Файл: Технология «клиент-сервер (Выбор оборудования и подготовка сервера).pdf

Инфраструктуру общедоступного облака реализуют поставщики услуг с использование облачных технологий. Поставщик услуг, применяя технологии виртуализации, развертывает IT-ресурсы и осуществляет их администрирование, объединение в пулы, и совместное использование заказчиками через Интернет.

Главные принципы предоставления облачных вычислений: вычислительные ресурсы выделяются по потребности, вычислительные ресурсы оплачиваются по потреблению.

При работе с облаком пользователь через сервис обращается, прежде всего, к виртуальному серверу. Множество пользователей используют при облачных вычислениях разные виртуальные сервера (зависит от конфигурации, т. е. от состава предоставляемых поставщиком услуг). Виртуальные сервера реализованы на физических серверах (хостах) в ЦОД (центре обработки данных). Хост отвечает за память, ядра CPU и сетевые соединения доступные виртуальному серверу. Виртуальные машины могут перемещаться между физическими. За виртуализацию отвечает специальное программное обеспечение – гипервизор, который перекидывает виртуальные машины между серверами при необходимости и выделяет ресурсы внутри сервера.

В итоге можно выделить следующие проблемы:

• Проблема равномерной нагрузки процессами пользователей виртуальных и физических серверов;

• Проблема предоставления одновременного распределенного доступа к сервису нескольким пользователям;

• Проблема выбора гипервизора под конкретный хост;

• Проблема большого энергопотребления незанятым (в режиме ожидания) сервером;

• Проблема перераспределения памяти при покупке пользователем новой конфигурации с большим пространством для работы или хранения данных;

• Проблема стабильного интернет-соединения к хосту;

• Проблема учета потребления ресурсов.

Общий принцип функционирования облака предполагает, что данные (программы) пользователя хранятся на виртуальных серверах, которые реализованы на физическом сервере. Пользователь получает данные при интернет-соединении с ресурсом (сайтом или приложением) облака и обращении к оперативной памяти (в случае процессов) виртуального сервера. Данный сервер имеет определенные параметры: частоты и количества процессорных ядер, объема оперативной памяти, типа и объема жесткого диска.

Особенность виртуального сервера состоит в простом изменении (добавление памяти, увеличение частоты и т. д.) и в том, что он не имеет аппаратной части. При поломке сервер легко скопировать и перенести на другое хранилище.

---

Физический сервер тяжелее переносит нагрузки и при поломке требует замены. В связи с этим для постоянной работы в облаке требуется установление лимита нагрузки исходя из параметров машины и перераспределение нагрузки процессами пользователей на виртуальные и физические серверы.

Одновременный (общий, совместный) доступ в облаке можно описать как сервис, предоставляющий множеству пользователей одновременный доступ к общему набору файловых данных в облаке. Разрешения, определяемые администратором для отдельных пользователей и групп, позволяют строго контролировать доступ к данным общих файлов и соблюдать безопасность общего доступа к файлам.

Проблема одновременного доступа к одному и тому же сервису в облаке может привести к созданию нескольких копий редактируемого файла, блокировке файла или остановке функционирования сервиса при большом количестве пользователей.

Облачные вычисления подразумевают применение технологий виртуализации систем. Чаще всего этот процесс осуществляется с использованием гипервизора.

Гипервизор ― это программное обеспечение для виртуализации системных ресурсов.

Существует два типа гипервизоров:

• тип 1 (развертывается и работает на компьютере без операционной системы),
• тип 2 (работает поверх уже установленной операционной системы).

Чтобы выбрать определенный гипервизор, необходимо сравнить показатели производительности гипервизоров: нагрузка на процессор, размер максимальной памяти и поддержка виртуальных процессоров. Если в облачных услугах используются разнородные системы, то нужно выбирать гипервизор, который поддерживает те операционные системы.

Гипервизор позволяет выполнять несколько виртуальных систем (и несколько операционных систем и приложений) на одном сервере. Такой подход обеспечивает экономию при масштабировании и повышение эффективности.

