Что такое облачное вычисление информатика
Что такое облачные вычисления? Обзор облака
Руководство по облачным вычислениям и их пользе для современных предприятий
Описание. Облачные вычисления — это предоставление вычислительных ресурсов через Интернет. Они обеспечивают экономию средств, масштабируемость, высокую производительность, снижение издержек при масштабировании и многое другое. Для многих компаний миграция в облако напрямую связана с модернизацией данных и ИТ.
Когда выражение «облако» впервые появилось в начале 2000-х годов, оно было окружено мистикой. Идея доступа к вычислительным ресурсам не из локальной ИТ-инфраструктуры (с неба?) воспринималась как научная фантастика. Но реальность оказалась гораздо глубже и навсегда изменила технологию и методы ведения бизнеса.
Что такое облачные вычисления?
Облачные вычисления — это предоставление через Интернет (облако) вычислительных ресурсов, включая хранилище, вычислительные мощности, базы данных, сети, аналитику, искусственный интеллект и программные приложения. Благодаря такому аутсорсингу компании могут при желании получить доступ к необходимым вычислительным ресурсам без необходимости приобретать и обслуживать физическую локальную инфраструктуру ИТ. Так ресурсы используются более гибко, инновации внедряются быстрее и уменьшаются издержки при масштабировании. Для многих компаний миграция в облако напрямую связана с модернизацией данных и ИТ.
Характеристики облачных вычислений
До эпохи облачных вычислений организации приобретали и поддерживали локальную инфраструктуру ИТ. Несмотря на то что в значительной степени переходу в облако изначально способствовала экономия средств, многие организации считают, что у общедоступной, частной или гибридной облачной инфраструктуры есть множество преимуществ.
Облачные вычисления позволяют командам, следующим принципам Agile и DevOps, упростить и ускорить процесс разработки.
Ниже приведен список характеристик облачных вычислений.
Самообслуживание по требованию
Поставщики ресурсов для облачных вычислений предлагают API, к которым обращаются пользователи для запроса новых ресурсов или масштабирования существующих, когда это необходимо. Команды могут упростить автоматизацию выделения ресурсов инфраструктуры, используя инструменты технологии «инфраструктура как код» от таких компаний, как Terraform и Ansible.
Расширенный доступ к сети
Расположение физического оборудования является серьезной проблемой при обеспечении оптимального взаимодействия с конечными пользователями. Облачные вычисления несут огромную пользу, предлагая глобально распределенное физическое оборудование, что позволяет организациям рационально выделять оборудование с ориентиром на местоположение.
Объединение ресурсов
Вычислительные ресурсы в платформе облачной инфраструктуры делятся и распределяются динамически по запросу. Поскольку физические машины облачного хоста динамически выделяются и совместно используются несколькими арендаторами, облачное оборудование тщательно оптимизировано для максимального использования.
Быстрая адаптация
Облачные инфраструктуры могут расти и сокращаться динамически, позволяя пользователям запрашивать автоматическое масштабирование их вычислительных ресурсов в соответствии с трафиком. Адаптация может происходить на уровне каждой машины при увеличении распределения ресурсов, чтобы максимизировать доступные ресурсы машины, или на уровне нескольких машин, когда приложение автоматически масштабируется до многосетевых машин.
Измеримое обслуживание
Поставщики облачной инфраструктуры предоставляют подробные метрики использования, на основе которых составляется и передается информация о стоимости использования. Например, Amazon Web Services (AWS) указывает почасовые или посуточные статьи расходов для каждой категории услуг. Поставщики облачных услуг обычно используют модель выставления счетов по факту потребления в стиле служб жилищно-коммунального хозяйства. Потребление измеряется и информация о нем доставляется. Таким образом, с клиентов взимается плата за точное количество используемых вычислительных ресурсов.
Типы облачных развертываний
Существует три основных типа облачных развертываний. Каждый из них имеет уникальные преимущества, и организации часто используют сразу несколько из них.
Публичное облако
Общедоступные облака предоставляют вычислительные ресурсы — серверы, хранилище, приложения и т. д. — через Интернет от поставщика облачных услуг, такого как AWS и Microsoft Azure. Поставщики облачных услуг владеют и управляют всем оборудованием, программным обеспечением и другой вспомогательной инфраструктурой.
Частное облако
Частное облако — это вычислительные ресурсы, предназначенные исключительно для организации. Оно может быть физически расположено в центре обработки данных на территории организации или у поставщика облачных услуг. Частное облако обеспечивает более высокий уровень безопасности и конфиденциальности, чем общедоступные облака, предлагая компаниям выделенные ресурсы.
