Файл: Основы_обл_техн_лекции.pdf

Рисунок 4.1 Грид вычисления

Amazon

Рассмотрим один из примеров – Amazon’s Elastic Compute Cloud (Amazon EC2).

Amazon EC2 – веб-служба, которая обеспечивает вычислительные мощности порядочного размера в облаке. Это разработано, чтобы сделать веб-вычисления доступнее для разработчиков и чтобы предложить множество преимуществ для клиентов:

Интерфейс веб-службы, позволяет клиентам получать и формировать пространство с минимальным усилием;

Предоставляет пользователям полный контроль над их (арендованными) вычислительными ресурсами и позволяют им работать в проверенной вычислительной окружающей среде;

Уменьшает время, требуемое для получения и загрузки нового сервера до минут, разрешая клиентам быстро изменять конфигурацию, согласно их вычислительным требованиям;

Изменяет экономику вычислений, позволяя клиентам платить только за используемые ресурсы;

Предоставляет разработчикам инструменты, которых необходимы для построения отказоустойчивых приложений и изолирования себя от общих сценариев отказа.

Amazon EC2 представляет вычислительную окружающую среду, разрешая клиентам использовать веб интерфейс, для получения и управления услугами, необходимыми для запуска одного или более экземпляров операционной системы. Клиенты может загрузить окружающую среду с их настроенными приложениями. Они могут управлять сетевыми правами доступа и так много систем, сколько им нужно. Для использования Amazon EC2, клиентам сначала необходимо создать Amazon Machine Image (AMI). Этот образ содержит приложения, библиотеки, данные и связанные параметры конфигурации, используемые в виртуальной вычислительной среде. Amazon EC2 предлагает использование предварительно сконфигурированные образы, созданные с шаблонами, необходимыми для немедленного запуска. Кода пользователи определили и формировали их AMI, они используют инструменты Amazon EC2 для загрузки образа в Amazon S3. Amazon S3 – склад, который обеспечивает безопасный, надежный и быстрый доступ к клиенту AMI. Прежде, чем клиенты смогут использовать AMI, они должны использовать веб интерфейс Amazon EC2 для настройки безопасности и сетевой доступ.

Во время конфигурации пользователи выбирают, какой тип категории и какую операционную систему они хотят использовать. Доступные типы категорий составляют две различные категории: Стандартный процессор или High-CPU процессор. Большинству приложений лучше всего удовлетворяет Стандартный случай, в который входят

52

маленький, большой и очень большой экземпляры платформы. В случае High-CPU используется пропорционально больше ресурсов центрального процессора, чем памяти произвольного доступа (RAM), что более подходит высоконагруженным приложениям. В случае High-CPU процессора для выбора есть средняя и очень большая платформы. После определения, какую сущность использовать, клиенты могут запустить, завершить, и контролировать так много экземпляров их AMI, сколько необходимо при использовании интерфейсов прикладного программирования веб-службы (API) или большое разнообразие других инструментов управления, которыми производится обслуживание. Пользователи могут выбрать, хотят ли они запускать приложения в разных центрах обработки данных, использовать статические IP адреса конечных точек, при этом они платят только за фактически потребляемые ресурсы. Пользователи также могут выбрать доступные AMI из библиотеки. Например, если необходим обычный Linux сервер, то клиентами может быть один из стандартных Linux сборок AMIs.

Есть довольно много особенностей сервиса EC2, которые обеспечивают существенные льготы для предприятия. Прежде всего, Amazon EC2 обеспечивает финансовую выгоду. Из-за крупного масштаба компании Amazon и большой клиентской базы, это недорогая альтернатива многим другим возможным решениям. Затраты понесенные на запуск и управление разделены между большим количеством клиентов, делая стоимость для любого клиента намного ниже, чем любая другая альтернатива. Клиенты платят очень низкий процент за вычислительные мощности, которые они фактически потребляют. Безопасность также обеспечена через интерфейсы веб-службы Amazon EC2. Эти интерфейсы позволяют пользователям формировать параметры настройки брандмауэра, которые контролируют сетевой доступ к и между группами экземпляров служб. Amazon EC2 предлагает очень надежную среду, где случаи замены могут быть быстро обеспечены.

