Файл: Исследование теоретических основ облачных сервисов.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Всё чаще можно услышать термины «облачные технологии» и «облачные вычисления». Что же такое «облачные технологии»? Сегодня облачные технологии находят активное применение во всех развитых странах и в России, обеспечивая принципиально новые, экономически эффективные возможности для образования и научных исследований. Для того чтобы лучше представить что такое облачные технологии можно привести простой пример. Раньше пользователь для доступа в электронную почту прибегал к определенному программному обеспечению, установленному на его ПК, теперь же он просто заходит на сайт той компании, чьи услуги электронной почты ему нравятся, непосредственно через браузер.

Облачные технологии уже не первый год фигурируют в списках основных стратегических технологий. Немало споров вызывает целесообразность перевода существующих систем в облачную среду, надежность, безопасность и экономичность использования облачных ресурсов.

Облачные вычисления – это новая парадигма, предполагающая распределенную и удаленную обработку и хранение данных. «Облако» это не что иное, как некий крупный дата-центр. Сами разработчики облачных технологий определяют их как инновационную технологию, которая предоставляет динамично масштабируемые вычислительные ресурсы и приложения через Интернет в качестве сервиса под управлением поставщика услуг [6].

Таким образом, становится актуальным изучение и детальное описание облачных сервисов, принципов облачных технологий, применение их в Дата-Центрах, а так же показать процессы перехода к облачным технологиям с подробным описанием внедрения, целесообразности и тенденций дальнейшего развития облачных технологий.

Цель курсовой работы заключается в исследовании теоретических основ облачных сервисов и практическом применение их в современных Дата-Центрах.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач, а именно:

— описать историю возникновения облачных вычислений;

— показать принципы облачных технологий;

— провести анализ применения облачных технологий в Дата-Центре;

— дать описание внедрения облачных технологий.

Объект исследования курсовой работы – облачные технологии. Предметом исследования является применение облачных технологий в Дата-Центре.

Теоретической и методологической основой проведенного исследования являются работы отечественных и зарубежных специалистов по вопросам информационных технологий, международного менеджмента; практический опыт внедрения облачных сервисов в Дата-Центре.

Информационной базой курсовой работы послужили материалы российских компаний, зарубежная и российская монографическая литература, нормативные, законодательные и справочные материалы, характеризующие различные аспекты информационных технологий и облачные технологии в частности.

Практическая значимость курсовой работы определяется возможностью применения ее теоретических и практических результатов для решения задач по внедрению облачных сервисов в Дата-Центрах, созданию защищённого надёжного пространства, эффективному использованию вычислительных ресурсов, сокращению расходов на инфраструктуру, снижению затрат на программное обеспечение, повышению гибкости и скорости реагирования системы, легкой архивации, повышению доступности приложений и обеспечению непрерывности работы организации, увеличению результативности финансово-производственной деятельности компании в целом.

1. Облачные сервисы

1.1. История возникновения облачных вычислений

Впервые концепция распределённых вычислений была озвучена ещё в 60х годах. Джон Маккарти предположил, что через какое-то время все вычисления будут производиться с использованием общих ресурсов. Впервые идея того, что мы сегодня называем облачными вычислениями, была озвучена в 1970 году. Идея заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он сможет получать не только данные, но и программы. Другой ученый высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям в качестве услуг (сервисов). Считается, что идеология облачных вычислений получила популярность с 2007 года благодаря быстрому развитию каналов связи и стремительно растущим потребностям пользователей. На этой стадии развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов, после чего их развитию поспособствовал ряд факторов:

1. Скорость передачи данных сети Интернета, в 90-е годы не позволяла получить значительного скачка в развитии в облачной технологии, так как практически ни одна компания ни технологии того времени не были готовы к этому. Однако рост скорости Интернета дал толчок скорейшему развитию облачных вычислений.

2. Компания Salesforce.com в 1999 году стала первой компанией предоставившей доступ к своему приложению через веб-сайт, по принципу – программное обеспечение как сервис (SaaS).

3. Облачный веб-сервис разработанный компанией Amazon в 2002 году. Данный сервис позволял хранить, информацию и производить вычисления.

4. В 2006, Amazon запустила сервис под названием Elastic Compute cloud (EC2), как веб-сервис который позволял его пользователям запускать свои собственные приложения. Сервисы Amazon EC2 и Amazon S3 стали первыми доступными сервисами облачных вычислений.

5. Создание компанией Google, платформы Google Apps для веб-приложений в бизнес секторе.

6. Важную роль в развитии облачных технологий сыграли технологии виртуализации, в частности ПО, позволяющее создавать виртуальную инфраструктуру.

7. Развитие инфраструктуры способствовало не столько быстрому росту облачных технологий, но и доступности данной. Что касается технического прогресса, то значительную роль в этом сыграло создание многоядерных процессоров и увеличения емкости накопителей информации.

С тех пор развитие «облаков» проходило стремительно, многие компании перешли на них при первой возможности, а вскоре появились и сервисы, предоставляющие услуги распределённых вычислений своим клиентам.

Облачные вычисления (англ. Cloud computing) – это модель обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа к общим вычислительным ресурсам (серверам, устройствам хранения данных, прикладным программам, приложениям и сервисам), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и обращению к провайдеру [11].

К достоинствам облачных технологий можно отнести [19]:

Эффективное использование вычислительных ресурсов. Вместо нескольких серверов, загруженных на 5-20%, можно использовать один, используемый на 50-70%. С помощью виртуализации можно достичь более эффективного использования ресурсов, поскольку она обеспечивает объединение стандартных ресурсов инфраструктуры и преодолевает ограничения устаревшей модели «одно приложение на сервер».

