Публичное и частное облако. Характеристика основных типов "облачных" услуг

Раньше, чтобы развернуть какое-либо приложение, приходилось покупать и настраивать собственные физические серверы. Такой подход обладал большим количеством недостатков, например, если для нормальной работы приложения ему достаточно «полтора сервера», платить все равно приходилось за два – расходы на содержание и обслуживание инфраструктуры оказывались неоправданно высокими.

Сегодня у нас есть такие сервисы, которые позволяют настроить виртуальный сервер и хранилище данных под собственные нужды. В этом случае расходы зависят от необходимого количества вычислительных (и других) ресурсов – вы платите только за то, что используете.

Корни облачных вычислений восходят к высокопроизводительным вычислениям. В гонке стран по наращиванию вычислительной мощности приняли участие даже такие крупные компании, как IBM и HP.

«Однако инженеры и исследователи быстро поняли, что такой подход плохо масштабируется, – говорит Прадип Падала (Pradeep Padala), учредитель ContainerX. – Поэтому начались поиски альтернативных способов проведения вычислений: начали разрабатываться распределенные системы, объединяющие в себе мощности огромного количества компьютеров».

Появились такие академические проекты, как Condor – это распределённая сеть компьютеров, развернутая в Висконсинском университете в Мадисоне. На сегодняшний день там установлено 350 настольных UNIX-станций, которые предоставляют доступ для работы пользователям со всего мира. Были и другие проекты, например distributed.net и SETI@home – на тот момент эта идея была инновационной, да и заниматься поиском внеземных цивилизаций тоже достаточно интересно.

Затем появился БАК от ЦЕРН, который породил бессчётное количество исследовательских проектов, на которые уходили миллиарды долларов. Как часть всего этого движения в моду вошли грид-вычисления. Определение грид-вычислений очень близко к тому, что мы называем «вычисления как услуга». В качестве примера можно привести Globus Toolkit .

Одновременно со всем этим, в технической индустрии, VMware и Xen занимались популяризацией виртуализации, которая позволяла запускать сразу несколько машин на одной физической машине. Это преобразило IT-индустрию, а простота использования привлекла внимание стартапов, которым было сложно покупать и содержать свое собственное оборудование.

Ниже изображена классическая модель компьютерных вычислений. Доступ к серверам, приложениям и сервисам осуществляется по сети.

Обратившись к облачным вычислениям, организация получает возможность настраивать инфраструктуру по своему усмотрению, затрачивая на это меньшее количество средств и усилий. Иными словами, эта модель направлена на повышение доступности вычислительных ресурсов и сочетает в себе пять характеристик: самообслуживание по требованию, широкая доступность через Интернет, объединение ресурсов в пул, способность к быстрой адаптации и измеримость.

Самообслуживание означает, что потребители должны иметь возможность без труда и по собственному желанию задействовать (или наоборот отключить) дополнительные вычислительные мощности, не контактируя с персоналом и техниками на стороне поставщика услуг.

Широкая доступность означает, что все возможности, предлагаемые поставщиком доступны через сеть. Работа с ними осуществляется на основе стандартных механизмов – это дает возможность использовать различные клиентские платформы, например мобильные телефоны, планшетные и персональные компьютеры.

Свои вычислительные ресурсы поставщик объединяет в пул, чтобы их можно было динамически перераспределять в соответствии с нуждами пользователей – это так называемый принцип множественной аренды (Multi-tenancy). Возникает ощущение независимости от местоположения, когда заказчик не знает, где именно находятся ресурсы, но может определять их расположение на абстрактном уровне (страна или регион).

Способность к быстрой адаптации – это возможность быстро ресурсы под нужды заказчика. С точки зрения клиента, предлагаемые ему возможности выглядят неограниченными, которыми он может воспользоваться в любой момент.

Облачные системы автоматически контролируют и оптимизируют использование ресурсов. Это осуществляется путем измерения различных параметров (размер хранилища данных, вычислительная мощность, пропускная способность). Таким образом, как поставщик, так и потребитель получают полную информацию об объеме оказанных/потребленных услуг.

Что касается стоимости услуг, то процесс их формирования может быть достаточно сложным, а ценник изменяться от поставщика к поставщику. Джейсон Лемкин (Jason M. Lemkin), партнер SaaStr Ventures, считает , что если ваш продукт лучше, то не стоит стесняться завышать цену.

Если вы вводите какую-нибудь новую функцию, которая способна кардинально изменить пользовательский опыт, то нет ничего плохого в том, если вы постараетесь извлечь из этого максимальную выгоду. «Если ваш продукт в пять раз серьезнее, чем у конкурента, то вы можете просить за него в 5 раз больше», – утверждает Джейсон.

Помимо характеристик выделяют еще три модели обслуживания: программное обеспечение как услуга (SaaS), платформа как услуга (PaaS) и инфраструктура как услуга (IaaS). Отличаются они степенью предоставляемого контроля.

