Облачные вычисления

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Всероссийский заочный финансово-экономический  институт

 

Кафедра прикладной информатики

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по  дисциплине «Информатика»

тема: «Облачные вычисления»

 

 

 

Преподаватель: Дулькин Вадим Наумович

Студент II курса:

Факультет: Финансово-кредитный

 

 

 

 

Москва  – 2012

План работы:

1. Введение	Стр. 3
2. История	Стр. 4
3. Характеристики	Стр. 5
4. Модели развёртывания, обслуживания и технологии	Стр. 7
4.1. Модели развёртывания	Стр. 7
4.2. Модели обслуживания	Стр. 8
4.3. Технологии	Стр. 11
5. Что может  дать использование облачных  вычислений?	Стр.12
6. Заключение	Стр.14
7. Практическое задание (вариант 21)	Стр.16
8. Список литературы и ссылки	Стр.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Облачные вычисления (англ. cloud computing), в информатике —  это модель обеспечения повсеместного  и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу конфигурируемых вычислительных ресурсов (например сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам — как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и/или обращениями к провайдеру.

Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности (англ. Elastic computing) облачных услуг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. История

Концепция распределённых вычислений впервые была озвучена ещё  в 1960 году, Джоном Маккарти, который  предположил, что через некоторое  время все вычисления будут производиться  с использованием общих ресурсов. Но тогда это осталось лишь мыслью, которую никто не мог, да и не пытался реализовать.

Реальное развитие облачные вычисления начали лишь в 2007 году, когда требования к скорости расчётов, предъявляемых как крупными компаниями так и простыми пользователями, стали опережать возможности  компьютеров, на которых расчёты предстояло проводить. 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.

Развитие и исследования в этой области проходят и сейчас – 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Характеристики

Национальным  институтом стандартов и технологий США зафиксированы следующие  обязательные характеристики облачных вычислений:

• Самообслуживание по требованию (англ. self service on demand), потребитель самостоятельно определяет и изменяет вычислительные потребности, такие как серверное время, скорости доступа и обработки данных, объём хранимых данных без взаимодействия с представителем поставщика услуг;
• Универсальный доступ по сети, услуги доступны потребителям по сети передачи данных вне зависимости от используемого терминального устройства;
• Объединение ресурсов (англ. resource pooling), поставщик услуг объединяет ресурсы для обслуживания большого числа потребителей в единый пул для динамического перераспределения мощностей между потребителями в условиях постоянного изменения спроса на мощности; при этом потребители контролируют только основные параметры услуги (например, объём данных, скорость доступа), но фактическое распределение ресурсов, предоставляемых потребителю, осуществляет поставщик (в некоторых случаях потребители всё-таки могут управлять некоторыми физическими параметрами перераспределения, например, указывать желаемый центр обработки данных из соображений географической близости);
• Эластичность, услуги могут быть предоставлены, расширены, сужены в любой момент времени, без дополнительных издержек на взаимодействие с поставщиком, как правило, в автоматическом режиме;
• Учёт потребления, поставщик услуг автоматически исчисляет потреблённые ресурсы на определённом уровне абстракции (например, объём хранимых данных, пропускная способность, количество пользователей, количество транзакций), и на основе этих данных оценивает объём предоставленных потребителям услуг.

С точки зрения поставщика, благодаря объединению  ресурсов и непостоянному характеру потребления со стороны потребителей, облачные вычисления позволяют экономить на масштабах, используя меньшие аппаратные ресурсы, чем требовались бы при выделенных аппаратных мощностях для каждого потребителя, а за счёт автоматизации процедур модификации выделения ресурсов существенно снижаются затраты на абонентское обслуживание.

С точки зрения потребителя, эти характеристики позволяют  получить услуги с высоким уровнем  доступности (англ. high availability) и низкими  рисками неработоспособности, обеспечить быстрое масштабирование вычислительной системы благодаря эластичности без необходимости создания, обслуживания и модернизации собственной аппаратной инфраструктуры.

Удобство и  универсальность доступа обеспечивается широкой доступностью услуг по и  поддержкой различного класса терминальных устройств (персональных компьютеров, мобильных телефонов, интернет-планшетов).

