и средний бизнес, который в России пока не слишком развит. Плюс преобладание IaaS объясняется тем, что у нас ещё не так мног
о готовых сервисов для конечных
пользователей. Поэтому, пока в России тенденции развития определяют
крупные компании, которые используют публичные сервисы в дополнение к собственным [7].
Как показали исследования использования облачных решений, малым и средним бизнесом в России по модели IaaS потребители, чаще всего, выбирают облачное хранение (51
%) и вычисление (37%), в рамках модели SaaS наибольшей популярностью пользуются облачные системы
управления взаимоотношениями с клиентами (29%), планирования ресурсов предприятия (13%), средства для совместной работы (21%) и офисные
инструменты (14%), остальные модели имеют очень слабое распространение на рынке [6].
Помимо различных способов предоставления сервисов, различают
несколько моделей развёртывания облачных систем (рис. 11):
• частное (приватное);
• публично
е (общественное);
• гибридное.
Частное облако, также называются «внутренним», представляет собой инфраструктуру, предназначенную для использования в масштабах
одной организации. При этом вычислительные ресурсы: серверы, сети,
устройства хранения данных, прикладное ПО интегрируются в частное
облако с помощью специализированного ПО, которое позволяет реализовать функции облака: сервисную модель, автоматизированное обслуживание пользователей, масшт
28
абируемость и т.д. Сервисная модель частного
облака зависит от того, кто является внутренними потребителями облака,
и какие именно ИТ-сервисы им требуются. В зависимости от структуры
организации такими внутренними потребителями могут стать различные
подразделения, например:
• дочерние компании в холдинге, получающие приложения (корпо-
ративную почту, внутренние порталы и т.д.) из ЦОД, обслуживаемого
сервисным подразделением;
• ИТ-п
одразделения, отвечающие за бизнес-приложения, получающие инфраструктуру как сервис из облака, обслуживаемого инфраструктурной группой.
Существуют разные виды частного облака [15].
Самостоятельно размещенное частное облако – это выделенная локальная среда, проектируется, размещается и управляется внутри организации. Такое облако обеспечивает преимущества с точки зрения контроля
над архитектурой и операциями.
Размещённое час
тное облако – это выделенная среда, которая проек-
тируется внутри организации, а размещается и управляется за её пределами. В ней сочетаются преимущества управления службой и архитектурным проектом с преимуществами передачи определённых видов или
функций другой организации.
Частное облако на основе устройства – это выделенная среда, кото-
рая закупается у поставщик
а и спроектирована им с ориентированными на
поставщика услуг и рынок функциями и контролем над архитектурой. Эта
среда размещается внутри организации и имеет внутреннее или внешнее
управление. В ней сочетаются преимущества использования предварительно настроенной архитектуры и низких рисков при развёртывании с
преимуществами внутренней системы безопасности и контроля.
Публичные облака, также называются «внешними», пр
едоставляют
инфраструктуру облачных вычислений для использования широкой аудитории. Такая система создаётся провайдером, а услуги поставляются через
Интернет.
Публичные облачные вычисления имеют следующие преимущества:
оплата производится только за потреблённые ресурсы, манёвренность
достигается с помощью быстрого развёртывания, имеются возможности
быстрого масштабирования мощностей и все службы поставляются с
улучшенными единообразными ха
рактеристиками доступности, отказо-
устойчивости, безопасности и управляемости.
Существуют следующие разновидности публичного облака.
Совместно используемое публичное облако обеспечивает преимущество быстрого внедрения, массового масштабирования и низкие затраты
на организацию производства. Оно предоставляется в общей среде, в которой архитектура, настройка и уровень безопасности проектируются и
управляются провайдером.
29
Выделенное публичное облако обеспечивает функциональные возможности, похожие на те, которые имеются в совместно используемом, за
исключением того, что предоставляет выделенную инфраструктуру. Безопасность, быстродействие, а иногда и возможности настройки в таком
облаке лучше, чем в совместно используемом [15].
На сегодняшний день более 80% предприятий используют публичные облака.
Гибридные (смешанные) облака – возни
кают вследствие интеграции
внешнего и внутреннего методов доставки услуг. Организация устанавливает правила и политику на основании такого фактора, как безопасность.
Такие облака позволяют совместить использование виртуализованных и
физически фиксированных мощностей. В данном случае первые дополняют вторые, обеспечивая адекватную производительность при повышении нагрузок и экономию при снижении потребностей в вычислител
ьных
мощностях.
Сравнение публичных и частных облаков.
Обе эти модели обладают ощутимыми достоинствами для бизнеса.
Некоторые из этих достоинств присущи и публичным, и частным облакам,
другие свойственны только для публичных или только для частных [19].
Общие преимущества публичных и частных облаков:
Высокая эффективность. И публичные, и частные облака основаны
на распределённых вычислениях и виртуализации, поэт
ому их отличает
высокая эффективность и производительность. Они задействуют разделяемые ресурсы, оптимизируя баланс рабочей нагрузки на множество
приложений.
Высокая доступность, также связана с распределёнными вычислениями. Приложения могут пользоваться архитектурой высокой доступности, которая минимизирует или устраняет плановый и внеплановый простой, повышая уровень сервиса для пользователей и с
пособствуя непре-
рывности ведения бизнеса.
Эластичная масштабируемость. Распределённые вычисления придают публичным и частным облакам эластичную масштабируемость –
способность добавлять или убирать вычислительные ресурсы по требованию. Это серьёзное преимущество для приложений с переменной рабочей
нагрузкой или непрогнозируемым расширением, или же для временно
установленных приложений.
Быстрое развёртывание. Как публичное, так и частное облако обес-
печивают авт
ономный доступ к разделяемому пулу вычислительных ресурсов. Программные и аппаратные компоненты стандартны, могут использоваться повторно и разделяться. По этим причинам развёртывание
приложений существенно ускоряется.
Некоторые преимущества характерны для публичных облачных вы-
числений:
30