Облачные вычисления: применение и перспективы развития. Часть 1

В этой части мы начнем вам рассказывать о том, как устроены облачные вычисления, какие они бывают, какие преимущества предоставляют и какие перспективы открывают для развития ИТ-отрасли и бизнеса в целом.

Облачные вычисления — это технология, которая позволяет использовать вычислительные ресурсы по запросу через интернет. Это означает, что вместо того, чтобы покупать, устанавливать и обслуживать свое собственное оборудование, вы можете арендовать серверы, системы хранения, сети передачи данных, программное обеспечение и другие сервисы от специализированных провайдеров. Таким образом, вы экономите время и деньги, получаете доступ к новейшим технологиям и решаете свои бизнес-задачи более эффективно.

Основы облачных вычислений

Облачные вычисления основаны на принципе виртуализации.

Виртуализация — это процесс создания виртуальных версий физических ресурсов, таких как серверы, диски и сети. Виртуальные ресурсы работают так же, как физические, но не привязаны к конкретному месту или устройству. Они могут быть легко созданы, перемещены, изменены и удалены по требованию.

Виртуализация позволяет эффективно использовать физические ресурсы, распределяя их между разными пользователями и приложениями. Также виртуализация обеспечивает изоляцию и безопасность виртуальных ресурсов от внешних воздействий.

Виртуальные ресурсы объединяются в облака — совокупности ресурсов, доступных через интернет. Облака могут быть разными по типу, модели развертывания и предоставляемым сервисам.

Характеристики облачных вычислений

Облачные вычисления имеют ряд характеристик, которые отличают их от традиционных способов предоставления вычислительных ресурсов. Согласно определению Национального института стандартов и технологий США (NIST), облачные вычисления имеют пять основных характеристик:

• Самообслуживание по требованию. Пользователь может самостоятельно заказывать и получать необходимые ресурсы через интернет без вмешательства провайдера.
• Широкий сетевой доступ. Ресурсы доступны через интернет с любого устройства и места.
• Общий фонд ресурсов. Ресурсы распределяются между множеством пользователей по принципу мультипользовательского доступа. Пользователь не знает точного местоположения и конфигурации ресурсов, но может указывать некоторые параметры, такие как географический регион и уровень производительности.
• Быстрая эластичность. Ресурсы могут быть быстро увеличены или уменьшены в зависимости от потребностей пользователя. Для пользователя кажется, что ресурсы бесконечны и доступны в любом объеме.
• Измеряемый сервис. Использование ресурсов измеряется и контролируется провайдером и пользователем. Пользователь платит только за то, что он использует, по принципу pay-as-you-go.

Преимущества облачных вычислений

Облачные вычисления имеют множество преимуществ перед традиционными способами предоставления вычислительных ресурсов. Среди них можно выделить следующие:

• Экономия затрат. Облачные вычисления позволяют снизить капитальные затраты на приобретение, установку и обслуживание собственного оборудования. Также облачные вычисления позволяют сократить операционные затраты на электроэнергию, охлаждение, безопасность и персонал. Пользователь платит только за то, что он использует, без дополнительных сборов и скрытых платежей.
• Гибкость и масштабируемость. Облачные вычисления позволяют легко и быстро адаптироваться к изменяющимся потребностям бизнеса и нагрузке на приложения. Пользователь может добавлять или удалять ресурсы по требованию, не беспокоясь о переполнении или простое оборудования.
• Доступность и надежность. Облачные вычисления позволяют обеспечить высокую доступность и непрерывность работы приложений и сервисов. Провайдеры облачных услуг гарантируют определенный уровень качества обслуживания (SLA) и используют различные механизмы для предотвращения сбоев, такие как резервное копирование, восстановление, балансировка нагрузки, геораспределение.
• Инновационность. Облачные вычисления позволяют получать доступ к новейшим технологиям и инновациям без дополнительных инвестиций.

Типы облачных вычислений

В зависимости от того, где и как размещаются и управляются облачные ресурсы, можно выделить разные типы облачных вычислений. Существует четыре основных типа облаков: публичное, частное, гибридное и мультиоблачное.

Публичное облако

В публичном облаке вся вычислительная инфраструктура расположена на площадке поставщика облачных решений, который оказывает услуги заказчику через интернет. Пользователь не имеет контроля над физическими ресурсами и несет минимальную ответственность за их поддержку и безопасность. Публичные облака обычно предоставляются по модели pay-as-you-go, то есть пользователь платит только за то, что он реально использует. Публичные облака подходят для небольших и средних компаний, которые хотят снизить затраты на ИТ-инфраструктуру, а также для тех задач, которые не требуют высокого уровня конфиденциальности данных.

