Исследование теоретических основ облачных сервисов

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Всё чаще можно услышать термины «облачные технологии» и «облачные вычисления». Что же такое «облачные технологии»? Сегодня облачные технологии находят активное применение во всех развитых странах и в России, обеспечивая принципиально новые, экономически эффективные возможности для образования и научных исследований. Для того чтобы лучше представить что такое облачные технологии можно привести простой пример. Раньше пользователь для доступа в электронную почту прибегал к определенному программному обеспечению, установленному на его ПК, теперь же он просто заходит на сайт той компании, чьи услуги электронной почты ему нравятся, непосредственно через браузер.

Облачные технологии уже не первый год фигурируют в списках основных стратегических технологий. Немало споров вызывает целесообразность перевода существующих систем в облачную среду, надежность, безопасность и экономичность использования облачных ресурсов.

Облачные вычисления – это новая парадигма, предполагающая распределенную и удаленную обработку и хранение данных. «Облако» это не что иное, как некий крупный дата-центр. Сами разработчики облачных технологий определяют их как инновационную технологию, которая предоставляет динамично масштабируемые вычислительные ресурсы и приложения через Интернет в качестве сервиса под управлением поставщика услуг [6].

Таким образом, становится актуальным изучение и детальное описание облачных сервисов, принципов облачных технологий, применение их в Дата-Центрах, а так же показать процессы перехода к облачным технологиям с подробным описанием внедрения, целесообразности и тенденций дальнейшего развития облачных технологий.

Цель курсовой работы заключается в исследовании теоретических основ облачных сервисов и практическом применение их в современных Дата-Центрах.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач, а именно:

— описать историю возникновения облачных вычислений;

— показать принципы облачных технологий;

— провести анализ применения облачных технологий в Дата-Центре;

— дать описание внедрения облачных технологий.

Объект исследования курсовой работы – облачные технологии. Предметом исследования является применение облачных технологий в Дата-Центре.

Теоретической и методологической основой проведенного исследования являются работы отечественных и зарубежных специалистов по вопросам информационных технологий, международного менеджмента; практический опыт внедрения облачных сервисов в Дата-Центре.

Информационной базой курсовой работы послужили материалы российских компаний, зарубежная и российская монографическая литература, нормативные, законодательные и справочные материалы, характеризующие различные аспекты информационных технологий и облачные технологии в частности.

Практическая значимость курсовой работы определяется возможностью применения ее теоретических и практических результатов для решения задач по внедрению облачных сервисов в Дата-Центрах, созданию защищённого надёжного пространства, эффективному использованию вычислительных ресурсов, сокращению расходов на инфраструктуру, снижению затрат на программное обеспечение, повышению гибкости и скорости реагирования системы, легкой архивации, повышению доступности приложений и обеспечению непрерывности работы организации, увеличению результативности финансово-производственной деятельности компании в целом.

1. Облачные сервисы

1.1. История возникновения облачных вычислений

Впервые концепция распределённых вычислений была озвучена ещё в 60х годах. Джон Маккарти предположил, что через какое-то время все вычисления будут производиться с использованием общих ресурсов. 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 сможет получать не только данные, но и программы. Другой ученый высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям в качестве услуг (сервисов). Считается, что идеология облачных вычислений получила популярность с 2007 года благодаря быстрому развитию каналов связи и стремительно растущим потребностям пользователей. На этой стадии развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов, после чего их развитию поспособствовал ряд факторов:

1. Скорость передачи данных сети Интернета, в 90-е годы не позволяла получить значительного скачка в развитии в облачной технологии, так как практически ни одна компания ни технологии того времени не были готовы к этому. Однако рост скорости Интернета дал толчок скорейшему развитию облачных вычислений.

2. Компания Salesforce.com в 1999 году стала первой компанией предоставившей доступ к своему приложению через веб-сайт, по принципу – программное обеспечение как сервис (SaaS).

3. Облачный веб-сервис разработанный 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. Важную роль в развитии облачных технологий сыграли технологии виртуализации, в частности ПО, позволяющее создавать виртуальную инфраструктуру.

7. Развитие инфраструктуры способствовало не столько быстрому росту облачных технологий, но и доступности данной. Что касается технического прогресса, то значительную роль в этом сыграло создание многоядерных процессоров и увеличения емкости накопителей информации.

С тех пор развитие «облаков» проходило стремительно, многие компании перешли на них при первой возможности, а вскоре появились и сервисы, предоставляющие услуги распределённых вычислений своим клиентам.

Облачные вычисления (англ. Cloud computing) – это модель обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа к общим вычислительным ресурсам (серверам, устройствам хранения данных, прикладным программам, приложениям и сервисам), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и обращению к провайдеру [11].