 

 

 

 

 

 

 

4. Модели развёртывания, обслуживания и технологии

4.1. Модели развёртывания

Частное облако (англ. private cloud) — инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации), возможно также клиентами и подрядчиками данной организации. Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако (англ. public cloud) — инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, научных и правительственных организаций (или какой-либо их комбинации). Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца — поставщика услуг.

Гибридное облако (англ. hybrid cloud) — это комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных или общественных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями передачи данных и приложений (например, кратковременное использование ресурсов публичных облаков для балансировки нагрузки между облаками).

Общественное облако (англ. community cloud) — вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи (например, миссии, требований безопасности, политики, и соответствия различным требованиям). Общественное облако может находиться в кооперативной (совместной) собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

4.2. Модели обслуживания

Конечно же, технологии облачных вычислений не ограничиваются сервисами Google Docs или Photoshop.com. В них есть целые подкатегории, отличающиеся по виду предоставляемых услуг.

 «Программное обеспечение как услуга» (Software as a Service, сокр. SaaS) - это модель продажи и использования программного обеспечения, при которой поставщик разрабатывает веб-приложение и самостоятельно управляет им, предоставляя заказчикам доступ к ПО через Интернет. При этом все затраты на поддержку работоспособности приложения берет на себя поставщик, пользователь же (в случае, если сервис платный) оплачивает только сам факт использования «облачного» ПО (либо по факту использования, либо абонентской платой). Таким образом, пользователю не надо в одночасье выкладывать большую сумму денег на приобретение лицензии, а разработчик защищен от несанкционированного использования и распространения своего продукта.

«Инфраструктура как услуга» (Infrastructure as a Service, сокр. IaaS) - используется исключительно предприятиями, так как простым пользователям абсолютно не нужна. Это предоставление клиенту разнообразной компьютерной инфраструктуры: серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования, а также ПО для управления этими ресурсами. Как правило, в данной схеме применяютсятехнологии виртуализации, то есть конкретная единица оборудования может использоваться несколькими клиентами (яркий пример - разбиение физического сервера на виртуальные и предоставление этих виртуальных частей разным заказчикам). Одно из главных преимуществ подобного подхода для клиентов заключается в том, что они избавляются от необходимости приобретения дорогостоящего оборудования, часть из которого может попросту простаивать или работать вхолостую - заказчик платит только за то, что ему в данный промежуток времени необходимо, с возможностью гибкого увеличения или уменьшения объема используемых ресурсов. Как пример подобного рода программ можно привести тот же онлайновый MS Office или «1С: Предприятие», а также некоторые антивирусные решения.

«Платформа как услуга» (Platform as a Service, сокр. PaaS) - предоставление платформы с определенными характеристиками для разработки, тестирования, развертывания, поддержки веб-приложений и т.д. Не секрет, что сегодня большинство приложений разрабатываются в одной среде, тестируются в другой, а разворачиваются в третьей.

Благодаря модели PaaS весь перечень операций по разработке, тестированию и разворачиванию веб-приложений можно  выполнить в одной интегрированной  среде, тем самым исключив затраты  на поддержку отдельных сред для  конкретных этапов. Это позволяет существенно снизить затраты как на приобретение и поддержку оборудования, так и на обслуживание самого сервиса. Яркий пример использования такой модели - услуги хостинга для веб-сайтов.

«Данные как  услуга» (Desktop as a Service, сокр. DaaS) - при предоставлении услуги DaaS клиенты получают полностью готовое к работе (под ключ) стандартизированное виртуальное рабочее место, которое каждый пользователь может дополнительно настраивать под свои задачи. Таким образом, пользователь получает доступ не к отдельной программе, а к необходимому для полноценной работы программному комплексу. Приходя на работу, он просто вводит свои данные (логин/пароль или другие средства аутентификации) и может работать, используя вычислительные мощности стороннего сервера, а не своего ПК.

Схожа с этой и модель «Рабочее место как услуга» (Workspace as a Service, сокр. WaaS), но в отличие  от DaaS пользователь получает доступ только к ПО, в то время как все вычисления происходят непосредственно на его машине.