В случае IaaS клиент получает возможность использовать облачную инфраструктуру по своему усмотрению и самостоятельно управлять ресурсами обработки и хранения, а также сетями. «Пользователь может создать виртуальную инфраструктуру и изменить её в любой момент», – говорит консультант Эван Лейт (Ewan Leith). Аутсорсинг стал популярным еще в те времена, когда компании хотели использовать компьютеры, но не хотели нести издержки по их содержанию и обслуживанию. По этой причине мы сегодня имеем технологию виртуализации.

Виртуализация – это предоставление набора вычислительных ресурсов или их логического объединения, абстрагированное от аппаратной реализации, то есть одна физическая машина может поддерживать несколько виртуальных. Таким образом, физические ресурсы объединяются в пул, а гипервизор выделяет их виртуальным машинам, на которых запускаются гостевые операционные системы.

Вам не потребуется покупать оборудование, не потребуется строить собственный дата-центр, не потребуется нанимать системных инженеров, которые отвечают за обслуживание техники на физическом уровне. Данную часть вы отдаете на обслуживание облачному провайдеру. В вашей зоне ответственности остается управление операционной системой, установкой и настройкой приложений.

Второй слой – это платформа как услуга или PaaS. При переходе от модели IaaS к модели PaaS (Platform as a Service) дополнительно на сторону облачного провайдера передается управление операционными системами и базами данных. В этом случае клиентам не приходится думать о дисковом пространстве, которое необходимо выделить, и распределении нагрузки между серверами. Примерами PaaS являются Google App Engine, Heroku и Force.com.

Программное обеспечение как услуга (SaaS) – последний уровень облачных вычислений, обычно дополняющий PaaS. Это программное обеспечение для конечного пользователя, например, обеспечивающее работу с электронной почтой или текстом. Очень часто оно предоставляется по подписке. Примерами SaaS могут служить Google Apps, Salesforce.com и Business Productivity Online Suite от Microsoft.

Для варианта SaaS на сторону облачного провайдера дополнительно передаются вопросы установки и настройки приложений, мониторинга, резервного копирования, защищенной передачи в Интернет – то есть все задачи. Если вы решили воспользоваться этой моделью, то вам даже не обязательно держать в команде технического специалиста, поскольку всем управляет поставщик услуг.

Существует несколько моделей развертывания: частное облако, публичное облако, общественное облако, гибридное облако.

Частное облако (private cloud) – это инфраструктура, которая располагается в пределах одной организации. Данная модель развертывания создана с целью удовлетворить потребности внутреннего рабочего персонала, обеспечивая высокий уровень безопасности данных. Частное облако создается, например, для обеспечения какой-либо дочерней компании сервисом корпоративной почты.

Публичное облако (public cloud) – это инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Этот тип облака может находиться в собственности, например, коммерческих, научных и правительственных организаций.

Однако слово «публичное» совсем не означает, что данные пользователей доступны абсолютно всем – здесь по-прежнему реализуются механизмы безопасности для контроля доступа. Основным достоинством использования публичного облака является простота настройки и низкая стоимость. Поставщик услуги делает всю работу, необходимую для создания облака, а потребитель лишь настраивает необходимое количество ресурсов.

Общественное облако (community cloud) имеет схожие черты с частным и публичным облаком. Это вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи. Общественное облако может управляться организациями третьей стороны и существовать как внутри, так и вне юрисдикции владельца. В этом случае ответственность по содержанию облака перекладывается с плеч организаций-членов на все сообщество целиком.

Гибридным же облаком (hybrid cloud) называют композицию из двух или более типов облаков, которые связываются между собой стандартизированными технологиями передачи данных. Очень часто компании запускают бизнес-критические приложения в приватном облаке, в то время как остальные приложения работают в публичном облаке.

P.S. Пара наших публикаций по теме на Хабре:

МОДЕЛИ РАЗВЁРТЫВАНИЯ

• Частное облако

Частное облако (англ. 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 она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

• Публичное облако

Публичное облако (англ. 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

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

• Общественное облако

Общественное облако (англ. community cloud ) - вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи (например, миссии, требований безопасности, политики, и соответствия различным требованиям). Общественное облако может находиться в кооперативной (совместной) собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

МОДЕЛИ ОБСЛУЖИВАНИЯ

• Программное обеспечение как услуга

Программное обеспечение как услуга (SaaS , англ. Software-as-a-Service) - модель, в которой потребителю предоставляется возможность использования прикладного программного обеспечения провайдера, работающего в облачной инфраструктуре и доступного из различных клиентских устройств или посредством тонкого клиента, например, из браузера (например, веб-почта) или интерфейс программы. Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака в том числе сети, серверов, операционных систем, хранения, или даже индивидуальных возможностей приложения (за исключением ограниченного набора пользовательских настроек конфигурации приложения) осуществляется облачным провайдером.

• Платформа как услуга

Платформа как услуга (PaaS , англ. Platform-as-a-Service) - модель, когда потребителю предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для размещения базового программного обеспечения для последующего размещения на нём новых или существующих приложений (собственных, разработанных на заказ или приобретённых тиражируемых приложений). В состав таких платформ входят инструментальные средства создания, тестирования и выполнения прикладного программного обеспечения - системы управления базами данных, связующее программное обеспечение, среды исполнения языков программирования - предоставляемые облачным провайдером.

Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, в том числе сети, серверов, операционных систем, хранения осуществляется облачным провайдером, за исключением разработанных или установленных приложений, а также, по возможности, параметров конфигурации среды (платформы).

• Инфраструктура как услуга

Инфраструктура как услуга (IaaS , англ. IaaS or Infrastructure-as-a-Service) предоставляется как возможность использования облачной инфраструктуры для самостоятельного управления ресурсами обработки, хранения, сетей и другими фундаментальными вычислительными ресурсами, например потребитель может устанавливать и запускать произвольное программное обеспечение, которое может включать в себя операционные системы, платформенное и прикладное программное обеспечение. Потребитель может контролировать операционные системы, виртуальные системы хранения данных и установленные приложения, а также ограниченный контроль набора доступных сервисов (например, межсетевой экран, DNS). Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой облака, в том числе сети, серверов, типов используемых операционных систем, систем хранения осуществляется облачным провайдером.

Определение облачных вычислений на первый взгляд очень запутанное: это модель предоставления повсеместного и удобного сетевого доступа к общему пулу конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, серверы, приложения, сети, системы хранения и сервисы), которые могут быть быстро предоставлены и освобождены с минимальными усилиями по управлению и необходимости взаимодействия с провайдером.

Для того чтобы лучше представить, что такое cloud computing, можно привести простой пример: раньше пользователь для доступа в электронную почту прибегал к определенному ПО (мессенджеры и программы), установленному на его ПК, теперь же он просто заходит на сайт той компании, чьи услуги электронной почты ему нравятся, непосредственно через браузер, без использования посредников.

Но этот пример больше подходит для частных облаков. Нас же интересуют данные технологии в бизнесе. Современная реализация началась с 2006 года. Тогда компания Amazon представила свою инфраструктуру веб-сервисов, не только обеспечивающую хостинг, но и предоставляющую клиенту удаленные вычислительные мощности.

Три модели «облаков»

Напомним, что существует три модели обслуживания облачных вычислений:

Программное обеспечение как услуга (SaaS, Software as a Servise). Потребителю предоставляются программные средства — приложения провайдера, выполняемые на облачной инфраструктуре.

Платформа как услуга (PaaS, Platform as a Service). Потребителю предоставляются средства для развертывания на облачной инфраструктуре создаваемых потребителем или приобретаемых приложений, разрабатываемых с использованием поддерживаемых провайдером инструментов и языков программирования.

Инфраструктура как услуга (IaaS, Infrastructure as a Service) . Потребителю предоставляются средства обработки данных, хранения, сетей и других базовых вычислительных ресурсов, на которых потребитель может развертывать и выполнять произвольное программное обеспечение, включая операционные системы и приложения.

Преимущества облачных сервисов

В прошлом году совокупный объем мирового рынка в сфере облачных технологий составил порядка $40 млрд. Некоторые эксперты прогнозируют, что к 2020 году этот показатель достигнет $240 млрд. Россия по внедрению cloud computing в бизнес занимает 34-е место с показателем $250 млн.

Выделяют несколько преимуществ, связанных с использованием облачных технологий.

Доступность. Доступ к информации, хранящейся на облаке, может получить каждый, кто имеет компьютер, планшет, любое мобильное устройство, подключенное к сети интернет. Из этого вытекает следующее преимущество.

Мобильность. У пользователя нет постоянной привязанности к одному рабочему месту. Из любой точки мира менеджеры могут получать отчетность, а руководители — следить за производством.

Экономичность. Одним из важных преимуществ называют уменьшенную затратность. Пользователю не надо покупать дорогостоящие, большие по вычислительной мощности компьютеры и ПО, а также он освобождается от необходимости нанимать специалиста по обслуживанию локальных IT-технологий.

Арендность. Пользователь получает необходимый пакет услуг только в тот момент, когда он ему нужен, и платит, собственно, только за количество приобретенных функций.

Гибкость. Все необходимые ресурсы предоставляются провайдером автоматически.

Высокая технологичность. Большие вычислительные мощности, которые предоставляются в распоряжение пользователя, которые можно использовать для хранения, анализа и обработки данных.

Надежность. Некоторые эксперты утверждают, что надежность, которую обеспечивают современные облачные вычисления, гораздо выше, чем надежность локальных ресурсов, аргументируя это тем, что мало предприятий могут себе позволить приобрести и содержать полноценный ЦОД.

Google Apps для бизнеса выделяет эти же преимущества, только добавляет, что при использовании их cloud computing компания защищает окружающую среду, объясняя это тем, что службы Apps работают на базе центров обработки данных Google, отличающихся сверхнизким энергопотреблением, поэтому углеродоемкость и энергозатраты при их использовании будут значительно ниже при использовании локальных серверов.

Сколько все это стоит?

Стоимость Google Apps для бизнеса, по заявлению компании, $5 за одного пользователя в месяц, с бесплатным пространством на облачном диске 5 Гб (при желании можно докупить еще от 20 Гб до 16 Тб по цене от $4 до $1430 в месяц соответственно).