Клиенты частного облака получают основные преимущества общедоступного облака, включая самообслуживание, масштабируемость и адаптацию, но также имеют возможность дополнительного контроля и настройки. Кроме того, частные облака могут иметь более высокий уровень безопасности и конфиденциальности, поскольку они размещены в частных сетях, недоступных для общественного трафика.
Гибридное облако
Гибридные облака представляют собой комбинацию частных и общедоступных облаков (например, IBM Hybrid Cloud при поддержке Red Hat), объединенных технологией, позволяющей одновременно использовать данные и приложения. Конфиденциальные службы и приложения можно хранить в безопасном частном облаке, в то время как общедоступные веб-серверы и клиентские конечные точки могут быть размещены в общедоступном облаке. Большинство популярных сторонних поставщиков облачных услуг предлагают модель гибридного облака, позволяющую пользователям комбинировать частные и общедоступные облака для удовлетворения своих потребностей. Это придает компаниям большую гибкость при развертывании приложения, имеющего особые требования к инфраструктуре.
Службы облачных вычислений
Динамические свойства облачных вычислений закладывают основу для новых служб более высокого уровня. Эти службы часто не только дополняют, но и предоставляют необходимые услуги для команд, следующих принципам Agile и DevOps.
Инфраструктура как услуга
Облачная инфраструктура (IaaS) — это основополагающий уровень службы облачных вычислений, который позволяет организациям арендовать инфраструктуру ИТ — серверы, системы хранения данных, сети, операционные системы — у поставщика облачных услуг. IaaS-инфраструктура позволяет пользователям резервировать и выделять необходимые ресурсы из неподготовленных физических серверных хранилищ. Кроме того, IaaS-инфраструктура позволяет пользователям резервировать предварительно настроенные машины для выполнения специализированных задач, таких как подсистемы балансировки нагрузки, базы данных, серверы электронной почты и распределенные очереди.
Команды DevOps могут использовать IaaS-инфраструктуру в качестве базовой платформы для создания цепочки инструментов DevOps, включающей различные сторонние инструменты.
Платформа как сервис
Платформа как сервис (PaaS) — это облачная инфраструктура, созданная на основе IaaS-инфраструктуры, которая предоставляет ресурсы для создания инструментов и приложений на уровне пользователя. Она предоставляет базовую инфраструктуру, включая вычислительные и сетевые ресурсы и ресурсы хранения, а также средства разработки, системы управления базами данных и промежуточное ПО.
PaaS использует IaaS-инфраструктуру для автоматического выделения ресурсов, необходимых для управления языковым комплектом технологий. Среди популярных языковых комплектов технологий Ruby On Rails, Java Spring MVC, MEAN и JAM. Далее клиенты PaaS могут просто загрузить сборку кода своего приложения, и она будет автоматически развернута в инфраструктуре PaaS. Это новый и мощный рабочий процесс, позволяющий командам полностью сосредоточиться на коде конкретного бизнес-приложения и не беспокоиться о проблемах хостинга и инфраструктуры. PaaS автоматически отслеживает и масштабирует инфраструктуру для увеличения или сокращения ресурсов, на которых был выявлен трафик.
ПО как услуга
При модели «ПО как услуга» (SaaS) программные продукты поставляются через Интернет, по требованию и, как правило, по подписке. Поставщики облачных услуг размещают приложение, управляют им и по необходимости предоставляют обновления и исправления безопасности. Примерами SaaS служат CRM-системы, веб-приложения почты, инструменты повышения производительности, такие как Jira и Confluence, инструменты аналитики и мониторинга, приложения чата и другое.
Внесерверная обработка данных
Внесерверная обработка данных (FaaS) — это служба облачных вычислений, предлагающая платформу, где клиенты могут разрабатывать и запускать приложения, а также управлять ими. Это облегчает положение разработчиков, когда им нужно создавать и обслуживать инфраструктуру для разработки и запуска приложения. Поставщики облачных услуг предлагают облачные ресурсы, выполняют блок кода, возвращают результат, а затем уничтожают использованные ресурсы.
Преимущества облачных вычислений
Уникальные свойства облачных инфраструктур обеспечивают несколько новых технических и бизнес-преимуществ. Ниже приведены основные преимущества облачных вычислений для команд, следующих принципам Agile.
