14 ноября 2012
Конвергентная инфраструктура
Обсуждение архитектуры
Часть 3
Мы продолжаем тему облаков, но в этой части больше уделим внимания сервисным облакам, которые могут разрабатываться независимо от поставщиков конвергентной инфраструктуры.
Чтобы понять суть архитектуры, рассмотрим предложенные реализации детальнее на примере крупнейшего вендра. Amazon Web Services (АМС) – это сообщество сервисных облаков, включающих как сервисы вычислений, так и разнообразные услуги. Фактически в большинстве случаев АМС может стать лучшей вычислительной площадкой для всех типов задач, включая системы безопасности за исключением систем, включающих государственную тайну, спецслужб и приложений государственных компаний как «Газпром». Подробнее посмотреть описание сервиса можно по этой ссылке [16]. Открыта конференция для пользователей Amazon «AWC RE:Invent» [17]. Нужно сказать, что АМС может предоставить площадку компаний, разработчиков и стартапов. Архитектура каждой отдельной службы дана на странице [18]. Фактически данная архитектура предоставляется для развертывания крупных приложений, отнюдь не веб-хостинга, имеется несколько определяющих документов, например, Architecture Whitepapers from AWS.
Нас же интересовала архитектура облаков Amazon по отношению друг к другу, в частности речь идет о топологиях межоблачного пространства в рамках IaaS «cloud-to-cloud» и «cloud-in-cloud». Отметим, что такое понятие топологии не является общепринятым, но оно логично и вытекает из инфраструктуры. В целом, топология облачного пространства обсуждается на форуме разрабатываемых стандартов IEEE P2301 «Облачный обмен и профили взаимодействия» и IEEE P2302 «Взаимодействие в межоблачном пространстве и облачная федерация» и находится в процессе разработки.
Конвергентная инфраструктура Amazon абстрактно делится на «функциональные» зоны – «проходная», «склады», «производственные цеха» и пр. Для лучшего понимания эту инфраструктуру можно сравнить с виртуальным производством, где в качестве сырья выступают вычислительные ресурсы «ваши+Amazon», а в качестве продукта – веб-продукты, причем можно создать любой продукт, пользуясь мощностями производства, то есть по принципу кооперации между поставщиками облака и его пользователями. Вы можете воспользоваться услугами сервиса, «понимая» структуру «производства» продуктов.
Чтобы исключить всякие сомнения насчет мощности и возможности инфраструктуры, отметим, что облако Amazon Route 53 используется NASA/JPL для доставки изображений с Марса на Землю. Таким образом, налицо «классическое» гибридное использование вычислительных технологий для коммерческих и спеццелей.
Рис. 5 Иллюстрация к внутренней архитектуре Amazon Web Services (АМС)
Рис. 6 Топологии в зоне виртуализации логических ресурсов
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) дает возможность пользователям воспользоваться вычислительными ресурсами. В облаке доступно все программное обеспечение, которое может быть запущено с виртуальной машины. Облако EC2 взаимодействует с другими облаками АМС:
- Amazon SimpleDB – ядро функций баз данных;
- Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) – облако систем хранения, где может быть запущен виртуальный «жесткий» диск;
- Amazon CloudFront – сервис для распространения контента;
- Amazon Simple Queue Service (Amazon SQS) – может быть использовано как временный диск для хранения temp-файлов;
- Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) – сервис реляционных баз данных;
- Amazon Route 53 – DNS-маршрутизатор.
На рис. 5 показана иллюстрация к архитектуре Amazon Web Services, которая составлена на основе источника [18] и отражает структуру части сервиса АМС с основными связями. Хотелось бы обратить внимание на наличие зоны виртуализации физических ресурсов и обязательно (!) высокопроизводительной вычислительной ткани серверов, соединенных в кластер, и хранилищ. Более высокий уровень абстракции реализуют функциональные облака в зоне виртуализации логических ресурсов, где характерной чертой будет вычислительная ткань «cloud-to-cloud». Как видно, в зависимости от характера доступа конечного пользователя «принимающее» облако будет разным, для хостинга принимающим облаком будет облако-роутер Amazon Route 53, пользователи, входящие через http для конфигурации ресурсов принимаются облаками EC2 и Amazon Cloud Front.
Рис. 7 Схемы реализации взаимодействия с облаками конвергентной
инфраструктуры (облако-облако, облако – клиент-сервер)
На стороне клиента (конечного пользователя) может быть реализована различная архитектура, то есть приложения вполне могут поддерживать обычную клиент-серверную архитектуру, которую будет обслуживать высокопроизводительная конвергентная инфраструктура, собственная или коммерческая (рис. 6). Чтобы организовать собственное облако на базе конвергентной инфраструктуры АМС, нужно воспользоваться сервисами облака Amazon Virtual Private Cloud (VPC) и сделать образ вычислительного облака на базе АМС в этом облаке по топологии «cloud-in-cloud». В VPC вы можете сделать собственную прикладную сервисную модель облака, функционально она будет находиться в зоне клиента, а практически - в зоне поставщика облака. Дуальная структура облака отражает логику среды виртуализации – у каждой абстракции может быть свое отображение.
Чем же отличается облако VPC от обычного WebServer, созданного на EC2? Прежде всего, унифицированными вычислениями (unified computing), которые и делают конвергентную инфраструктуру на порядок производительнее.
