Облачные вычисления

Краткий

Сравнения

Облачные вычисления часто путают с другими идеями:

• вычисления по сетям: форма распределенных вычислений, при которой "супер- и виртуальный компьютер" состоит из кластера объединенных в сеть, свободно соединенных между собой компьютеров, работающих вместе для выполнения очень больших задач.
• коммунальные вычисления: упаковка вычислительных ресурсов, таких как вычисления и хранение, предоставляется в качестве измеряемой услуги, которая должна быть оплачена по аналогии с традиционной коммунальной услугой, такой как электроэнергия
• автономные вычисления: компьютерные системы, способные к самостоятельному управлению.

Облачные вычисления часто используют сеточное вычисление, обладают вегетативными характеристиками и тарифицируются как утилиты, но облачные вычисления можно рассматривать как естественный следующий шаг по сравнению с сеточной моделью утилит. Некоторые успешные "облачные" архитектуры практически не имеют централизованной инфраструктуры или биллинговых систем, включая одноранговые сети, такие как BitTorrent и Skype.

Архитектура

Большая часть инфраструктуры облачных вычислений в настоящее время состоит из надежных услуг, предоставляемых через центры обработки данных, которые построены на компьютерных технологиях и технологиях виртуализации хранилищ. Услуги доступны в любой точке мира, при этом "Облако" представляет собой единую точку доступа для всех вычислительных потребностей потребителей. Коммерческие предложения должны соответствовать требованиям клиентов к качеству обслуживания и, как правило, предлагать соглашения об уровне обслуживания. Открытые стандарты и программное обеспечение с открытым исходным кодом также важны для роста облачных вычислений.

Характеристики

Поскольку клиенты обычно не владеют инфраструктурой или знают все подробности о ней, в основном они получают доступ или арендуют ее, поэтому они могут потреблять ресурсы в качестве услуги и, возможно, платят за то, что им не нужно, вместо того, чтобы использовать то, что им на самом деле нужно. Многие провайдеры компьютерного облака используют утилитную вычислительную модель, которая аналогична модели потребления традиционных коммунальных услуг, таких как электричество, в то время как другие выставляют счета по подписке. Разделяя потребляемую и "нематериальную" вычислительную мощность между несколькими "арендаторами", можно повысить коэффициент использования (поскольку серверы не остаются в нерабочем состоянии), что может значительно сократить расходы при одновременном повышении скорости разработки приложений.

Побочным эффектом такого подхода является то, что "мощность компьютера резко возрастает", так как клиентам не приходится проектировать для пиковых нагрузок. Принятие стало возможным благодаря "увеличению высокоскоростной полосы пропускания", что позволяет получать такое же время отклика от централизованной инфраструктуры на других объектах.

Поставщики

Облачные вычисления управляются такими поставщиками, как Google, Amazon.com и Yahoo!, а также традиционными поставщиками, включая IBM, Intel, Microsoft и SAP. Они могут быть использованы всеми типами пользователей, будь то частные лица или крупные предприятия. Большинство пользователей Интернета в настоящее время используют облачные сервисы, даже если они этого не осознают. Веб-почта, например, является облачным сервисом, так же как и синхронизация Facebook и Wikipedia, синхронизация контакт-листов и резервное копирование данных в Интернете.

История

Облако - это метафора для Интернета или, в более общем плане, для компонентов и сервисов, которыми управляют другие.

Основная концепция восходит к 1960 году, когда Джон Маккарти высказал мнение, что "когда-нибудь вычисления могут быть организованы как общественная полезность", а термин "облако" уже использовался в коммерческом использовании в начале 1990-х годов для обозначения крупных банкоматных сетей. На рубеже 21 века на рынке начали появляться решения для облачных вычислений, хотя в то время основное внимание уделялось программному обеспечению как услуге.

Amazon.com сыграл ключевую роль в развитии облачных вычислений при модернизации своих дата-центров после "точечного пузыря" и предоставлении доступа к своим системам с помощью Amazon Web Services в 2002 году на основе утилитных вычислений. Они обнаружили, что новая архитектура облачных вычислений привела к значительному повышению внутренней эффективности.