Снижение стоимости
Командам, использующим облачные ресурсы, не нужно приобретать собственные аппаратные ресурсы. Помимо затрат на оборудование, поставщики облачных услуг делают все возможное, чтобы максимизировать и оптимизировать использование оборудования. Это превращает аппаратные и вычислительные ресурсы в товар, а поставщики облачных услуг стараются предложить самую низкую цену.
Улучшенная масштабируемость
Поскольку облачные вычисления по умолчанию адаптируются, организации могут масштабировать ресурсы по требованию. Облачные вычисления обеспечивают автоматическое масштабирование функций для команд. Облачные приложения могут автоматически сокращать и увеличивать ресурсы инфраструктуры при всплесках трафика.
Повышение производительности
Облачные вычисления предлагают новейшие и мощнейшие вычислительные ресурсы. Пользователи могут использовать новейшие машины с лучшими многоядерными процессорами, предназначенными для тяжелых задач, требующих параллельной обработки. Кроме того, крупные поставщики облачных услуг предлагают машины с передовыми GPU и TPU для задач интенсивной обработки графических и матричных данных, а также задач, требующих применения искусственного интеллекта. Эти облачные поставщики постоянно обновляют процессоры с учетом новейших технологий.
У крупных поставщиков облачных вычислений оборудование распределено глобально, что обеспечивает высокую производительность подключений в зависимости от места физического подключения. Кроме того, поставщики облачных услуг предлагают глобальные сети доставки контента, которые кэшируют запросы пользователей и контент по местоположению.
Улучшенное быстродействие
Команды, использующие облачные инфраструктуры, могут быстрее обрабатывать и доставлять клиентам данные. Команды разработчиков, следующие принципам Agile, могут использовать облачную инфраструктуру для быстрого развертывания новых виртуальных машин для тестирования и проверки уникальных идей, а также автоматизации стадий конвейера по тестированию и развертыванию.
Повышенная безопасность
Хостинг частного облака предлагает изолированную инфраструктуру, защищенную межсетевым экраном, что повышает безопасность. Кроме того, поставщики облачных услуг предлагают множество механизмов и технологий для создания безопасных приложений. Контроль доступа пользователей — важная задача безопасности, и большинство поставщиков облачных услуг предлагают инструменты для ограничения полного доступа пользователей.
Непрерывная интеграция и доставка
Непрерывная интеграция и непрерывная поставка (CI/CD) — ключевые методы приверженцев DevOps, помогающие повысить скорость работы команды и сократить время выхода на рынок. Облачные решения CI/CD, такие как Bitbucket Pipelines, позволяют командам автоматически создавать, тестировать и развертывать код, не беспокоясь об управлении инфраструктурой CI или ее техническом обслуживании. Bitbucket Pipelines использует контейнеры Docker для обеспечения изоляции и воспроизводимости конвейера релизов. Можно выполнять команды, похожие на команды локальной машины, но со всеми преимуществами свежей и воспроизводимой конфигурации для каждой сборки.
Комплексный мониторинг и управление инцидентами
Развертывание в облаке позволяет командам подключать инструменты на любом этапе разработки, что упрощает мониторинг всех частей конвейера. Комплексный мониторинг — еще одна ключевая возможность для организаций, применяющих DevOps, поскольку она позволяет быстрее устранять проблемы и инциденты. Поставщики облачных услуг делятся показателями работоспособности системы, включая информацию о приложении и сервере, процессоре, памяти, частоте запросов и ошибок, среднем времени ожидания и т. д. Например, мониторинг нагрузки на многие виртуальные машины позволяет командам добавить больше емкости для виртуальных машин (VM) при увеличении спроса или же автоматизировать масштабирование (увеличение/уменьшение) на основе этих показателей, чтобы снизить частоту вмешательства и уменьшить издержки. Подробнее о мониторинге DevOps.
Заключение
Облачные вычисления предоставляют расширенные вычислительные ресурсы, которые доступны по требованию и масштабируются по запросу, а также получают регулярные обновления без необходимости приобретения и обслуживания локальной инфраструктуры. Благодаря облачным вычислениям команды становятся более эффективными и сокращают время выхода на рынок, поскольку могут быстро получать и масштабировать услуги без значительных усилий, необходимых для управления традиционной локальной инфраструктурой. Ознакомьтесь с облачными предложениями Atlassian.
Kev — ведущий специалист по комплексной веб-разработке и серийный предприниматель более чем с десятилетним опытом создания продуктов и команд по методикам Agile. Он с большим энтузиазмом участвует в создании и развитии новых технологий с открытым исходным кодом, таких как DevOps, криптовалюта, виртуальная и дополненная реальность, а также преподает знания по этим технологиям. В свободное время Kev участвует в джемах по разработке инди-игр.
