Технологии облачных вычислений

Для разработчиков сервисов модель SaaS удобна тем, что отпадает необходимость борьбы с нелицензионным распространением и использованием программного обеспечения, так как заказчику предоставляется только веб-интерфейс (в крайнем случае, «тонкий» или «толстый» клиент), а непосредственная реализация сервиса находится только у разработчика. Кроме того, модель SaaS существенно сокращает затраты на техническую и консультационную поддержку продукта.

Сервисы, предоставляемые в рамках модели SaaS, обладают следующими свойствами:

1. Доступ к такому сервису предоставляется через сетевые каналы связи посредством веб-интерфейса, «тонкого» клиента или терминального доступа.

2. Сервис разворачивается в облачной инфраструктуре в виде единой совокупности программных модулей, с которыми работают все заказчики и конечные пользователи.

3. Сервисы предоставляются бесплатно или с использованием абонентской модели оплаты; в редких случаях используется модель оплаты на основе затраченных ресурсов.

4. Обновление и поддержка функционирования сервиса выполняются поставщиком услуг и, как правило, практически не затрагивают заказчика или конечных пользователей.

5. Стоимость технической поддержки обычно включается в арендную плату.

 

2.4. Малораспространенные облачные модели инфраструктур

Помимо трех основных моделей облачных вычислений существуют и другие инфраструктуры, предоставляющие пользователю сервисы, которые не входят в рамки моделей IaaS, PaaS и SaaS. Наиболее известны из них следующие:

1. Рабочее место как сервис (Desktop as a Service) предоставляет конечным пользователем виртуальное рабочее место с предустановленным набором ПО и возможностями по настройке и установке пользовательских программ. Данные пользователя сохраняются в облаке. Для доступа к такому рабочему месту может быть использован веб-браузер или терминальный клиент.
2. Коммуникационная среда как сервис (Communications as a Service – CaaS) предоставляет арендаторам услуги по организации различных видов общения (голос, электронная почта, аудио- и видеоконференции, телефония)  между сотрудниками заказчика.
3. Платежи как сервис (Payments as a service) – модель, предоставляющая сервису возможности взаимодействия с различными независимыми группами платежных систем. Данная модель может использоваться для организации платежных услуг как в рамках приложения или сервиса, работающего в инфраструктуре PaaS или SaaS, так и для стороннего приложения, веб-сайта или группы серверов, которые будут запрашивать данные услуги из облачной инфраструктуры в случае возникновения необходимости.
4. Бэкенд как сервис (Backend as a Service – BaaS или MBaaS) предоставляет услуги по хранению информации в облаке для мобильных приложений пользователей.
5. Модель «Big Data как сервис» (Big Data as a Service – BDaaS) предоставляет услуги по созданию хранилищ «Big Data», которые могут быть использованы как другими сервисами в облаке, так и внешними приложениями и серверами.

Корпорация Microsoft разработала альтернативный вариант модели SaaS под названием S+S (Software+Services), который объединяет в себе все свойства инфраструктуры SaaS и обычного приложения для ПК [12]. Примером такого приложения-услуги может быть «Office 365». Этот офисный пакет предоставляется по системе оплаты, сходной с SaaS, поскольку пользователь оплачивает каждый месяц использования пакета. Кроме того, пользователю «Office 365» предоставляются дополнительные услуги в рамках облачной инфраструктуры, например хранение пользовательских данных при помощи сервиса Microsoft SkyDrive.

За последние шесть лет облачные вычисления из новой технологии превратились в серьезную технологическую тенденцию и их рост не прекращается. Количество облачных сервисов как в рамках PaaS-, так и SaaS-моделей, увеличивается с каждым годом. Благодаря облачным вычислениям пользователи различных устройств (таких, как ПК, смартфоны, игровые приставки, телевизоры и т. д.) на различных программных платформах могут получать доступ к программам, системам хранения, платформам разработки и другим сервисам приложений через сеть Интернет. При этом ресурсы пользователей могут быть размещены в облаке, что снижает риски по потере важных данных.

По словам Расса Даниэлса, директора компании HP по стратегии вычислений в облаке, «Переход на вычисления в облаке значительно сократит расходы на информационные технологии. Но одной только экономией средств дело не ограничивается. Эта технология освобождает потребителей от расходов и сложностей, связанных с установкой и поддержкой приложений».

 

3. Модели развертывания

Модели развертывания – совокупность характеристик облачной инфраструктуры, характеризующих физическое расположение, критерии доступа различных групп пользователя, принципы управления и эксплуатации.