К достоинствам облачных технологий можно отнести [19]:

Эффективное использование вычислительных ресурсов. Вместо нескольких серверов, загруженных на 5-20%, можно использовать один, используемый на 50-70%. С помощью виртуализации можно достичь более эффективного использования ресурсов, поскольку она обеспечивает объединение стандартных ресурсов инфраструктуры и преодолевает ограничения устаревшей модели «одно приложение на сервер».

Сокращение расходов на инфраструктуру: виртуализация позволяет сократить количество серверов и связанного с ними ИТ оборудования в информационном центре. В результате этого потребности в обслуживании, электропитании и охлаждении аппаратных ресурсов сокращаются и на ИТ затрачивается гораздо меньше средств.

Снижение затрат на программное обеспечение. Некоторые производители программного обеспечения ввели отдельные схемы лицензирования специально для виртуальных сред.

Повышение гибкости и скорости реагирования системы: виртуализация предлагает новый метод управления инфраструктурой и помогает ИТ-администраторам затрачивать меньше времени на выполнение повторяющихся заданий – например, на инициацию, настройку, отслеживание и техническое обслуживание. При использовании виртуального сервера возможен моментальный запуск на любой вычислительной аппаратной инфраструктуре, а если подобного виртуального сервера нет, то можно скачать готовую виртуальную машину с установленным и настроенным сервером из библиотек, поддерживаемых компаниями разработчиками гипервизоров (программ для виртуализации). Несовместимые приложения могут работать на одном компьютере. При использовании виртуализации на одном сервере возможна установка серверов с OS Linux и Windows, шлюзов, баз данных и прочих абсолютно несовместимых приложений.

Повышение доступности приложений и обеспечение непрерывности работы организации: благодаря надежной системе резервного копирования и миграции виртуальных сред, целиком, без перерывов в обслуживании вы сможете сократить периоды планового простоя и обеспечить быстрое восстановление системы в критических ситуациях. «Падение» одного виртуального сервера не ведет к потере остальных виртуальных серверов. Кроме того, в случае отказа одного физического сервера, возможно, произвести автоматическую замену на резервный сервер. Причем это происходит не заметно для пользователей без перезагрузки. Тем самым обеспечивается непрерывность деятельности организации.

Возможности легкой архивации. Поскольку жесткий диск виртуальной машины обычно представляется в виде файла определенного формата, расположенный на каком-либо физическом носителе, виртуализация дает возможность простого копирования этого файла на резервный носитель как средство архивирования и резервного копирования всей виртуальной машины целиком. Возможность извлечь из архива сервер полностью – еще одна замечательная особенность. Можно извлечь сервер из архива, не уничтожая текущий сервер, и посмотреть положение дел за прошлый период.

Повышение управляемости инфраструктуры: использование централизованного управления виртуальной инфраструктурой позволяет сократить время на администрирование серверов, обеспечивает балансировку нагрузки и «живую» миграцию виртуальных машин.

Многие учреждения не в полной мере используют имеющиеся объемы для хранения данных и задействуют менее 30% мощности своих серверов. Низкий уровень использования в данном случае свидетельствует о наличии в основном простаивающих резервных мощностей, необходимых для обеспечения периодического или неожиданного спроса на выполнение ключевых функций [16].

В 2008 корпорации HP, Intel, и Yahoo! создали совместную вычислительную лабораторию Cloud Computing Test Bed, направленную на совершенствование облачных технологий и приёмов работы с ними. Идея аренды приложений, платформ разработки, вычислительных мощностей, хранилищ и любых других «облачных» сервисов повторяет путь Интернета от экспериментальной системы к серьезному пользовательскому инструменту. Технология облачных вычислений способна в корне изменить облик информационных технологий.

1.2. Принцип облачных технологий

Термин Облачные вычисления (Cloud computing) – синоним более точного термина «Распределённые вычисления». Суть этой идеи проста – если для какого-либо расчёта не хватает мощностей одного компьютера, можно подключить к этой работе другие ПК в сети, что существенно увеличит объём доступных для использования ресурсов и, следовательно, сократить время, требуемое на выполнение всех операций. Термин «облачные» возник в результате буквального словесного описания картинок, приводимых в книгах по компьютерным сетям, где ПК пользователя соединялось линией с остальной сетью, которая изображалась в виде облачка [9].

Рис. 1. Облачный сервис [12]

Облачные вычисления определяются Национальным институтом стандартов и технологии США (NIST5) как «модель для удобного сетевого доступа к общему хранилищу данных с настраиваемыми вычислительными ресурсами (например, к сетям, серверам, системам хранения, приложениям и услугам), который может быть осуществлён быстро, при минимальной необходимости в управлении и взаимодействии с поставщиком услуг» [8].

Облачные вычисления – это новая парадигма, предполагающая распределенную и удаленную обработку и хранение данных. «Облако» это не что иное, как некий крупный дата-центр (или сеть взаимосвязанных между собой серверов). Сами разработчики облачных технологий определяют их как инновационную технологию, которая предоставляет динамично масштабируемые вычислительные ресурсы и приложения через Интернет в качестве сервиса под управлением поставщика услуг [19].

