Файл: Что такое облачные сервисы и каковы особенности их использования? (Разработка серверных приложений для Web).pdf

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время подготовка учащихся невозможна без использования современных технологий обучения. Речь, прежде всего, идёт о применении в учебном процессе информационно-компьютерных технологий.

Программа информатизации и компьютеризации учебного процесса предусматривает оснащенность учебного заведения современным компьютерным оборудованием и программным обеспечением. Вычислительные характеристики современного аппаратного обеспечения меняются и совершенствуются практически ежедневно, поэтому любому учебному заведению практически невозможно обновлять свою техническую базу в соответствии с быстро меняющимися вычислительными возможностями современных компьютеров и обеспечить учебный процесс последними новинками компьютерной техники. Такая же ситуация с программным обеспечением, предполагающим немалые материальные затраты на поддержание соответствующего информационного сервиса.

Эффект масштаба и другие характеристики, присущие облачным вычислениям, могут стать причиной постепенного отхода от размещения и предоставления информационных услуг в образовательных учреждениях. Все чаще эти услуги предоставляются учащимся и преподавателям через Интернет. Образовательные учреждения получают их бесплатно или за небольшую плату, при этом часто такие услуги оказываются более доступными и надежными, чем их локальный аналог.

Означает ли это, что в будущем большинство образовательных услуг будут предоставляться из “облаков”, и образовательным учреждениям не придется содержать собственные компьютерные центры с дорогостоящим оборудованием, расходами на оплату электроэнергии, зарплатами персоналу и вычислительными ресурсами, которые не всегда задействуются на полную мощность? облачный сервис образование облако

Цель исследования: выяснить, возможно ли применение облачных технологий в современной школе, насколько это необходимо для совершенствования образовательного процесса и повышения качества образования.

Задачи исследования:

• выяснить, что представляет собой облачные технологии;
• выяснить, какие существуют классификации облачных сервисов;
• выделить причины и проблемы, обуславливающие сложность внедрения облачных технологий;
• найти применение сервисов в обучении;

разработать рекомендации по использованию облачных сервисов для участников учебного процесса.

Методы исследования: теоретический анализ, обобщение, индуктивные и дедуктивные методы.

ГЛАВА 1. ОБЛАЧНЫЕ СЕРВИСЫ

1.1 Облачные сервисы: характеристики

Такая уж сложилась в мире практика, что на блок-схемах, изображающих компьютерные сети, а первоначально - телефонные линии, удалённые подключения большой длины, в том числе, посредством интернета, изображаются в виде облаков. С одной стороны облака - один сегмент сети или просто клиент, с другой стороны - другой сегмент, серверная часть или что-то ещё. С точки зрения потребителя вовсе неважно, что находится в самом облаке и что оно скрывает, главное - чтобы запрос, посланный в сторону этого облака, вернулся выполненным. И, в сущности, какая разница, какой именно запрос - требование показать страницу сайта или окно заполнения формы, web-интерфейс почтового клиента или органы управления удалённой web-камеры, задание на обсчёт матрицы данных или заявка на показ видеоролика; главное, чтобы облако «вернуло» требуемый заказ выполненным, желательно побыстрее и подешевле, в идеале - мгновенно и бесплатно.

Трудно сейчас найти того, кто первый придумал рисовать на схемах облака, однако идея прижилась, прочно вошла в практику, и в конце концов с лёгкой руки профессора Рамната К. Челлапа (Ramnath K. Chellappa) из бизнес-школы Goizueta при Университете Эмори (Emory University, Атланта, Джорджия), предложившего считать вычисления экономическим, а не техническим явлением, даже породила название нового типа вычислений - Cloud Computing, которое без особых затей так и переводят на другие языки - «облачные вычисления».

Облачные (рассеянные) вычисления (англ. Cloud computing) -- это технология обработки данных, в которой программное обеспечение предоставляется пользователю как Интернет-сервис. [1] Пользователь имеет доступ к собственным данным, но не может управлять операционной системой и собственно ПО, с которым работает (заботиться об инфраструктуре ему также не нужно).

