Microsoft Windows Azure

Microsoft Windows Azure

2-е издание, исправленное

Ямпольская Л.И.
Белоцерковский А.В.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

Microsoft Windows Azure/ Л.И. Ямпольская, А.В. Белоцерковский - М.: Национальный Открытый
Университет “ИНТУИТ”, 2016

Курс для магистров и аспирантов с теоретическими лекциями, лабораторными работами и
практическими занятиями по облачной платформе Microsoft Windows Azure, ее архитектуре,
функциональности, конкретных сценариях применения и практиках использования.
Курс содержит обзор концепций, трендов и истории облачных вычислений, особое внимание
посвящено подробному описанию архитектуры, функциональности современной облачной
платформы Microsoft Windows Azure. Для иллюстрации функциональности и практического
закрепления навыков используются реальные примеры и сценарии, посвященные различным
аспектам проектирования и создания проектов на Windows Azure. Для описания действий
пользователя используются текстовые описания и скриншоты.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2014-2016
(c) Ямпольская Л.И., Белоцерковский А.В., 2014-2016

3

Введение

Описание курса, его целей, обзор облачных технологий. Облачные тренды История
облачных вычислений. Обзор платформы Windows Azure.

В 2012 году облачные вычисления, не так давно пришедшие в виде определенной
концепции в мир IT, стали больше чем простой идеей – они стали трендом в бизнесе и
даже науке. Аналитическая фирма IDC, специализирующаяся на исследованиях рынка
информационных технологий, предсказывает, что к 2016 году рынок облачных услуг
увеличится более чем на 130%, что в конкретных цифрах означает увеличение на 43
миллиарда долларов.

Краткая история облачных вычислений

Самым важным вопросом, на который необходимо ответить при рассмотрении истории
появления этого термина, это определение этого термина. До сих пор нельзя
однозначно сказать, кто впервые использовал термин “облако”, но, по некоторым
источникам, происхождение термина относится к традиции использовать облака в
рисунках компьютерных коммуникационных инфраструктур. В общем смысле термин
“облако” используется как синоним термину “Интернет”, в конкретных же реализациях
под “облаком” могут пониматься как удалённые серверы, так и сетевая
инфраструктура, так и всё целиком.

Однако необходимо понимать, что “облако”, по мнению авторов, не является
концепцией революционной, возникшей в один момент, но является концепцией
эволюционной, выросшей из идей и технологий, начало которых датируется 50-ми
годами 20-го века, когда владельцы больших мейн-фреймов (академические
учреждения и корпорации), стремились оптимизировать загрузку этих мощностей
таким образом, чтобы получить от этого максимальную эффективность и прибыль.
Стремление к оптимизации привело к возникновению идеи удалённого доступа на
временной основе, когда пользователи использовали существующие ресурсы всё
доступное время, таким образом нивелируя проблему простаивания ресурсов.

Следующими важнейшими вехами в истории концепции облачных вычислений стало
заявление Джона МакКарти, компьютерный исследователь, известный своими
разработками (создатель термина “Artificial Intelligence” и языка программирования
Lisp), о том, что “вычислительные мощности могут когда-нибудь стать публично
доступными ресурсами”, и выпуск в 1966 году книги Дугласа Пархилла “The Challenge
of the Computer Utility”, в которой он описал практически все основные характеристики
существующих сегодня облаков, а также впервые употребив сравнение с
электрической сетью.

4

Далее, более 40 лет, история облачных вычислений продолжала развиваться,
концепция постепенно выкристаллизовывалась, до тех пор, пока в 2006 года компания
Amazon не запустила платформу Amazon Web Service (AWS), модернизировав свои
центры обработки данных, которые, как и большинство компьютерных инфраструктур,
использовали лишь 10% от их емкости. Можно считать, что компания Amazon сыграла
ключевую роль в открытии рынка облачных вычислений во всем мире, оптимизировав
как собственные ресурсы, так и начав получать с ранее простаивавших ресурсов
прибыль. Спустя всего несколько лет, в 2008 году, были анонсированы облачные
платформы от Microsoft и Google, Windows Azure и Google App Engine соответственно.
В 2010 году увидел свет первый выпуск платформы Windows Azure. Начиная с
примерно 2008 года рынок облачных вычислений начал стремительно вырастать,
заполняясь как топовыми игроками (Amazon, Microsoft, Salesforce, Google, HP, Dell,
AT&T, RackSpace), так и организациями, предлагающими облачные ресурсы для
решения конкретных задач (Engine Yard, gCloud3, OrangeScape). В последнее время
облачными вычислениями начали всерьёз интересоваться исследователи и научные
учреждения (в т.ч. академические), начали защищаться научные работы об облачных
вычислениях.

