BC/NW 2012; №2 (21):4.1

 

ПОСТРОЕНИЕ ОБЛАЧНЫХ РЕШЕНИЙ: ВОЗМОЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИ УСТАНОВКЕ И НАСТРОЙКЕ ИНФРАСТРУКТУРЫ

 

Божреев П. Ю.

 

I.      ВВЕДЕНИЕ

 

         Можно с уверенностью сказать, что сегодня современный мир испытывает взрывной рост информационных потоков. Реалии таковы, что в связи с возрастающей мобильностью, возможностью взаимодействовать и вести бизнес когда угодно и где угодно, появляется большое количество технических средств и устройств, позволяющих реализовывать свои самые смелые идеи. Причиной столь быстрого роста информации является рост количества технических и информационных ресурсов и подключенных к сети объектов, которые оказывают значительное влияние на нашу повседневную жизнь. Однако, наряду со всеми преимуществами «информационного взрыва» появляется ряд сложностей:

• Организации сталкиваются с все более быстрыми изменениями бизнеса, глобальным конкурентным давлением и повышением требований к социальной ответственности.

• Предоставление ИТ-ресурсов стало более сложным делом вследствие развития технологий, которые повысили осведомленность конечных пользователей и ускорили рост объемов информации.

• Пользователи, получающие те или иные услуги посредством интернет-технологий, рассчитывают на наличие безопасной и постоянно действующей компьютерной инфраструктуры, которая предоставляла бы эти услуги так же легко и надежно, как бытовая электрическая сеть предоставляет энергию. Это обусловливает необходимость фундаментального изменения характера предоставления услуг.

         В связи с этим возникает вопрос, как же преодолеть эти сложности не привнося изменений в современное устройство мира? - «Информационный взрыв» обусловливает потребность в новой модели предоставления доступа к компьютерным ресурсам. Имя новой модели - облачные вычисления. Облачные вычисления фундаментально изменяют архитектуру компьютеров, разработку программного обеспечения и инструментальных средств и, конечно же, способы хранения, распределения и потребления информации.

 

II.   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАКА

 

         Облачные вычисления – это совершенно новое решение, позволяющее посредством интернет-технологий и корпоративных сетей предоставлять ИТ-ресурсы в виде сервиса. Время и усилия, затраченные на выделение и высвобождение ресурсов (в виде сетей, серверов, систем хранения приложений и сервисов) могут быть предельно малы. Описание облачной модели складывается на основе ключевых характеристик (key characteristics), уровней предоставления сервиса (layers) и структур (cloud formations).

 

III. ОСОБЕННОСТИ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

 

Ключевые характеристики облачных вычислений:

 

·       Масштабируемость ресурсов. Способность выделять приложениям доступные ресурсы во время пиковых нагрузок является большим преимуществом облачных сервисов. Пользователю не обязательно знать полный объем ресурсов.

·       Экономия средств осуществляется путем учета потребляемых ресурсов. Пользователь платит только за использованное по факту количество ресурсов.

·       Гибкость инфраструктуры. С помощью программ мониторинга за инфраструктурой происходит автоматическое (или полуавтоматическое) выделение или высвобождение ресурсов в виде процессорных мощностей,  дискового пространства и пропускной способности сети по требованию приложений.

·       Уменьшение затрат на инфраструктуру (электроэнергия, здания и т.д.) за счет эффекта масштаба. Чем больше инфраструктура, тем ниже оказываются затраты на отдельного пользователя [3].

 

Уровни

 

Для различных потребностей пользователей имеется несколько уровней. Например, Windows Azure от Microsoft и Cloud Foundry от VMware представляют собой платформенные решения, а популярные сервисы Google, Amazon, Facebook, Flickr и LinkedIn используют уровень приложений. Так, по версии компании IBM [1], на сегодняшний момент список предоставляемых уровней выглядит следующим образом: инфраструктура, платформа, приложение. На рис. 1 показаны эти уровни.

Рис. 1. Уровни облачных вычислений, встроенные в компоненты "как сервис"

 

Программное обеспечение как услуга - Software as a Service (SaaS).Потребителю предоставляются программные средства - приложения провайдера, выполняемые на облачной инфраструктуре. Приложения доступны с различных клиентских устройств через интерфейс тонкого клиента, такой как брaузер (например, электронная почта с web-интерфейсом).

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

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

 

Облачные структуры

 

По характеру владения облачные структуры делятся на три типа: закрытые (private), открытые (public) и гибридные (hybrid).

         Открытые облака доступны широкой общественности или большой промышленной группе; они принадлежат и поддерживаются организацией, продающей облачные сервисы. Под "облаком" обычно подразумевается именно открытое облако; посредством Web-приложений сторонний поставщик динамически предоставляет через Интернет ресурсы совместного использования и выставляет счета в зависимости от их использования.

         Закрытые облака расположены за сетевым экраном предприятия и управляются этим предприятием. Это облачные сервисы, создаваемые и управляемые внутри предприятия. Закрытые облака предлагают в основном те же преимущества, что и открытые; основное их отличие состоит в том, что ответственность за настройку и поддержку закрытого облака несет предприятие.

         Гибридные облака – это комбинация открытого и закрытого облака, в которой используются сервисы, расположенные как в открытом, так и в закрытом пространстве. Ответственность за управление такими сервисами распределяется между поставщиком открытого облака и предприятием. Используя гибридное облако, организации могут определить цели и требования к создаваемым сервисам и получить их, основываясь на выборе наиболее подходящего варианта.