Непосредственно «облаком» называют инет, который как раз и скрывает многие технические детали. Это если вкратце. Большинство специалистов выделяют следующие ключевые характеристики:

Удаленные центры обработки данных - облачные услуги предоставляются через Интернет из высокотехнологичных центров обработки данных, удаленных от конечного пользователя и организации, в которую он входит. Серверные кластеры оснащены новейшими охладительными системами и оптимизационными технологиями, которые образовательные учреждения обычно не могут себе позволить. Центры обработки данных часто располагаются рядом с источниками дешевой электроэнергии. Их точное место расположение не всегда бывает известно конечному пользователю, хотя в некоторых случаях требуется, чтобы сервисы были расположены в тех или иных странах в связи с законодательными нормами по охране данных.

Объединенные ресурсы - такие ресурсы, как устройства хранения информации, процессоры, оперативная память и пропускная способность сети распределяются между всеми пользователями и при необходимости выделяются в динамическом режиме. Отдельные компоненты оборудования можно заменять без снижения производительности или ухудшения доступа к информационным услугам. Кроме того, ресурсы могут распределяться между несколькими центрами обработки данных, что повышает безопасность хранения данных и улучшает характеристики устойчивости системы.

“Бесконечная” масштабируемость - ключевой характеристикой облачных вычислений является эластичность системы, благодаря которой доступ к системе сохраняется даже при неожиданном “пике” запросов, так что у пользователя создается впечатление, что ресурсы можно увеличивать до бесконечности. Если образовательному учреждению вдруг потребуется увеличить вычислительную нагрузку, ему не придется тратить недели на покупку дополнительного оборудования, которое позднее может не использоваться.

Оплата по факту использования - пользователи платят только за используемые услуги, в то время как компании, предоставляющие их, несут расходы по поддержанию оборудования и программного обеспечения. Цены могут отличаться в зависимости от времени суток, в связи с “часами пик” и стоимостью электроэнергии, и образовательные учреждения могут запускать определенные вычислительные процессы тогда, когда это оказывается дешевле. Однако распределенные облачные сети позволят провайдерам сгладить эту зависимость и установить единые цены, не зависящие от времени суток.

Самообслуживание - пользователи могут сами решать, какие ресурсы они хотят использовать, и увеличивать или уменьшать их набор и объем без согласования с провайдером. Для контроля над использованием ресурсов пользователям предоставляются средства автоматической генерации отчетов.

На самом деле облачные вычисления - тема не такая уж и новая. Многие издания часто рассказывают в своих статьях об облачных технологиях, просто не акцентируя внимание именно на облачности. Те же онлайновые офисы или графические редакторы являются примером использования облачных сервисов.

В классическом виде подобные технологии появились относительно недавно, но стоит заметить, что у данных вычислений была предшественница - технология распределенных вычислений. С ее помощью можно было решить трудоемкие вычислительные задачи, используя несколько компьютеров, объединенных в параллельную вычислительную систему.

Суть ее заключается в том, что при решении очень тяжелой и ресурсоемкой задачи используются мощности нескольких ПК. В компьютерных системах такой подход впервые был использован в 1973 году, когда Джон Шох и Джон Хапп из калифорнийского научно-исследовательского центра Xerox PARC написали программу, которая по ночам запускалась в локальную сеть и заставляла работающие компьютеры выполнять определенные вычисления. Один из самых известных проектов, использующий распределенные вычисления, - SETI@home. Он был запущен в мае 1999 года на базе платформы BOINC. Его целью был поиск внеземного разума путем анализа данных с радиотелескопов. Что самое интересное, самый мощный современный суперкомпьютер Cray по вычислительной мощности уступает этому проекту приблизительно в два раза - 2,3 против 5,2 петафлопс (один петафлопс - это один квадриллион математических вычислений в секунду) [3].

В целом сервисы «облачных» вычислений представляют собой приложения, доступ к которым обеспечивается через Интернет посредством обычного Интернет-браузера или других сетевых приложений, например, FTP-клиента. Это могут быть и развлекательные, и служебные, и специализированные бизнес-приложения. Главное отличие от привычного метода работы с ПО заключается в том, что пользователь использует не ресурсы своего ПК, а компьютерные ресурсы и мощности, которые предоставляются ему как интернет-сервис. При этом пользователь имеет полный доступ к собственным данным и возможность работы с ними, но не может управлять той же операционной системной, программной базой, вычислительными мощностями и т.д., с помощью которых эта работа происходит.

