Модели реализации IaaS различных типов облаков

Герасимов Александр Вячеславович RGB
Александр Герасимов, эксперт по ИТ и телекоммуникациям

Гибридная модель – единственно возможная модель полноценного использования IaaS, позволяющая повысить эффективность использования корпоративных ИТ-инфраструктур.

Что такое «различные типы облаков»?

Имеются в виду три модели развертывания облаков, описанные Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) в 2011 г.:  публичная, частная и гибридная.

Многие специалисты полагают, что публичная модель – не для России и если в нашей стране облака и будут развиваться, то исключительно как частные (непубличные). Однако эта точка зрения, несмотря на ее распространенность, ошибочна, поскольку по причинам, которые будут описаны ниже, в чистом виде частных и публичных облаков не существует, могут быть только гибридные. Вот о них и поговорим.

Что такое IaaS?

Вроде бы все знают, что это такое, хотя не все так очевидно. При этом корректный ответ на данный вопрос носит вполне практический характер.

Дело в том, что до сих пор IaaS воспринимают преимущественно как серверы, виртуализованные ресурсы которых могут быть предоставлены потребителям в формате облачного сервиса (рис. 1, правая часть схемы). При этом подразумевается, что если физические серверы, на базе которых предоставляется сервис, принадлежат самому потребителю, то это частное облако, если провайдеру – публичное, а в случае использования тех и других – облако гибридное.

Рис. 1. Модель облачных вычислений: ключевые характеристики и задействуемые ресурсы

Для чего используются эти облачные серверные мощности? Для замены или дополнения физических аппаратных платформ корпоративных программных приложений (транзакционных систем ERP, OSS/BSS, автоматизированных банковских систем, систем классов BI, ECM, PLM и т. д.).

Зачем корпоративные серверы заменять или дополнять облачными? Как известно, нагрузка приложений на «железо» неравномерна: редкие и резкие пики нагрузки сменяются длительными периодами низкой нагрузки (рис. 2). В результате владелец приложения вынужден перезакладываться на мощность ИТ-инфраструктуры, чтобы не срезать пики. И при этом мириться с низкой эффективностью использования весьма дорогостоящих вычислительных мощностей, которая, по данным Uptime Institute, для мировой индустрии ЦОД находится на уровне 4–6%.

Пики нагрузки на сервер
Рис. 2. Неравномерность нагрузки на внутрисерверные диски

Поэтому целесообразно держать у себя лишь ту часть инфраструктуры, которая обеспечивает постоянную часть нагрузки, а для пиков подключать внешние виритуализованные ресурсы и платить за них по фактическому объему потребления, что даст возможность кардинально повысить эффективность использования корпоративной ИТ-инфраструктуры.

Нетрудно заметить, что решение этой задачи применительно к вычислительным ресурсам уже само по себе предполагает только одну модель развертывания облака – гибридную.

Но и это еще не все.

Приложению недостаточно виртуальных вычислительных мощностей. Это не единственный используемый для формирования сервиса IaaS ресурс. Ему нужен полноценный виртуальный контейнер – software defined data-center (SDDC), включающий в себя не только сервер, но и систему хранения данных, и сеть, причем как локальную, так и глобальную. И все это должно быть виртуализовано и предоставлено в формате облачного сервиса.

Однако виртуализация ресурсов – а без нее невозможно их предоставление в формате облачного сервиса – пока сосредоточена в очень узкой нише серверов стандартной архитектуры. В России ее очень мало в СХД и локальных сетях и совсем нет в глобальных. Результат – существующая до сих пор жесткая прямая аппаратная зависимость приложений и «железа». Например, ни одно тяжелое транзакционное приложение не может быть установлено на используемые провайдерами серверы стандартной архитектуры. Таким приложениям требуются RISC верхнего ценового диапазона или даже мейнфреймы, а в качестве СХД может быть использована только чрезвычайно дорогостоящая архитектура SAN. Именно поэтому ни одного серьезного корпоративного приложения в облаке пока нет. Причем не только в публичном, но и в частном.

Есть ли свет в конце туннеля?

Вот здесь мы опять возвращаемся к моделям развертывания (типам облаков). Проблема создания полноценного виртуального контейнера для любого программного приложения с полной его отвязкой от аппаратной платформы уже решена, только решение пока не получило широкого распространения.