Обзор облачных технологий

Говоря о том, что такое облачные технологии и облачные вычисления, всегда
необходимо помнить о том, как определяются основные характеристики любого
настоящего облака – наличие пула ресурсов, самообслуживание, эластичность и оплата
на основе использования. Эти характеристики были выведены National Institute of
Standards and Technology (NIST). Авторы для описания облачных сервисов используют
принцип 4-3-2. Первая цифра, 4, используется для описания четырех основных
характеристик облачного сервиса.

Pooled Resources: существует мнение, что облаком называется большая
виртуализированная инфраструктура. Данное утверждение является верным, но, тем не
менее, облака используют виртуализацию, но виртуализацию с добавленной
функциональностью. Механизмы, стоящие за облаком, объединяют ресурсы в единый
пул, который позволяет работающим в реальном времени автоматическим сервисам

5

платформы динамически разворачивать и масштабировать пользовательские и
служебные ресурсы.

Self Service: Перед и после того, как пользователь развернул свои ресурсы, облако
должно предоставлять возможность управлять ими с помощью средств
самообслуживания для того, чтобы, например, преобразовывать их в более выгодные
для бизнеса конфигурации в пределах SLA. Таким образом для облака нет
необходимости в наличии проведения коммуникаций пользователя с живым
человеком, который должен управлять ресурсами. Ресурсы фактически управляются
пользователем, логически и физически они контролируются облачной платформой.

Elastic – эластичность заключается в возможности динамического масштабирования по
запросу за очень короткое время.

Usage Based – Модель оплаты по факту использования содержит в себе свод правил,
регламентирующих, что пользователь платит только тогда, когда использует
выделенные мощности. Это позволяет перенаправить часть ресурсов, ранее
использовавшихся для оплаты поддержки и обслуживания, например, периодически
простаивающего оборудования, на бизнес-задачи организации и реализовать ту
необходимую гибкость, которая лежит в основе эффективного использования ресурсов.
Экономия очевидна – благодаря объединению ресурсов в пулы и модели оплаты по
факту использования многие расходы становятся излишними, их можно избежать, и
построить ту инфраструктуру, которая максимально отвечает бизнес-сценариям
организации, на то время, которое она должна существовать.

Вторая цифра принципа 4-3-2, характеризует три основных метода поставки облачных
сервисов: Infrastructure-As-A-Service, Platform-As-A-Service и Software-As-A-Service. В
настоящее время существует широкая таксономия терминов, сужающих контекст,
например, MBaaS (Mobile-Backend-As-A-Service) и Metal-As-Service, но в общем
смысле все сводится к трем методам. В индустрии определены три типа поставок
облачных сервисов:

IaaS – набор связанных с инфраструктурой возможностей (ОС, сетевое
подключение, т.д.), предоставляемых клиенту на основе модели “оплаты-заиспользование” и могущих использоваться для размещения приложений.
PaaS – функциональность более высокого уровня, связанная с платформой и
предоставляемая как сервис для разработчиков приложений. С PaaS разработчики
абстрагируются от низлежащей инфраструктуры.
SaaS – приложения, предлагаемые в качестве сервисов, когда организации просто
потребляют и используют приложение. Традиционно же организация платила бы
за использование приложения или приложение монетизировалось бы через доход
от рекламы.

Важно заметить, что эти три типа сервисов могут существовать отдельно или в
комбинации друг с другом: предложения типа SaaS необязательно могут быть
разработаны над предложениями PaaS, так как решения, основанные на использовании
PaaS, часто предоставляются как SaaS, предложения же типа PaaS – больше, чем
просто работающая на IaaS платформа. Симбиоз трех методов поставки облачных

6

сервисов, разумеется, должен предваряться серьезным анализом и часто целым
переосмыслением архитектуры сервиса, который должен работать в облаке.

Следующей цифрой в принципе 4-3-2, характеризуется тип облака. Тип облака влияет
на размещенные в нем сервисы достаточно опосредовано – для конечного пользователя
использование сервиса, размещенного в приватном облаке или размещенного в
публичном, может не нести никакого различия – использование практически всегда
полностью прозрачно. Аналогично методам поставки, существуют дополнительные
термины, характеризующие тип облака, например, Community Cloud, но данные типы
так или иначе являются либо развитием, либо симбиозом приватного или публичного
типов.

7

Таким образом, принцип 4-3-2 позволяет охарактеризовать любой облачный сервис
либо платформу таким образом, чтобы можно было понять, действительно ли (на
высоком уровне) сервис является облачным либо он является простым
виртуализованным сервисом, находящимся под управлением живых людей и не
предоставляет стандартные для облаков преимущества.