Примеры публичных облаков: AWS, Google Cloud Platform, Microsoft Azure.

Частное облако

Частное облако используется только одной компанией или организацией. Оно может быть развернуто на собственном или арендованном оборудовании в локальном или удаленном дата-центре. Пользователь имеет полный контроль над инфраструктурой и данными, а также несет всю ответственность за их поддержку и безопасность. Частные облака требуют больших капитальных затрат на приобретение и эксплуатацию оборудования, а также высококвалифицированного персонала для управления ими. Частные облака подходят для крупных компаний и государственных учреждений, которые имеют высокие требования к безопасности, соблюдению нормативов и персонализации своих ресурсов.

Примеры частных облаков: VMware Cloud Foundation, OpenStack, Oracle Cloud Infrastructure.

Гибридное облако

Как видно из названия, гибридное облако представляет собой сочетание публичного и частного облаков. Оно позволяет переносить данные и приложения между разными типами облаков в зависимости от потребностей и целей пользователя. Гибридное облако дает возможность использовать преимущества каждого типа облака: экономить затраты на публичных ресурсах, сохранять конфиденциальность на частных ресурсах, балансировать нагрузку между разными средами, повышать отказоустойчивость и гибкость системы. Гибридное облако требует наличия специального программного или аппаратного обеспечения для интеграции разных типов облаков в единую среду. Гибридное облако подходит для тех компаний, которые хотят комбинировать разные модели работы с данными и приложениями в зависимости от их характера и динамики.

Примеры гибридных облаков: AWS Outposts, Google Anthos, Microsoft Azure Stack.

Мультиоблачные решения

Мультиоблачные решения означают использование нескольких облачных платформ и сервисов от разных поставщиков для решения различных задач. Мультиоблачность:

• Позволяет выбирать лучшие решения для каждой конкретной потребности, оптимизировать затраты, функциональность и производительность.
• Помогает избегать зависимости от одного поставщика.
• Способствует инновациям и технологическому развитию, поскольку пользователь может получать доступ к новейшим возможностям разных облаков.

Мультиоблачные решения требуют наличия средств и механизмов для интеграции, управления и мониторинга разных облаков в единой среде. Также мультиоблачные решения предъявляют высокие требования к безопасности, совместимости и стандартизации данных и приложений.

Примеры мультиоблачных решений: Oracle Cloud Infrastructure, AWS, Google Cloud Platform

Общественное облако

Общественное облако (англ. Community Cloud) — это тип облачных вычислений, в котором группа организаций с общими интересами и требованиями использует одну и ту же облачную инфраструктуру и сервисы. Облачная инфраструктура может быть размещена на оборудовании одного из участников, третьей стороны или комбинации обоих. Участники Community Cloud имеют больше контроля и приватности над своими данными и приложениями, чем в публичном облаке, но меньше, чем в частном облаке. Они также делят затраты и ответственность за управление и поддержку облачной инфраструктуры.

Сервисы облачных вычислений

В зависимости от того, какой уровень абстракции и управления предоставляют облачные ресурсы, можно выделить разные сервисы облачных вычислений. Существует три основных модели сервисов облачных вычислений: SaaS, PaaS и IaaS.

SaaS

SaaS (Software as a Service) — это модель предоставления программного обеспечения, при которой поставщик облачных решений размещает приложения заказчика у себя и предоставляет им доступ через интернет. Пользователь не нуждается в установке, настройке и обновлении приложений на своих устройствах, а также не несет ответственности за их поддержку и безопасность. Пользователь платит за использование приложений по подписке или по количеству транзакций.

SaaS подходит для тех задач, которые не требуют высокой степени индивидуализации и интеграции с другими системами.

Примеры SaaS: Gmail, Salesforce, Dropbox.

PaaS

PaaS (Platform as a Service) — это модель предоставления платформы для разработки, тестирования и развертывания приложений в облаке. Поставщик облачных решений предоставляет заказчику доступ к средствам разработки, таким как операционные системы, базы данных, среды программирования, инструменты тестирования и мониторинга. Пользователь не заботится о поддержке и управлении инфраструктурой, а фокусируется на создании и запуске своих приложений. Пользователь платит за использование платформы по времени или объему ресурсов.

PaaS подходит для тех задач, которые требуют быстрой и гибкой разработки приложений с возможностью масштабирования и интеграции.