Важнейшим фактором затрат при работе центра обработки данных (ЦОД) является энергопотребление. Все электронные устройства в составе ЦОД выделяют тепло, что приводит к необходимости охлаждения. При большом энергопотреблении понижается вычислительная мощность и увеличиваются затраты на поддержание определенного климата в помещении. Отведение тепла требует затрат на электроэнергию для охлаждения ЦОД. Причем, данные расходы пропорциональны расходам на обслуживание компьютерного оборудования, а иногда даже превосходят их.

Проблему энергопотребления отражает термин энергоэффективность. Чем неэффективнее отдельные компоненты, тем хуже энергоэффективность всего ЦОД. Часть потребления электроэнергии в ЦОД приходится на серверы, которые можно только выключить, чтобы заметно снизить общее энергопотребление. Но никто в этом не заинтересован, так как серверы – основное оборудование для хранения и манипулирования данными облака.

---

Облачные хранилища позволяют пользователям создавать копии файлов (или хранить оригиналы файлов) и загружать их в сеть. Ячейка памяти в облаке доступна с любого устройства, имеющего выход в интернет. Принцип работы (алгоритмы сжатия и хранения информации) определенного облачного хранилища засекречен компаниями поставщиков облачных услуг. Данные сведения остаются недоступны с целью обеспечения безопасности данных пользователей. Однако, существует общая схема работы облачного хранилища.

Центр обработки данных имеет большой запас мощности. Серверы постоянно нуждаются в ремонте и иногда выходят из строя. Чтобы пользователь всегда имел доступ к собственным файлам ЦОД имеет избыточные серверы, содержащие копии всех данных. Когда в ЦОДе проводится проверка серверов, машины отключают таким образом, чтобы хотя бы одна из копий была доступна для пользователя.

Алгоритм работы ЦОДа при загрузке пользователем данных в облако:

1. Запрос на загрузку отправляется на главный компьютер сервиса –распределительный сервер.

2. Сервер обрабатывает запрос и направляет данные в папку, принадлежащую пользователю. Попутно он вычисляет оставшееся количество памяти, доступное клиенту согласно выбранной конфигурации.

3. В ходе загрузки файлы распределяются между несколькими серверами и копируются в запасное хранилище. Распределение файлов происходит по методам распределения постоянной памяти сервера (хоста). При этом часто используется метод виртуальной памяти. Загрузка на разные серверы происходит параллельно.

В любом случае облачный поставщик не будет предлагает пользователю свободного пространства хранилища, которого у него нет. Скорость загрузки файла в облако будет зависеть от скорости интернет-соединения, скорости работы алгоритма загрузки и параметров используемой вычислительной техники.

Облако реализуется на базе вычислительной техники центра обработки данных (ЦОД). Доступ к облаку будет зависеть от установленного сетевого оборудования, наличия бесперебойного питания, своевременной оплаты услуг провайдера сети интернет (причем с двух сторон: как со стороны пользователя облаком, так и со стороны поставщика облака), надежности провайдера интернета, территориального расположения в зоне действия сети.

Отсутствие интернет соединения приводит к недоступности облака, остановке работы пользователя, недовольству пользователя и, возможно, как последствие, отказ от услуг данного облачного поставщика.

---

Поставщик облачных услуг автоматически ведет учет потребляемых пользователями ресурсов (объём хранимых данных, пропускная способность, количество пользователей, количество транзакций, дисковое пространство, оперативная память, параметры сети (лимит на интернет)). На основе этих данных поставщик оценивает объем предоставленных услуг. Необходимо также вовремя выявлять нехватку ресурсов по конфигурации и сообщать об этом пользователю в виде статистических данных (схем, диаграмм).

Учет ресурсов (биллинг) позволит поставщику облака определить нуждается ли его центр обработки данных (ЦОД) в аппаратных и программных дополнениях, чтобы полностью удовлетворить потребности пользователя. Кроме того, по статистическим данным удобно анализировать расходы.

