Введение в облачные решения Microsoft

А.О. Савельев






Введение в облачные решения Microsoft












СгИНТУИТ
  / НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

С.ИНТУ ИТ

    У НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


Введение в облачные решения Microsoft
2-е издание, исправленное
Савельев А.О.



Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016


2

Введение в облачные решения Microsoft/ А.О. Савельев - М.: Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”, 2016
Тема облачных вычислений является на данный момент одной из самых обсуждаемых. Ряд экспертов говорит о замещении “облаками” старых решений. В данном курсе мы рассмотрим суть облачных вычислений, их возможности, а также технологии новой облачной платформы Microsoft.
Концепция “облака” является одной из наиболее остро обсуждаемых, зачастую - критикуемых. Как и все новые идеи, способные изменить уже устоявшиеся методики и правила организации и создания решений, “облачный” подход имеет как сторонников, так и противников. Также следует отметить, что одними дебатами и рассуждениями дело не ограничивается. Уже существует ряд готовых инструментов и технологий, позволяющих как организовать локальное вычислительное облако, в рамках предприятия, так и использовать ресурсы уже имеющихся, адаптируя свои решения для возможности их реализации в “облаке”. Cloud Computing, наряду с веб - технологиями и мобильными платформами , становится обязательной темой для изучения практически всеми IT -специальностями. Таким образом, подготовка IT - специалиста, в числе прочего, должна включать в себя, с одной стороны, теоретическую базу по направлению Cloud Computing, с другой стороны, практическую подготовку по применению “облачных” решений и проектированию инфраструктуры предприятия, для организации возможности применения “облака” в повседневной деятельности (для прикладных специальностей). В курсе будут рассмотрены различные подходы по внедрению “облачных” вычислений, их значимости и возможностей для бизнеса, стратегии по развертыванию “облаков”.
(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2011-2016
(c) Савельев А.О., 2011-2016

3

                Введение в Cloud Computing




В рамках данной лекции будут рассмотрены следующие вопросы: распределенная обработка данных, Cloud Computing, концепция “облачной” обработки данных, список материалов для самостоятельного изучения.

Прежде чем начать рассматривать облачные вычисления, необходимо охарактеризовать методику распределенной обработки данных.

Распределенная обработка данных - методика выполнения прикладных программ группой систем. Таким образом, фактически пользователь получает возможность работать с прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных системах.

Распределенные вычисления являются способом решения сложных задач, требующих больших вычислительных мощностей, основанном на объединении нескольких компьютеров в параллельную вычислительную систему.

В качестве исторического примера распределенных вычислений можно привести решение французского математика и вычислителя при французском правительстве барона Гаспара де Прони.

Под его руководством была начата работа по уточнению логарифмических и тригонометрических таблиц, в связи с переходом на метрическую систему. Для того времени требовалось осуществление огромного объема вычислений. Де Прони перенес идею о разделении труда на вычислительный процесс, исполнители были распределены по трем уровням:

 1. низший уровень - люди-вычислители (computers), которые должны были только аккуратно складывать и вычитать числа;
 2. средний уровень - “технологи”, которые занимались организацией конкретного рутинного вычислительного процесса;
 3. высший уровень - математики, организовывающие подготовку математического обеспечения и обобщения полученных результатов.

Характеристика распределенной обработки данных

Суть распределенной обработки данных заключается в том, что пользователь и прикладное программное обеспечение могут работать с удаленными средствами посредством каналов связи.

Компьютеры, являющиеся частями распределенной среды обработки данных делятся на серверы и клиенты. Первые предоставляют вычислительные ресурсы вторым.

Управление распределенной средой осуществляется сетевой операционной системой. Кроме того, данная среда подразумевает наличие распределенной базы данных и инструментарий для управления этой базой.


4

Преимущества распределенной системы обработки данных:

  • возможность обслуживания большого числа пользователей;
  • снятие пиковых нагрузок с централизованной БД, путем распределения обработки и хранения локальных БД;
  • обеспечение доступа исполнителей к вычислительным ресурсам всей сети;
  • обеспечение симметричного обмена данными между пользователями сети.

В зависимости от способа распределения данных, выделяют следующие способы организации обработки данных:

  • централизованный;
  • децентрализованный;
  • смешанный.

Централизованная организация данных. С точки зрения реализации, является наиболее простым вариантом организации. Имеется единственная централизованная база данных, доступ к которой организовывается и регулируется сервером, на котором она находится. Доступ осуществляется при помощи удаленного запроса.

В настоящее время все большую популярность набирает идея добровольного использования для организации вычислений компьютеров обычных пользователей.

Преимуществом данного способа являются: простота реализации и поддержки; недостатком - ограничение на параллельную обработку данных, поскольку все запросы направляются к единственному серверу.

Децентрализованная организация данных. Данный подход предполагает разбиение логически единой базы данных на несколько физически распределенных. Каждый клиент имеет доступ к собственной локальной базе данных, которая является либо частью общей базы данных (распределение), либо копией базы в целом (дублирование), второй вариант приводит к дублированию базы у каждого клиента.