Рис. 2. Облачные сервисы [3]

Суть концепции облачных вычислений заключается в предоставлении конечным пользователям удаленного динамического доступа к услугам, вычислительным ресурсам и приложениям (включая операционные системы и инфраструктуру) через Интернет. Развитие сферы хостинга было обусловлено возникшей потребностью в программном обеспечении и цифровых услугах, которыми можно было бы управлять изнутри, но которые были бы при этом более экономичными и эффективными. Концепция облачных вычислений значительно изменила традиционный подход к доставке, управлению и интеграции приложений. По сравнению с традиционным подходом, облачные вычисления позволяют управлять более крупными инфраструктурами, обслуживать различные группы пользователей в пределах одного облака, а также означают полную зависимость от провайдера облачных услуг. Для обеспечения согласованной работы ЭВМ, которые предоставляют услугу облачных вычислений, используется специализированное ПО, обобщённо называющиеся «middleware control».

Это ПО обеспечивает мониторинг состояния оборудования, распределение нагрузки, обеспечение ресурсов для решения задачи. В общем случае, сервисы облачных вычислений представляют собой онлайновые приложения, доступ к которым обеспечивается посредством обычного браузера. Нет никакой особой разницы, развлекательные ли это сервисы, или специализированные приложения, суть одна: пользователю совершенно не нужно обладать определённым производительным «железом» для запуска специфического программного приложения, ему достаточно лишь обратиться через Интернет к соответствующему провайдеру и оплатить услугу.

Можно выделить основные принципы построения облачной технологии [5]:

1. Работа в сети. Возможность использования только в online режиме.

2. Виртуализация. Благодаря ей, пользователи получают столько ресурсов, сколько им надо.

3. Предоставление распределённых вычислений - это услуги. Клиенту облачного сервиса предоставляется определённый набор услуг, которыми он может. При этом он платит за сам факт предоставления тех или иных вычислительных мощностей.

4. Простота и стандартность. Все, что предлагается внутри облака, доступно через самые простые вызовы API и протоколы. Огромную популярность завоевал так называемый протокол REST, с помощью которого все операции над данными можно производить через http-запросы.

Существует ряд моделей обслуживания [4]:

1. 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. Контроль и управление основной физической и виртуальной инфраструктурой «облака» осуществляется облачным провайдером.

2. 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. 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.

3. 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.

Рис. 3. Модели обслуживания [4]

Для реализации облачных вычислений существуют различные модели их развертывания – «облака» частные, гибридные или публичные (рис. 4).

Рис. 4. Модели развертывания облачных технологий [15]

1. Частное облако (англ. private cloud) – инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений внутри организации). Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации, как самой организации, так и третьей стороны. Инфраструктура может размещаться либо в помещениях заказчика, либо у внешнего оператора.

Частные облака обладают теми же преимуществами, что и общедоступные, но с одной важной особенностью: предприятие само занимается установкой и поддержкой облака. Сложность и стоимость создания внутреннего облака могут быть очень высоки, а расходы на его эксплуатацию могут превышать стоимость использования общедоступных облаков.

Следует отметить, что у частных облаков есть преимущества перед публичными: более детальный контроль над различными ресурсами облака обеспечивает компании любые доступные варианты конфигурации. Кроме того, частные облака идеальны, когда нужно выполнять работы, которые нельзя доверить общедоступному облаку из соображений безопасности

2. Публичное облако (англ. public cloud) – это облачные услуги, предоставляемые поставщиком. Они находятся за пределами корпоративной сети. Пользователи данных облаков не имеют управлять данным облаком или обслуживать его, вся ответственность возложена на владельца этого облака. Поставщик облачных услуг принимает на себя обязанности по установке, управлению, предоставлению и обслуживанию программного обеспечения, инфраструктуры приложений или физической инфраструктуры. Клиенты платят только за ресурсы, которые они используют.

Абонентом предлагаемых сервисов может стать любая компания и индивидуальный пользователь. Они предлагают легкий и доступный по цене способ развертывания веб-сайтов или бизнес-систем с большими возможностями масштабирования, которые в других решениях были бы недоступны. Вместе с тем услуги публичных облаков в основном предоставляются в виде стандартных конфигураций, то есть исходя из условий наиболее распространенных случаев использования. Это значит, что у пользователя остается меньше возможностей по выбору конфигурации по сравнению с системами, в которых ресурсами управляет сам потребитель. Следует также иметь в виду, что, поскольку потребители слабо контролируют инфраструктуру, процессы, требующие строгих мер безопасности и соответствия нормативным требованиям, не всегда подходят для реализации в общедоступном облаке.