Также пользователь может приобрести Google Apps с сейфом за $10 в месяц, что включает в себя стандартный пакет услуг плюс архивирование важных коммерческих данных, сбор данных для судебных нужд, поиск и экспорт любых корпоративных данных. Предоставление доменов — за отдельную стоимость. Стоит отметить, что пользователем считается один электронный ящик.

Microsoft тоже борется за свою долю в области облачных вычислений. Их основу составляет Office 365. Она делает акцент на комплексное CRM-решение, утверждая, что Microsoft Dinamics CRM включает блоки управления маркетингом, продажами, обслуживанию клиентов. То есть с помощью этой функции есть возможность решить спектр задач управления взаимоотношениями, начиная с привлечения клиентов и заканчивая кросс-продажами.

Выделяются также «умный» анализ, ролевой интерфейс и высокая мобильность.

В приобретении Office 365 предлагается несколько вариантов: тариф Office Professional Plus 2010 — 555 руб. в месяц с пользователя. Последующие тарифы — стоимостью 250, 300, 525 и 750 руб. в месяц за каждого пользователя соответственно. Кстати, Office 365 можно попробовать бесплатно .

Несмотря на все положительные отзывы, существует и определенная критика в адрес облачных технологий.

Основной критике подвергается то, что при использовании виртуального ПО информация автоматически попадает в руки разработчика этого программного обеспечения. Так утверждает Ричард Столлман, основатель движения свободного ПО.

Выделяется проблема интеграции данных как с внутренними корпоративными, так и с облачными сервисами других поставщиков.

Эксперты указывают на проблему неконтролируемых данных: информация, оставленная пользователем, будет храниться годами без его ведома либо он не сможет изменить какую-то ее часть. К примеру, на сервисах Google пользователь не в состоянии удалить не использованные им сервисы и даже отдельные группы данных.

Несмотря на это, большинство экспертов придерживается того мнения, что преимущества данной технологии перевешивают ее недостатки.

Студенты часто задают вопросы: Что такое облачные вычисления? Что такое облачные сервисы? Что такое облачный сайт? Что означает облако, облачные хранилища файлов? Как используются облачные вычисления в образовании? SaaS сервис для B2C и B2B продаж? SaaS ERP и SaaS CRM системы и решения? Какие модели облачных вычислений используются для разработки веб-приложений? Современные дата-центры, на основе которых создаются облачные услуги: SaaS, PaaS и IaaS?

Сначала рассмотрим, что такое "облако" (сloud) и "облачные вычисления" (сloud сomputing). "Облако" - это инновационная модель (концепция) организации IT-инфраструктуры, которая состоит из распределенных и разделяемых конфигурируемых аппаратных и сетевых ресурсов, а также программного обеспечения, развернутых на удаленных (облачных) дата центрах поставщиков (провайдеров). То есть облако - это новый подход организации IT-инфраструктуры.

Cloud computing- это модель предоставления дистанционного доступа к разделяемым вычислительным ресурсам, которые физически распределены на многих удалённых устройствах, образующих так называемое облако (cloud).

Облачные вычисления - это модель предоставление потребителю масштабируемых вычислительных ресурсов в виде сервиса через Интернет. Облачные технологии – это модель представления потребителю IT как сервиса через Интернет.

Проанализируем основополагающее определение облачных вычислений, предложенное Национальным институтом науки и технологий от 24 июля 2011 года.

Определение "облачные вычисления"

Облачные вычисления (cloud computing) - модель предоставления возможности повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к пулу разделяемых конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям, серверам, средствам хранение, приложениям и сервисам), которые могут оперативно предоставляться и освобождаться при минимальном усилии управления или взаимодействии с провайдером (поставщиком). Эта модель облака представлена (описана) пятью основными характеристиками, тремя сервисными моделями и четырьмя моделями развертывания.

Основные характеристики облачных вычислений , которые отличают их от других типов вычислений (интернет-ресурсов):

1. Самообслуживание по требованию. Потребитель по мере необходимости автоматически, без взаимодействия с каждым поставщиком услуг, может самостоятельно определять и изменять вычислительные мощности, такие как серверное время, объем хранилища данных.
2. Широкий (универсальный) сетевой доступ. Вычислительные возможности доступны на большие расстояния по сети через стандартные механизмы, что способствует широкому использованию разнородных (тонких или толстых) платформ клиента (терминальных устройств).
3. Объединение ресурсов. Конфигурируемые вычислительные ресурсы поставщика объединены в единый пул для совместного использования распределенных ресурсов большим количеством потребителей.
4. Мгновенная эластичность ресурсов (мгновенная масштабируемость). Облачные услуги могут быстро предоставляться, расширяться, сжиматься и освобождаться исходя из потребностей потребителя.
5. Измеряемый сервис (учет потребляемого сервиса и возможность оплаты услуг, которые были реально использованы). Облачные системы автоматически управляют и оптимизируют использование ресурсов за счет осуществления измерений на некотором уровне абстракции, соответствующей типу сервиса.

Если модель (концепция) предоставления распределенных и разделяемых конфигурируемых вычислительных ресурсов соответствует вышеизложенным характеристикам, то это cloud computing.