Сокращение расходов на инфраструктуру: виртуализация позволяет сократить количество серверов и связанного с ними ИТ оборудования в информационном центре. В результате этого потребности в обслуживании, электропитании и охлаждении аппаратных ресурсов сокращаются и на ИТ затрачивается гораздо меньше средств.

Снижение затрат на программное обеспечение. Некоторые производители программного обеспечения ввели отдельные схемы лицензирования специально для виртуальных сред.

Повышение гибкости и скорости реагирования системы: виртуализация предлагает новый метод управления инфраструктурой и помогает ИТ-администраторам затрачивать меньше времени на выполнение повторяющихся заданий – например, на инициацию, настройку, отслеживание и техническое обслуживание. При использовании виртуального сервера возможен моментальный запуск на любой вычислительной аппаратной инфраструктуре, а если подобного виртуального сервера нет, то можно скачать готовую виртуальную машину с установленным и настроенным сервером из библиотек, поддерживаемых компаниями разработчиками гипервизоров (программ для виртуализации). Несовместимые приложения могут работать на одном компьютере. При использовании виртуализации на одном сервере возможна установка серверов с OS Linux и Windows, шлюзов, баз данных и прочих абсолютно несовместимых приложений.

Повышение доступности приложений и обеспечение непрерывности работы организации: благодаря надежной системе резервного копирования и миграции виртуальных сред, целиком, без перерывов в обслуживании вы сможете сократить периоды планового простоя и обеспечить быстрое восстановление системы в критических ситуациях. «Падение» одного виртуального сервера не ведет к потере остальных виртуальных серверов. Кроме того, в случае отказа одного физического сервера, возможно, произвести автоматическую замену на резервный сервер. Причем это происходит не заметно для пользователей без перезагрузки. Тем самым обеспечивается непрерывность деятельности организации.

Возможности легкой архивации. Поскольку жесткий диск виртуальной машины обычно представляется в виде файла определенного формата, расположенный на каком-либо физическом носителе, виртуализация дает возможность простого копирования этого файла на резервный носитель как средство архивирования и резервного копирования всей виртуальной машины целиком. Возможность извлечь из архива сервер полностью – еще одна замечательная особенность. Можно извлечь сервер из архива, не уничтожая текущий сервер, и посмотреть положение дел за прошлый период.

Повышение управляемости инфраструктуры: использование централизованного управления виртуальной инфраструктурой позволяет сократить время на администрирование серверов, обеспечивает балансировку нагрузки и «живую» миграцию виртуальных машин.

Многие учреждения не в полной мере используют имеющиеся объемы для хранения данных и задействуют менее 30% мощности своих серверов. Низкий уровень использования в данном случае свидетельствует о наличии в основном простаивающих резервных мощностей, необходимых для обеспечения периодического или неожиданного спроса на выполнение ключевых функций [16].

В 2008 корпорации HP, Intel, и Yahoo! создали совместную вычислительную лабораторию Cloud Computing Test Bed, направленную на совершенствование облачных технологий и приёмов работы с ними. Идея аренды приложений, платформ разработки, вычислительных мощностей, хранилищ и любых других «облачных» сервисов повторяет путь Интернета от экспериментальной системы к серьезному пользовательскому инструменту. Технология облачных вычислений способна в корне изменить облик информационных технологий.

1.2. Принцип облачных технологий

Термин Облачные вычисления (Cloud computing) – синоним более точного термина «Распределённые вычисления». Суть этой идеи проста – если для какого-либо расчёта не хватает мощностей одного компьютера, можно подключить к этой работе другие ПК в сети, что существенно увеличит объём доступных для использования ресурсов и, следовательно, сократить время, требуемое на выполнение всех операций. Термин «облачные» возник в результате буквального словесного описания картинок, приводимых в книгах по компьютерным сетям, где ПК пользователя соединялось линией с остальной сетью, которая изображалась в виде облачка [9].

Рис. 1. Облачный сервис [12]

Облачные вычисления определяются Национальным институтом стандартов и технологии США (NIST5) как «модель для удобного сетевого доступа к общему хранилищу данных с настраиваемыми вычислительными ресурсами (например, к сетям, серверам, системам хранения, приложениям и услугам), который может быть осуществлён быстро, при минимальной необходимости в управлении и взаимодействии с поставщиком услуг» [8].

Облачные вычисления – это новая парадигма, предполагающая распределенную и удаленную обработку и хранение данных. «Облако» это не что иное, как некий крупный дата-центр (или сеть взаимосвязанных между собой серверов). Сами разработчики облачных технологий определяют их как инновационную технологию, которая предоставляет динамично масштабируемые вычислительные ресурсы и приложения через Интернет в качестве сервиса под управлением поставщика услуг [19].

Рис. 2. Облачные сервисы [3]

Суть концепции облачных вычислений заключается в предоставлении конечным пользователям удаленного динамического доступа к услугам, вычислительным ресурсам и приложениям (включая операционные системы и инфраструктуру) через Интернет. Развитие сферы хостинга было обусловлено возникшей потребностью в программном обеспечении и цифровых услугах, которыми можно было бы управлять изнутри, но которые были бы при этом более экономичными и эффективными. Концепция облачных вычислений значительно изменила традиционный подход к доставке, управлению и интеграции приложений. По сравнению с традиционным подходом, облачные вычисления позволяют управлять более крупными инфраструктурами, обслуживать различные группы пользователей в пределах одного облака, а также означают полную зависимость от провайдера облачных услуг. Для обеспечения согласованной работы ЭВМ, которые предоставляют услугу облачных вычислений, используется специализированное ПО, обобщённо называющиеся «middleware control».