В 2007 году наблюдался рост активности, в том числе Google, IBM и ряда университетов, начавших крупномасштабный исследовательский проект в области облачных вычислений, примерно в то время, когда этот термин начал набирать популярность в основной прессе. Это была горячая тема к середине 2008 года, и были запланированы многочисленные мероприятия в области облачных вычислений.

В августе 2008 года компания Gartner отметила, что "организации переходят от аппаратного и программного обеспечения, принадлежащего компании, к моделям, основанным на услугах для каждого пользователя", и что "прогнозируемый переход на облачные вычисления приведет к резкому росту ИТ-продуктов в одних областях и значительному сокращению в других".

Политические вопросы

Облака пересекают границы многих стран и "могут стать конечной формой глобализации". Как таковая, она является предметом сложных геополитических вопросов, в связи с чем провайдеры должны соответствовать многим юридическим ограничениям, чтобы предоставлять услуги глобальному рынку. Это относится к раннему периоду Интернета, когда либертарианские мыслители считали, что "киберпространство - это своеобразное место, требующее законов и правовых институтов"; автор Нил Стивенсон в своем научно-фантастическом классическом романе "Криптономикон" рассматривал это как крошечный островной рай для данных.

Несмотря на то, что предпринимались усилия по обеспечению соответствия правовой среды (например, "Безопасная гавань" США и ЕС), такие провайдеры, как Amazon Web Services, обычно имеют дело с международными рынками (как правило, США и Евросоюз), развертывая местную инфраструктуру и позволяя клиентам выбирать свои страны. Тем не менее, до сих пор существуют опасения по поводу безопасности и конфиденциальности для отдельных лиц на различных государственных уровнях (например, закон США PATRIOT Act и использование букв национальной безопасности, а также раздел II закона о конфиденциальности электронных коммуникаций, закон о хранении коммуникаций).

Правовые вопросы

В марте 2007 года Dell подала заявку на регистрацию товарного знака в Соединенных Штатах под названием "облачные вычисления". В июле 2008 г. она получила "Уведомление о разрешении", которое впоследствии было аннулировано 6 августа, что привело к формальному отклонению заявки на товарный знак менее чем через неделю.

В ноябре 2007 года Фонд свободного программного обеспечения выпустил Стандартную общественную лицензию Афферо (сокращенно Афферо GPL и AGPL), версию GPLv3, призванную закрыть предполагаемую юридическую лазейку, связанную со свободными программами, разработанными для запуска по сети, в частности, программами в качестве службы. Согласно лицензии AGPL, провайдеры приложений обязаны выпускать любые изменения, которые они вносят в открытый исходный текст AGPL.

Архитектура

Облачная архитектура - это системная архитектура программных систем, участвующих в реализации облачных вычислений (например, аппаратное обеспечение, программное обеспечение), разработанная архитектором облачных вычислений, который, как правило, работает на интегратора облачных вычислений. Она обычно включает в себя несколько компонентов облака, взаимодействующих друг с другом через интерфейсыприкладного программирования (обычно веб-сервисы).

Это очень похоже на философию Unix, когда несколько программ делают одну вещь хорошо и работают вместе через универсальные интерфейсы. Сложность контролируется, и получаемые системы более управляемы, чем их монолитные аналоги.

Облачная архитектура распространяется на клиента, где для доступа к облачным приложениям используются веб-браузеры и/или программные приложения.

Архитектура облачного хранилища слабо связана, где операции с метаданными централизованы, что позволяет узлам данных масштабироваться до сотен, каждый из которых независимо доставляет данные приложениям или пользователям.