Сервисные модели облачных вычислений или cloud computing:

1. Software as a Service (SaaS ) - программное обеспечение как услуга. В этой модели предоставления облачных вычислений потребитель использует приложения поставщика, запущенные в облачной инфраструктуре, которые доступны клиенту через интерфейс (web-браузер) или интерфейс программы. Потребители не могут управлять и контролировать лежащую в основе облака инфраструктуру, включая сеть, серверы, операционные системы, хранилища данных или даже изменять параметры настройки конкретного приложения.
2. Platform as a Service (PaaS ) - платформа как услуга. Модель предоставления облачных вычислений, при которой потребитель получает доступ к использованию программной платформы: операционных систем, СУБД, прикладного ПО, средств разработки и тестирования ПО. Фактически потребитель получает в аренду компьютерную платформу с установленной операционной системой и специализированными средствами для разработки, размещения и управления веб-приложениями. Потребитель не управляет основной инфраструктурой облака, включая сеть, серверы, операционные системы или хранилища данных, но управляет развернутыми приложениями и возможно параметрами настройки конфигурации среды окружения.
3. Infrastructure as a Service (IaaS ) - инфраструктура как услуга. Модель предоставление облачных вычислений, при которой потребитель получает возможность управлять средствами обработки и хранения, а также и другими фундаментальными вычислительными ресурсами (виртуальными серверами и сетевой инфраструктурой), на которых он может самостоятельно устанавливать операционные системы и прикладные программы под собственные цели. По сути, потребитель арендует абстрактные вычислительные мощности (серверное время, дисковое пространство и пропускную способность сетевых каналов) или использует услуги аутсорсинга ИТ-инфраструктуры. Потребитель не управляет основной инфраструктурой облака, но управляет операционными системами, хранилищем и развернутыми им приложениями.

Модели развертывания облачных вычислений, т.е. cloud computing:

1. Private cloud (частное облако) - инфраструктура, предназначенная для использования облачных вычислений в масштабе одной организации.
2. Community cloud (облако сообщества) - облачная инфраструктура, которая предназначена для исключительного использования облачных вычислений определенным сообществом потребителей от организаций, которые решают общие проблемы.
3. Public cloud (публичное облако) - инфраструктура, предназначенная для свободного использования облачных вычислений широкой публикой.
4. Hybrid cloud (гибридное облако) - это комбинация различных облачных инфраструктур (частных, публичных или сообществ), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями, которые обеспечивают возможность обмена данными и приложениями.

Рис. 1. Модели развертывания облачных вычислений / cloud computing

Исходя из вышеизложенного определения облачных вычислений, облачные сервисы можно представить в виде многослойной модели, состоящей из слоев: IaaS, PaaS, SaaS. Базисом или фундаментом облачных сервисов является physical infrastructure (физическая инфраструктура) , т.е. серверы, хранилища, сети и системное программное обеспечение Cloud data center (облачного дата-центра) или сети взаимосвязанных облачных Data centers (рис. 2).

В облачных дата-центрах или в центрах обработки данных (ЦОД) помещается физическое оборудование или hardware (серверы, хранилища данных, рабочие места), системное программное обеспечение (ОС, средства виртуализации и автоматизации), инструментальное и прикладное ПО, системы управления оборудованием (Equipment management systems), сетевая инфраструктура (Network infrastructure): маршрутизаторы и коммутаторы (routers and switches) для подключения и объединения физического оборудования. Кроме того, нормальную работу дата центров обеспечивают системы инженерного обеспечения (Systems of engineering support).

Рис. 2. Cloud computing architecture (архитектура облачных вычислений)

Первый слой облачных услуг - IaaS (инфраструктура)

IaaS - это предоставление пользователю компьютерной и сетевой инфраструктуры (servers, storage, networking) и их обслуживание как услуги в форме виртуализации, т.е. виртуальной инфраструктуры . Другими словами, на базе физической инфраструктуры дата-центров или ЦОД поставщик (провайдер) создает виртуальную инфраструктуру, которую предоставляет пользователям как сервис. Средства виртуализации позволяют преобразовать физическую инфраструктуру data centers в виртуальную и таким образом создать первый слой облачных услуг - IaaS.

Что такое виртуализация? Технология виртуализации ресурсов позволяет физическое оборудование (серверы, хранилища данных, сети передачи данных) разделить между пользователями на несколько частей, которые используются ими для выполнения текущих задач. Например, на одном физическом сервере можно запустить сотни виртуальных серверов, а пользователю для решения задач выделить время доступа к ним. Реализация виртуализации может быть осуществлена как на программном уровне, так и на аппаратном.

Таким образом, пользователю предоставляются абстрактные эластичные вычислительные мощности, например, не сервер или серверы, а серверное время для обработки его задач. Не диски для хранения данных, а необходимое дисковое пространство, не каналы связи, а требуемая для решения задач сетевая пропускная способность каналов коммутации.

Кроме виртуализации для создания IaaS используется автоматизация, которая обеспечивает динамическое распределение ресурсов без участия персонала поставщика услуг, т.е. система автоматически может добавлять или уменьшать количество виртуальных серверов, дисковое пространство для хранения данных, или изменять сетевую пропускную способность каналов связи. Виртуализация и автоматизация обеспечивают эффективность использования вычислительных ресурсов и снижение стоимость аренды облачной услуги IaaS.