Существование копий отдельных частей базы не допускается.

Преимущества данного метода:

  • большая часть запросов удовлетворяется локальными базами, что снижает временные затраты;
  • увеличивается доступность данных;
  • повышенная надежность хранения данных;
  • частичная работоспособность системы при выходе из строя одного сервера.

Недостатки:

  • могут возникнуть запросы или транзакции, требующие доступа ко всем серверам, что увеличивает время ожидания;


5

  н необходимо наличие информации о хранении данных в БД.

Смешанный подход. Подразумевает объединение двух способов децентрализации: разбиения и дублирования. Возникает необходимость наличия информации о том, где в сети размещены данные. Достигается компромисс между требуемым объемом памяти под базу в целом и объемом памяти, необходимом каждому серверу. При этом легко организуется параллельная обработка данных. Тем не менее остаются такие проблемы как: надежность и выполнение требований к памяти. Данный подход можно реализовывать только при наличии сетевой системы управления базой данных, обеспечивающей хранение, целостность и безопасность хранимых данных.

Cloud computing

Небольшое отступление : термин “облачные” возник из способа представления Интернета, как облака на различных диаграммах, иллюстрациях и схемах.

Найти человека, чья работа или интерес связан со сферой информационных технологий, ничего не слышавшего про “облачные вычисления” будет крайне затруднительно.

Эта тема является одной из самых обсуждаемых в последнее время.

Такой ажиотаж объясняется просто - появилось решение, способ, позволяющий существенно сократить расходы на ИТ - услуги, отказаться от инвестирования в инфраструктуру и расходов, связанных с ее сопровождением и модернизацией, свести время развертывания приложения к минимуму.

Существует три основные модели расположения приложений:

  • на стороне заказчика;
  • хостинг;
  • в “облаке”.

Наиболее привычной и традиционной моделью расположения приложения является, безусловно, на стороне заказчика, локально, в рамках его инфраструктуры.

Основной сложностью данной модели являются существенные затраты на формирование ИТ - инфраструктуры, отвечающей требованиям бизнеса и используемых приложений, а также затраты, связанные с ее сопровождением и модернизацией.

В качестве положительно момента можно отметить, что инфраструктура, аппаратное и программное обеспечение полностью подконтрольны заказчику.

Хостинг. Данная модель развертывания приложений получила развитие в связи с распространением глобальной сети и увеличением ее роли в профессиональной деятельности человека. Ранее такая модель называлась Application Service Provider (ASP), теперь - Software as a service (SaaS).


6

Программное обеспечение, как сервис (Software as a service, SaaS)

Представляет собой бизнес - модель продажи и использования программных средств, при котором поставщик разрабатывает и управляет приложением самостоятельно, предоставляя пользователям доступ к нему посредством глобальной сети.

Очевидно, что основным преимуществом такого подхода является отсутствие затрат для потребителя, связанных с установкой программного продукта, сопровождением его и аппаратной платформы.

Отметим положительные особенности SaaS модели с точки зрения поставщиков услуг и конечных пользователей.

С точки зрения SaaS пользователей

  п ПО не нужно устанавливать на рабочих местах пользователей;
  • отсутствие временных затрат на развертывание системы в рамках организации;
  • упрощение процессов обновления и сопровождения конечного продукта;
  • работоспособность ПО не зависит от платформы, используемой пользователями.

С точки зрения SaaS разработчиков:

  • снижение затрат на обслуживание отдельных клиентов;
  • упрощение процессов проникновения на новые рынки;
  • защита от нелегального распространения;
  • заказчик “привязывается” к разработчику, нельзя отказаться от услуг разработчика и продолжить использовать программный продукт.

Особенности SaaS:

  • программный продукт разработан для удаленного использования;
  • единовременно приложением может пользоваться множество клиентов;
  • оплата представляет собой либо абонентскую плату, либо зависит от степени использования приложения (к примеру, объем и сложность осуществленных операций);
  • сопровождение осуществляется поставщиком услуг и входит в установленную оплату;
  • обновление продукта осуществляется постепенно и является “прозрачным” для конечных пользователей.

Таким образам, заказчик платит не за обладание программным продуктом, а за его аренду у поставщика услуг. Кроме всего вышеперечисленного, отсутствие у конечно пользователя продукта, как такового, может рассматриваться как способ борьбы с нелегальным распространением ПО.

Данная модель отличается меньшим контролем за инфраструктурой, аппаратным и программным обеспечением.


7

Расположение приложений в “облаке”. Самая “молодая” модель размещения приложений. Отличается практическим отсутствием контроля за инфраструктурой и арендуемым обеспечением со стороны заказчика. Расходы же, соответственно, существенно снижаются. Осуществляется переход от инвестиций в инфраструктуру к операционным расходам.

