Технология облачных вычислений

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Кафедра «Информационные и вычислительные системы»

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Технология облачных вычислений»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: магистр Сергеева М.Е.

Проверил: проф. Яковлев В.В.

 

 

 

Санкт-Петербург

2014

 

Содержание

 

Введение...............................................................................................................3

1Свойства облачных вычислений..................................................................4

2 Модели сервисов (служб/услуг) в облаках ................................................6

3 Модели развертывания  облачных вычислений......................................10

4 Достоинства  и недостатки облачных вычислений..................................11

5 Примеры «облаков»  и варианты доступа к облачным ресурсам..............................................................................................................14

6 Идеи виртуализации  как основы СС.........................................................17

7 Протоколы доступа  к облачным ресурсам...............................................20

Заключение.........................................................................................................24

Библиографический список............................................................................25

 

Введение

 

Впервые идея облачных вычислений была озвучена J.C.R. Licklider, в 1970 году и заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он будет получать не только данные на и программы. Другой ученый John McCarthy высказал мысль о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям как услуга (сервис). В 1999 году компания Salesforce.com предоставила доступ к своему приложению через сайт (SaaS). В 2002 году компанией  Amazon был разработан сервис, позволявший хранить информацию и производить вычисления. Следом компания Google создала платформу Google Apps для веб приложений в бизнес секторе. Стали развиваться технологии виртуализации, а именно программное оьеспечение, позволяющее создавать виртуальную инфраструктуру. Таким образом, развитие аппаратного обеспечения, создание многоядерных процессоров и увеличение емкости накопителей способствовало росту облачных технологий и росту доступности их для малого бизнеса и частных лиц [6].

Облачные вычисления – это технология распределённой обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как интернет-сервис. Термин «облако» используется как метафора для обозначения сложной инфраструктуры компьютерной сети, за которой скрываются все технические детали. Каждый компьютер в данном случае рассматривается как часть системы (сети). Другими словами, облачные вычисления являются областью автоматизации виртуализации IT-процессов. Это означает, что «облака» дают возможность получать по запросу из сети нужные вычислительные мощности. Таким образом, облачные вычисления обеспечивают удаленный автоматический распределенный доступ к выделенным ресурсам, т.е. данным, программам, времени, памяти, через компьютер пользователя. Получается, что «облаками» можно называть все сетевые ресурсы, доступные пользователю через серверы.

 

1. Свойства облачных вычислений

 

Инфраструктура имеет право называться облачной, если одни и те же ресурсы (услуги и данные) можно получить вне зависимости от того, каким устройством и в каком узле сети пользуется клиент; клиент может сам определять объем ресурсов, которые он использует; цена рассчитывается в зависимости от объема используемых услуг; клиент в любой момент времени может изменить объем используемых им ресурсов в автоматическом режиме; у сервиса, предоставляющего вычислительные услуги, есть API (application programming interface —интерфейс прикладного программирования; ресурсы, распределяемые между клиентами, объединены в одну систему.[2]

Другими словами, самые распространенные характеристики, которыми должна обладать система для признания ее облачной, следующие:

• Самообслуживание по требованию (On-demand self-service). Подразумевает, что клиент может самостоятельно обслуживать себя вычислительными возможностями (серверным временем и сетевыми хранилищами), по мере необходимости запрашивая их у сервис-провайдера в одностороннем автоматическом режиме, без необходимости взаимодействия с персоналом, представляющим сервис провайдера.
• Широкий сетевой доступ (Broad network access). Означает, что предоставляемые вычислительные ресурсы доступны по сети через стандартные механизмы для различных платформ, тонких и толстых клиентов (мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков, рабочих станций и т. п.).
• Пул ресурсов (Resource pooling). Вычислительные ресурсы провайдера объединены в пулы, чтобы обслуживать сразу много клиентов по многоарендной модели (multi-tenant model), при этом имеются возможности динамического назначения и переназначения различных физических и виртуальных ресурсов соответственно потребностям клиентов. Размещение ресурсов независимо, то есть клиент не знает и не контроллирует местонахождение предоставляемых ресурсов, однако можно указать их расположение на более высоком уровне абстракции (например, страна, регион или центр обработки данных). Примеры таких ресурсов – системы хранения, вычислительные мощности, память, пропускная способность сети, виртуальные машины. Благодаря модели множественной аренды клиентам доступнен специфический для каждого из них перечень и объем ресурсов из общего набора ресурсов, которые поддерживает провайдер.
• Мгновенная эластичность (Rapid elasticity). Вычислительные возможности могут быть предоставлены быстро и эластично относительно изменяемого объема, в некоторых случаях автоматически, для быстрого масштабирования соразмерно со спросом. Для клиента эти возможности видимы как неограниченные, то есть они могут быть приобретены в любом количестве и в какое угодно время.
• Измеряемый сервис (Measured Service). Облачные системы автоматически управляют ресурсами и оптимизируют их с помощью средств измерения (по факту потребления), реализованных на уровне абстракции применительно для разного рода сервисов (например, управление внешней памятью, обработкой, полосой пропускания или активными пользовательскими сессиями). Использованные ресурсы можно отслеживать и контроллировать, сопровождая отчетностью, что обеспечивает прозрачность как для провайдера, так и для клиента сервиса.