Как правило, IaaS предоставляется в аренду (предоставляется IaaS-сервис на условиях аутсорсинга) корпоративным пользователям. То есть пользователи получают интегрированные ресурсы для создания своей собственной вычислительной инфраструктуры. В этом случае пользователь должен сам установить и настроить OS и необходимые программы для выполнения производственных задач или для разработки приложений.

Концепция IaaS позволяет пользователю покупать только те вычислительный мощности, которые необходимы ему для выполнения конкретных задач. В состав дополнительных услуг IaaS может входить подключение любого физического оборудования пользователя к облачной платформе и его размещение в сети дата-центров.

Инфраструктура как сервис - это решение корпоративного уровня для предприятий разного масштаба. Инфраструктура может быть размещена как в центре обработки данных предприятия, так и во внешнем дата-центре. Услуги IaaS предназначены для создания и использования защищенных частных, публичных и гибридных облачных сред. Поставщики могут обеспечить построение гибридных облачных конфигураций, при которых объединяются локальные сети в офисе заказчика с сетями облачной платформы.

Кроме того, к IaaS-услугам облачных вычислений относится облачный хостинг (Cloud Hosting). Облачный хостинг - это хостинг, который может обеспечить динамическое распределение ресурсов, обладает возможностью автоматического масштабирования ресурсов и имеет повышенную отказоустойчивость. Облачный хостинг является существенной альтернативой виртуальному хостингу, хостингу на виртуальном выделенном сервере VPS / VDS и хостингу на физическом выделенном сервере.

Провайдер Cloud Hosting предоставляет владельцам сайтов только необходимые сайту ресурсы: виртуальные серверы, количество оперативной памяти и объем жесткого диска, а также возможности для управления инфраструктурой хостинга (например, выбор операционной системы, количества RAM, объема и типа HDD, числа ядер CPU, тактовой частоты и скорости доступа). Оплата за аренду облачного хостинга производится только по факту уже потребленных ресурсов: количества процессорного времени, объема дискового пространства, количества потребляемой оперативной памяти и скорости доступа к сайту.

При необходимости арендатор (владелец сайта) облачного хостинга может изменить ресурсы хостинга или настроить его на автоматическое увеличение ресурсов при росте нагрузки, но он всегда будет оплачивать только уже потребленные ресурсы. Облачный хостинг имеет повышенную отказоустойчивость, так как сайт, размещенный на нем, одновременно находится на нескольких виртуальных серверах и отказ одного из них не повлияет на работу сайта.

В настоящее время хостеры предлагают в аренду облачные хостинги с предустановленной CMS. Хостинг-провайдеры для организации таких облачных хостингов могут, например, развернуть на своих серверах платформу-как-инфраструктуру Jelastic с предустановленными CMS. Jelastic поставляет платформу-как-инфраструктуру в виде полного стека, позволяющего развертывание облачных хостингов на физической инфраструктуре ЦОД хостинг-провайдера.

Функционал платформы Jelastic позволяет в один клик установить встроенные в нее CMS с оптимизированным веб-окружением, например, Jelastic на Infobox. Jelastic является продуктом, который включает в себя функциональность PaaS и легко конфигурируемую инфраструктуру IaaS. Jelastic – это платформа для запуска Java- и PHP-приложений и может быть использована не только хостерами для организации облачных хостингов, но и корпорациями для создания среды разработки (частных или гибридных облаков) веб-приложений.

На облачных хостингах, размещают облачные сайты – это современные облачные приложения. В облачных сайтах (облачных приложениях) данные хранятся в облачных БД, серверные приложения сайтов хранятся, и выполняется на облачных виртуальных серверах, а клиентская часть сайта выполняется в браузере пользователя.

Среду облачных вычислений можно создавать на основе облачных решений Amazon EC2, IBM x86, Microsoft Azure, EMC, VMware, на базе open-sourсe решения OpenStack, RackSpace на базе OpenStack и др., которые позволяют преобразовать центр обработки данных в динамичную ИТ-среду. Кроме того, для облачных вычислений используются облачные базы данных, т.е. базы данных, которые запускаются на платформах облачных вычислений. В качестве облачных баз данных применяются как SQL-ориентированные модели, так и модели данных NoSQL.

Услуги IaaS широко используются в США. В Украине компания De Novo начала предоставлять облачную инфраструктуру для корпоративных клиентов на базе решений VMware, EMC, Microsoft Azure, и т.д. На базе крупнейшего украинского дата-центра ВОЛЯ построена облачная IT-инфраструктура VoliaCLOUD от компании VMware (на основе облачных решений VMware), которая имеет более 500 виртуальных дата-центров.

Основные IaaS Solution/Vendor: Amazon Web Services/Amazon, IBM SmartCloud/IBM, SoftLayer IaaS/IBM, Azure Virtual Machines/Microsoft, Google Compute Engine/Google, HP Cloud/HP, EMC/EMC Corporation, Oracle Cloud Infrastructure Services/Oracle. Следует отметить, что IBM предлагает надежную открытую инфраструктуру IBM SmartCloud на основе самообслуживания (SoftLayer) или полностью управляемой IaaS (IBM SmartCloud Enterprise+).

