19 декабря 2012
Аспекты разработки облачной системы мониторинга
Часть 2
Любая технология и стандартизация начинается с разработки эталонной модели, в данном случае эталонной модели облака, ориентированного на задачи мониторинга. В то же время эталонная модель представляет собой некоторую нейтральную архитектуру – скелет, которая может наращиваться по функционалу и сервисам. Неотъемлемой частью эталонной модели является таксономия облака, которую мы постарались описать в этой части.
- 1. Фрагменты эталонной модели телеметрического облака и его таксономия
Базовая архитектура телеметрического облака подразумевает наличие хотя бы двух вычислительных тканей, в нашем случае в вычислительную ткань объединены датчики и виртуальные сенсоры, представляющие собой логический мультисенсор, объединяющий работу группы реальных датчиков для какой-либо цели, обрабатываемой системой. Обе ткани относятся к типу peer-to-peer (P2P), поэтому могут и должны быть интегрированы имеющиеся стандарты сенсорных сетей и другие, работающие в рамках Р2Р, для обеспечения совместимости.
Рис. 1 Базовая архитектура телеметрического облака
Базовая архитектура облака предполагает, что логическая ткань виртуализирует аппаратную ткань с целью улучшения качества обработки данных сенсоров, и подразумевает модификацию сенсорных механизмов на логическом уровне и аппаратную избыточность на физическом уровне. Очевидно, что виртуализация основным функциональным моментом будет виртуализация, как физических устройств, так и логических абстракций. По факту виртуализация представляет собой создание некоей внутренней формы представления, то есть в любом случае опирается на данные, которые тоже в данном случае являются виртуализованными.
Облачные системы являются более узким классом конвергентной инфраструктуры (англ., converged infrastructure, CI), которая подробно рассматривалась в предыдущих публикациях. Основным признаком вычислительной архитектуры V поколения является объединение всех имеющихся вычислительных ресурсов в рамках единой логической инфраструктуры. В свою очередь, конвергентная инфраструктура основана на применении принципа конвергенции (лат., convergens – совпадающий). Принцип конвергенции подразумевает совпадение или сходство каких-либо свойств и признаков в независимых друг от друга явлениях [4], то есть фактически речь идет о наличии изоморфных признаков в системах, а конвергентная инфраструктура представляет собой разветвленную среду виртуализации с разными типами виртуализации.
Таким образом, если идти от обратного. Далеко не каждый дистанционный сервис в интернет относится к облачной системе, так как облачная система является частным случаем конвергентной инфраструктуры, где должен быть реализован принцип конвергенции, частным случаем которого является виртуализация. Дистанционные сервисы без принципа конвергенции – объединения аппаратных и логических ресурсов по общим признакам и, соответственно, виртуализации не являются конвергентными и облачными, таким образом, относятся к обычной клиент-серверной архитектуре. Причем, нужно отметить, что в данном случае конвергенция и виртуализация должна быть признаком всей среды, а не какого-нибудь локального фактора или свойства, например, наличия операционной системы как среды аппаратной виртуализации.
Попробуем подвести некоторый математический аппарат под данную задачу, который позволит нам впоследствии сделать концептуальное моделирование процессов в нашем облаке как среде виртуализации. Изоморфизм как «совпадение» представляет собой биективное (взаимно-однозначное) отображение, а любая конвергентная инфраструктура является средой виртуализации, объединяющей ресурсы в единую логическую единицу.
В свою очередь, в настоящее время виртуализация реализована технологически в двух формах – как отображение в другую или внутреннюю форму представления, так и как слой сопряжения между принципиально разными интерфейсами, где имеются два отображения.
Рис. 2 Математическое соответствие видов виртуализации
и их технологическая реализация
Математически разные виды виртуализации могут описываться более широким по отношению к изоморфизмам классом гомоморфных функций (от др.-греч. ???? — равный, одинаковый и ????? — вид, форма) [5]:
для групп ( G1 ,* ) и ( G2 ,× ) существует такое отображение f : G1 → G2 (для изоморфизмов биективное – взаимооднозначное), что ∃ a,b, f(a*b) = f(a) × f(b);
Тогда виртуализацию со слоем сопряжения можно описать следующим образом. Существует три группы ( G1 ,* ), ( G2 ,× ) и ( G3 , ° ) в категории C и функции f1 : G1 → G2 , а также f2 : G2 → G3 , для которых имеются единственные a,b,c, что справедливо f1(a*b) = f(a) × f(b), f2(b × c) = f(b) ° f(c) . Для слоя сопряжения используются изоморфизмы, подразумевающие взаимно-однозначное отображение f1 : G1 → G2 и f2 : G2 → G3 . Для внутренней формы представления используется эндоморфизм для f2 : G2 → G3 , где b = c то есть предполагается отображение в само множество [5,17].
Конечно, можно не использовать формат виртуализации изоморфизм-эндоморфизм для описания внутренней формы представления, но упомянутые технологические реализации могут быть, таким образом, объединены в рамках одного математического определения. Эта же форма определения может быть использована, если прикладное технологическое решение реализуется не в рамках одного облака, а уже в рамках конвергентной инфраструктуры, где потребуется «сквозная» виртуализация, о которой рассказывалось в источнике [6].
Принцип гипервиртуализации:
для двух произвольных групп <( G1 ,* ) ( G2 ,× ) категории C всегда имеется группа ( G3 , ° ), для которой имеется гомоморфное отображение:
f1 : G1 → G2 ∧ f2 : G2 → G3
где есть такие a,b,c и f1(a*b) = f1(a) × f1(b) ∧ f2(b × c) = f2(b) ° f1(c)
Принцип гипервиртуализации описывает многоуровневую виртуализацию и предполагает возможность многократных отображений, как логических абстракций, так и аппаратных ресурсов. Таким образом, становится возможной организация многоуровневых сред виртуализации на базе использования технологии вычислительной ткани с масштабированием (с изменением масштаба (уровня сложности) используемой в ткани абстракции): P2P «peer-to-peer», M2M «machine-to-machine», «server-to-server», «storage-to-storage», а также топологии «cloud-to-cloud» и «fabric-to-fabric». Пример такой среды виртуализации приводился в источнике [7].
Рис. 3 Многоуровневая виртуализация
Вернемся непосредственно к телеметрическому облаку и опишем фрагменты таксономии в следующей части.
Продолжение следует