Динамическая Масштабируемость.

Amazon EC2 позволяет пользователям увеличивать или уменьшать

производительность за несколько минут. Пользователи могут запускать единственный экземпляр, сотни экземпляров или даже тысячи экземпляров служб одновременно. Всем этим управляют с помощью API веб-службы, приложение может автоматически масштабировать себя вверх или вниз, в зависимости от его потребностей. Данный тип динамической масштабируемости очень привлекателен для клиентов предприятий, потому что это позволяет им соответствовать требованиям своих клиентов, не имея необходимость достраивать их инфраструктуру.

Полный контроль над экземплярами.

Упользователей есть полный контроль над их экземплярами. У них есть полный доступ к каждому экземпляру, и они могут взаимодействовать с ними с любой машины. Экземпляры могут быть перезагружены, удаленно используя API веб-службы. Пользователи также имеют доступ к консоли своих экземпляров. Как только пользователи настроили их аккаунт и загрузили их AMI в сервис Amazon S3, им необходимо только запустить экземпляр. Возможно запустить AMI на любом числе экземпляров (или для любого типа), вызвав RunInstances API, который поддерживается Amazon.

Гибкость конфигурации.

Параметры настройки конфигурации могут значительно различаться среди

пользователей. У них есть выбор из разных типов экземпляров, операционных систем, и пакетов программного обеспечения. Amazon EC2 позволяет им выбирать конфигурацию памяти, центрального процессора, и системы хранения, которая оптимально подходит для их выбора операционной системы и приложения. Например, выбор пользователя операционной системы может также включать многочисленные сборки Linux, Microsoft Windows Server, и даже OpenSolaris, все запущенные на действительных серверах.

Интеграция с Другими Веб-службами Amazon.

53

Amazon EC2 работает в соединении со множеством других веб-служб Amazon.

Например, Amazon Simple Storage Service (Amazon S3), Amazon SimpleDB, Amazon Simple Queue Service (Amazon SQS) и Amazon CloudFront все интегрированы, чтобы обеспечить полное решение для вычислений, обработки запросов и хранение между широким диапазоном приложений.

Amazon S3 обеспечивает интерфейс веб-служб, который позволяет пользователям хранить и восстанавливать любой объем данных через Интернета в любое время, где угодно. Это предоставляет разработчикам прямой доступ к тому же самому, хорошо масштабируемому, надежному, быстрому, недорогому использованию инфраструктуры хранения данных Amazon, чтобы управлять их собственной глобальной сетью веб сайтов. Служба S3 стремится максимизировать преимущества масштабируемости и передать эти преимущества разработчикам.

Amazon SimpleDB - другой веб сервис, разработанный для того, чтобы выполнять запросы на структурированных данных Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) в

режиме реального времени. Этот сервис работает в соединении с Amazon EC2, чтобы предоставить пользователям возможность хранения, обработки и запросов наборов данных в пределах окружающей среды облака. Эти сервисы разработаны, чтобы сделать веб масштабируемые вычисления легче и более прибыльными для разработчиков. Традиционно данный тип функциональности был обеспечен использованием кластерной реляционной базы данных, которая требует значительных инвестиций. Внедрение данных технологий вызывало больше сложности и часто требовало услуг администрирования и поддержки базы данных.

В сравнении с традиционным подходом, Amazon SimpleDB легка в использовании и обеспечивает основную функциональность баз данных (например, поиск в реальном времени и запросы структурированных данных), не наследуя сложности эксплуатации, возникающие при традиционном выполнение. Amazon SimpleDB не требует схемы, данные индексируются автоматически, обеспечивает простой интерфейс API для хранения и доступа к данным. Это избавляет клиентов от необходимости выполнить задачи, такие как моделирование данных, обслуживание индексов и настройка производительности.

