Тема 1. Введение в технологию облачных вычислений

Учебное пособие по созданию облачной сети должно включать в себя следующие разделы: введение в облачные вычисления и их типы, основы сетевых технологий, необходимых для облачной инфраструктуры, выбор подходящей облачной платформы, проектирование и развертывание облачной сети, настройка безопасности, мониторинг и управление облачной сетью, а также рассмотрение типичных сценариев использования облачных сетей.

Тема 1. Введение в технологию облачных вычислений .

Основные понятия в области облачных технологий Облачные – общее название комплекса технических и программных средств, позволяющих организовать распределенную обработку данных. Облачные технологии – это технологии обработки данных, в которых компьютерные ресурсы предоставляются Интернет-пользователю как онлайн-сервис. Слово «облако» здесь присутствует как метафора, олицетворяющая сложную инфраструктуру, скрывающую за собой все технические детали. Облачные (рассеяные) вычисления (также используется термин Облачная рассеянная; обработка данных) – технология обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервис.
Пользователь имеет доступ к собственным данным, но не может управлять и не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым он работает. Термин «Облако» используется как метафора, основанная на изображении Интернета на диаграмме компьютерной сети, или как образ сложной инфраструктуры, за которой скрываются все технические детали. Согласно документу IEEE, опубликованному в 2008 году, «Облачная обработка данных – это парадигма, в рамках которой информация постоянно хранится на серверах в интернет и временно кэшируется на клиентской стороне, например, на персональных компьютерах, игровых приставках, ноутбуках, смартфонах и т. д.».
 Серверы, на которых размещаются приложения и данные пользователей, располагаются в центрах обработки данных (ЦОД), принадлежащих провайдеру данной услуги.
Такие ЦОД могут быть географически удалены от пользователей. Доступ к данным и приложениям осуществляется посредством компьютерных сетей. С точки зрения потребителя это интернет-сервисы, предоставляющие набор определенных услуг. Загрузка данных осуществляется пользователями. Данные хранятся и обрабатываются на серверах создателей и владельцев сервисов. Под облачными вычислениями понимают программно-аппаратное обеспечение, доступное пользователю через Интернет или локальную сеть в виде сервиса, позволяющего использовать удобный интерфейс для удаленного доступа к выделенным ресурсам (вычислительным ресурсам, программам и данным). Облачные вычисления являются сегодня наиболее популярной концепцией информационных систем.
 Данная концепция представляет собой результат развития целой цепи концепций построения информационных систем


Клиент сервисная Распределенная Сервис  ориентированная Облачная


Рисунок 1 – Последовательность развития концепций Клиент-серверная архитектура – вычислительная архитектура, в которой вычислительные задачи и сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами.
По сути, это первая архитектура, позволяющая перенаправить вычислительную нагрузку на сервера, а не выполнять операции на клиентах.
Клиент-серверная архитектура может включать в себя множество уровней серверов (трехзвенная архитектура, многозвенная архитектура).
Данная архитектура и ее разновидности имеют недостатки надежности, так как при выходе сервера из строя, система становится неработоспособной.
 Повышенные качественные требования к серверам привели к появлению распределенных систем.
Распределенная архитектура – это набор независимых вычислительных систем, представляющихся их пользователю единой объединенной системой.
Основная задача распределенных систем – облегчить доступ к удаленным ресурсам и контроль совместного использования этих ресурсов. Для решения этих задач система должна удовлетворять следующим требованиям:
; прозрачность
– сокрытие разницы в способах представления данных и способы доступа к ресурсам;
 ; использование открытых протоколов
– применение синтаксических и семантических правил, основанных на известных или введенных и опубликованных стандартах и формализованных протоколах;
 ; масштабируемость
 – возможность изменение по отношению к размеру, к географическому размещению и к управлению.
Распределенная архитектура является разновидностью клиент серверной концепции, так как при выполнении любых операций в системе хост выполняет функции клиента или сервера. Данная концепция позволила решить проблемы с надежностью и распределить нагрузку, однако распределенные системы сложны в реализации. Также в них имеют место проблемы с синхронизацией данных.
Сервис-ориентированная архитектура (SOA) – это специфическая распределенная архитектура, состоящая из сервисов. Под вычислительными сервисами понимаются небольшие обособленные программные элементы, которые решают одну задачу и могут быть использованы во многих приложениях и другими сервисами. SOA - основывается на принципе слабой связанности, что означает, что каждый сервис :
– это изолированная сущность с ограниченными 6 зависимостями от других общих ресурсов, таких как базы данных, приложения или разные API.
Такая архитектура системы позволяет создать уровень абстракции между потребителями и разработчиками. Это позволяет менять реализацию и обновлять без ущерба для потребителей сервиса. SOA архитектура легко масштабируема. На каждом вычислительном узле комплекса может работать любое количество сервисов, а они, в свою очередь, могут использовать другие сервисы. В результате вычислительные сервисы могут быть объединены, обеспечивая функциональность приложения.
Принципы проектирования SOA широко используются при разработке и интеграции информационных систем. Облачные вычисления – информационно-технологическая концепция, подразумевающая обеспечение удаленного доступа к вычислительным ресурсам: сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам. Основная задача облачных технологий – это создание виртуальной вычислительной облачной инфраструктуры, состоящей из виртуальных распределенных ресурсов, обеспечивающих удаленное предоставление услуги доступа к инфраструктуре с гарантируемым требуемым уровнем обслуживания пользователя.
Облачные технологии включают решение следующих задач:
; выполнение приложений в облаке; виртуализация оборудования и вычислительных ресурсов;
- обеспечение одновременной работы большого количества клиентов, количество которых может меняться. Когда речь идет об услуге (особенно платной), актуальным является обеспечение высокого уровня обслуживания клиентов, в случае информационных технологий – это значит, что системы должны обеспечивать быстрый отклик и гарантированный обмен данными, доступ должен быть удобным и понятным.
Т. Е. - система должна обеспечивать требуемый уровень обслуживания пользователя. Важным фактором также являются экономические аспекты, связанные с затратами на вычислительные ресурсы. Поэтому в облачных системах часто решается задача поиска оптимального соотношения между требуемым уровнем обслуживания пользователем и экономическими затратами на вычислительные ресурсы.
Например, если приобрести дорогой сервер, а пользователей будет мало, то вычислительные ресурсы будут простаивать, что, очевидно, экономически невыгодно.
И напротив, дешевый сервер не сможет обеспечить требуемый уровень скорости вычислений и обмена данными, то есть не будет гарантировать заданный уровень качества обслуживания запросов пользователей.
Существенной задачей облачных технологий является балансировка нагрузки вычислительных ресурсов. Решение этих задач основано на виртуализации оборудования, что позволяет гибко изменять объемы реальных ресурсов в облачной вычислительной системе.