Облачные вычисления
Облачные вычисления (англ. cloud computing ), в информатике — это модель обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу (англ. pool ) конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам — как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и/или обращениями к провайдеру. [1]
Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности (англ. elastic computing ) облачных услуг.
Содержание
История
Характеристики
Национальным институтом стандартов и технологий США зафиксированы следующие обязательные характеристики облачных вычислений [7] :
С точки зрения поставщика, благодаря объединению ресурсов и непостоянному характеру потребления со стороны потребителей, облачные вычисления позволяют экономить на масштабах, используя меньшие аппаратные ресурсы, чем требовались бы при выделенных аппаратных мощностях для каждого потребителя, а за счёт автоматизации процедур модификации выделения ресурсов существенно снижаются затраты на абонентское обслуживание.
С точки зрения потребителя, эти характеристики позволяют получить услуги с высоким уровнем доступности (англ. high availability ) и низкими рисками неработоспособности, обеспечить быстрое масштабирование вычислительной системы благодаря эластичности без необходимости создания, обслуживания и модернизации собственной аппаратной инфраструктуры.
Удобство и универсальность доступа обеспечивается широкой доступностью услуг и поддержкой различного класса терминальных устройств (персональных компьютеров, мобильных телефонов, интернет-планшетов).
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 оно 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 оно 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.
Экономические аспекты
При использовании облачных вычислений потребители информационных технологий могут существенно снизить капитальные расходы — на построение центров обработки данных, закупку серверного и сетевого оборудования, аппаратных и программных решений по обеспечению непрерывности и работоспособности — так как эти расходы поглощаются провайдером облачных услуг. Кроме того, длительное время построения и ввода в эксплуатацию крупных объектов инфраструктуры информационных технологий и высокая их начальная стоимость ограничивают способность потребителей гибко реагировать на требования рынка, тогда как облачные технологии обеспечивают возможность практически мгновенно реагировать на увеличение спроса на вычислительные мощности.
При использовании облачных вычислений затраты потребителя смещаются в сторону операционных — таким образом классифицируются расходы на оплату услуг облачных провайдеров.
Технологии
Для обеспечения согласованной работы узлов вычислительной сети на стороне облачного провайдера используется специализированное промежуточное программное обеспечение, обеспечивающее мониторинг состояния оборудования и программ, балансировку нагрузки, обеспечение ресурсов для решения задачи.
Одним из основных решений для сглаживания неравномерности нагрузки на услуги является размещение слоя серверной виртуализации между слоем программных услуг и аппаратным обеспечением. В условиях виртуализации балансировка нагрузки может осуществляться посредством программного распределения виртуальных серверов по реальным, перенос виртуальных серверов происходит посредством живой миграции.
Критика
Концепция облачных вычислений с публичной моделью подвергалась критике со стороны сообщества свободного программного обеспечения и, в частности, со стороны Ричарда Столлмана:
Использовать веб-приложения для своих вычислительных процессов не следует, например, потому, что вы теряете над ними контроль. И это не лучше, чем использовать любую проприетарную программу. Делайте свои вычисления на своём компьютере, используя программы, уважающие вашу свободу. Если вы используете любую проприетарную программу или чужой веб-сервер, вы становитесь беззащитными. Вы становитесь игрушкой в руках того, кто разработал это ПО.
— «Cloud computing is a trap, warns GNU founder Richard Stallman», интервью газете The Guardian [1] (англ.)
Существует вероятность, что с повсеместным приходом этой технологии станет очевидной проблема создания неконтролируемых данных, когда информация, оставленная пользователем, будет храниться годами, либо без его ведома, либо он будет не в состоянии изменить какую-то её часть. Примером того могут служить сервисы Google, где пользователь не в состоянии удалить неиспользуемые им сервисы и даже удалить отдельные группы данных, созданные в некоторых из них (FeedBurner, Google Friend Connect и, возможно, другие). В качестве альтернативы «очистке» своего профиля предлагается создать новый. Однако не стоит забывать о том, что имя пользователя уже занято предыдущей учётной записью, а новые — наподобие John22441 — устраивают не всех. Поскольку облачные вычисления будут всецело проприетарны (открытый API не исправляет ситуацию), пока нет надежды на то, что пользователю предоставят средство для удаления своих же данных на подобных серверах.