Изчисления в облак | когато компютърните услуги се предоставят от място извън мястото, където се използват

Кратък

Сравнения

Изчислителните облаци често се бъркат с други идеи:

• grid computing: форма на разпределени изчисления, при която "супер и виртуален компютър" се състои от клъстер от свързани в мрежа, слабо свързани компютри, които работят заедно за изпълнение на много големи задачи.
• изчислителни услуги: пакетирането на изчислителни ресурси, като например изчисления и съхранение, се предоставя като измервана услуга, която трябва да се заплаща, подобно на традиционна обществена услуга, като например електричество.
• автономни изчисления: компютърни системи, способни да се самоуправляват.

Изчисленията в облак често използват мрежови изчисления, имат автономни характеристики и се таксуват като комунални услуги, но изчисленията в облак могат да се разглеждат като естествена следваща стъпка от модела на мрежовите услуги. Някои успешни облачни архитектури имат малка или никаква централизирана инфраструктура или системи за таксуване, включително peer-to-peer мрежи като BitTorrent и Skype.

Архитектура

Понастоящем по-голямата част от инфраструктурата за изчисления в облак се състои от надеждни услуги, предоставяни чрез центрове за данни, които са изградени на базата на технологии за виртуализация на компютри и хранилища. Услугите са достъпни навсякъде по света, като облакът се явява като единна точка за достъп до всички компютърни нужди на потребителите. Търговските предложения трябва да отговарят на изискванията за качество на услугите на клиентите и обикновено предлагат споразумения за ниво на обслужване. Откритите стандарти и софтуерът с отворен код също са от решаващо значение за развитието на изчислителните облаци.

Характеристики

Тъй като клиентите обикновено не притежават инфраструктурата и не знаят всички подробности за нея, те основно ползват или наемат, така че могат да използват ресурсите като услуга, и може да плащат за това, от което не се нуждаят, вместо за това, което действително трябва да използват. Много от доставчиците на изчисления в облак използват модела на комунални услуги, който е аналогичен на начина, по който се потребяват традиционните обществени услуги като електричество, докато други се таксуват на абонаментен принцип. Чрез споделяне на консумирана и "нематериална" изчислителна мощност между множество "наематели" може да се подобри степента на използване (тъй като сървърите не остават без работа), което може да намали значително разходите и същевременно да увеличи скоростта на разработване на приложения.

Страничен ефект от този подход е, че "компютърният капацитет се увеличава драстично", тъй като на клиентите не се налага да се съобразяват с пиковите натоварвания. Възприемането на този подход е възможно благодарение на "увеличената високоскоростна честотна лента", която дава възможност да се получи същото време за отговор от централизирана инфраструктура на други места.

Доставчици

Изчисленията в облак се движат от доставчици като Google, Amazon.com и Yahoo!, както и от традиционни доставчици като IBM, Intel, Microsoft, HP и SAP. Той може да бъде приет от всички видове потребители, независимо дали са физически лица или големи предприятия. Повечето потребители на интернет в момента използват облачни услуги, дори и да не го осъзнават. Webmail например е облачна услуга, както и Facebook и Wikipedia, както и синхронизирането на списъци с контакти и онлайн архивирането на данни.

История

Облакът е метафора за интернет или по-общо за компоненти и услуги, които се управляват от други лица.

Основната концепция датира още от 1960 г., когато Джон Маккарти изразява мнението си, че "изчисленията могат някога да бъдат организирани като обществена услуга", а терминът "облак" вече се използва в търговската мрежа в началото на 90-те години на миналия век за обозначаване на големи мрежи ATM. Към началото на 21-ви век на пазара започват да се появяват решения за изчисления в облак, въпреки че по това време вниманието е насочено най-вече към софтуера като услуга.

Amazon.com изигра ключова роля в развитието на изчисленията в облак, като модернизира своите центрове за данни след "дотком балона" и предостави достъп до своите системи чрез Amazon Web Services през 2002 г. на базата на изчисления за комунални услуги. Те установиха, че новата архитектура на облака е довела до значително подобряване на вътрешната ефективност

През 2007 г. се наблюдава повишена активност, включително от страна на Google, IBM и редица университети, които започват мащабни изследователски проекти в областта на изчислителните облаци, по времето, когато терминът започва да придобива популярност в масовата преса. До средата на 2008 г. темата е актуална и са насрочени многобройни събития, свързани с изчислителните облаци.