3. Гибридное облако (англ. hybrid cloud) – представляют собой сочетание публичных и частных облаков. Обычно они создаются предприятием, а обязанности по управлению ими распределяются между предприятием и поставщиком общедоступного облака. Гибридное облако предоставляет услуги, часть которых относится к частным, а часть к общедоступным. Обычно такой тип облаков используется, когда организация имеет сезонные периоды активности. Другими словами, как только внутренняя ИТ-инфраструктура не справляется с текущими задачами, часть мощностей перебрасывается на публичное облако, а также для предоставления доступа пользователям к ресурсам предприятия через публичное облако. Хорошо продуманное гибридное облако может обслуживать как требующие безопасности критически важные процессы, такие как получение платежей от клиентов, так и более второстепенные.

Основным недостатком этого типа облака является сложность эффективного создания подобных решений и управления ими. Необходимо получать услуги из разных источников и организовать их так, как если бы это был единый источник. Взаимодействие между частным и общедоступным компонентами может еще больше усложнить решение.

Практически 100% пользователей «принимают» облачные сервисы и остаются удовлетворёнными работой с ними. Сегодня лидирующие позиции в рейтинге спроса занимают услуги предоставления корпоративной почты по модели SaaS, а также средства «совместной работы из облака»; доля этих сервисов в структуре продаж департамента облачных технологий компании Softline составляет – 73,6% от общего объема продаж SaaS решений. Далее следуют антиспамовые и антивирусные системы защиты – 15,2%, решения для видеоконференций – 7,4%, а также прочие сервисы – 3,8% [19].

Преимущества облачных технологий – экономия [18]:

1. Средств на программное обеспечение

2. На ИТ-специалистах

3. Электроэнергии

4. Серверного дискового пространства.

Недостатки облачных технологий [18]:

1. Не все данные можно доверить стороннему провайдеру в Интернете, тем более, не только для хранения, но ещё и для обработки.

2. Далеко не каждое приложение позволяет сохранить хотя бы на флэшку промежуточные этапы обработки, а также финальный результат работы, а ведь онлайновые результаты удобны не всегда.

3. Всегда остаётся риск, что провайдер онлайновых сервисов однажды не сделает резервную копию данных – как раз перед крушением сервера. Риск этот, впрочем, вряд ли превышает опасность того, что пользователь сам упустит свои данные.

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. Тем не менее, многие эксперты придерживаются той точки зрения, что преимущества и удобства перевешивают возможные риски использования подобных сервисов.

2. Облачные технологии в Дата-Центре

2.1. Дата-Центр

В настоящее время крупные вычислительные облака состоят из тысяч серверов, размещенных в центрах обработки данных (ЦОД). Они обеспечивают ресурсами десятки тысяч приложений, которые одновременно используют миллионы пользователей.

Дата-Центр – это центр обработки данных (ЦОД), по своей сути представляет собой увеличенную копию обыкновенной серверной комнаты. Впрочем, имеется и ряд несомненных отличий, которые носят принципиальный характер. Как правило, необходимость в создании Дата-Центра появляется тогда, когда организация или предприятие испытывают потребность в бесперебойности и управляемости оборудования, а от ИТ-инфраструктуры зависит состояние бизнеса [9].

Самые первые Дата-Центры стали появляться в нашей стране еще в конце 90-х годов минувшего столетия. Заказывали их создание чаще всего банковские учреждения, государственные предприятия и организации, осуществляющие деятельность в сфере нефтеперерабатывающей промышленности.

Дата-Центр может быть многопользовательским или предназначенным для эксплуатации одним предприятием. В первом случае он оказывает самый широчайший спектр услуг: аренду сервера, размещение сервера, хостинг, и многое другое. Такой ЦОД наилучшим образом подойдет для компаний, работающих в секторе малого и среднего бизнеса, поскольку с его помощью можно будет избежать дополнительных затрат на модернизацию инфраструктуры в сфере ИТ и получить качественный сервис с гарантией надежности.

Любой ЦОД обеспечивает абсолютную сохранность корпоративной информации, грамотную обработку и последующее хранение данных, а также поддержание необходимого режима автоматизации задач, выполняемых предприятием.

Преимущество Дата-Центра в том, что человек или компания, может, из любой точки планеты, используя любое устройство доступа в сеть, работать с необходимой и достаточной вычислительной мощностью, требуемым объемам памяти, всем необходимым программным обеспечением, которое будет работать и храниться на серверах в Дата-Центре.

Услуги, предоставляемые Дата-Центрами, можно разделить на четыре группы в зависимости от «глубины» аутсорсинга ИТ-инфраструктуры. Во-первых, это аренда стойко-мест с целью размещения собственного оборудования клиента (colocation). Во-вторых, это аренда выделенных физических серверов (dedicated server) и хостинг сайтов, когда заказчик отказывается от приобретения собственных мощностей и получает в эксплуатацию сегмент физической инфраструктуры провайдера. Перечисленные сервисы относятся к традиционным услугам ЦОД. Третий этап погружения в аутсорсинг – это аренда виртуальных машин (IaaS, Infrastructure-as-a-Service), когда клиент получает гарантированные вычислительные мощности без привязки к определенному физическому серверу. Четвертый вариант – это аренда готовых приложений (SaaS, Software-as-a-Service) без необходимости рассчитывать требуемые для их работы вычислительные ресурсы. Последние две категории сервисов часто объединяют под названием «облачные услуги», так как клиент получает доступ к заказанным ресурсам и приложениям из удаленного Дата-Центра без обязательного доступа к его физической инфраструктуре [8].