Таким образом, облачные вычисления - это подход к размещению, предоставлению и потреблению приложений и компьютерных ресурсов, при котором приложения и ресурсы становятся доступны через Интернет в виде сервисов (услуг), потребляемых на различных платформах и устройствах [1].

Оплачиваются такие услуги, как правило, по факту.

Облачные технологии и виртуализация

Одним из положений, на котором основывается “облачный” подход, является положение о неравномерности запросов к ресурсам со стороны клиента. Для сглаживания этой неравномерности между аппаратными ресурсами и middleware помещается слой виртуальных серверов.

Middleware или подпрограммное обеспечение - слой ПО, состоящий из “посредников” между различными компонентами крупного приложения.

Под виртуализацией в ИТ, как правило, понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, скрывающей в себе собственную реализацию.

Таким образом, балансировка нагрузки осуществляется как средствами программного обеспечения, так и средствами распределения виртуальных серверов по реальным.

Концепция “облачной” обработки данных - всё как услуга (Everything as a service)

Инфраструктура, как сервис (Infrastructure as a service, IaaS)

Как правило, под этим понимают предоставление компьютерной инфраструктуры в форме виртуализации, как сервиса согласно концепции облачных вычислений. Иными словами - это возможность арендовать инфраструктурные ресурсы (сетевое оборудование, устройства хранения, серверы).

Таким образом, IaaS можно представить, как сочетание:

  • Аппаратных средств;
  • Операционных систем и системного программного обеспечения;
  • Связующего программного обеспечения.


8

Непосредственное управление всей инфраструктурой осуществляется поставщиком услуг. Клиент, со своей стороны управляет операционной системой и установленным ПО. Обычно в зависимости от нужд заказчика, меняется и объем используемой инфраструктуры.

Подход IaaS избавляет компании от необходимости поддержки “сложных” инфраструктурных решений (центры обработки данных, сетевая инфраструктура), кроме того, уменьшаются и соответствующие издержки.

Облачная платформа предоставляет сервисы для запуска виртуальных машин и сервисы хранения данных.

Таким образом, к особенностям IaaS можно отнести:

  в виртуализацию (по факту, покупку аппаратных мощностей заменит покупка серверноговремени, дискового пространства и сетевой пропускной способности);
  • интегрированные системы управления - единая платформа для управления различными типами оборудования;
  • возможность использования готовых инфраструктур, на основе проверенных архитектур.

Платформа, как сервис (Platform as a service, PaaS)

Платформа, как сервис - это возможность аренды платформы, которая обычно состоит из операционной системы и прикладных сервисов. Такая платформа представляет собой комплексное решение для разработки, тестирования, развертывания и поддержки приложений. PaaS также включает в себя и IaaS.

К особенностям PaaS можно отнести:

  • модель оплаты “pay as you go” - услуга оплачивается только тогда, когда необходима;
  • масштабируемость - количество выделяемых ресурсов зависит от количества обслуживаемых пользователей;
  • отказоустойчивость и безопасность - не требуют дополнительных затрат от компании, поскольку уже реализованы в PaaS ;
  • виртуализация;
  • интегрированная платформа разработки, тестирования, развертывания и сопровождения приложений;
  • доступность - для использования PaaS необходимо только подключение к Internet.

Как уже упоминалось, возможность управления и контроля отдельных элементов инфраструктуры, аппаратного и программного обеспечения зависят от выбранного способа размещения приложений.

Для большей наглядности приведем таблицу границ управляемости, где “+” -управляется клиентом, “-” - управляется поставщиком услуги.


9

Таблица 1.1. Границы управляемости

                          Собственная инфраструктура IaaS PaaS
Приложения                +                          +    +   
Среда выполнения          +                          +    -   
Безопасность и интергация +                          +    -   
БД                        +                          +    -   
Серверы                   +                          -    -   
Виртуализация             +                          -    -   
Аппаратная платформа      +                          -    -   
Хранилище                 +                          -    -   
Сетевые ресурсы           +                          -    -   

На этом мы заканчиваем рассмотрение общих принципов распределенной обработки данных и облачных вычислений.


Список дополнительных материалов для самостоятельного изучения


  1. Распределенная обработка данных
       о ссылка: http://global-july.com/lecture_t4.html
       о ссылка: http://abc.vvsu.ru/Books/up_inform_tehnol_v_ekon/page0019.asp
       °  ссылка: http://www.market-journal.com/itvupravlenii/45.html
       °  ссылка: http://denizzone.com/baset5.html
  2. Виртуализация
       о ссылка: http://www.datasystems.ru/dir.php?id=1370
       о ссылка: http://www.trinitygroup.ru/solution/infrastucture/virtualization/storage/
  3. “Облачные вычисления”
       о ссылка: http://www.parallels.com/ru/spp/understandingclouds/
       ° ссылка: http://www.3dnews.ru/editorial/cloud_computing/
       ° ссылка: http://netler.ru/pc/cloud.htm
       ° ссылка: http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=112879

10