Технологии облачных вычислений

Преимуществом Google App Engine являются высокая гибкость и масштабируемость разворачиваемых решений, что позволяет динамически подстраивать конфигурацию платформы под текущие потребности приложений. Как и у всех современных поставщиков облачных инфраструктур, работа в App Engine не требует технической поддержки серверов, их администрирования и соответствующих знаний; а требуются загрузка и развертывание приложения, после чего пользователи могут сразу же начать использовать его.

Предоставляются гибкие возможности по разграничению доступа к приложениям. Так, имеется возможность предоставления доступа только заранее определенному кругу лиц. Размещение приложения возможно как на собственном домене, так и в бесплатном домене третьего уровня, предоставляемого Google.

Разработка приложений в Google App Engine доступа на нескольких языках программирования. Тем не менее основным языком является Java. В среде выполнения Java на App Engine можно создавать приложения с помощью стандартных технологий Java, включая JVM, сервлетов Java и программного языка Java или с помощью других языков, используя интерпретатор либо компилятор на базе JVM, например, JavaScript или Ruby. App Engine также предоставляет специальную среду выполнения для языка Python, включающую интерпретатор языка и соответствующую стандартную библиотеку. Среда выполнения Java и Python обеспечивают быстрое и безопасное выполнение пользовательских приложений без вмешательства со стороны других системных служб и приложений.

Оплата за услуги Google App Engine осуществляется только за фактически потребленные ресурсы. Расходы по установке и абонентская плата отсутствуют. Существует возможность задания максимального уровня расходов, что позволит автоматически ограничить объем потребленных ресурсов и контролировать расходование средств.

При этом доступно также бесплатное использование платформы с ограниченными системными ресурсами. В бесплатном режиме возможны использование до 500 Мб дискового пространства и процессорное время и трафик, достаточные для бесперебойного обслуживания приложения с ежемесячным уровнем запросов в количестве до 5 млн. В случае активирования функции оплаты за потребляемые ресурсы квоты доступных системных ресурсов будут увеличены и оплата будет взиматься только за ресурсы, потребленные сверх бесплатной квоты.

4.3. Amazon Web Services

Amazon Web Services (AWS) предлагает универсальную среду обслуживания информационных ресурсов, приложений и сервисов. К числу предоставляемых услуг относятся хранение данных (файловый хостинг, распределенные хранилища данных), аренда виртуальных серверов, аренда вычислительных мощностей и др. Рассмотрим основные сервисы, входящие в состав Amazon Web Services.

Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) – сервис, предоставляющий вычислительные мощности в облаке. Функциональные возможности и особенности EC2:

• создание среды (Amazon Machine Image, AMI), которая будет поддерживать функционирование приложений, библиотек, данных и связанных с ними ресурсов;
• создание и загрузка образов AMI;
• управление настройками безопасности и сетевого доступа;
• управление работой AMI с использованием встроенных средств и различных инструментов управления;
• контроль потребляемых ресурсов и управление оплатой.

Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) – онлайн-служба хранения файлов и данных, предоставляющая возможность хранения произвольных данных любого объема и получения к ним доступа в любой момент времени из любой точки мира. S3 представляет собой гибкую, масштабируемую, надежную, быструю и недорогую инфраструктуру хранения данных.

Amazon Simple Queue Service (Amazon SQS) – сервис управления очередями сообщений. Используется для гибкого перемещения данных, распределенных между компонентами приложения. При этом обеспечиваются высокие масштабируемость и надежность.

4.4. Сравнение поставщиков

Проведем сравнение перечисленных провайдеров облачных сервисов по следующим основным функциональным критериям, важным при решении задачи о выборе провайдера:

1. Наличие функции автомасштабирования – возможности системы динамически адаптироваться под текущий уровень нагрузки, т. е. увеличивать свою производительность расширением доступных системных ресурсов.
2. Стоимость и детали базового тарифного плана.
3. Наличие функции распределения нагрузки – возможности прозрачного распределения выполняемого процесса между различными физическими узлами сети с целью оптимизации использования ресурсов и сокращения времени вычисления.
4. Наличие средств мониторинга – служб, выполняющих постоянное наблюдение за системой в поисках медленных или неисправных узлов и компонентов.
5. Состав платных и бесплатных средств обеспечения безопасности и надежности, к числу которых относятся:

• функции отказоустойчивости – свойство системы сохранять свою работоспособность после отказа одного или нескольких составных компонентов;

• шифрование данных – преобразование информации в целях сокрытия её от неавторизованных лиц с одновременным предоставлением к ней доступа авторизованных пользователей;
• настраиваемые права доступа – совокупность правил, регламентирующих порядок и условия доступа пользователей или иных потребителей к ресурсам информационной системы;
• возможности автоматического восстановления после отказов;
• резервное копирование – автоматический или ручной процесс регулярного или разового создания копий данных, включая системные приложения и параметры их конфигурации, предназначенных для восстановления состояния системы в случае отказов, повреждения данных или их переноса на другие аппаратные ресурсы;
• обнаружение вторжений – функции выявления фактов несанкционированного доступа к ресурсам информационной системы и их неправомерного использования;
• брандмауэр – комплекс аппаратных или программных средств, осуществляющих контроль и фильтрацию сетевого трафика в соответствии с заданными политиками безопасности;

6. Поддерживаемые ОС и языки программирования.

7. Тип интерфейс управления – совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с системой.
8. Предоставление виртуальных серверов – возможность разделения физического сервера на несколько отдельных виртуальных изолированных серверов.
9. Доступ с правами администратора (root).
10. Услуги хранения данных и обмена данными.
11. Услуги размещения веб-контента – услуги, позволяющая пользователю разместить веб-сайт или другую информацию в сети Интернет на сервере хостинг-провайдера.

Сравнительный анализ рассмотренных ранее провайдеров облачных сервисов по перечисленным критериям представлен в табл. 1.

Таблица 1

Сравнение провайдеров облачных сервисов по функциональным критериям

Продолжение табл. 1

Окончание табл. 1

Недостатком Amazon Web Services является отсутствие бесплатных тарифных планов. Таким образом, следует рекомендовать данный провайдер клиентам, которым необходима высокопроизводительная платформа для размещения требовательных к надежности и уровню доступности сервисов. Вместе с тем, преимуществом QWS является бесплатное предоставление входящего трафика.

С целью изучения технологий облачных вычислений и тестирования приложений более удобна платформа Google App Engine, предоставляющая бесплатные услуги с ограниченной функциональностью.

Как уже было отмечено ранее, сервисы Windows Azure отличаются надежностью и отказоустойчивостью, поэтому также могут быть рекомендованы для размещения ресурсоемких приложений. Однако следует учитывать высокую стоимость обслуживания при использовании данной платформы.

5. Преимущества и недостатки облачных  вычислений

Несмотря на очевидные преимущества облачных технологий в сравнении с предшествующими технологиями вычислений и обработки данных существует ряд недостатков, обусловленных спецификой функционирования облачных сервисов. Рассмотрим преимущества и недостатки систем, организованных с использованием облачных технологий.