Предоставление облачных услуг связано с различными видами затрат. Однако, существуют условия, которые просто необходимы для работы облака.

Основными условиями для нормального функционирования облака являются:

• наличие оборудования для работы облака,
• наличие избыточных (запасных) серверов,
• энергообеспечение оборудования,
• поддержание климата в помещениях с серверами,
• своевременная оплата трафика сети Интернет поставщиком облака,
• стабильный доступ в сеть Интернет.

Рассмотрев проблемы по отдельности были сделаны выводы:

• Проблема равномерной нагрузки процессами пользователей виртуальных и физических серверов незначительно ускоряет время износа физического сервера, что и так происходит со временем.
• Проблема предоставления одновременного распределенного доступа к сервису нескольким пользователям влияет только на программную сторону работы облака, и никак не мешает его функционированию.
• Проблема выбора гипервизора под конкретный хост зависит от характеристик оборудования. Видов гипервизора существует достаточно, чтобы выбрать нужное программное обеспечение под определенный сервер (хост).
• Проблема большого энергопотребления незанятым (в режиме ожидания) сервером не является существенной, так как энергопотребление сервера все же меньше, чем энергопотребление остального оборудования и систем охлаждения.
• Проблема перераспределения памяти при покупке пользователем новой конфигурации с большим пространством для работы или хранения данных влияет на скорость и оперативность работы облака, и зависит от работоспособности сервера или наличия избыточного сервера.
• Проблема стабильного интернет-соединения к хосту зависит от исправности сетевого оборудования.
• Проблема учета потребления ресурсов заключается в контроле потребления пользователем услуг. Данная проблема скорее носит бухгалтерский характер.

---

Совместив одни проблемы с другими проблемами был сделан общий вывод по значимости проблем. Важность проблем в порядке убывания отображена в списке:

1. Проблема стабильного интернет-соединения к хосту.
2. Проблема учета потребления ресурсов.
3. Проблема перераспределения памяти при покупке пользователем новой конфигурации с большим пространством для работы или хранения данных.
4. Проблема равномерной нагрузки процессами пользователей виртуальных и физических серверов.
5. Проблема выбора гипервизора под конкретный хост.
6. Проблема большого энергопотребления незанятым (в режиме ожидания) сервером.
7. Проблема предоставления одновременного распределенного доступа к сервису нескольким пользователям.

В результате анализа проблем была выявлена существенная проблема для дальнейшего рассмотрения, которая оказалась первой в списке. Действительно, все перечисленные проблемы, конечно, требуют материальных расходов. Однако если нет доступа к облаку через сеть Интернет, то остальные проблемы не имеют веса, потому что пользователь о них и не узнает при отсутствии подключения.

Глава 3. Технологии «клиент-сервер» на примере использования файлового сервера Windows Server 2012

3.1 Выбор оборудования и подготовка сервера

Операционная система Windows Server 2012 расширяет базовые возможности операционной системы Windows Server и предоставляет новые мощные средства, помогая организациям всех размеров повышать управляемость, доступность и гибкость в соответствии с изменяющимися требованиями бизнеса. Новые веб-средства, технологии виртуализации, средства управления и расширенные возможности масштабирования экономят время, снижают затраты и предоставляют надежную платформу для создания ИТ-инфраструктуры организации. Windows Server 2012 содержит новые и усовершенствованные средства и возможности в следующих пяти категориях.

Перед установкой Windows Server 2012 как в лабораторной, так и в производственной среде необходимо удостовериться, что выбранное оборудование отвечает минимальным требованиям к системе. В большинстве ситуаций соответствия оборудования официальным минимальным требованиям далеко не достаточно. При проектировании и выборе технических характеристик системы для нового серверного решения даже предлагаемых Microsoft оптимальных требований к системе может оказаться не достаточно. Поэтому рекомендуется оценивать характеристики сервера для выбранной серверной роли с учетом нагрузки во время развертывания и возможности ее увеличения в будущем. Для работы с Windows Server 2012 компьютер должен удовлетворять следующим требованиям:

---