Отметим, что корректнее все (!) облака относить к зоне виртуализации логических ресурсов, так как это среда виртуализации многие облака имеют ярко выраженную дуальность. Очевидно также, что инфраструктуры IaaS объединяют облака PaaS, SaaS, то есть представляют собой топологию «cloud-in-cloud». Сервисная модель SaaS, в свою очередь, может включить в себя как подклассы ряд сервисных моделей. В зоне конечных пользователей будут находиться образы частных облаков инфраструктуры, реализующих различные прикладные модели.
Если сравнить архитектуру АМС с приведенной во второй части схемой на рисунке 4, то получаем полное совпадение.
Рис. 4 Общая схема архитектуры конвергентной системы
Следует в заключение сделать замечание, что при иллюстрировании архитектуры Amazon может быть допущена неточность в части, что считать службой облака, а что дочерним облаком. Далеко не каждый функциональный сервис может называться облаком. Особенно недопонимание этого вопроса используется недобросовестными девелоперами, которые присваивают себе чужие заслуги. Клиент-серверная архитектура, реализованная на базе конвергентной инфраструктуры, не станет конвергентной и облачной.
В заключение выделим основные признаки конвергентной инфраструктуры и облаков. Если вы собираетесь построить собственную конвергентную систему, то у вас кроме концепции объединения должна присутствовать хотя бы одна вычислительная ткань, объединяющая логические абстракции или устройства. Ткань должна быть организованна соответствующим для технологии fabric computing образом с использованием обязательно (!) унифицированных вычислений, которые подразумевают среду виртуализации.
Конвергентная инфраструктура – это среда виртуализации, на уровне облака виртуализируются логические ресурсы. Любое облако должно что-то виртуализировать, опять же виртуализировать соответствующим для технологии образом. Отличительной чертой виртуализации является дуальная сущность - некоторая исходная абстракция и ее отображение.
Дополнительно любое облако должно быть не внутренней службой, а предоставлять некие сервисы. Причем клиентами облака могут быть другие облака, устройства, службы и реальные конечные пользователи. Опять же клиенты могут быть однородными и разнородными. Системы, не обладающие данным набором признаков, не могут считаться облачными и конвергентными. В большинстве случаев в клиентской зоне реализована обычная клиент-серверная архитектура (рис. 7), не имеющая никакого отношения к конвергентной концепции.
Литература:
- Зеленцова Ж.Ю., Систематизация проблемы метаданных и аспекты систем безопасности, Sec.ru, 2012.
- John Gantz, David Reinsel, «Extracting Value from Chaos», IDC 1142, 2011. – http://www.emc.com/collateral/analyst-reports/idc-extracting-value-from-chaos-ar.pdf , 2012 –02-28.
- Unified Fabric: Benefits and Architecture of Virtual I/O, http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/ps6418/ps6423/ps6429/prod_white_paper0900aecd80337bb8.html
- HP ProLiant Servers, HP Virtual Desktop Infrastructure, HP. –http://h18013.www1.hp.com/products/ servers/vdi/index.html, 2012-02-28.
- HP Converged Infrastructure Maturity Model, HP. –http://h17007.www1.hp.com/us/en/converged-infrastructure/ci-mm.aspx, 2012-10-08.
- Stephen Prentice, Gyanee Dewnarain, “The Future of the Internet: Fundamental Trends, Scenarios and Implications to Hee”, Gartner, 2012/ - http://www.gartner.com/technology/core/products/research/topics/emergingTrendsTechnologies.jsp, 2012.
- Whiteley, Robert. Forrester Research ."Your Next IT Budget: 6 Ways to Support Business Growth," CIO Magazine , July 21, 2010
- Broderick, Katherine and Scaramella, Jed. "Considering All of IT: Converged Infrastructure Survey Findings," IDC, June 2010).
- NIST Cloud Computing Standards Roadmap (NIST-SP 500-291) –http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909024 . 2011-08-10
- NIST Cloud Computing Reference Architecture (NIST SP - 500-292) –
http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909505. 2011-09-08
- Луговой А.В., Зеленцова Ж.Ю. «Эра мегаданных. Состояние и эволюция мирового информационно-вычислительного пространства». Випуск 1/2012 (72). Частина 1. -http://www.nbuv.gov.ua/portal/Natural/Vkdpu/2012_1_1/36.pdf.
- «A NIST Definition of Cloud Computing» (NIST 800-145), NIST, September, 2011. –http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-145/SP800-145.pdf, 2012-02-28.
- NIST Cloud Computing Standards Roadmap (NIST-SP 500-291) –http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909024, 2011-08-10.
- Луговой А.В., Зеленцова Ж.Ю. «Подходы и принципы разработки гибридного облака системы мониторинга с многомерными объектами исследования». Вестник университета № 6'2011. – Кременчуг: Национальный политехнический университет им. М.Остроградского, 2011. http://www.kdu.edu.ua/statti/2011-6-1(71)/56.pdf
- Dave Vellante, Converged Infrastructure Takes the Market by Storm, Wikibon, August, 2012. - http://wikibon.org/wiki/v/Converged_Infrastructure_Takes_the_Market_by_Storm, 2011-08-10.
- Amazon Web Services, 2012 - http://aws.amazon.com/products/.
- AWC RE:Invent, 2012. - http://reinvent.awsevents.com/.
- Amazon Web Services (АМС), 2012. - http://aws.amazon.com/architecture/.