Рассмотрим основные модели развертывания облачных сервисов, предлагаемые поставщиками соответствующих услуг.

Частное облако (private cloud) – облачная инфраструктура, используемая только одной конкретной компанией/организацией или группой лиц. Доступ неограниченного круга лиц (например, посредством сети Интернет) к частному облаку не предоставляется. При этом оно может находиться в собственности и под управлением (с точки зрения организации технической поддержки) как непосредственно эксплуатанта его функций, так и сторонней организации. Частная облачная инфраструктура физически может быть расположена также как и в пределах, и вне юрисдикции эксплуатанта.

Публичное облако (public cloud) – облачная инфраструктура, функции которой доступны широкому (формально – неограниченному) кругу лиц. При этом количество и принадлежность пользователей таких облачных сервисов могут динамически меняться. Как правило, публичные облака находятся в собственности, управлении и технической эксплуатации тех или иных коммерческих, научных или государственных организаций. Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца-поставщика услуг.

Общественное облако (community cloud) предназначено для использования сообществом потребителей или организаций, объединенных теми или иными общими задачами. Оно может находиться в кооперативной собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций, входящих в сообщество. Физически общественное облако может находиться как внутри юрисдикции владельца, так и вне ее.

Гибридное облако (hybrid cloud) представляет собой комбинацию двух или более отдельных облачных инфраструктур (частных, публичных или общественных), объединенных технологиями передачи данных и совместно используемыми приложениями. При этом каждая из таких облачных инфраструктур существует и управляется изолированно от остальных инфраструктур.

 

4. Поставщики «облаков»

Одной из возможных классификаций поставщиков облачных сервисов является классификация по целевому предназначению предоставляемых услуг. В такой классификации выделяют следующие основные группы поставщиков [13].

1. Поставщики платформенных решений, предлагающие универсальные услуги размещения произвольных приложений и сервисов на базе собственных аппаратных средств и ПО, организованных в соответствии с технологиями облачных вычислений. К данной группе провайдеров относятся компании «Google», «Microsoft», «Yahoo!» и др.
2. Поставщики облаков услуг, предлагающие конкретные сервисы для широкого круга внешних клиентов, включая корпоративных потребителей. Как правило, данные поставщики в качестве технологической инфраструктуры используют ресурсы поставщиков платформенных решений. Перечень поставщиков соответствующих типов облачных инфраструктур представлен на рис. 5.5.

Наблюдается значительная конкуренция между платформенными и сервисными провайдерами «облачных» вычислений, обусловленная тенденций перехода к повсеместному использованию технологий облачных вычислений в сфере предоставления услуг хостинга. Кроме того, средний и малый бизнес с целью оптимизации расходов на обслуживание IT-инфраструктуры переходит к использования арендованных вычислительных ресурсов сторонних поставщиков.

Постепенно нивелируются так же и прочие факторы, замедляющие проникновение облачных сервисов на рынок IT-услуг. В частности, наряду с существенным увеличением надежности сетей связи уменьшаются и опасения корпоративных клиентов, связанные с потенциальной возможностью контроля провайдером услуг конфиденциальных данных, что обусловлено увеличением популярности соответствующих решений по обеспечению сетевой информационной безопасности и конфиденциальности.

Далее рассматриваются наиболее известные поставщики платформенных облачных инфраструктур.

 

 

 

 

4.1. Azure Services Platform

Услуги платформы Miscrosoft Azure ориентированы на развертывание высоконагруженных веб-сервисов или веб-сайтов. Azure Services Platform предоставляет четыре основных сервиса, рассматриваемых далее.

Windows Azure – платформа для масштабируемого хостинга веб-приложений, предлагающая универсальные возможности по размещению широкого спектра веб-проектов.

.NET Services предлагает решения по связыванию сервисов между собой, управлению доступом к методам сервиса и поддержки рабочих процессов. Такой класс решений называется Internet Service Bus (по аналогии с термином Enterprise Services Bus). Таким образом, .NET Services представляет собой масштабируемый сервис уведомлений, функционирующий в Интернет-среде и фактически не ограниченный по своим функциональным характеристикам (количество и география подписчиков, частота отправки уведомлений, их объем и т.п.). Кроме того, в .NET Services включена функция управления доступом Access Control, позволяющая подключать сервисы авторизации, консолидировать их и через Internet Services Bus управлять доступом к ним.