 

 

2 Модели сервисов (служб/услуг) в облаках

 

Есть три модели обслуживания облачных вычислений:

1. SaaS (Software as a Service – программное обеспечение как обслуживание);
2. PaaS (Platform as a Service – платформа как услуга);
3. Iaas (Infrastructure as a Service - инфрастуктура как услуга).

При первой модели пользователю дается возможность использования прикладного программного обеспечения провайдера, выполняемого на облачной инфраструктуре и доступного из различных клиентских устройств или через интерфейс тонкого клиента, например, из браузера (веб-почта). Управление и контроль облачной инфраструктуры, на которой выполнятся приложение (сети, серверы, операционные системы, системы хранения и даже специфические возможности приложения), осуществляется облачным провайдером. Потребитель имеет ограниченный доступ к некоторым пользовательским конфигурационным настройкам. Ответвлением SaaS является WaaS – Workplace as a Service или рабочее место как услуга. В этом случае клиент получает в свое распоряжение полностью оснащенное всем необходимым для работы программного обеспечения виртуальное рабочее место.

При второй модели (PaaS) клиент может использовать облачную инфраструктуру для размещения базового программного обеспечения для последующего размещения в нем новых (создаваемых клиентом) или существующих (приобретаемых) приложений, разрабатываемых с использованием поддерживаемых провайдером инструментов и языков программирования. Контроль и управление облачной инфраструктурой также осуществляется провайдером, за исключением разработанных или установленных приложений, а также, по возможности параметров конфигурации платформы. Данная модель представляет возможность аренды платформы, которая обычно включает операционную систему и прикладные сервисы. Благодаря платформе облегчаются разработка, тестирование, развертывание и сопровождение приложений без необходимости инвестиций в инфрастуртуру и программную среду.

При модели IaaS предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для самостоятельного управления ресурсами обработки, хранения, сетями и другими фундаментальными вычислительными ресурсами, например, потребитель может устанавливать и запускать произвольное программное обеспечение (сюда могут входить операционные системы, платформенное и прикладное программное обеспечение). В этой модели потребитель сам может контроллировать операционные системы, виртуальные системы хранения данных и установленные приложения, а также ограниченный контроль набора доступных сервисов, к примеру, межсетевой экран, DNS. Провайдер в свою очередь контроллирует и управляет облачной инфраструктурой, в том числе сетями, серверами, типами используемых операционных систем, систем хранения.

Таким образом, если традиционная технология включает в себя приложения, данные, среду выполнения, промежуточное программное обеспечение (ПО), операционную систему (ОС), гипервизор, серверы, хранилище и сеть, то в модели SaaS потребителю сервисов подвластны для управления все вышеперечисленные компоненты, при модели PaaS – все, кроме приложений и данных, при IaaS – все, кроме приложений, данных и среды выполнения.

Ниже в табл.1 приведено сравнение трех моделей предоставления сервисов.[9]

 