«Всё как услуга» (Everything as a service, сокр. EaaS) - модель, включающая в себя элементы всех вышеперечисленных решений и являющаяся на данный момент скорее концептом, нежели реально существующим механизмом. На данный момент внедрение подобной модели ожидается от таких гигантов, как Microsoft, Google, HP и т.д.

Как видим, моделей облачных вычислений достаточно много, но большинство из них ориентировано на бизнес. С другой стороны, услуг, предоставляемых для обычных пользователей по модели SaaS, уже существует великое множество и, что самое смешное, немалым количеством из них мы уже давно пользуемся, как-то и не задумываясь над тем, что они «облачные».

Среди офисных  пакетов можно назвать Google Docs и MS Office, а также Zoho Writer. Многие из подобных сервисов умеют не только форматировать документы, но и экспортировать и импортировать файлы других форматов, плюс проверять орфографию на удобном для Вас языке. Любители порисовать пользуются сервисами Photoshop.com, Pixlr и Lunapic, а любители создавать презентации могут применить, в частности, Sliderocket. Даже создать собственный веб-сайт без наличия продвинутых знаний по веб-программированию и специального ПО можно в «облаке», например, воспользовавшись сервисом FastEsite. Ну а такие имена, как LastFM, Pandora, Flickr, YouTube, Facebook, MySpace, Яндекс и т.д. в особом представлении не нуждаются.

 

 

4.3. Технологии

Для обеспечения  согласованной работы узлов вычислительной сети на стороне облачного провайдера используется специализированное промежуточное программное обеспечение, обеспечивающее мониторинг состояния оборудования и программ, балансировку нагрузки, обеспечение ресурсов для решения задачи.

Одним из основных решений для сглаживания неравномерности  нагрузки на услуги является размещения слоя серверной виртуализации между слоем программных услуг и аппаратным обеспечением. В условиях виртуализации балансировка нагрузки может осуществляться посредством программного распределения виртуальных серверов по реальным, перенос виртуальных серверов происходит посредством живой миграции.

«Облачными» функциями  можно пользоваться не только в Интернете, но и при работе с конкретными  устройствами. Так, Hewlett-Packard имеет во многих своих устройствах технологию HP ePrint. Благодаря ей принтеры компании способны распечатать документ, отправленный на принтер (точнее на его уникальный почтовый адрес) с любого устройства, имеющего доступ в Интернет, и функцию отправки электронной почты, в том числе с мобильного телефона. Естественно, в этом случае не требуется установка драйверов и прочего специального ПО - все это находится на «облачных» серверах HP, откуда и производится печать документа.

 

 

 

 

 

5. Что может дать использование  облачных вычислений?

Первый из двух основных плюсов облачных вычислений – это масштабируемость, то есть возможность для пользователя платить только за фактически потраченные ресурсы. Всё это происходит динамически и полностью автоматизировано. Например, нагрузка на сайт в среднем идёт 1000 человек в день. Если внезапно контент этого ресурса дополнится чем-то очень востребованным и количество посетителей подскочит до 50000 человек в сутки, "облако" само предоставит виртуальному серверу все необходимые вычислительные мощности, и сайт выдержит эту пиковую нагрузку. В то же время физически сервер со строгим вычислительным лимитом, может "рухнуть" даже при не столь критической нагрузке. Но как только нагрузка на сайт спадёт, все ресурсы, ставшие ненужными, автоматически вернутся в облако и хозяину ресурса придётся оплачивать дополнительные мощности только в течение того (вполне возможно, краткого) периода времени, когда они действительно были необходимы. Таким образом, использование "облаков" может дать существенную экономию на оборудовании, ведь чем компьютеры мощнее, тем они дороже. При этом можно не опасаться "падения" ресурсов вследствие перегрузки. Особенно масштабируемость будет актуальна для стартапов, когда нет твёрдой гарантии, что проект будет успешным и потребуются значительные ресурсы – начав с малых мощностей и небольших затрат, в случае успеха можно легко нарастить объём использования облака.