Файл: Облачные сервисы ( Основные характеристики и тенденции развития облачных технологий ).pdf

Приложения доступны посредством различных клиентских устройств или через интерфейсы тонких клиентов, такие, например, как веб-браузер, или веб-почта, или интерфейсы программ. Потребитель при этом не управляет базовой инфраструктурой облака, в том числе сетями, серверами, операционными системами. На конечном пользователе лежит ответственность только за сохранность параметров доступа (логинов, паролей и т.д.) и выполнение рекомендаций провайдера по безопасным настройкам приложений.

Услуги приложений более всего знакомы повседневному пользователю. Самым распространенным примером приложений данного типа являются почтовые сервисы GMail, Mail.ru, Yahoo Mail. Вообще существуют тысячи приложений SaaS, и благодаря технологии Web 2.0 их число растет с каждым днем. Среди служб приложений имеется множество приложений, нацеленных на корпоративное сообщество. Существует ПО, управляющее начислением заработной платы, кадровыми ресурсами, коллективной работой, взаимоотношениями с клиентами и бизнес-партнерами и т.п.

Преимущества. Снижение капиталовложений в аппаратное обеспечение и трудовые ресурсы; уменьшение риска потери инвестиций; плавное итеративное обновление.

Недостатки. Как и в предыдущих двух моделях, централизация требует надежных мер безопасности.

Примерами SaaS являются Gmail, Google Docs, Netflix, Photoshop.com, Acrobat.com, Intuit QuickBooks Online, IBM LotusLive, Unyte, Salesforce.com, Sugar CRM и WebEx. Значительная часть растущего рынка мобильных приложений также является реализацией SaaS.

Существует мнение, что принятое в настоящее время деление облачных вычислений по мере развития технологий в ближайшем будущем уйдет в прошлое.^[10] В облачных приложениях будущего, предположительно, будут сочетаться не только инфраструктурные и платформенные элементы от одного поставщика, но и различные сервисы, собранные от разных поставщиков. Возможно, в итоге облачные вычисления приведут к появлению концепции Всё как услуга (Everything as a Service - EaaS). При таком виде сервиса пользователю будет предоставлено все - от программно-аппаратной части до управления бизнес-процессами, включая взаимодействие между пользователями.

1.3. Обзор ведущих провайдеров облачных технологий

Интерес к облачным услугам, начиная с конца 1990-х годов, стабильно растет. По данным исследовательской организации IDC (International Data Corporation) рынок облачных вычислений в 2019 году будет составлять 141 млрд $. На рисунке 1 (приложение 1 к работе) представлена гистограмма для сравнения результатов экономического роста рынка облачных услуг в 2015 году и прогноза на 2019 год.

Согласно исследованиям IDC, ведущими провайдерами облачных технологий в настоящее время являются: Amazon, Rackspace, Salesforce, Google, Microsoft, Adobe и др.^[11] В таблице 1 приведены сведения о мировых поставщиках облачных вычислений и услугах, которые они предоставляют.

Таблица 1

Ведущие провайдеры облачных технологий

Сервисы, предоставляемые облачными провайдерами, должны быть оплачены, исходя из соответствующих соглашений (SLA) между поставщиком и потребителем. Часто облачные сервисы предоставляются на бесплатной основе. Бесплатное облако или облачный сервис, как правило, ограничены в функциональности или объеме вычислительных ресурсов.

Прежде всего, поставщики облачных услуг гарантируют надежность, экономичность, мобильность. Безусловно, без доступа к сети Интернет невозможно получить доступ к облачной услуге. Надежность хранения и конфиденциальность личных данных являются одними из основных критериев выбора облачного поставщика, поэтому обязательным является наличие специальных сертификатов, подтверждающих гарантию защищенности от мошенников.^[12]

Рассмотрев общие теоретические характеристики облачных технологий, а также провайдеров, их предоставляющих, следует перейти к практическим вопросам организации облачного сервиса.

2. Организация облачного сервиса для высокопроизводительных вычислений

2.1. Общая структура разрабатываемого облачного сервиса и требования к нему

В практической главе курсовой работы необходимо осуществить выбор средств и решений для быстрого построения и разработки облачного сервиса вида SaaS для готовых суперкомпьютерных приложений. Облачный сервис должен позволять объединить вычислительные установки и организовать для них единый интерфейс управления. Общая структура подобного сервиса приведена на рис. 1.