Основные характеристики

• Капитальные затраты сведены к минимуму, поэтому низкие барьеры для входа, так как инфраструктура принадлежит провайдеру и не нуждается в покупке для одноразовых или нечастых интенсивных вычислительных задач. Услуги, как правило, доступны розничным потребителям и малым предприятиям или специально ориентированы на них.
• Независимость устройства и местоположения, которая позволяет пользователям получать доступ к системам независимо от местоположения и используемого устройства (например, ПК, мобильный телефон и т.д.).
• Многократное использование, позволяющее распределить ресурсы (и расходы) между большим числом пользователей, что дает возможность:

• централизация инфраструктуры в районах с более низкими затратами (например, недвижимость, электроэнергия)
• Повышение пиковой грузоподъемности (пользователям не требуется инженер для максимально возможной нагрузки).
• Использование и повышение эффективности систем, которые часто используются только на 10-20%.

• Производительность контролируется и стабильна, но может зависеть от недостаточной пропускной способности или высокой нагрузки сети.
• Надежность благодаря нескольким избыточным сайтам, что делает ее подходящей для обеспечения непрерывности бизнеса и аварийного восстановления, однако ИТ-менеджеры и руководители предприятий могут делать мало в случае сбоя в работе. Исторические данные о перебоях в работе компьютерного облака отслеживаются в базе данных Cloud Computing Incidents Database.
• Масштабируемость, которая быстро удовлетворяет меняющимся требованиям пользователей, без необходимости проектирования для пиковых нагрузок. Массивная масштабируемость и большая база пользователей являются обычным явлением, но не абсолютным требованием.
• Безопасность, которая обычно улучшается благодаря централизации данных, увеличению ресурсов, ориентированных на безопасность, и т.д., но которая вызывает опасения по поводу потери контроля над определенными конфиденциальными данными. Обычно доступ заносится в журнал, но доступ к журналу аудита сам по себе может быть затруднен или невозможен.
• Устойчивость за счет более рационального использования ресурсов, более эффективных систем и углеродной нейтральности.

Компоненты

Приложение

Облачное приложение влияет на архитектуру программного обеспечения Cloud, часто устраняя необходимость установки и запуска приложения на собственном компьютере заказчика, тем самым снижая затраты на обслуживание программного обеспечения, текущую работу и поддержку. Например:

• Пиринговые/добровольные вычисления (Bittorrent, SETI@home, Skype)
• Веб-приложение (Facebook)
• Программное обеспечение как услуга (Google Apps, Salesforce)
• Программное обеспечение плюс услуги (Microsoft Online Services)

Клиент

Клиент "облака" - это компьютерное оборудование и/или компьютерное программное обеспечение, которое полагается на "облако" для доставки приложений, или которое специально разработано для предоставления "облачных" услуг, и которое в любом случае, по сути, бесполезно без "облака". Например:

• Мобильный (Android, iPhone, Windows Mobile)
• Тонкий клиент (системы на базе CherryPal, Zonbu gOS)
• Толстый клиент/веб-браузер (GoogleChrome, Mozilla Firefox)

Инфраструктура

Облачная инфраструктура (например, "Инфраструктура как услуга") - это предоставление компьютерной инфраструктуры (обычно среда виртуализации платформы) как услуги. Например:

• Полная виртуализация (GoGrid, Skytap)
• Вычисление по сетям (Солнечная сеть)
• Управление (RightScale)
• Паравиртуализация (Amazon Elastic Compute Cloud)

Платформа

Облачная платформа (например, Platform as a service) (поставка вычислительной платформы и/или стека решений как услуги) облегчает развертывание приложений без затрат и сложности покупки и управления лежащими в их основе аппаратными и программными уровнями. Например:

• Фреймворки веб-приложений

• Python Django (Google App Engine)
• Рубина на рельсах (Героку)

• Веб-хостинг (Моссо)
• Проприетарный (Лазурный, Форс.ком)

Сервис

Облачная служба (например, веб-служба) - это "программная система[ы], предназначенная[ые] для поддержки взаимосовместимого взаимодействия машин и оборудования по сети", доступ к которой могут получить другие компоненты облачных вычислений, программное обеспечение (например, программное обеспечение плюс услуги) или конечные пользователи напрямую. Например:

• Идентификация (OAuth, OpenID)
• Интеграция (Amazon Simple Queue Service)
• Картирование (Карты Google, Yahoo! Карты)
• Платежи (Amazon Flexible Payments Service, Google Checkout, PayPal)
• Поиск (Alexa, Google Custom Search, Yahoo! BOSS)
• Другие (Амазонский механический турок)

Хранение

Облачное хранилище - это предоставление данных в виде услуги (включая услуги, похожие на базу данных), за которую часто выставляются счета на основе коммунальных вычислений (например, за гигабайт в месяц). Например:

• База данных (Amazon SimpleDB, хранилище данных BigTable от Google App Engine)
• Сетевое хранилище (компонент MobileMe iDisk, Nirvanix CloudNAS).
• Синхронизация (компонент Live Mesh Live Desktop, функции MobileMe push)
• Веб-сервис (Amazon Simple Storage Service, Nirvanix SDN).

Традиционные поставщики систем хранения данных недавно начали предлагать свой собственный вкус облачного хранения данных, иногда в сочетании с существующими программными продуктами (например, Symantec Online Storage for Backup Exec). Другие поставщики сосредоточили свои усилия на создании нового типа внутренней системы хранения данных, оптимально подходящей для предоставления услуг облачного хранения данных (Atmos компании EMC), известной под названием Cloud Optimized Storage (Оптимизированная система хранения данных для облачных сред).

Роли

Поставщик

Поставщик облачных вычислений или поставщик услуг облачных вычислений владеет и управляет облачными вычислительными системами, обслуживающими другое лицо. Обычно для этого необходимо создавать новые центры обработки данных и управлять ими. Некоторые организации получают некоторые преимущества облачных вычислений, становясь "внутренними" провайдерами облачных вычислений и обслуживая их самостоятельно, хотя они не получают такой же экономии от масштаба, и им все равно приходится заниматься инжинирингом для пиковых нагрузок. Барьер для входа также значительно выше, поскольку требуются капитальные расходы, а выставление счетов и управление создают некоторые накладные расходы. Тем не менее, значительная операционная эффективность и преимущества быстроты могут быть достигнуты даже небольшими организациями, а консолидация серверов и развертывание виртуализации уже идет. Amazon.com был первым таким провайдером, модернизировавшим свои центры обработки данных, которые, как и большинство компьютерных сетей, использовали всего лишь 10% своей пропускной способности в любой момент времени, чтобы оставить место для случайных всплесков. Это позволило небольшим, быстро движущимся группам быстрее и проще добавлять новые функции, и в 2002 году они открыли его для посторонних, как Amazon Web Services, на основе утилитных вычислений.

Компании, перечисленные в разделе "Компоненты", являются поставщиками.

Пользователь

Пользователь - это потребитель облачных вычислений. Конфиденциальность пользователей в облачных вычислениях вызывает все большее беспокойство. Права пользователей также являются вопросом, который решается в рамках усилий сообщества по созданию билля о правах (в настоящее время он находится в стадии разработки).

Продавец

Продавец продает продукты и услуги, которые облегчают доставку, внедрение и использование облачных вычислений. Например:

• Компьютерное оборудование (Dell, HP, IBM, Sun Microsystems)

• Хранение (3PAR, EMC, МогилеФС)
• Инфраструктура (системы утешения, технологии 7-го уровня, сети F5).

• Компьютерное программное обеспечение (3tera, GigaSpaces, Hadoop)

• Операционные системы (Windows Azure, Linux и Solaris)
• Виртуализация платформ (Citrix, Microsoft, VMware, Sun xVM)

Стандарты

Стандарт облачных вычислений - это один из ряда существующих (как правило, легких) открытых стандартов, которые способствовали росту облачных вычислений, в том числе:

• Приложение

• Связь (HTTP, XMPP)
• Безопасность (OAuth, OpenID, SSL/TLS)
• Синдикация (Атом)

• Клиент

• Браузеры (AJAX)
• Оффлайн (HTML 5)

• Инфраструктура

• Виртуализация (OVF)

• Платформа

• Стеки решений (LAMP, космическая архитектура)

• Сервис

• Данные (XML, JSON)
• Веб-сервисы (REST)

• Хранение