Примеры PaaS: AWS Elastic Beanstalk, Google App Engine, Microsoft Azure App Service.

IaaS

IaaS (Infrastructure as a Service) — это модель предоставления инфраструктуры для работы приложений в облаке. Поставщик облачных решений предоставляет заказчику доступ к физическим или виртуальным ресурсам, таким как серверы, системы хранения, сети передачи данных. Пользователь имеет полный контроль над конфигурацией и управлением ресурсами, а также может устанавливать на них любое программное обеспечение. Пользователь платит за использование ресурсов по времени или объему.

IaaS подходит для тех задач, которые требуют высокой производительности, гибкости и настройки инфраструктуры под свои нужды.

Примеры IaaS: Amazon EC2, Google Compute Engine, Microsoft Azure Virtual Machines.

Платформенные облачные сервисы

Помимо основных моделей сервисов облачных вычислений, существуют также специализированные платформенные облачные сервисы, которые предоставляют конкретные функциональные возможности для работы с данными и приложениями в облаке. Среди них можно выделить следующие ↓

Serverless

Serverless — это парадигма разработки приложений в облаке, при которой поставщик облачных решений полностью управляет инфраструктурой и автоматически масштабирует ресурсы в зависимости от нагрузки. Пользователь пишет и загружает свой код в облако, а поставщик облачных решений запускает его по запросу. Пользователь платит только за время выполнения кода, а не за резервирование ресурсов.

Serverless позволяет сократить затраты на инфраструктуру, упростить разработку и повысить производительность приложений.

Примеры Serverless: AWS Lambda, Google Cloud Functions, Microsoft Azure Functions.

FaaS

FaaS (Function as a Service) — это модель Serverless, при которой пользователь пишет и загружает в облако отдельные функции, которые выполняются по событию или триггеру. Функции могут быть написаны на разных языках программирования и могут взаимодействовать с другими сервисами облачных вычислений. Пользователь платит за количество вызовов функций и время их выполнения.

FaaS подходит для тех задач, которые требуют быстрой и простой разработки микросервисов, а также для тех, которые имеют непредсказуемую или переменную нагрузку.

Примеры FaaS: AWS Lambda, Google Cloud Functions, Microsoft Azure Functions.

DBaaS

DBaaS (Database as a Service) – это модель предоставления баз данных в облаке. Поставщик облачных решений предоставляет заказчику доступ к различным типам баз данных, таким как реляционные, нереляционные, графовые, временнорядные и т. д. Пользователь не заботится о поддержке и управлении базами данных, а фокусируется на работе с данными. Пользователь платит за объем хранимых данных и количество запросов к базам данных.

DBaaS подходит для тех задач, которые требуют высокой доступности, масштабируемости и производительности баз данных, а также для тех, которые работают с разнообразными источниками данных.

Примеры DBaaS: Amazon RDS, Google Cloud SQL, Microsoft Azure SQL Database.

KaaS

KaaS (Kubernetes as a Service) — это модель предоставления платформы для оркестрации контейнеров в облаке. Поставщик облачных решений предоставляет заказчику доступ к Kubernetes — системе управления развертыванием, масштабированием и управлением контейнеризированными приложениями. Пользователь не заботится о поддержке и управлении кластерами Kubernetes, а фокусируется на создании и запуске своих приложений в контейнерах. Пользователь платит за количество запущенных узлов кластера Kubernetes и за использование других ресурсов облака.

KaaS подходит для тех задач, которые требуют высокой гибкости, портативности и эффективности приложений в контейнерах.

Примеры KaaS: Amazon EKS, Google Kubernetes Engine, Microsoft Azure Kubernetes Service.

IaC

IaC (Infrastructure as Code) — это подход к управлению инфраструктурой в облаке с помощью кода. Пользователь пишет скрипты или конфигурационные файлы, которые описывают желаемое состояние и поведение инфраструктуры, а затем запускает их в облаке с помощью специальных инструментов. Таким образом, пользователь может автоматизировать и стандартизировать процесс развертывания, изменения и управления инфраструктурой в облаке. Пользователь платит за использование ресурсов облака, которые он описал в своем коде.

IaC подходит для тех задач, которые требуют высокой скорости, надежности и воспроизводимости при работе с инфраструктурой в облаке.

Примеры IaC: AWS CloudFormation, Google Cloud Deployment Manager, Microsoft Azure Resource Manager.

Продолжить знакомство с облачными вычислениями вы сможете во 2-ой части статьи.