Amazon Simple Queue Service (Amazon SQS) – сервис принимает очереди сообщений для хранения. При использовании Amazon SQS, разработчики могут просто переместить данные, распределённые между компонентами своих приложений, которые выполняют различные задачи, не теряя при этом сообщения. При этом достигается высокая масштабируемость и надёжность. Amazon SQS работает как демонстрация масштабируемой передачи сообщений Amazon, инфраструктуры как сервиса. Любой компьютер, связанный с Интернетом, может добавить или прочитать сообщения без необходимости в установке какого-либо программного обеспечения или специальный конфигурации брандмауэра. Компоненты приложений, использующие Amazon SQS, могут запускаться независимо и не должны обязательно размещаться в той же самой сети, использующей те же самые технологии или работающие в то же самое время.

Amazon CloudFront – веб-сервис для доставки контента (содержания). Amazon CloudFront интегрируется с другими Amazon Web Services. Цель сервиса — дать разработчикам и предприятиям простой способ распространять контент для конечных пользователей с низкой задержкой, высокой скоростью передачи данных, при этом не требуя никаких обязательств. Запросы объектов автоматически маршрутизируются на самый близкий граничный сервер. Таким образом, содержание доставлено с лучшей возможной производительностью. Граничный сервер получает запрос от компьютера пользователя и соединяется с другим компьютером, вызывая оригинальный сервер, где расположено приложение. Когда оригинальный сервер выполняет запрос, он отправляет данные приложения назад на граничный сервер, который передает данные обратно компьютеру клиента, который выполнял запрос. Сервис не является свободным для пользования.

54

Платформа как Сервис (PaaS)

Развитие «облачных» вычислений привело к появлению платформ, которые позволяют создавать и запускать веб-приложения. Платформа как сервис (Platform as a Service, PaaS) — это предоставление интегрированной платформы для разработки, тестирования, развертывания и поддержки веб-приложений как услуги, организованная на основе концепции облачных вычислений.

Модель PaaS создает все условия требуемые для поддержки полного жизненного цикла создания и доставки веб-приложений и услуг доступных из сети Интернет, не требующих загрузки или установки программного обеспечения для разработчиков, ИТ менеджеров или конечных пользователей. В отличие от модели IaaS, где разработчики могут создавать определенные экземпляры операционных систем с доморощенными приложениями, разработчики PaaS заинтересованы только веб разработкой и не заботятся о том, какая операционная система используется. PaaS сервисы позволяют пользователям сосредотачиваться на инновациях, а не на сложной инфраструктуре. Организации могут направить существенную часть их бюджета на создание приложений, которые обеспечивают реальную ценность, вместо затрат на поддержку инфраструктуры. Модель PaaS таким образом открывает новую эру массовых инноваций. Теперь разработчики во всем мире могут получить доступ к неограниченной вычислительной мощности. Любой человек, имеющий доступ в Интернет, может создавать приложения и легко разворачивать.

Традиционный подход создания и запуска локальных (On-Premises) приложений всегда был сложен, дорог и рискован. Строительство Вашего собственного решения никогда не предоставляло гарантии успеха. Каждое приложение было разработано, чтобы удовлетворить определенным деловым требованиям. Каждое решение потребовало определенной конфигурации аппаратных средств, операционной системы, базы данных, электронную почту, веб-серверы, и т.д. Когда была создана окружающая среда аппаратного и программного обеспечения, команда разработчиков должна была выбрать комплекс платформ для разработки, чтобы создавать приложения. Неизбежно бизнес требует от разработчиков производить изменения в приложении. Измененное приложение требует новых циклов испытательных работ, прежде чем быть распространенным. Крупные компании часто нуждаются в специализированных средствах, чтобы разместиться их в центрах обработки данных. Огромное количество электричества необходимо для работы серверов и поддержки системы кондиционирования. Наконец, все это требует использование отказоустойчивых площадок для центров обработки данных так, чтобы информация могла копироваться в случае сбоя.

PaaS предлагает более быструю, более экономически выгодную модель для разработки и доставки приложений. PaaS обеспечивает всю инфраструктуру для запуска приложений через Интернет. Аналогичные сервисы предоставляют большое количество компаний, таких как Microsoft, Amazon.com, Google. PaaS основан на модели учета лицензий или модели подписки, таким образом, пользователи платят только за то, что они используют. Предложения PaaS включают рабочие процессы для создания приложений, разработки приложений, тестирования, развертывания и размещения. Также сервисы приложений, виртуальные офисы, командное сотрудничество, интеграцию баз данных, безопасность, масштабируемость, хранение, работоспособность, управление состоянием, инструментарий приборных панелей и много другое.