През август 2008 г. Gartner отбеляза, че "организациите преминават от хардуерни и софтуерни активи, притежавани от компанията, към модели, базирани на услуги за всяко ползване" и че "прогнозираното преминаване към изчисления в облак ще доведе до драматичен ръст на ИТ продуктите в някои области и до значителни намаления в други области".

Политически въпроси

Облаците пресичат границите на много държави и "може би са най-висшата форма на глобализация". В това си качество тя е обект на сложни геополитически въпроси, като доставчиците трябва да отговарят на много правни ограничения, за да предоставят услуги на глобалния пазар. Това датира още от ранните дни на интернет, когато либертариански настроените мислители смятаха, че "киберпространството е отделно място, което изисква собствени закони и правни институции"; авторът Нийл Стивънсън го предвижда като малък остров за данни в своя класически научнофантастичен роман "Криптономикон".

Въпреки че се полагат усилия за приспособяване на правната среда (като Safe Harbor между САЩ и ЕС), доставчици като Amazon Web Services обикновено работят на международни пазари (обикновено в САЩ и Европейския съюз), като разполагат с местна инфраструктура и позволяват на клиентите да избират своите държави. Въпреки това все още съществуват опасения относно сигурността и неприкосновеността на личния живот на физическите лица чрез различни правителствени равнища (например Законът USA PATRIOT и използването на писма за национална сигурност и дял II от Закона за неприкосновеност на личния живот в областта на електронните комуникации, Законът за съхранените комуникации).

Правни въпроси

През март 2007 г. Dell подава заявка за търговска марка на термина "изчисления в облак" в Съединените щати. През юли 2008 г. тя получава "Уведомление за разрешение", което впоследствие е анулирано на 6 август, което води до официално отхвърляне на заявката за търговска марка по-малко от седмица по-късно.

През ноември 2007 г. Фондацията за свободен софтуер публикува Affero General Public License (съкратено Affero GPL и AGPL), версия на GPLv3, предназначена да затвори предполагаема правна вратичка, свързана със свободния софтуер, предназначен за работа в мрежа, особено със софтуера като услуга. Съгласно лиценза AGPL доставчиците на приложни услуги са длъжни да публикуват всички промени, които правят в кода с отворен код на AGPL.

Архитектура

Архитектурата на облака е системната архитектура на софтуерните системи, участващи в предоставянето на изчислителни облаци (напр. хардуер, софтуер), проектирана от архитект на облака, който обикновено работи за интегратор на облаци. Обикновено тя включва множество облачни компоненти, които комуникират помежду си чрез интерфейси за програмиране на приложения (обикновено уеб услуги).

Това е много сходно с философията на Unix - множество програми, които правят едно нещо добре и работят заедно чрез универсални интерфейси. Сложността се контролира, а получените системи са по-управляеми от монолитните им аналози.

Архитектурата на облака се разпростира върху клиента, където се използват уеб браузъри и/или софтуерни приложения за достъп до приложенията в облака.

Архитектурата на съхранението в облак е свободно свързана, като операциите с метаданни са централизирани, което позволява възлите за данни да се мащабират до стотици, като всеки от тях независимо предоставя данни на приложения или потребители.

Основни характеристики

• Капиталовите разходи са сведени до минимум, поради което бариерата за навлизане на пазара е ниска, тъй като инфраструктурата е собственост на доставчика и не е необходимо да се закупува за еднократни или рядко срещани интензивни изчислителни задачи. Услугите обикновено са достъпни за потребители на дребно и малки предприятия или са специално насочени към тях.
• Независимост от устройствата и местоположението, която позволява на потребителите да имат достъп до системите независимо от местоположението или от устройството, което използват (например компютър, мобилен телефон и т.н.).
• Многофункционалност, позволяваща споделяне на ресурси (и разходи) между голям брой потребители, което позволява:
• Централизиране на инфраструктурата в райони с по-ниски разходи (напр. недвижими имоти, електроенергия)
• Увеличаване на капацитета за върхово натоварване (не е необходимо потребителите да проектират за най-високите възможни нива на натоварване)
• Подобряване на използването и ефективността на системи, които често се използват само на 10-20%.
• Производителността се следи и е постоянна, но може да бъде засегната от недостатъчна широчина на честотната лента или високо натоварване на мрежата.
• Надеждност чрез множество излишни сайтове, което го прави подходящ за непрекъснатост на бизнеса и възстановяване след бедствия, но ИТ и бизнес мениджърите не могат да направят почти нищо, когато ги засегне прекъсване. Историческите данни за прекъсванията на работата в облака се проследяват в базата данни за инциденти при изчислителните облаци.
• Мащабируемост, която бързо отговаря на променящите се изисквания на потребителите, без да е необходимо да се проектира за пикови натоварвания. Масивната мащабируемост и големите потребителски бази са често срещани, но не са абсолютно изискване.
• Сигурност, която обикновено се подобрява поради централизирането на данните, увеличаването на ресурсите, насочени към сигурността, и т.н., но която поражда опасения относно загубата на контрол върху определени чувствителни данни. Достъпът обикновено се регистрира, но достъпът до самите одитни дневници може да бъде труден или невъзможен.
• Устойчивост чрез по-добро използване на ресурсите, по-ефективни системи и въглеродна неутралност.

Сигурност и поверителност

Изчисленията в облак пораждат опасения за неприкосновеността на личния живот, тъй като доставчикът на услуги може да получи достъп до данните, които се намират в облака, по всяко време. Той може случайно или умишлено да променя или изтрива информация. Много доставчици на облачни услуги могат да споделят информация с трети страни, ако това е необходимо за целите на закона и реда, без съдебна заповед. Това е разрешено в техните политики за поверителност, с които потребителите трябва да се съгласят, преди да започнат да използват облачни услуги. Решенията за защита на личните данни включват политики и законодателство, както и избор на крайните потребители за начина на съхранение на данните.

Компоненти

Приложение

Приложението в облака влияе на модела на софтуерната архитектура в облака, като често премахва необходимостта от инсталиране и стартиране на приложението на собствения компютър на клиента, като по този начин намалява поддръжката на софтуера, текущите операции и поддръжката. Например:

• Изчисления от типа "peer-to-peer"/доброволчески изчисления (Bittorrent, SETI@home, Skype)
• Уеб приложение (Facebook)
• Софтуер като услуга (Google Apps, Salesforce)
• Софтуер и услуги (Microsoft Online Services)

Клиент

Клиентът на облака е компютърен хардуер и/или компютърен софтуер, който разчита на облака за предоставяне на приложения или който е специално проектиран за предоставяне на услуги в облака и който и в двата случая е по същество безполезен без облака. Например:

• Мобилни устройства (Android, iPhone, Windows Mobile)
• Тънък клиент (системи, базирани на CherryPal, Zonbu gOS)
• Дебел клиент/уеб браузър (Google Chrome, Mozilla Firefox)

Инфраструктура

Инфраструктурата в облака (напр. инфраструктура като услуга) е предоставяне на компютърна инфраструктура (обикновено среда за виртуализация на платформи) като услуга. Например:

• Пълна виртуализация (GoGrid, Skytap)
• Мрежови изчисления (Sun Grid)
• Управление (RightScale)
• Паравиртуализация (Amazon Elastic Compute Cloud)

Платформа

Платформата в облака (напр. платформа като услуга) (предоставянето на изчислителна платформа и/или пакет от решения като услуга) улеснява внедряването на приложения без разходите и сложността на закупуването и управлението на основните хардуерни и софтуерни слоеве. Например:

• Рамки за уеб приложения
• Python Django (Google App Engine)
• Ruby on Rails (Heroku)
• Уеб хостинг (Mosso)
• Собственически (Azure, Force.com)

Услуга

Услугата в облака (напр. уеб услуга) е "софтуерна система, предназначена да поддържа оперативно съвместимо взаимодействие между машини в мрежа", до която могат да имат достъп други компоненти на изчислителния облак, софтуер (напр. софтуер плюс услуги) или директно крайни потребители. Например:

• Идентичност (OAuth, OpenID)
• Интеграция (Amazon Simple Queue Service)
• Картографиране (Google Maps, Yahoo! Maps)
• Плащания (Amazon Flexible Payments Service, Google Checkout, PayPal)
• Търсене (Alexa, Google Custom Search, Yahoo! BOSS)
• Други (Amazon Mechanical Turk)

Съхранение

Съхранението на данни в облак е предоставянето на съхранение на данни като услуга (включително услуги, подобни на бази данни), често таксувано на база изчислителни услуги (например на гигабайт на месец). Например:

• База данни (Amazon SimpleDB, хранилище за данни BigTable на Google App Engine)
• Мрежово съхранение (компонент MobileMe iDisk, Nirvanix CloudNAS)
• Синхронизация (компонент Live Mesh Live Desktop, функции за изпращане на MobileMe)
• Уеб услуга (Amazon Simple Storage Service, Nirvanix SDN)

Традиционните доставчици на системи за съхранение на данни наскоро започнаха да предлагат свои собствени варианти на съхранение в облак, понякога във връзка със съществуващите си софтуерни продукти (например Online Storage for Backup Exec на Symantec Archived 2008-11-27 at the Wayback Machine). Други се фокусират върху предоставянето на нов вид бек енд сторидж, оптимално проектиран за предоставяне на сторидж в облака (Atmos на EMC), категорично известен като Cloud Optimized Storage.

Роли

Доставчик

Доставчикът на изчислителни облаци или доставчикът на изчислителни облаци притежава и управлява изчислителни облачни системи, които служат на някой друг. Обикновено това изисква изграждането и управлението на нови центрове за данни. Някои организации получават някои от предимствата на изчисленията в облак, като стават "вътрешни" доставчици на изчисления в облак и се обслужват сами, въпреки че не се възползват от същите икономии от мащаба и все още трябва да разработват инженеринг за пикови натоварвания. Бариерата за навлизане също е значително по-висока, тъй като се изискват капиталови разходи, а фактурирането и управлението създават известни режийни разходи. Въпреки това, значителни предимства по отношение на оперативната ефективност и бързината могат да бъдат постигнати дори от малки организации, а консолидирането на сървъри и внедряването на виртуализация вече са в ход. Amazon.com е първият такъв доставчик, който модернизира своите центрове за данни, които, подобно на повечето компютърни мрежи, използваха едва 10% от капацитета си във всеки един момент, само за да оставят място за случайни скокове. През 2002 г. те ги отвориха за външни потребители като Amazon Web Services на базата на изчислителни услуги.

Потребителят е потребител на изчисления в облак. Поверителността на личните данни на потребителите в изчислителните облаци става все по-обезпокоителна. Правата на потребителите също са въпрос, който се разглежда чрез усилията на общността за създаване на законопроект за правата (понастоящем в проект).

Продавач

Доставчикът продава продукти и услуги, които улесняват доставката, приемането и използването на изчисления в облак. Например:

• Компютърен хардуер (Dell, HP, IBM, Sun Microsystems)
• Съхранение (3PAR, EMC, MogileFS)
• Инфраструктура (Solace Systems, Layer 7 Technologies, F5 Networks)
• Компютърен софтуер (3tera, GigaSpaces, Hadoop)
• Операционни системи (Windows Azure, Linux и Solaris)
• Виртуализация на платформи (Citrix, Microsoft, VMware, Sun xVM)

Стандарти

Стандартът за изчислителни облаци е един от редица съществуващи (обикновено леки) отворени стандарти, които улесняват развитието на изчислителните облаци, включително:

• Приложение
• Комуникации (HTTP, XMPP)
• Сигурност (OAuth, OpenID, SSL/TLS)
• Синдикация (Atom)
• Клиент
• Браузъри (AJAX)
• Офлайн (HTML 5)
• Инфраструктура
• Виртуализация (OVF)
• Платформа
• Стекове с решения (LAMP, космическа архитектура)
• Услуга
• Данни (XML, JSON)
• Уеб услуги (REST)
• Съхранение