Начнем с проблемы аппаратной зависимости приложения и «железа», на котором оно крутится. В последнее время появляется все больше примеров установки тяжелых приложений на серверы стандартной архитектуры, но с очень навороченным виртуализационным слоем. Кроме того, на аппаратном уровне такие серверы используют принцип модульности (не только уже привычные «лезвия», но и серверы сверхвысокой плотности размещения), что обеспечивает и практически неограниченную масштабируемость, и высокую доступность аппаратной платформы за счет возможности горячей замены ее модулей без останова системы в целом (с кратковременным снижением ее производительности).

Проблема с внешними СХД, являющимися не чем иным, как специализированными серверами с большим количеством дисков в них, решена опять же за счет виртуализационного слоя, позволяющего создавать виртуальные SAN. Причем в предельном случае их можно создавать вообще без применения внешних СХД, только на внутрисерверных дисках, что очень востребовано глобальными провайдерами облачных и онлайн-сервисов.

Решена и проблема локальной сети – есть довольно много примеров реализации концепций SDN/NFV в ЛВС дата-центров, и это уже совсем не экзотика.

Таким образом, в границах дата-центра, корпоративного или коммерческого, уже можно создать тот самый полностью виртуальный контейнер для приложения.

Но имеет место сложность: идея с пиками требует динамического автоматического перераспределения нагрузки между различными ЦОД, включая ЦОД внешних провайдеров.

Кроме того, потребители приложений находятся не в ЦОД, и им важны не только доступность инфраструктуры для приложения в границах ЦОД, но в гораздо большей степени доступность приложения непосредственно на их устройствах.

И вот здесь выясняется, что без виртуализации такого ресурса, как глобальные сети связи, не только SaaS, но и полноценный IaaS не предоставить. Модель такого сервиса опять же может быть только гибридной, поскольку сервис доставляется по глобальной сети, и эта глобальная сеть – такой же ресурс, необходимый для формирования сервиса, как и виртуализованные серверные мощности. Более того, нужно виртуализовать и абонентское устройство, чтобы оно не оказывало непредсказуемого влияния на доступность сервиса (например, заменить физический системный блок ПК виртуальным).

Именно по такому пути пошли наиболее продвинутые провайдеры IaaS в мире. В частности, проект Unica (оператор Telefonica) – проект облачных сервисов, базирующихся на объединенных в пулы территориально распределенных дата-центрах, с возможностью динамического перераспределения нагрузки между ними (рис. 3).

UNICA
Рис. 3. Сценарий демонстрации сервиса автоматического выделения сетевого ресурса по требованию (Network as a Service), проект Unica

Чтобы дотянуть эту возможность (динамической балансировки нагрузки) до корпоративных ЦОД, фактически включив их сеть программно-определяемых дата-центров провайдеров, ведущие операторы связи, в частности AT&T, уже предлагают как коммерческий сервис полностью программно управляемую глобальную сеть (рис. 4). Управляемую вплоть до оптического уровня L1 (через открытый API SDN-контроллера) и до точки потребления сервиса. Это без преувеличения настоящая революция не только на рынке IaaS, но и в индустрии дата-центров и телекоммуникаций.

Важно отметить, что для России решение этой задачи выглядит даже более простым, чем для США и Европы. Дело в том, что компактное расположение подавляющего большинства имеющихся в России дата-центров (как коммерческих, так и корпоративных), включая специализированные дата-центры, выполняющие функции точек обмена трафиком в Москве, Санкт-Петербурге и прилегающих к этим городам областях, значительно облегчает задачу SDN/NFV-трансформации WAN-сетей для дата-центров. В отличие от США и Евросоюза, где отсутствует единая географическая «точка притяжения» в расположении ЦОД, в России, где такая точка существует, эта задача решается путем модернизации относительно небольшого (по протяженности) фрагмента телекоммуникационных сетей операторов, причем именно в той ее части, где имеется наибольшее в России количество проложенных ВОЛС и наивысшая конкуренция между провайдерами канальной емкости. Более того, именно по маршруту из Финляндии и Прибалтики на Санкт-Петербург и затем на Москву идет основной поток IP-трафика.

С технической точки зрения эта задача может быть решена и уже решается, что, очевидно, приведет к пересмотру подходов к построению корпоративных ИТ-платформ и роли IaaS в данном процессе, а гибридная модель потребления сервисов IaaS, охватывающая все необходимые для их формирования ресурсы, станет основной.

NetBond
Рис. 4. Коммерческий сервис AT&T NetBond
Поделиться:
Спецпроект

Форум «ИТОПК-2020» оценил потенциал господдержки

Подробнее
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку