16 января 2013
Аспекты разработки облачной системы мониторинга
Часть 5
При разработке облачных систем обычно не проводится грань между разработкой прикладного облака и композиции сервисных облаков, которые уже считаются конвергентной инфраструктурой. Мы хотим дать свою версию перехода от разработки облака к разработке облачной или конвергентной инфраструктуры, которая ориентирована на свой круг задач, например, на облачную телефонию или облачная система видеокамер, которые просто не могут быть реализованы в рамках одного облака.
1.3. Фрагменты архитектурного дизайна прикладной конвергентной инфраструктуры
Если обратиться к материалу предыдущей статьи [7], то в ней были показаны топологии вычислительных тканей в конвергентной инфраструктуре разных аппаратных и логических уровней. Подразумевалось, что облака также могут образовывать вычислительную ткань cloud-to-cloud. Причем может быть определено не только частное облако, архитектура которого предложена, но и построена конвергентная инфраструктура с целым комплексом инфраструктурно-сервисных или платформо-сервисных облаков, ориентированных под определенные прикладные задачи, например, под популярную среди разработчиков технологию «Безопасный город». Также задача может быть решена для систем энергообеспечения, мониторинга состояния распределенных коммунальных и энергетических сетей и других решений, где требуется подключение функциональных устройств.
Рис. 11 Инфраструктурно-сервисные и платформо-сервисные облака
в прикладной конвергентной инфраструктуре
В этом случае конвергентных решений типа IaaS и PaaS корректно рассматривать топологию cloud-in-cloud. «Инфраструктура как сервис» IaaS в большинстве случаев выступает как федеративное облако в рамках облака, к которому подключаются платформо-сервисные облака, в свою очередь к которым подключаются сервисные облака, предназначенных для обработки видеоизображений и видеоаналитики.
Речь идет не об одном частном облаке, к которому будут подключены камеры видеонаблюдения, а о самоорганизующейся конвергентной инфраструктуре, адаптированной под задачи крупномасштабного и географически распределенного видеонаблюдения. Как это выглядит и процесс перехода от облачной системы к прикладной конвергентной инфраструктуре, можно посмотреть на рис. 12.
Рис. 12 Переход от разработки частого облака к прикладной
конвергентной инфраструктуре
В силу того, что конвергентная технология является новым направлением, любую разработку облачной системы, ориентированной на те или иные прикладные задачи, нужно начинать с разработки модели облака и его внедрении на классическом конвергентном решении, а только после тестирования либо расширять систему до федерации облаков в клиентской зоне, либо масштабировать до уровня прикладной конвергентной инфраструктуры. Некоторые сценарии использования федерации облаков приведены в Технологическом путеводителе NIST [9]. Приведем их высокоуровневую архитектуру облаков типа IaaS и PaaS.
То есть разработка конвергентной инфраструктуры для «Безопасного города» должна начинаться с развертывания и тестирования сервисного облака, клиентами которого будут видеокамеры. На следующем этапе можно расширяться до облачной системы, а после до уровня прикладной конвергентной инфраструктуры (рис. 12).
Рис. 12 Сервисные модели облаков согласно стандарту NIST, стр. 33-35 [9]
Функциональность между облаками может быть разделена как по функциям, так и географическому признаку, то есть будем различать два типа дизайна конвергентной инфраструктуры, ориентированной на задачи мониторинга:
- облачная инфраструктура с разделением функций;
- облачная инфраструктура с разделением по географическому признаку.
Использование двух вариантов прикладной конвергентной инфраструктуры позволяют наращивать ее практически до бесконечности, при необходимости получения более сложного поведения конвергентных систем методы могут быть совмещены. Как это может выглядеть на практике, показано на рис. 13.
Рис. 13 Разделение функциональность в федерации облаков
по географическому и функциональному признаку
Согласно стандарту NIST взаимодействие федерации облаков должно включать [9]:
- P2P взаимодействие по общим запросам SLA и мониторингу облачной среды;
- P2P управление рабочими процессами;
- P2P аудит облака;
- P2P механизмы безопасности по аутентификации и авторизации;
- P2P управления виртуальной организацией облачного пространства.
При работе с федерацией облаков имеются общие требования, которые отражены в стандарте [9]:
- создание, организация доступа, обновление, удаление объектов, перенос данных в облаках;
- перемещение виртуальных машин и абстракций между облаками;
- выбор наилучшего поставщика IaaS в случае арендованной конвергентной инфраструктуры;
- наличие инструментов мониторинга, аудита и управления несколькими облаками;
- единый доступ к нескольким облакам;
Также очевидно, что облачный слой конвергентной инфраструктуры, рассчитанный на обслуживание устройств, не исключает, а скорее дополняет классические IaaS и PaaS архитектуры, которые будут предоставлять функциональные, виртуализирующие хранилища и доступные вычислительные ресурсов. Очевидно, что любая видеосистема потребует мощной видеоаналитики, больших хранилищ для хранения видеоинформации. Таким образом, прикладная конвергентная инфраструктура предполагает два инфраструктурных слоя, рассчитанных на разные задачи: обслуживание устройств, подключенных к облакам, а также обслуживание вычислительных ресурсов, обрабатывающих данные сервисных облаков, к которым в свою очередь подключены видеокамеры. Архитектура подобных систем была подробно рассмотрена в предыдущей публикации.
Итак, мы рассмотрели процесс создания облаков, облачной системы и конвергентной инфраструктуры, ориентированных на прикладные задачи. Безусловно, преимуществом конвергентной инфраструктуры является уже готовый сетевой интерфейс, а также удобная агрегация любого количества ресурсов, подключаемых к системе. Немаловажным фактором является превосходная масштабированность решений. Сложность построения качественных и функциональных облачных систем связана все же с виртуализацией, что и как виртуализировать в облаке, но в другом интерфейс достаточно прост и оптимален, для функциональных сервисов доступных из сети. Системы безопасности и мониторинга критически важных объектов не исключение. Так как архитектура проста и оптимальна в реализации можно сосредоточиться на более важных задачах, как отслеживание уязвимостей системы, а также улучшении функциональности, особенно важно для географически-распределенных объектов.
В следующей публикации рассмотрим уязвимости конвергентной инфраструктуры.
Литература:
- А.А.Жданов. Автономный искусственный интеллект. Адаптивные и интеллектуальные системы. – М.: Бином, Лаборатория знаний, 2008. – 350 с.
- Ю.В. Тюменцев. Интеллектуальные автономные системы – вызов информационным технологиям. Московский авиационный институт им. С. Орджоникидзе. – http://neuroschool.narod.ru/pub/niwaytium.pdf.
- Ж.Ю. Зеленцова, Многоверсионный подход в рамках управления жизненным циклом в отказоустойчивых интеллектуальных системах в облаке, Sec.ru, 2012.
- Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. Репринтное издание. – М., 2000.
- Ван дер Варден Б. Л. Алгебра. – СПб.: Лань, 2004, 624 стр.
- Ж.Ю. Зеленцова, Многоуровневая (сквозная) виртуализация с поддержкой на уровне ОС. Возможности применения в системах безопасности. Sec.ru, 2012.
- Ж.Ю. Зеленцова, Конвергентная инфраструктура. Обсуждение архитектуры. Sec.ru, 2012.
- 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.
- NIST Cloud Computing Standards Roadmap (NIST-SP 500-291) –http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909024 . 2011-08-10
- Ж.Ю. Зеленцова, Систематизация проблемы метаданных и аспекты систем безопасности. Sec.ru, 2012.
- «NIST Cloud Computing Standards Roadmap» (NIST-SP 500-291), NIST, July, 2011. –http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909024, 2012-02-28.
- «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.
- «DRAFT Cloud Computing Synopsis and Recommendations» (NIST 800-146), NIST, May, 2011. – http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-146/Draft-NIST-SP800-146.pdf, 2012-02-28.
- «NIST Issues Cloud Computing Guidelines for Managing Security and Privacy» (NIST 800-144), NIST, January 24, 2012. – http://www.nist.gov/itl/csd/cloud-012412.cfm, 2012-02-28.
- «Guide to Security for Full Virtualization Technologies» (NIST 800-125), NIST, January, 2011. –http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-125/SP800-125-final.pdf, 2012-02-28.
- «NIST Cloud Computing Reference Architecture» (NIST 500-292), NIST, September, 2011. – http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=909505, 2012-02-28.
- Луговой А.В., Зеленцова Ж.Ю. Вычислительная архитектура пятого поколения. Принцип гипервиртуализации. Збірник наукових праць Міжнародної заочної конференції «Пошук концептуальних засад розвитку сучасних наук». Частина 2. – К.: Центр Наукових публікаций, 2012. – 100-105 с.