5.1. Преимущества

1. Снижение требований к аппаратным ресурсам клиентских рабочих станций. При использовании облачных сервисов конечным пользователям в общем случае не обязательно работать на высокопроизводительных и, соответственно, дорогостоящих рабочих станциях, характеризующихся значительными объемами памяти дисковой подсистемы и оперативной памяти. Это связано с тем, что для работы с данными, хранящимися в облаке, на клиентском ПК необходим только доступ к веб-интерфейсу. Кроме того, в общем случае отсутствует необходимость использования компакт-дисков для переноса информации и, соответственно, приводов для чтения и записи компакт-дисков, поскольку вся информация, с которой оперирует пользователь, хранится в облачном хранилище. Таким образом, пользователи могут работать с облачными сервисами с использованием компактных нетбуков, не отличающихся высокой производительностью. Соответственно, могут быть снижены затраты на приобретение конечного клиентского оборудования.
2. Уменьшение затрат и увеличение эффективности IT-инфраструктуры. Как правило, выделенные физические серверы организаций и коммерческих компаний загружены в среднем на 10 – 15%, что связано с неравномерностью распределения нагрузки во времени. При использовании облачных инфраструктур обеспечивается более гибкое и эффективное управление загрузкой доступных вычислительных ресурсов, что снижает затраты на обслуживание и приобретение оборудования. Если же существуют опасения в недостаточной надежности провайдера облачных сервисов, возможны построение собственной облачной инфраструктуры и последующая виртуализация вычислительных ресурсов.
3. Упрощение процесса технической поддержки. Поскольку с переходом на облачную инфраструктуру количество физических серверов уменьшается, соответствующим образом уменьшаются и издержки, связанные с их обслуживанием. В том числе это относится и к управлению программным обеспечением.
4. Снижение затрат на приобретение и поддержку ПО. При использовании облачных инфраструктур не требуется приобретение лицензий программных продуктов для их инсталляции на отдельные рабочие станции. Вместо этого приобретаются сетевые версии ПО, доступные для использования через вычислительную сеть. Подобное решение значительно снижает стоимость и эффективность процесса эксплуатации и поддержки ПО, поскольку стоимость сетевых версий программных продуктов, как правило, значительно ниже совокупной стоимости отдельных лицензий для соответствующего количества рабочих станций; программным обеспечением пользуются только те пользователи, которым это необходимо в данный момент, а процесс технического обслуживания и обновления ПО значительно упрощается.
5. Увеличение степени доступности ресурсов. По сравнению с производительностью персональных рабочих станций пользователю облачной инфраструктуры доступны вычислительные возможности, ограниченные только размером облака, характеризующимся общим количеством образующих его физических серверов. С использованием облачных сервисов пользователи могут запускать более ресурсоемкие задачи. Таким образом, пользователи фактически получают доступ к суперкомпьютерным вычислительным ресурсам.
6. Фактически неограниченный объем дискового пространства. Объем дискового пространства, доступный пользователю для хранения своих данных в облачной инфраструктуре, адаптирован под нужды пользователя, а совместное использование большого числа физических хранилищ данных позволяет предоставить конечному пользователю фактически неограниченный объем дискового пространства. В случае же использования персональных рабочих станций объем доступного дискового пространства жестко ограничен параметрами дисковой подсистемы конкретного ПК.
7. Совместимость с различными операционными системами. При взаимодействии конечных пользователей в облачных инфраструктурах отсутствуют ограничения, связанные с возможным разнообразием используемых пользователи операционных систем, поскольку взаимодействие пользователя с облачными сервисами в общем случае происходит либо через стандартизированный веб-интерфейс, доступ к которому осуществляется через веб-браузер, входящий в состав любой ОС, либо с использованием специальных программных клиентов со стандартизированным набором функций, которые могут быть разработаны для любой ОС.
8. Улучшенная совместимость форматов документов. При передаче данных между пользователями зачастую возникает проблема согласования форматов. Так, работа в прежних версиях программного продукта с файлами, подготовленными в более новой версии ПО, зачастую становится невозможной. При использовании облачных сервисов работы с документами и файлами данная проблема отсутствует. Примером является сервис Google Docs, предлагающий функциональность офисного пакета программ (наподобие Microsoft Office) и доступный через любой веб-браузер без необходимости установки клиентского ПО.
9. Простота организация совместной работы. При работе в облаке с документами и файлами отсутствует необходимость синхронизации версий силами конечных пользователей, поскольку в облачных инфраструктурах каждый пользователь в любой момент времени работает с самой последней версией файла или документа.
10. Повсеместный и универсальный доступ к документам. Как уже отмечалось ранее, в случае использования облачных сервисов файлы и документы доступны пользователям в любое время, в любой точке мира и с использованием любого устройства, имеющего доступ в Интернет.
11. Защищенность данных от рисков потери или кражи оборудования. При утере или порче клиентской рабочей станции пользователь не теряет своих данных, поскольку все они хранятся в удаленном облачном хранилище. Кроме того, в общем случае облачная инфраструктура предусматривает дублирование информации и её распределение по различным физическим серверам. Таким образом, в случае нарушения работоспособности части серверов, образующих облачную инфраструктуру, данные все равно не будут утеряны.