Введение в облачные вычисления и технологии

Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ





В.В. ГУБАРЕВ,
С.А. САВУЛЬЧИК, Н.А. ЧИСТЯКОВ


ВВЕДЕНИЕ
В ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ


Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия










НОВОСИБИРСК

2013

УДК 004.42(075.8)
     Г 93
Выполнено в рамках Программы стратегического развития НГТУ

Рецензенты: канд. техн. наук, доцент АД Гунько канд. техн. наук, доцент С.Н Мамойленко канд. техн. наук, доцент А.А. Малявко

Работа подготовлена на кафедре вычислительной техники по дисциплине «Грид-системы и технологии» для студентов V курса очной формы обучения АВТФ (направления 230100.68 «Информатика и вычислительная техника» и 231000.68 «Программная инженерия»)

      Губарев В.В.
Г 93 Введение в облачные вычисления и технологии: учеб. пособие / В.В. Губарев, С.А. Савульчик, Н.А. Чистяков. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013.- 48 с.
         ISBN 978-5-7782-2252-6
         Учебно-методическое пособие содержит теоретический материал, изучаемый студентами V курса очной формы обучения по дисциплине «Грид-системы и технологии» по направлению «Информатика и вычислительная техника».
         Четыре главы пособия направлены на знакомство студентов с программными пакетами Eucalyptus и euca2ools, углубленное изучение euca2ools, контекстуализацию виртуальных машин и разработку программ для облачных технологий.
         Каждая глава содержит необходимый теоретический материал, примеры для лучшего его понимания, задания для самостоятельной работы и дополнительные материалы, помогающие закреплению знаний и получению практических навыков. Завершается пособие вопросами для аттестации полученных компетенций.


ISBN 978-5-7782-2252-6

УДК 004.42(075.8)

                      © Губарев В.В., Савульчик С.А., Чистяков Н.А., 2013
                                              © Новосибирский государственный технический университет, 2013

            ВВЕДЕНИЕ


   Термин облачные (cloud - англ.) впервые был употреблен менее 10 лет назад, в 1993 году, Эриком Шмидтом, главным технологом и членом правления Sun Microsystems, а сейчас уже мощно используется во всех странах мира, переходя от сферы вычислений к другим сферам информационных услуг, постепенно обрастая всеми атрибутами облачных технологий [1,2].
   Под облачными же вычислениями понимается технология обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как интернет-сервис. Облачная обработка данных как концепция включает в себя идею «все (инфраструктура, платформа, ПО, данные, рабочее место и пр.) как услуга» с помощью Интернета и виртуализации. Виртуализация данных - это процесс представления их пользователям посредством интерфейса, скрывающего все технические аспекты хранения данных (способ, местоположение, структуры, язык доступа) [1; 2011, № 5, с. 52]. Суть виртуализации в абстрагировании данных от конкретной формы их хранения, сбора ресурсов в общий пул и их дальнейшее распределение между потребителями.
   В марте 2006 года¹ фирма Amazon вводит в обращение термин Elastic Computer Cloud, а 9 августа того же года уже глава Sun Microsystems Эрик Шмидт впервые публично вводит термин Cloud Computing на международной конференции. С 2006 года начинается эра распределенных центров обработки данных (ЦОД'ов).
   К 2007 году термин облачные вычисления стал ассоциироваться с попыткой превращения вычислительной сети в компьютер с предоставлением выполнения вычислительных операций в виде услуги по

    ¹ В связи с этим март 2006 года считается месяцем рождения облаков. В 2011 году в марте было официальное празднование 5-летнего юбилея термина Cloud Computing.