Очевидно, что рынок развивается по пути «углубления» аутсорсинга. В 2000-х в структуре услуг ЦОД преобладали colocation и хостинг. В 2010–2011 гг. появились первые облачные сервисы. К настоящему моменту большинство крупных Дата-Центров предлагают услуги аренды виртуальных машин. Хотя сегмент облаков растет очень высокими темпами, его доля остается скромной. Около половины выручки рынка Дата-Центров по-прежнему приходится на самый консервативный вид услуг – colocation.

2.2. Рабочий стол как сервис

Концепция потребления IT-услуг по модели Desktop as a Service (DaaS) (Рабочий стол) или как ее называют в среде корпоративных заказчиков Virtual Desktop Infrastructure (VDI) – это технология, позволяющая создавать виртуальную ИТ-инфраструктуру и разворачивать полноценные рабочие места на базе одного сервера, на котором работает множество виртуальных машин [7].

Виртуальные машины, с которыми работают пользователи, ничем не отличаются от обычных персональных компьютеров. Однако технология VDI позволяет держать всю необходимую для работы информацию под рукой в любом месте, где есть доступ к Интернету (дома, в деловых поездках, на отдыхе). Удалённая работа становится очень простой и комфортной. Вся информация из виртуального компьютера хранится в Дата-Центрах. Это обеспечивает её гарантированную защиту от потери (все данные проходят процедуру автоматического резервного копирования), случайного или преднамеренного удаления, а также от доступа к ней посторонних лиц.

Обслуживание виртуальных рабочих мест (в частности установка ПО, обновление приложений и т.д.) производится централизовано, что позволяет минимизировать временные затраты, а также значительно снизить нагрузку на системных администраторов. Также происходит экономия денежных средств на покупке лицензионного программного обеспечения для каждого компьютера и содержании дополнительного штата специалистов.

Технология VDI позволяет развернуть свое рабочее место и получить доступ ко всей информации не только с ПК, но и ноутбука, смартфона или другого авторизованного устройства.

Доступ к виртуальной машине осуществляется посредством специального клиентского ПО, устанавливаемого на устройстве, либо непосредственно через Web-браузер, что является очень гибким, но менее безопасным решением. Для предоставления доступа пользователей к виртуальным машинам каждый разработчик VDI-решения предлагает свой протокол, функционирующий поверх TCP/IP, и являющийся по его заявлениям самым быстрым, надежным и безопасным. Защита трафика осуществляется, как правило, посредством протокола SSL, встраиваемого в протокол передачи виртуальных рабочих столов, что является надежным и хорошо зарекомендовавшим себя решением. Системы разграничения доступа к VDI, как правило, поддерживают двухфакторную аутентификацию, которая является необходимым требованием при подключении к виртуальным машинам из-за пределов периметра корпоративной сети.

Несмотря на то, что физически виртуальная машина находится в Дата-Центре, VDI позволяет виртуальной машине напрямую взаимодействовать с периферийными устройствами (принтер, сканер) и съемными носителями информации (USB-диски, CD/DVD, карты памяти), подключенными к рабочему ПК. Кроме того, возможен файловый обмен информацией между виртуальной машиной и клиентской системой. Безусловно, это очень удобно для конечного пользователя, однако очень рискованно с точки зрения безопасности, поскольку может послужить причиной утечки конфиденциальной информации. Так же, возникает риск заражения виртуальной машины и всей инфраструктуры вредоносным ПО. Поэтому открывать пользователю возможность обмена данными с клиентской платформой следует очень осторожно и только в случае крайней необходимости [10].

Идеальным вариантом является закрытие любых вариантов обмена данными между виртуальной машиной и рабочим местом. В этом случае конфиденциальная информация будет надежно защищена, поскольку не покидает пределов Дата-Центра.

Таким образом, можно выделить сильные стороны технологии VDI [9]:

1. Универсальность использования

2. Безопасность и защита информации от потери и доступа к ней посторонних лиц

3. Возможность централизованного управления и контроля

4. Гибкость

5. Экономия временных и денежных ресурсов на обслуживании традиционных компьютеров.

Среди недостатков VDI можно отметить [9]:

1. Неизбежные инвестиции на начальном этапе (закупка и настройка оборудования, программного обеспечения, сети и т.д.)

2. Возможны трудности в работе для удалённых пользователей при запуске объёмных приложений с большим количеством мультимедийных элементов

3. Зависимость от Интернета (в дополнение – сопутствующий рост трафика).

Непрерывное и стремительное развитие интернета позволит уже совсем скоро минимизировать или даже полностью исключить немногочисленные недостатки VDI, которые существуют на данный момент.