Рис. 3. Основные IaaS Solution облачных вычислений

Следует отметить, что в настоящее время ведутся работы по созданию облачных опорных сетей поставщиков широкополосной мобильной связи (операторов мобильной связи) в качестве услуги IaaS. К таким услугам относятся, например, облачная телекоммуникационная платформа от Huawei и решение NSN Telco Cloud от Nokia Siemens Networks.

Платформа FusionSphere Huawei обеспечивает виртуализацию вычислительных ресурсов, ресурсов хранения, сетевых ресурсов и организует единый пул разделяемых конфигурируемых вычислительных ресурсов с единым механизмом планирования и управления. Компания Nokia Siemens Networks осуществила комплексное тестирование основных мобильных служб, охватывающих передачу голоса по LTE (VoLTE) и других IP Multimedia Subsystem (IMS) услуг, работающих на основе Telco Cloud.

Второй слой - PaaS (программная платформа)

Сервис PaaS предоставляет программную платформу и ее обслуживание как сервис в составе:

• OS - сетевая операционная система (Unix-системы, включая Ubuntu Server, BSD/OS Family, Solaris/SunOS и т.д. или Windows Server),
• Database - система управления базой данных СУБД (MySQL, Microsoft SQL, SQL Database, PostgreSQL, Oracle и др.),
• Middleware - программное обеспечение среднего слоя или связывающее (промежуточное) программное обеспечение, которое предназначено для обеспечения взаимодействия между различными приложениями, системами и компонентами,
• Software development tools and testing - инструментальное программное обеспечения для разработки веб-приложений и их тестирования (среда разработки ПО: программные фреймворки, библиотеки и т.д. для создания веб-приложений на языках программирования: Python, Java, PHP, Ruby, JS для Node.js и т.д.),
• App server - сервер приложений для разработки, тестирования, отладки и работы веб-приложений.

Итак, PaaS предлагает разработчикам ПО средства разработки, тестирования, развертывания и поддержки различных приложений. Кроме того пользователю предоставляются инструменты администрирования и управления. В основном PaaS используется для разработки и размещения web-приложений (например, связанных распределенных приложений - SaaS mashup, облачных сайтов и т.д.).

Основные PaaS Solution/Vendor:

• AWS Elastic Beanstalk/Amazon (Java, .NET, PHP, Node.js, Python, Ruby and Apache HTTP Server, Apache Tomcat, Nginx, Passenger, and IIS),
• IBM Bluemix/IBM (облачная платформа IBM Bluemix предлагает единую среду решений и широкий набор языков и фрейморков для построения приложений, например, Liberty for Java™, SDK for Node.js™, ruby on rails, ruby sinatra),
• Microsoft Asure/Microsoft (ASP.NET, Java, PHP, Python, Django, Node.js and Azure SQL Database),
• Google App Engine/Google (Python, Java, PHP, Go and our MySQL),
• Salesforce1 Platform Cloud application development/Salesforce объединяет Force.com, Heroku и ExactTarget в одну сеть облачных сервисов и предоставляет инструменты для разработки различных приложений. Например, для разработки мобильных приложений Salesforce1 Mobile App/Salesforce или облачных баз данных для разработчиков приложений Database.com/Salesforce и т.д.
• Heroku/Salesforce (Ruby, Java, Node.js, Scala, Clojure, Python и PHP and PostgreSQL),
• Oracle Cloud Platform Services/Oracle (Oracle Database Cloud Service, Oracle Java Cloud Service, Oracle Database Backup Service),
• OpenShift/Red Hat (Java, Java ЕЕ, Python, Perl, PHP, Ruby, Node.JS, and MySQL, PostgreSQL, MongoDB),
• Cloud Foundry/VMware (Java Spring, Ruby on Rails и Sinatra, NodeJS, .NET and MySQL Redis, MongoDB),

Рис. 4. Основные PaaS Solution облачных вычислений

Кроме перечисленных решений PaaS разработчики Веб-приложений используют и другие известные решения облачных платформ: dotCloud PaaS, SAP HANA Cloud Platform, CloudBees Platform, Rackspace и т.д.

Третий слой - SaaS (облачное приложение)

По схеме SaaS поставляются следующие типы облачных приложений и их обслуживание: Business Apps, Office Web Apps, Management Apps, Communications, Security и др. Наибольшее распространение SaaS получила в США. Наиболее востребованными облачными приложениями являются: CRM (система управления взаимоотношениями с клиентами), HRM (система по работе с персоналом, т.е. с кадрами), ERP (система планирования ресурсов предприятия, например 1С), офисные приложения, средства коммуникаций и др. Salesforce.com является крупнейшим в мире поставщиком облачных приложений CRM.

Под средствами коммуникаций подразумевается электронная переписка (например, Gmail), аудио и видео чаты (например, Microsoft Lync Online), Cloud PBX или облачная АТС (например, виртуальная АТС Манго-Офис), облачный сервис MDM (Mobile Device Management - управление мобильным устройством). Облачный сервис MDM предназначен для работы с корпоративными системами при помощи мобильных устройств.