3

типу предоставления энергии, телефонной и сотовой связи, коммунальных услуг и т. д.
   В 2008 году развиваются идеи сервис-ориентированных архитектур программного обеспечения (ПО) (service oriented architecture, SOA), использования их как средства интеграции бизнес-процессов и осуществляется переход от продажи программного продукта к сервисам (технологии ПО-сервис /Soft a Service/) и ПО как сервиса /Soft-as-a-Service - SaaS/. Осуществляется постепенный переход в сфере SOA к сервисам данных (DaaS), а именно платформ (Data Services Platform -DSP), шин (Data Services Bus - DSB), сервисов данных и сервисов передачи данных (File Transfer Service - FTS) [3]. В том же году создается глобальная вычислительная лаборатория Cloud Computing Test Bed для проведения исследований и разработок в области облачных вычислений (HP, Intel, Yahoo!), фирма Microsoft представляет новую ОС для облачных вычислений - Windows Azure, ранее называемую Project Red Dog, a IBM открывает новые центры облачных вычислений в СанПаулу, Бангалоре, Сеуле и Ханое. На фоне бурных дискуссий о том, являются ли облачные и связанные с ними технологии перспективным направлением, пятой коммерческой услугой после электричества, газа, воды, телефона или всего лишь пеной, шумом, поднятым журналистами, многие фирмы реально начинают работы в области масштабируемых облачных рассеянных вычислений (Cloud computing), свободных (для пользователя) от вычислительного инструментария - сервиса в виде хорошо организованных (по запросу) высоконадежных сетевых инфраструктур, разного рода виртуализированных информационных ресурсов, обеспечивающих требуемое качество обслуживания не только индивидуального пользователя, но и корпоративного с оплатой наподобие коммунальных или потребительских услуг. Начинается зарождение восьмого поколения ЭЦВМ или нового поколения средств ВТ, в котором архитектура не играет явной роли [3].
   А руководитель подразделения Yahoo Reserch Прабхар Рагхаван в момент пика интереса к облачным вычислениям (2008 год) предлагает новую редакцию высказывания Т. Д. Уотсона-старшего [3, с. 124]: «В мире всего пять компьютеров - Google, Yahoo, Microsoft, IBM и Amazon. Есть еще несколько тех, которые могут превращать электричество в вычисления с сопоставимой эффективностью» [3].
   В 2009 году Microsoft меняет идеологию средств управления: вместо управления устройствами вводит управление пользователями и их действиями на множестве устройств. Начинаются развитие грид-систем,

4

ориентированных на виртуальные сервисы (Virtual Serviceoriented Grid -VSG) и постепенный переход от старого подхода синтетической интеграции и интерпретации данных к новому - семантической интеграции, т. е. переход от сбора, обработки и анализа данных к сбору, обработке и анализу информации, содержащейся в данных, как ее носителях. Крупнейшие компьютерные фирмы (IBM, HP, Microsoft, Cisko и др.) создают Совет покупателей корпоративных облачных вычислений (Enterprise Cloud Nuyers Concil), а компания Intel представляет 48-ядерный процессор - облачный компьютер на кристалле.
   Появляются разновидности облачных вычислений: частные облака (private cloud), обслуживающие одну организацию; групповые (community), распределяемые между несколькими организациями; общедоступные (public), предоставляемые организациям и частным лицам на базе инфраструктуры провайдера облаков, и гибридные, совмещающие перечисленные.
   В 2010 году появляется первый серийный суперПК Tyan PSC (Personal Syper Computer) T-600 и принимается «Манифест облачных вычислений» (Open Cloud Manifesto).
   В 2010-2012 годах происходит постепенный перевод, точнее, великое переселение, IT, пока приложений и данных в облака. Оно идет по трем направлениям: централизованный ЦОД в частные облака; из частных в групповые и далее публичные; из публичных - в частные. При переводе ЦОД и частных информационных инфраструктур на технологии облаков начинают проявляться сложности и опасности таких переводов.
   Среди сложностей перехода существующих IT-технологий в частные облака можно отметить, например, следующие (см. [1; 2012, № 1, с. 17]):
   • трудно переводить собственные системы на сервисные принципы;
   •     облако должно быть динамичным, нужен мониторинг инкапсуляции¹ новых компонентов, прежде чем покупать новое оборудование;
   • необходимо заключать соглашения об уровне обслуживания;
   •     отсутствуют полноценные комплексные методики и решения, используя которые, можно собрать инфраструктуру частного облака, обучить, воспитать интеграторов;
   •     нельзя сводить частные облака только к виртуализации и ограничиваться созданием облака всеобщей виртуализации. Виртуализация

    ¹ Инкапсуляция (encapsulation - англ.) - скрытое описание реализации объекта (модуля программы, типа данных ...) от использующих его модулей.

5