2.3. Услуга хранения данных

StaaS (англ. Storage-as-a-Service) – услуга хранения данных обеспечивает размещение и хранение большого объема данных удаленно на серверах облака. Это выгодно предприятиям, которым необходимо хранить большие объемы данных и избегать затрат связанных с приобретением нового сервера или диска. Данные будут доступны в офисе, дома и в любом другом месте, где доступен интернет [20].

Услуга подходит предприятиям любого размера и частным лицам. Облако особенно удобно для тех, кто создает объемные файлы и кому необходим доступ к ним с разных мест, например: дизайнерам, архитекторам, рекламным предприятиям, и.др. Существуют различные способы хранения резервных копий корпоративных данных: использование собственной инфраструктуры или потребление услуг хранения информации, предоставляемых Дата-Центрами. Создание собственной инфраструктуры, как правило, связано со значительными капитальными затратами. Эта инфраструктура нуждается в постоянном обслуживании, а растущий объем корпоративной информации требует постоянного ее наращивания. Важность хранимой информации определяет и высокие требования к обеспечению отказоустойчивости и безопасности. Услуги хранения данных, предоставляемые Дата-Центрами, позволяют компаниям экономить на капитальных вложениях и операционных затратах. В то же время появляется возможность оперативно увеличивать необходимый объем хранилища [16].

Для предоставления данной услуги современные Дата-Центры используют специальное оборудование системы хранения данных (СХД). Это конгломерат специализированного оборудования и программного обеспечения, который предназначен для хранения и передачи больших массивов информации. Позволяет организовать хранение информации на дисковых площадках с оптимальным распределением ресурсов. В организациях по всему миру ежеминутно вырастают объемы хранимой и обрабатываемой информации. Уникальная информация становится все дороже, ее объём каждый год увеличивается многократно, а её хранение требует затрат. Ввиду этого организации стремятся не только формировать развитие инфраструктуры хранения данных, но и изыскивать возможности улучшения и повышения экономической эффективности СХД: снижения энергопотребления, расходов на сервис, общей стоимости владения и закупки систем резервного копирования и хранения.

Рис. 5. СХД Hitachi Unified Storage 100 [18]

Как правило, система хранения данных содержит следующие подсистемы и компоненты [18]:

1. Устройства хранения (дисковые массивы, ленточные библиотеки)

2. Инфраструктуру доступа к устройствам хранения

3. Подсистему резервного копирования и архивирования данных

4. Программное обеспечение управления хранением

5. Систему управления и мониторинга.

На практике к СХД подключается не один сервер, а многие десятки и сотни. Это диктует ряд ключевых требований к системам такого рода [18]:

1. Надёжность и отказоустойчивость. В СХД предусмотрено полное или частичное резервирование всех компонент – блоков питания, путей доступа, процессорных модулей, дисков, кэша и т.д. Обязательно наличие системы мониторинга и оповещения о возможных и существующих проблемах.

2. Доступность данных. Обеспечивается продуманными функциями сохранения целостности данных и возможностью добавления (обновления) аппаратуры и программного обеспечения в горячем режиме без остановки комплекса.

3. Средства управления и контроля. Управление СХД осуществляется через web-интерфейс или командную строку, есть функции мониторинга и несколько вариантов оповещения администратора о неполадках. Доступны аппаратные технологии диагностики производительности.

4. Производительность. Определяется числом и типом накопителей, объёмом кэш-памяти, вычислительной мощностью процессорной подсистемы, числом и типом внутренних и внешних интерфейсов, а также возможностями гибкой настройки и конфигурирования.

5. Масштабируемость. В СХД обычно присутствует возможность наращивания числа жёстких дисков, объёма кэш-памяти, аппаратной модернизации и расширения функционала с помощью специального ПО. Все перечисленные операции производят без значительного переконфигурирования и потерь функциональности, что позволяет экономить и гибко подходить к проектированию ИТ-инфраструктуры.

3. Переход к облачным технологиям

3.1. Внедрение облачных технологий

В рамках перехода к облачной среде компании используют процессы и инструментальные средства планирования для сокращения затрат, ускорения развертывания и повышения готовности систем. Эти процессы и инструментальные средства предоставляют системным администраторам информацию, необходимую для управления средой и планирования будущих потребностей в вычислительной мощности.

Внедряя облачные вычисления, заказчики рассчитывают, что виртуализация позволит сократить необходимое количество серверов и позволит уменьшить количество аппаратных средств, лицензий на программное обеспечение, энергопотребление и объем работ по техническому обслуживанию. Поэтому чрезвычайно важно определить оптимальный объем облачной инфраструктуры, необходимый для удовлетворения прогнозируемых потребностей заказчиков и пользователей. При слишком малом количестве вычислительных ресурсов запросы от пользователей будут вынуждены ожидать освобождения ресурсов либо будут отклоняться до тех пор, пока в среду не будут добавлены дополнительные аппаратные средства. При слишком большом количестве вычислительных ресурсов расходы на аппаратные средства и прочие затраты сводят на нет ожидаемое от облачной технологии сокращение затрат.