Главные особенности PaaS включают сервисы для разработки, тестирования, развертывания, размещения и управления приложениями для поддержки жизненного цикла разработки приложений. Веб интерфейсы инструментов создания, как правило, обеспечивают некоторый уровень поддержки чтобы упростить создание пользовательских интерфейсов, основанных на таких технологиях как HTML, JavaScript и других технологиях. Поддержка многопользовательской архитектуры помогает избежать проблем

55

при разработке относительно использования приложений многими пользователями одновременно. Провайдеры PaaS часто включают услуги для управления параллельной обработкой, масштабируемостью, отказоустойчивостью и безопасностью. Другая особенность – это интеграция с веб-службами и базами данных. Поддержка протокола обмена структурированными сообщениями в распределённой вычислительной среде (Simple Object Access Protocol, SOAP) и других интерфейсов позволяют приложениям PaaS создавать комбинации веб-сервисов (которые называют mashup) так же легко, как наличие доступа к базам данных и повторному использованию услуг внутри частных сетей. Способность формировать и распространять код между специализированными, предопределенными или распределенными командами очень увеличивают производительность предложений вендоров PaaS. Интегрированные предложения PaaS обеспечивают возможность для разработчиков, чтобы наиболее хорошо понимать внутреннюю работу их приложений и поведение пользователей при использовании инструментов, подобных приборной панели, чтобы рассмотреть внутренние параметры, основанные на измерениях количества параллельных соединений и т.д. Некоторые предложения PaaS расширяют этот инструментарий, что позволяет составлять счета оплаты за использование.

Microsoft Azure

Платформа корпорации Майкрософт Windows Azure (первоначально известная под названием Azure Services Platform) — это группа «облачных» технологий, каждая из которых предоставляет определенный набор служб для разработчиков приложений. На рисунке 4.2 показано, что платформа Windows Azure может быть использована как приложениями, выполняющимися в «облаке», так приложениями, работающими на локальных компьютерах

Рисунок 4.2 Платформа Windows Azure поддерживает приложения, данные и инфраструктуру, находящиеся в «облаке».

Платформа Windows Azure состоит из следующих компонентов:

Windows Azure. Обеспечивает среду на базе Windows для выполнения приложений и хранения данных на серверах в центрах обработки данных корпорации Майкрософт.

56

SQL Azure. Обеспечивает службы данных в «облаке» на базе SQL Server.

.NET Services. Обеспечивают распределенную инфраструктуру для «облачных» приложений и локальных приложений.

Каждый компонент платформы Windows Azure играет собственную роль.

На высоком уровне понять Windows Azure очень легко. Это платформа для выполнения приложений Windows и хранения их данных в Интернете («облаке»). На рисунке 4.3 показаны ее основные компоненты.

Рисунок 4.3 Windows Azure предоставляет «облачные» приложениям службы для вычисления и хранения на базе Windows

Как показано на рисунке, Windows Azure выполняется на большом количестве компьютеров, расположенных в центрах обработки данных корпорации Майкрософт, и доступна через Интернет. Общая структура подключения Fabric Windows Azure соединяет множество вычислительных мощностей в единое целое. Службы Windows Azure для вычисления и хранения построены на основе этой структуры.

Вычислительная служба Windows Azure, естественно, работает на базе Windows. Для обеспечения первоначальной доступности этой службы осенью 2008 г. была открыта для широкой публики CTP-версия. Корпорация Майкрософт разрешила выполнять на Windows Azure только приложения, разработанные на платформе .NET Framework. Сегодня, однако, Windows Azure также поддерживает неуправляемый код, позволяя разработчикам выполнять приложения, которые разработаны не на базе .NET Framework. В любом случае такие приложения написаны на обычных языках Windows — C#, Visual Basic, C++ и других — с помощью Visual Studio 2008 или других средств разработки. Разработчики могут создавать веб-приложения с помощью таких технологий, как

ASP.NET и Windows Communication Foundation (WCF), приложения, которые выполняются как независимые фоновые процессы, или приложения, сочетающие и то и другое.

57