На различные мобильные устройства, которые работают под управлением облачной системы MDM, устанавливаются приложения, так называемые агенты. Эти приложения обеспечивают централизованную настройку мобильных устройств и доступ к корпоративной сети предприятия в виде облачной услуги SaaS. Как правило, облачные средства коммуникаций интегрируются с другими услугами SaaS, например, CRM+MDM, Office Web Apps+Lync Online, Google Docs+Gmail + Hangouts и т.д.

Основными потребителями SaaS являются предприятия малого и среднего бизнеса. Большинство SaaS-приложений предназначены для поддержки взаимодействия между сотрудниками, совместно работающими над решением общих задач (Collaboration). Архитектура SaaS-приложений, в которой единый экземпляр приложения, запущенный на сервере, обслуживает множество потребителей, является мультиарендной (Multi–tenant), т.е. каждому потребителю в процессе выполнения задач предоставляется свой экземпляр виртуального приложения.

Основные application software:

• Business Apps (CMR, FRM, IBM® B2B Cloud Services, Axway Cloud B2B, amoCRM SaaS сервис для B2B, Google Apps for Business),
• Business Intelligence (PowerBI в составе Office 365/Microsoft, Oracle Business Intelligence Managed Cloud Service, Anaplan/ADE Professional Solutions, Brand Analytics),
• Office Web Apps (Google Docs, Office Online/Microsoft OneDrive, Office Web Apps/Microsoft, Zoho Docs, IBM SmartCloud Docs и т.д.),
• Management Apps (ERP/АРЕНДА 1С, HRM, SCM, MRP),
• Communications (Gmail, Google Hangouts, Microsoft Lync Online, Cloud PBX или облачная АТС, MDM),
• Security (Panda Cloud Email Protection, Panda Cloud Internet Protection, McAfee SaaS Email Protection & Continuity, Сomfortway Mobile Security и т.д.), и др.
• Collaboration and Multi–tenant (Google Docs, Google Sites, Microsoft Office Online, Office 365, Office Web Apps).

Основные SaaS Solution/Vendor: Salesforce1 Sales Cloud/Salesforce (CRM), Oracle Cloud Applications/Oracle (HR, CX, ERP, EMP, SCP, Business Intelligence), Google Apps/Google – офисный пакет облачных служб (Google Docs, Google Drive, Google Sites, communication: Hangouts, Gmail, Google Calendar и др), IBM SmartCloud Docs/IBM, Microsoft Dynamics CRM, Microsoft OneDrive (Office Online, хранилище файлов), Office 365/Microsoft (Office Web Apps, Lync Online, Exchange Online, SharePoint Online), Zoho Docs/Zoho (онлайновый офисный пакет), Zoho Reports/Zoho (Business Intelligence), Zoho CRM/Zoho, Informatica Cloud MDM/Informatica, MaaS360/Fiberlink, Cloud PBX from Vonage Business Solutions и т.д.

Рис. 5. Основные SaaS Solution облачных вычислений

Существуют и множество других SaaS-услуг облачных вычислений, например, Cisco WebEx - облачный сервис для проведения web-конференций; CMS на основе модели SaaS (например, SaaS-платформа UMI.CLOUD); E-Commerce B2B/B2C по модели SaaS; Маркетинг SaaS-решений; услуга «Антивирус Dr.Web» по модели SaaS; SugarCRM - коммерческая CRM-система с открытыми исходными кодами; BPMonline CRM с инструментами моделирования и автоматизации бизнес-процессов и т.д.

Следует отметить, что концепция облачные вычисления (cloud computing) предполагает оказание потребителям различных дополнительных видовоблачных услуг : Storage-as-a-Service, Database-as-a-Service, Information-as-a-Service, Process-as-a-Service, Integration-as-a-Service, Testing-as-a-Service и т.д. Существуют, например, многочисленные облачные хранилища файлов Storage-as-a-Service: Amazon Simple Storage Service (Amazon S3), DropBox, Google Drive, Microsoft OneDrive и т.д.

Как используются облачные вычисления и технологии в образовании? Google предлагает учебным заведениям облачные приложения Google Apps for education для электронного образования. Microsoft предоставляет пользователям образовательных учреждений возможности облачных служб Office 365 for education (Windows Azure in education). Внедрение облачных вычислений (Cloud Computing) в школах и вузах обеспечит школьникам и студентам весьма комфортное обучение.

Перспективы распространения облачных вычислений с учетом их текущего развития изложены в аналитической работе "Куда идут «облака » на сайте compress.

В заключение, следует еще раз отметить, что все сервисные модели облачных вычислений должны соответствовать основным характеристикам облачных вычислений, изложенными в "The NIST Definition of Cloud Computing", которые отличают их от других типов интернет-ресурсов.

Чтобы убедиться, что предложенные вам интернет-ресурсы относятся к одной из моделей облачных вычислений, сравните их характеристики с основными характеристиками облачных вычислений, предложенными National Institute of Standards and Technology (самообслуживание по требованию; единый пул для совместного использования ресурсов; мгновенная эластичность или масштабируемость; оплата только за реально использованные услуги; универсальный сетевой доступ).