Для успешного планирования облачной среды правильно оценить 5 важных условий [15]:

1. Доступный объем вычислительных мощностей в ЦОД

2. Текущее потребление вычислительных мощностей

3. Вычислительная мощность

4. Прогноз в отношении новых запросов

5. Окупаемость инвестиций

Среда облачных вычислений состоит из физических серверов, содержащих ресурсы, которые могут совместно использоваться несколькими пользователями и приложениями. Каждый сервер имеет дисковое хранилище, а также один или несколько процессорных блоков с памятью. Поскольку облачные среды являются виртуализованными, для каждого пользовательского запроса выделяется определенная доля общего объема ресурсов процессора, памяти и дискового хранилища. Такое дробное выделение ресурсов обеспечивает максимальную гибкость.

Одна из основных целей планирования вычислительной мощности состоит в том, чтобы обеспечить необходимую вычислительную мощность в нужный момент независимо от того, когда наступит этот момент: сейчас, завтра или через 20 лет.

Управление вычислительной мощностью является жизненно важным направлением деятельности в контексте облачных вычислений. Правильно реализованное планирование вычислительной мощности обеспечивает предоставление пользователям необходимых вычислительных ресурсов для создания инновационных решений и соблюдения целей по производительности бизнес-приложений, одновременно способствуя достижению финансовых целей организации.

Современные высокопроизводительные многоядерные серверы имеют большие объемы памяти и громадные объемы дисковой памяти, которые могут быть использованы в полной мере за счет применения технологий виртуализации – одного из ключевых компонентов облачных вычислений. Такая насыщенная ресурсами информационная среда открывает новые и более эффективные способы планирования для обеспечения оптимального распределения ресурсов [12].

Среды облачных вычислений обеспечивают удобство доступа к вычислительным ресурсам. При тщательном планировании облачная среда может создавать впечатление бесконечного количества предоставляемых вычислительных ресурсов. Организации, которые используют грамотно подобранный набор процессов для мониторинга и планирования использования ИТ-ресурсов, могут рассчитывать на получение полноценной отдачи от обещанных преимуществ облачных вычислений.

3.2. Целесообразность перехода

Решение об использовании облачных вычислений должно приниматься с учетом состояния собственной информационной системы предприятия. Можно выделить три основных состояния информационной системы [4]:

- на предприятии проведены необходимые мероприятия по модернизации информационной системы, которая отвечает предъявляемым требованиям к ее эффективности;

- информационная система является неэффективной или проводится реинжиниринг бизнес-процессов;

- информационная система находится в стадии формирования, например, на новом предприятии.

С экономической точки зрения немедленный переход к облакам в первом случае не является оправданным. В данной ситуации целесообразным может быть перенос в облака новых появляющихся сервисов и разработка концепции перехода к облачным вычислениям в будущем.

Во втором и, особенно в третьем случае перенос информационного обслуживания в облака может оказаться наиболее приемлемым шагом построения эффективных информационных сервисов предприятия. Причем, в состоянии качественных изменений всего предприятия возможен поэтапный переход к облачным сервисам. Для новых предприятий выбор в пользу облачного обслуживания может дать максимально возможный экономический и технологический эффекты.

При переходе к новой форме информационного обеспечения бизнеса необходимо учитывать правовые аспекты использования новых информационных технологий. Использование облаков может быть полностью или частично исключено из-за правовой неопределенности в области обеспечения информационной безопасности, отсутствия правовой базы регламентации взаимодействия организаций, предоставляющих услуги облачных вычислений, и предприятий-потребителей этих услуг.

Качественный анализ эффективности перехода к облачным вычислениям является обязательным этапом. Но окончательное решение о возможности такого шага и конкретном содержании процесса перехода необходимо принимать на основе количественных показателей эффективности.

Постановка задачи перехода к облачным вычислениям должна предусматривать выбор цели перехода, определение показателей эффективности процессов информационного обеспечения предприятия, определение оптимальной структуры взаимодействия предприятия с организацией, предоставляющей услуги облачных вычислений.

С позиций руководства предприятия целью перехода к новой структуре информационного обеспечения бизнеса является достижение максимального планируемого прироста чистой прибыли от реализации облачных вычислений. Поэтому величина прироста чистой прибыли может использоваться в качестве целевой функции для определения критерия оптимальности перехода к облачным вычислениям. Критерий оптимальности должен включать и ряд ограничений по надежности и безопасности информации, а также возможных технологических, организационных, структурных ограничений и условий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Без сомнения сервисы, предлагаемые по различным моделям облачных вычислений, будут только развиваться. Подтверждением тому служит уже появившиеся в огромном количестве сервисы на основе облачных сервисов. Chrome OS от Google является результатом как раз такой концепции – операционная система занимает минимум места на жестком диске и является фактически расширенной версией браузера, благодаря которому и осуществляется доступ к различным сервисам.