Workflow Service – масштабируемый облачный сервис, исполняющий рабочие процессы пользователей, заданные декларативно средствами платформы Windows Workflow Foundation (WWF). WWF входит в состав .NET, начиная с версии 3.0. Функциональность сервиса организуется по принципу сервиса-посредника, управляющего взаимодействием других сервисов. Важной особенностью Workflow Service является возможность объединения гетерогенных информационных систем в единую инфраструктуру.

Одним из основных компонентов Azure Services Platform является Live framework, предоставляющий функциональность распределенной файловой системы, доступной с любого устройства. Возможна синронизация как пользовательских данных, так и данных приложений, включая исполняемые файлы приложений.

С технологической точки зрения Windows Azure предоставляет следующие ресурсы: инструменты для разработки сервисов и веб-сайтов; центр обработки данных, исполняющий код разработанного решения; масштабируемое хранилище данных; средства локальной эмуляции сервисов, позволяющие полноценно отлаживать приложения на локальной машине; портал управления приложениями, ресурсами и конфигурацией сервисов.

Рассмотрим технологические основы работы сервисов Windows Azure.

Запросы удаленных пользователей к веб-сайту или сервису обрабатывает внешний интерфейс (front-end). Для высоконагруженных сервисов может потребоваться несколько экземпляров внешнего интерфейса, в этом случае необходим также балансировщик нагрузки. В связи с тем, что невозможно заранее предсказать, какой именно экземпляр внешнего интерфейса будет обрабатывать очередной запрос пользователя, внешний интерфейс не сохраняет состояние между различными запросами. В ряде случае используется кэширование ответов на наиболее частые запросы.

При необходимости запуска сложного и длительного процесса необходима возможность запуска кода в фоновом режиме, реализуемом отдельными сервисами, процессами, демонами, потоками или нитями.

Схема типичного решения, развернутого на базе платформы Windows Azure, приведена на рис. 5.6.

Из сети Интернет поступают запросы на внешний интерфейс, а в облачным центре обработки данных Azure запущено несколько идентичных экземпляров пользовательского приложения, обрабатывающего запросы. Балансировщик нагрузки (LB) выбирает экземпляр внешнего интерфейса и направляет ему запрос. Внешний интерфейс может обращаться к одному или к нескольким хранилищам, доступным также через балансировщик нагрузки. К хранилищу, содержащему очереди, таблицы или неструктурированные данные, большие бинарные объекты (Binary Large OBjectS, BLOBS) и др. сущности также могут обращаться с использованием сети Интернет внешние интерфейсы, расположенные на других серверах или на облачных инфраструктурах и принадлежащие внешним веб-сервисам.

Кроме того, выполняется приложение, предназначенное для решения целевых задач (например, обработка изображений в ответ на действия пользователя). Такое приложение (рабочая роль – Worker Role) недоступно извне и, как правило, получает задачи из очереди.

Стоимость эксплуатации услуг Windows Azure составляет $0.12 за один час вычислений, $0.15 за каждый гигабайт дискового пространства, $0.10 за каждые 10 тысяч транзакций и от $0.10 до $0.15 за каждый гигабайт сетевого трафика.

Облачные сервисы Windows Azure постоянно совершенствуются для повышения надежности, уровня сервиса и снижения издержек. В настоящее время платформа Windows Azure является надежным универсальным решением для проектов любой сложности. Примером этого является художественный фильм Джеймса Камерона «Аватар». Для его съемок был создан виртуальный мир, в котором каждый объект был оцифрован и задокументирован. Объем данных, описывающих мир «Аватара», превысил один петабайт. Разработка системы информационной поддержки съемочного процесса и виртуальных сцен фильма стала крупнейшим коммерческим проектом, в реализацию которого были вовлечены тысячи специалистов. За всё время работы над фильмом в его информационной системе не произошло ни одного сбоя, не был утерян ни один байт данных. Данные хранились и обрабатывались средствами Windows Azure [12].

4.2. Google App Engine

Google App Engine предлагает услуги размещения веб-приложений на базе сетевой инфраструктуры компании «Google». Сервис интегрирован со службой аккаунтов Google, что обеспечивает прозрачную авторизацию и позволяет быстро начать работу с приложениями. Кроме того, не требуется разрабатывать собственную систему авторизации и регистрации пользователей для использования своего приложения. Платформа App Engine накладывает на разработчиков некоторые ограничения. Так, обязательным условием является использование языков программирования Python или Java и сохранение информации в собственном хранилище (Datastore).