Рис. 1. Общая структура облачного сервиса

Пользователь через веб-браузер соединяется с облачным сервисом и с помощью контроллера пользовательских данных оформляет параллельное задание. Управление заданиями осуществляет контроллер вычислений, который непрозрачным образом размещает задание пользователя на одной из доступных вычислительных установок (ВУ). Каждая из вычислительных установок находится под управлением локальной системы пакетной обработки (СПО), в качестве которой могут выступать такие системы, как SLURM, PBS, Moab и т.п.

Локальная СПО обеспечивает следующие функции:

- приём входного потока заданий от разных пользователей;

- ведение локальной очереди заданий;

- выделение ресурсов вычислительной установки для прошедшего очередь задания, их конфигурирование;

- разворачивание задания на выделенных ресурсах, производство расчётов;

- освобождение выделенных ресурсов по окончании задания;

- предоставление пользователю результатов расчётов.

Облачный сервис автоматизирует для пользователя следующие процессы:

- подготовки параллельного задания;

- выбора подходящей вычислительной установки для размещения задания;

- взаимодействия с локальной СПО для организации выполнения задания.

Поток заданий, поступающих на выполнение от пользователей облачного сервиса, назовём облачным потоком заданий. Одновременно и совместно с облачным потоком заданий должен обрабатываться стандартный поток заданий, поступающих на выполнение обычным (стандартным) способом, т.е. непосредственно через СПО. Обеспечение совместной обработки стандартного и облачного потоков является главным требованием к создаваемому облачному сервису.

Другие требования к облачному сервису могут различаться в зависимости от того, в какой роли выступает его клиент - пользователя или администратора.

Для роли «пользователь» создаваемый облачный сервис должен предоставлять следующие возможности:

- для начала работы с облачным сервисом пользователь должен иметь возможность зарегистрироваться, а в начале каждого нового сеанса работы - авторизоваться;

- пользователь должен иметь возможность формирования своих заданий, а также формирования, редактирования и хранения в системе шаблонов типовых заданий;

- пользователю должна предоставляться информация о доступных вычислительных ресурсах;

- пользователь должен иметь возможность направлять сформированные задания на выполнение, отслеживать состояния и управлять своими заданиями;

- пользователю должен быть предоставлен интерфейс управления своей учётной записью.^[13]

Для роли «администратор» должны предоставляться следующие возможности и интерфейсы:

- управления учётными записями пользователей;

- подключения к облачному сервису и отключения от него вычислительных установок.

К требованиям системного уровня следует отнести:

- доступ к облачному сервису должен осуществляться посредством веб-интерфейса;

- должна быть обеспечена изоляция пользователей друг от друга - пользователь должен иметь доступ только к своей учётной записи и только к своим заданиям;

- облачный сервис должен контролировать соединения с СПО и производить запуск заданий по доступным соединениям;

- взаимодействие облачного сервиса с вычислительными установками должно осуществляться через защищённое (в нашем случае - через SSH) соединение.^[14]

В качестве примера приложения для организации облачного сервиса был взят программный комплекс организации параллельных вычислений с распараллеливанием по данным «Пирамида»^[15], хотя рассмотренный подход может быть использован и для других приложений. В качестве локальной СПО вычислительных установок выступила отечественная система управления прохождением параллельных заданий (СУППЗ).

2.2. Выбор технологий и инструментальных средств разработки облачного сервиса

На сегодняшний день на рынке представлено несколько программных продуктов для построения инфраструктуры частного, публичного или гибридного облака, среди которых можно отметить следующие:

- VMware vCloud Director - проприетарная программная платформа для построения частных и гибридных облаков с моделью предоставления облачных вычислений IaaS;

- HPE Helion Eucalyptus - платформа для построения частных облаков;

- Apache Cloudstack - программная платформа автоматизации развёртывания, настройки и обеспечения функционирования частных, публичных и гибридных облаков;

- OpenStack - платформа для построения облаков с моделью предоставления облачных вычислений IaaS^[16].

Несмотря на различия приведённых программных платформ, все они используют общие принципы предоставления вычислительных ресурсов пользователям. Пользователь при помощи клиентских инструментов инициирует запрос на создание/использование виртуальной машины. После аутентификации и авторизации пользователя запрос перенаправляется в специальный компонент, присутствующий во всех платформах, - контроллер облака. С помощью контроллера облака в сетевом хранилище производится поиск образа необходимой виртуальной машины (машин) и подбираются наиболее подходящие вычислительные ресурсы, на которых начинается выполнение виртуальных машин. Пользователь подключается к запущенной виртуальной машине и работает с ней, а всю деятельность по поддержанию виртуальной машины в работоспособном состоянии, выделении дискового пространства, маршрутизации сетевых пакетов и прочие действия по организации вычислительного процесса платформа берёт на себя.