С одной стороны облачные сервисы еще только развиваются. Многие проекты находятся на стадии развития и далеки до финальных версий, многие пользователи с боязнью полагаются на новые возможности. С другой стороны интерес к данной технологии слишком велик со стороны разработчиков. Крупные компании стремятся вкладывать силы и средства в свои облачные проекты, чтобы занять свою нишу в данной сфере, даже не смотря на то, что пока не известно какое направление данной технологии окажется более востребованным и прибыльным. Но уже сейчас облачные сервисы стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и эта тенденция будет только расти. В ближайшем будущем мы сможем наблюдать рост рынка облачных технологий, новых решений и разработчиков, которые присоединятся к таким грандам как Amazon, IBM, Microsoft, Google и т.д.

Таким образом, становится актуальным изучение и детальное описание облачных сервисов, принципов облачных технологий, применение их в Дата-Центрах, а так же показать процессы перехода к облачным технологиям с подробным описанием внедрения, целесообразности и тенденций дальнейшего развития облачных технологий.

В соответствии с поставленными в курсовой работе задачами и проведёнными соответствующими исследованиями получены следующие результаты:

1. На основе изучения и обобщения накопленного отечественного и зарубежного научного опыта сформулированы и систематизированы теоретические основы облачных сервисов и практическое применение их в современных Дата-Центрах.

2. Подробно описана история возникновения облачных вычислений, показаны принципы облачных технологий.

3. Проведён детальный анализ применения облачных технологий в Дата-Центре с описанием предоставляемых услуг.

4. Дано описание целесообразности внедрения облачных технологий. Внедряя облачные вычисления, заказчики рассчитывают, что виртуализация позволит сократить необходимое количество серверов и позволит уменьшить количество аппаратных средств, лицензий на программное обеспечение, энергопотребление и объем работ по техническому обслуживанию. Поэтому чрезвычайно важно определить оптимальный объем облачной инфраструктуры, необходимый для удовлетворения прогнозируемых потребностей заказчиков и пользователей.

Проведённый полный анализ облачных сервисов позволяет применять научные и практические результаты курсовой работы для решения задач по внедрению облачных сервисов в Дата-Центрах, созданию защищённого надёжного пространства, эффективному использованию вычислительных ресурсов, сокращению расходов на инфраструктуру, снижению затрат на программное обеспечение, повышению гибкости и скорости реагирования системы, повышению результативности финансово-производственной деятельности компании в целом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Конституция Российской Федерации. – М.: Изд-во Эксмо, 2010. – 50 с.

2. ФЗ РФ от 27.07.2006 № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (действующая редакция, 2016).

3. Баталов С.А. Информационные системы и технологии. – Уфа: УГАЭС, 2016. – 480 с.

4. Благовещенская М.М. Информационные технологии систем управления технологическими процессами: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2011. – 768 с.

5. Гаврилов М.В. Информатика и информационные технологии: учебник для вузов. – М.: Юрайт-издат, 2014. – 350 с.

6. Денисов Д.В. Перспективы развития облачных вычислений. – М.: Издательство «Университет», 2009. – 322 с.

7. Информационные технологии: учебник для академического бакалавриата / под ред. В. В. Трофимова. – М.: Юрайт, 2014. – 624 с.

8. Клементс С., Доннеллан М. Аутсорсинг бизнес-процессов. – М.: Вершина, 2012. – 182 с.

9. Клементьев И.П., Устинов В.А. Введение в облачные вычисления. – УГУ, 2013. – 233 с.

10. Корнеев И.К. Информационные технологии в работе с документами. – М.: Проспект, 2015. – 267 с.

11. Маркелов А.С. Практическое знакомство с облачной операционной системой. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 248 с.

12. Монахов Н.В., Кузьменков Д.А. Облачные технологии. Теория и практика. – М.: МАКС Пресс, 2013. – 128 с.

13. Орлов С.А. Программная инженерия. – СПб.: Питер, 2016. – 640 с.

14. Патрушина С.М. Информатика. Информационные технологии. Информационные системы. – М.: Феникс, 2014. – 368 с.

15. Прончев Г.Б., Монахов Д.Н. Информационные технологии в науке и образовании. – М.: МАКС Пресс, 2015. – 200 с.

16. Сафонов В.А. Платформа облачных вычислений. – М.: издательство ИУИТ, 2013. – 240 с.

17. Смелянский Р.Л. Компьютерные сети. – М.: Академия, 2014. – 304 с.

18. Федотова Е.Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности. – М.: ИНФРА-М, 2013. – 368 с.

19. Облачные вычисления. www.tadviser.ru

20. Модели сервисов облачных вычислений: платформа как сервис. www.ibm.com

21. Облачные технологии в Дата-Центрах. www.intuit.ru