Основные характеристики облачных вычислений

; 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.
 ; 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).
; Объединение ресурсов.
Конфигурируемые вычислительные ресурсы поставщика объединены в единый пул для совместного использования распределенных ресурсов большим количеством потребителей.
; Мгновенная эластичность ресурсов (мгновенная масштабируемость).
Облачные услуги могут быстро предоставляться, расширяться, сжиматься и освобождаться исходя из потребностей потребителя.
; 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 соответствующей типу сервиса. на некотором История развития облачных технологий уровне абстракции.
 Суть концепции распредел;нных вычислений впервые была озвучена ещ; в 1960 году, Джоном Маккарти, который предположил, что через некоторое время все вычисления будут производиться с использованием общих ресурсов. Но тогда это осталось лишь мыслью, которую никто не мог, да и не пытался реализовать.
Впервые идея того, что мы сегодня называем облачными вычислениями была озвучена в 1970 году. Идея заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он будет получать не только данные на и программы.
Другой ученый -  высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям как услуга (сервис).
 Начиная с 90- х годов развитию облачных технологий способствовали следующие факторы:
 ; 1. Расширение пропускной способности Интернета.
 ; 2. Появление Salesforce.com в 1999 году. Данная компания стала первой компанией предоставившей доступ к своему приложению через сайт, по принципу – программное обеспечение как сервис (SaaS).
; 3. Разработка облачного веб-сервиса компанией Amazon в 2002 году. Данный сервис позволял хранить информацию и производить вычисления.
; 4. В 2006, Amazon запустила сервис под названием Elastic Compute cloud (EC2), как
веб-сервис который позволял его пользователям запускать свои собственные приложения. Сервисы Amazon EC2 и Amazon S3 стали первыми доступными сервисами облачных вычислений.
; 5. Создание компанией Google, платформы Google Apps для веб приложений в бизнес секторе.
; 6. Технологии виртуализации – программное обеспечение, позволяющее создавать виртуальную инфраструктуру.
; 7. Создание многоядерных процессоров и увеличение емкости накопителей информации.
; 8. Реальное развитие облачных вычислений началось лишь в 2007 году, когда требования к скорости расч;тов, предъявляемых как крупными компаниями, стали опережать возможности компьютеров, на которых расч;ты предстояло проводить. С тех пор развитие "облаков" проходило стремительно, многие компании перешли на них при первой возможности, а вскоре появились и сервисы, предоставляющие услуги распредел;нных вычислений своим клиентам.
; 9. В 2008 корпорации HP, Intel, и Yahoo! создали совместную вычислительную лабораторию Cloud Computing Test Bed, направленную на совершенствование облачных технологий и при;мов работы с ними, с идеей аренды приложений, платформ разработки, вычислительных мощностей, хранилищ и любых других «облачных» сервисов.
- 10. В 2009 году Google создает платформу Google Apps для веб приложений в бизнес-секторе. 
В 2009 - 2011 годы были определены важные постулаты об облачных вычислениях: модель частных облачных вычислений и модели обслуживания.
Национальный институт стандартов и технологий в 2011 г. сформировал определение, которое объединило и зафиксировало все возникшие к этому времени вариации и трактовки относительно облачных вычислений. Сегодня Amazon, Google и Salesforce.com добавляют в свои сервисы все новые функции. IBM подключилась к исследованиям Google в сфере облачных вычислений, проводит маркетинг архитектуры Blue Cloud, специально разработанной для данной технологии.

Контрольные вопросы

1. Понятие облачных технологии
2. Концепций построения информационных систем
3. Клиент-серверная архитектура
4. Распределенная архитектура
5. Сервис-ориентированная архитектура
6. Облачные вычисления
7. Основные характеристики облачных вычислений
8. История развития облачных технологий