Таблица 1 – Модели сервисов в облаках

SaaS		PaaS		IaaS
Преимущества	Недостатки	Преимущества	Недостатки	Преимущества	Недостатки
не требуется установка программного обеспечения на рабочих компьютерах пользователей;	поскольку облачные провайдеры экономят свои вычислительные мощности, облачная технология SaaS не так масштабируема, как PaaS;	нету необходимости в закупке серверов и создания ЦОДа (центра обработки данных);	аренда рабочей среды с технологией PaaS обходится дороже чем c облачной моделью IaaS;	легкая, быстрая и безболезненная масштабируемость вычислительных мощностей серверов. Это в свою очередь позволяет произвести плавный и безболезненный переход на более мощную инфраструктуру, который к тому же сэкономит значительную финансовую составляющую.	необходимо ежемесячно вносить оплату за пользование IaaS;
значительное сокращение материальных затрат на развертывание системы: нету надобности в локальном сервере и его энергообеспечении, в администраторе, в дополнительном помещении для сервера;	из предыдущего пункта выплывает следующее ограничение – модель SaaS предназначена для решения, в большинстве, типовых задач;	не обязателен системный администратор в штате клиента-заказчика (можно воспользоваться аутсорсингом при такой необходимости)	существуют ограничения в выборе специфических операционных систем, не все облачные провайдеры оказывают поддержку малораспространенных систем;	нету необходимости закупать дорогое серверное оборудование, выкладывая немалую сумму единоразово;	если возникнет какая-либо заминка, и ты не сможешь заплатить за облачные услуги IaaS - пользование будет приостановлено до внесения средств на расчетный счет третьей стороны;
не нужно нанимать в штат дополнительного специалиста по технической поддержке;	необходимость стабильного и (желательно) скоростного подключения к Интернету	исключены проблемы с законом из-за нелицензионного программного обеспечения (имеется ввиду операционная система и платные системы управления базами данных);	установленное нелицензионное приложение клиентом нарушает закон об авторском праве и интеллектуальной собственности, что может повлечь за собой судебные разбирательства, которые могут закончиться не лучшим образом для заказчика.	не требуется модернизация аппаратной инфраструктуры;	любое масштабирование (увеличение вычислительных мощностей) сервера будет сопровождаться повышением арендной платы за его использование;
удобство использования, благодаря интуитивно-понятному веб-интерфейсу, коммуникация с которым осуществляется при помощи доступа к Интернету с настроенным браузером;	самый большой недостаток SaaS - конфиденциальность данных.	клиент имеет свободу в установке и выборе прикладных приложений (кроме операционной системы и систем управления базами данных)  программное обеспечение для разработки и тестирования предоставляет исполнитель.		отсутствуют расходы на плановый/внеплановый ремонт серверного оборудования;	за несоблюдение авторских прав и лицензионных соглашений будет наказан заказчик IaaS, а не компания, предоставляющая данную услугу.
продуманная и прозрачная форма оплаты за SaaS-услуги; клиент платит не за обладание программным обеспечением, а за его аренду, а это позволяет популяризировать лицензионные приложения и уменьшить материальные издержки для групп пользователей				нету необходимости заниматься увеличением вычислительных мощностей сервера;
полноценная мультиплатформенность, что с легкостью позволит обойтись бесплатной операционной системой из семейства Linux, сократив расходы клиента на программное обеспечение;				не нужно платить за электроэнергию, потребляемую сервером;
наличие модулей для автономной работы, очень необходимо при отсутствии соединения с интернетом или при частых разрывах связи.				не нужно выделять отдельное помещение с необходимой вентиляцией;
				можно не бояться налоговой инспекции (в том случае, если сторона, которая предоставляет облачные услуги IaaS находится заграницей), которая изымет винчестеры.

 

 

 

3 Модели развертывания  облачных вычислений

 

Выделяют четыре категории облаков:

1. Частные;
2. Общественные;
3. Публичные;
4. Гибридные.

 

Частное облако (Private cloud) – инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации), возможно также клиентами и подрядчиками данной организации. Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и оно может физически существовать как внутри, тиак и вне юрисдикции владельца.

Общественное облако (Community cloud) – инфраструктура, предназанченная для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи (например, миссии, требования безопасности, политики, соответствия различным требованиям). Общественное облако может находиться в совместной собстенности, управлении и эксплуатации одной или более организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и оно может физически существовать как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако (Public cloud) – инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, научных и правительственных организаций (или какой-либо их комбинации). Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца – поставщика услуг.

Гибридное облако (Hybrid cloud) – комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных или общественных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизированными или частными технологиями передачи данных и приложений (например, кратковременное использование ресурсов публичных облаков для балансировки нагрузки между облаками).

 

4 Достоинства  и недостатки облачных вычислений

Базовые модели (публичная и частная) выгодны для бизнеса следующими характеристиками:

• высокой эффективностью (так как публичные и частные облака основаны на распределенных вычислениях и виртуализации, их отличает высокая эффективность и производительность; они используют разделяемые ресурсы, оптимизируя баланс рабочей нагрузки на множество приложений);
• высокой доступностью (по той же причине приложения могут пользоваться архитектурой высокой доступности, которая минимизирует или устраняет плановые и внеплановые простои, повышая уровень сервиса для пользователей и способствуя непрерывности ведения бизнеса);
• эластичной масштабируемостью, характеризуемая способностью добавлять и уменьшать вычислительные ресурсы по требованию, что обеспечивает существенные преимущества для приложений с переменной рабочей нагрузкой или непрогнозируемым расширением;
• быстрым развертыванием – обеспечен автономный доступ к разделяемому пулу вычислительных ресурсов. Программные и аппаратные компоненты стандартны, могут использоваться повторно и разделяться, по этим причинам развертывание приложений значительно ускоряется;
• простотой и стандартностью доступа – услуги, предоставляемые облаком, доступны через простые вызовы API и протоколы, например, протокол REST (Representational State Transfer – передача состояния представления), с помощью которого все операции над данным возможно производить через http-запросы. Каждый запрос от клиента к серверу содержит всю информацию, необходимую для выполнения запроса сервером, а непосредственным управлением ресурсами на сервере занимаются различные сервисы. Когда поступает запрос, его выполняет соответствующий сервис. Для адресации ресурсов  используется универсальный идентификатор ресурса – URI (Uniform Resource Identifier).