Подобный подход имеет целый ряд плюсов:

• пользователь может задействовать ПК практически любой конфигурации для выполнения ресурсоемких задач;
• облачные технологии позволяют работать в любом месте, пользователь не привязан к месту работы, и может использовать любой ПК, имеющий подключение к Интернету;
• пользователь застрахован от сбоев в работе в случае поломки машины, и может легко делиться результатами работы с другими людьми, либо же вести совместную работу.

Неоспоримым преимуществом для обычных пользователей является и то, что в отличие от десткопных решений, облачные сервисы зачастую либо бесплатны, либо имеют довольно маленькую стоимость (например, в виде абонентской платы, как в случае с «облачным» вариантом MS Office). Правда, не стоит забывать, что и функциональность у них пока еще меньше, нежели у настольных приложений.

1.2 Категории облаков

Технологии облачных вычислений не ограничиваются сервисами Google Docs или Photoshop.com. В них есть целые подкатегории, отличающиеся по виду предоставляемых услуг [5].

«Программное обеспечение как услуга» (Software as a Service, сокр. SaaS) - это модель продажи и использования программного обеспечения, при которой поставщик разрабатывает веб-приложение и самостоятельно управляет им, предоставляя заказчикам доступ к ПО через Интернет. При этом все затраты на поддержку работоспособности приложения берет на себя поставщик, пользователь же (в случае, если сервис платный) оплачивает только сам факт использования «облачного» ПО (либо по факту использования, либо абонентской платой). Таким образом, пользователю не надо в одночасье выкладывать большую сумму денег на приобретение лицензии, а разработчик защищен от несанкционированного использования и распространения своего продукта. «Инфраструктура как услуга» (Infrastructure as a Service, сокр. IaaS) - используется исключительно предприятиями, так как простым пользователям абсолютно не нужна.

Это предоставление клиенту разнообразной компьютерной инфраструктуры: серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования, а также ПО для управления этими ресурсами. Как правило, в данной схеме применяются технологии виртуализации, то есть конкретная единица оборудования может использоваться несколькими клиентами (яркий пример - разбиение физического сервера на виртуальные и предоставление этих виртуальных частей разным заказчикам). Одно из главных преимуществ подобного подхода для клиентов заключается в том, что они избавляются от необходимости приобретения дорогостоящего оборудования, часть из которого может попросту простаивать или работать вхолостую - заказчик платит только за то, что ему в данный промежуток времени необходимо, с возможностью гибкого увеличения или уменьшения объема используемых ресурсов. Как пример подобного рода программ можно привести тот же онлайновый MS Office или «1С: Предприятие», а также некоторые антивирусные решения.

«Платформа как услуга» (Platform as a Service, сокр. PaaS) - предоставление платформы с определенными характеристиками для разработки, тестирования, развертывания, поддержки веб-приложений и т.д. Сегодня большинство приложений разрабатываются в одной среде, тестируются в другой, а разворачиваются в третьей.

Благодаря модели PaaS весь перечень операций по разработке, тестированию и разворачиванию веб-приложений можно выполнить в одной интегрированной среде, тем самым исключив затраты на поддержку отдельных сред для конкретных этапов. Это позволяет существенно снизить затраты как на приобретение и поддержку оборудования, так и на обслуживание самого сервиса. Яркий пример использования такой модели - услуги хостинга для веб-сайтов. «Данные как услуга» (Desktop as a Service, сокр. DaaS) - при предоставлении услуги DaaS клиенты получают полностью готовое к работе (под ключ) стандартизированное виртуальное рабочее место, которое каждый пользователь может дополнительно настраивать под свои задачи. Таким образом, пользователь получает доступ не к отдельной программе, а к необходимому для полноценной работы программному комплексу. Приходя на работу, он просто вводит свои данные (логин/пароль или другие средства аутентификации) и может работать, используя вычислительные мощности стороннего сервера, а не своего ПК.