 

IV.                       ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

 

Российский офис компании IBM объявил об облачных сервисах, предоставляемых ЦОДами, расположенными на территории нашей страны [4]. Речь идет о проекте MidRange Express (MRX). Отличительной особенностью данного проекта является виртуальная разделяемая инфраструктура, которая позволяет одновременное нахождение в рамках одной инфраструктуры нескольких заказчиков. Сейчас IBM предлагает заказчикам комплексный пакет сервисов: предоставление выделенной инфраструктуры (хостинг, аутсорсинг, частное «облако»), SmartCloud Enterprise (облачные решения, поставляемые из международных центров обработки данных IBM). По сравнению с последним, MRX  позволит снять вопросы трансграничной передачи данных и обеспечения специфических нормативных требований, существенных для некоторых российских заказчиков.

Если в первое время заказчику будет доступно только решение IaaS  (Infrastructure as a Service), то в дальнейшем планируется расширить пакет сервисов до Saas (Software as a service), PaaS (Platform as a Service) и BPaaS (Business Process as a Service). Таким образом, в скором времени заказчик сможет сам выбрать, какой вид сервиса ему необходим, будь то вычислительные ресурсы или конкретное приложение.

Инфраструктура MRX состоит из следующих компонентов:

·        серверов IBM POWER 770

·        шасси IBM BladeCenter H, каждое из которых включает до 14 серверов-лезвий IBM HS22V

·        дисковой системы хранения IBM

·        ленточной библиотеки IBM

·        сетевого оборудования Cisco

 

В составе инфраструктуры будут организованы два пула серверов:

·        Пул серверов Power на базе серверов IBM POWER 770

·        Пул серверов-лезвий (х86) на базе серверов-лезвий IBM HS22V

 

         Планируется, что на инфраструктуре будут располагаться около 15-20 заказчиков, средние требования у которых составляют 10 ядер Intel Xeon E-7 8870 2.4 GHz, 50 Gb RAM, 500 Gb HDD.

 

        Выделение ресурсов (создание изолированных логических разделов (LPAR)) из пула серверов Power производится средствами виртуализации IBM PowerVM. Выделение ресурсов из пула серверов-лезвий (создание виртуальных машин)  средствами виртуализации VMware vSphere.

 

V.   ОГРАНИЧЕНИЯ И РИСКИ

 

        Стоит отметить, что не все так идеально в работе облачных сервисов, есть ряд сложностей, так называемых узких мест. Это необходимо учитывать при проектировании и настройке инфраструктуры. Ниже приведены возможные риски:

·          Особенности управления и защиты данных.

·          Пропускная способность канала и резервирование внешних каналов доступа к сервисам.

·          Неоправданные расходы на обслуживание.

·          Финансовые или юридические проблемы поставщика.

·          Эксплуатационные проблемы или простои поставщика.

·          Проблемы восстановления данных и конфиденциальности.

·          Общие проблемы безопасности.

·          Трансграничная передача данных.

·          Атаки на систему извне.

 

         При использовании облачных систем всегда существует проблема безопасности данных, их доступности, а также злонамеренные действия, затрудняющие вычислительные процессы. В случае, если пользователь использует доступ к инфраструктуре через Интернет, соединение осуществляется через специальные криптошлюзы, обеспечивая шифрование данных на пути между сервисом («облаком») и заказчиком. Также существует проблема безопасности данных между заказчиками внутри одного «облака». Безопасность — это большое направление, требующее отдельного рассмотрения.

Другим не менее значимым недостатком является пропускная способность канала к поставщику облака и обратно.       Возможным решением является применение балансировщиков нагрузок и использование нескольких каналов связи. Также для решения проблем, связанных с быстрой доставкой данных из канала связи непосредственно к серверам, компанией IBM был выпущен blade-сервер. Blade-сервер – это сервер, оптимизированный под минимальное использование физического пространства и энергии. Одним из основных преимуществ использования blade-сервера для облачных вычислений является повышение пропускной способности [2]. Благодаря высокой масштабируемости, которая предполагает наличие до 8 портов ввода-вывода на сервер-лезвие, и низкому энергопотреблению (до 50% экономии по сравнению с 1-2U серверами), IBM Blade Center  позволяет не только свести к минимуму возможные проблемы с пропускной способностью, но и являться оптимальным решением для задач виртуализации.  Стоит отметить, что решение поддерживает виртуализацию портов ввода-вывода BladeCenter Open Fabric Manager, который позволяет выполнять следующие операции:

·       заменять реальные MAC и WWN адреса сервера-лезвия на виртуальные, которые в дальнейшем и используются для настройки SAN и LAN;

·       создавать сервер-лезвие «горячей замены», которое сможет включиться взамен вышедшего из строя и полностью взять на себя его задачи.

 

VI.                       ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

         Многие крупные российские компании уже имеют опыт построения «облаков», и наряду с накопленным опытом широко применяются методы борьбы с «узкими местами». Безусловно, преимущества облачных технологий сложно недооценить. Они предоставляют организациям средства и методы, необходимые для обеспечения финансовой стабильности и высокого уровня обслуживания. Думаю, со временем выработается единая методология и единые эксплуатационные стандарты для более удобного и быстрого внедрения облачных вычислений в повседневную жизнь компаний-заказчиков. Это позволит компаниям благополучно использовать преимущества данной технологии.

 

Список литературы

1.       http://www.ibm.com/developerworks/ru/training/kp/cl-kp-cloudfundamentals/ (дата обращения 08.11.2012).

2.       http://www.03.ibm.com/systems/ru/bladecenter/hardware/servers/hs22/index.html

(дата обращения: 08.11.2012).

3.       Что такое облачные вычисления и как можно их использовать, http://www.ibm.com/ru/cloud/pdf/Understanding_and_Leveraging_Cloud_Computing_RU-1_validated_Feb2_KI_rus_s5_hyperlinks.pdf (дата обращения: 08.11.2012).

4.       http://www.it-world.ru/news/itnews/193765.html