Сценарии, подходящие для облаков

Для облака подходит определенный набор типов нагрузок. Первый - это “включение/
выключение”, для которого характерна ситуация, в которой в один момент времени
необходимо обсчитать какую-либо задачу, будь она научная, технологическая или
бизнес. В этом случае мощности простаивают ровно то время, которое они не
требуются, что не является эффективным подходом. Типичный пример такого типа
нагрузок – научные задачи на суперкомпьютерных кластерах.

Второй тип – быстрый рост – характерен для успешных стартапов и проектов, когда,
например, после анонсирования вашего проекта на популярном ресурсе мощностей для
обслуживания клиентов может просто не хватить. В этом случае оперативное
развертывание дополняющей аппаратно-программной инфраструктуры может занять
время, в течении которого проект может быть вообще недоступен. Развернуть
мощности мгновенно в локальном центре обработки данных и установить на них
соответствующее программное обеспечение, добавив ресурсы в ротацию
балансировщика нагрузки, практически невозможно.

Третий тип – непредсказуемый всплеск – характерен для успешных стартапов,
внезапный или неосторожный анонс сразу после запуска (без соответствующего
нагрузочного тестирования и обработки сценариев) может вызвать резкий наплыв
посетителей.

8

И, четвертый тип, это, например, сервис для подачи налоговой отчетности – в какой-то
определенный период происходит нагрузка, и он, в целом, скорее всего будет
неизменен, что позволяет запланировать задачи по масштабированию таким образом,
чтобы этот процесс происходил наиболее эффективно и экономично.

Все эти сценарии отлично подходят для переноса в облако.

Обзор платформы Windows Azure

Облако Microsoft, будь это публичная его часть – Azure – или частная – System Center –
или вообще Office 365 или любой другой сервис, представляет собой образец того, как
осуществляются в реальности принципы облачных вычислений. Так, необходимо
подчеркнуть, что, если даже у пользователя уже есть локальная инфраструктура на
основе технологий Microsoft, он, тем не менее, может интегрировать ее с публичным
облаком Windows Azure – например, реализовать часть собственной инфраструктуры в
облаке, объединив ее в виртуальную сеть с локальной. Пользователь может
использовать локальный каталог Active Directory для аутентификации пользователей
облачного приложения, может быстро переносить приложения любого уровня –
начиная от небольших legacy-приложений до Sharepoint-серверов – упаковывая
собственные локальные серверы в виртуальные образа и перенося их в облако, может
объединять локальную и облачную инфраструктуру в единой оснастке управления
System Center и может быть уверены, что всё, что работает у на локальной
инфраструктуре, сможет работать и в Windows Azure.

После 7 июня 2012 года платформа Windows Azure стала представлять собой
зонтичный термин, объединяющий несколько основных сервисов PaaS с множеством
вспомогательных, которые можно использовать для реализации практически любого
бизнес-сценария. Например, трансляция лондонской олимпиады была реализована с
Windows Azure, компания ABBYY смогла перенести свои сервисы в облако – на
момент июля 2013 года в России существует несколько сотен проектов различного
масштаба. По размеру проектов нет никаких ограничений – это может быть как
маленький проект, так и огромный с миллионами пользователей ежедневно.
Типичными сценариями являются SaaS-приложения, что-то, что работает как сервис,

9

консьюмерские приложения.

Сценарии использования Windows Azure

Веб-портал

Пиковая/сезональная/непредсказуемая посещаемость
Временный портал
Порталы для общего доступа

Онлайн хранение

Резервное копирование
Хранение объемных данных
Онлайн репозиторий

Медиа-контент

Распределенная сеть CDN
Потоковое видео
Доставка/обработка/хранение медиа контента

Гибридные решения

Использование дополнительных мощностей для локальных приложений

Компоненты и сервисы платформы

Windows Azure предоставляет широкий набор компонентов и сервисов. Ядро
платформы составляет среда выполнения приложений Windows Azure, которая состоит
из трех базовых сервисов – Cloud Services (PaaS), Virtual Machines (IaaS) и Web Sites
(SaaS).

Virtual Machines - облачная платформа Windows Azure предоставляет сервис для
запуска виртуальных машин. В данной сервисной модели могут быть запущены
практически любые приложения, установленные на стандартные образы операционных
систем как предоставленные пользователем, так и взятые из коллекции образов
операционных систем, интегрированной в платформу Windows Azure.

Cloud Services, который, в свою очередь, оперирует терминами ролевой модели:

Web-роль - предоставление выделенного web-сервера IIS для размещения web
10