Облака и их уровни
Облака и облачные вычисления уже давно фигурируют в статьях о развитии бизнеса и ИТ-инфраструктуры, считаясь многими закономерным развитием технологий и интернета. Все крупные города обеспечены широкополосным скоростным Интернет-соединением, а вариант вместо содержания своих серверов перевести их в облачное пространство может являться для бизнеса грамотным шагом сократить свои расходы.
Перехода в облако для компании может иметь много положительных сторон: позволяет сократить затраты, связанные с информационными технологиями – не требуется содержать собственные серверы, нет обновления оборудования, значительных расходов энергии, поддерживающего персонала, можно сосредоточиться на эффективности работы и увеличении прибыли – в целом заказчик освобождается от закупки собственных вычислительных мощностей, арендуя их у поставщика услуг в нужном ему количестве.
Этому способствует и сама структура облаков, основанная на уровнях, каждый из которых имеет свой функционал. Таким образом уровни облачных вычислений сродни коммунальным ресурсам вроде электричества или газа. Обычные пользователям давно доступны функции по хранению пользовательских данных на облачных дисках или, например, электронная почта. Но при этом обычные пользователи чаще всего взаимодействуют только с самым верхним уровнем – уровнем приложений, когда приложения предоставляются пользователям в качестве сервиса (Software as a Service — SaaS), как, к примеру, Google Drive, Gmail, Docs и т.д. Далее следует уровень платформы (Platform as a Service — PaaS) – это уже инфраструктура приложений. На данном уровне становится возможно развертывать приложения при помощи языков программирования и инструментов, предоставляемых поставщиком, таким образом создавая продукты без собственной инфраструктуры. Такие услуги могут предоставлять Amazon с их Elastic Computer Cloud, которые одними из первых в мире стали предоставлять облачные услуги, или Huawei с их FusionStage. Ну и основа облака – уровень инфраструктуры (Infrastructure as a Service — IaaS) – это сами физические сервера, диски и сетевые устройства, на основе которых можно управлять хранением данных, приложениями и операционными системами. Услуги IaaS могут предоставлять та же Huawei или же IBM (IBM Cloud). [1]
Проблемы облачных решений
Конечно же решение о переходе в облако подойдет не каждому – побеждает на данном поприще средний и малый бизнес в силу их нетребовательности, да и при этом стоит провести оценку будет ли переход в облако экономным в долгосрочной перспективе и достаточно ли безопасным. На данный момент остро стоит вопрос безопасности – нет никаких гарантий что на стороне облака все данные тщательно укрыты от посторонних глаз. К тому же облака все так же уязвимы даже обычным DDOS-атакам и вирусам внутри самих виртуальных машин. А самим предприятиям все еще может не хватать пропускной способности и надежности каналов связи, а адаптация производственных процессов и цепочек к возможностям облачных решений займет еще не мало времени.
Кроме того, все еще стоит вопрос ограниченности пропускной способности сети и ее скорости, что серьезно ограничивает развитие облачных технологий. Если в крупных городах не стоит волноваться о скорости сети, то сеть многих районов страны все еще базируются на устаревшем оборудовании, не позволяющее обеспечь эффективное взаимодействие пользователя и облачной инфраструктуры по причине своей невысокой производительности и отсутствия возможностей для безопасной и надежной передачи данных.
Возьмем для примера некое производство где-то в глубинке. Местная сеть обладает относительно стабильным сетевым каналом, но всего 4mbps. Если для ведения документации данный канал еще можно было бы использовать (при условии отсутствия проседания скорости), то переместить в облако сервера видеонаблюдения канала не хватит; файловый сервер – для небольшой компании было бы лучше и дешевле держать свой; принт-сервер – бессмысленно, специальное оборудование может быть не приспособлено; на рабочие станции можно поставить, к примеру, RDP или Hyper-V клиенты, но мощности большинства машин недалеко ушли от такого оборудования, да и к тому же интернет-канал опять таки не позволить держать облачный сервер виртуализации рабочих станций. К тому же для функционирования требуется постоянная связь с интернетом.[2]
Game as a Service и его требования
Можно рассмотреть также случай обычного пользователя, желающего воспользоваться услугой облачного гейминга – стыком IaaS и PaaS, названным GaaS (Game as a Service).(рис. 1.) Для работы сервиса понадобится хотя бы 5-15mbps, где 10-12mbps – это стабильный видеопоток со стримингом. Краеугольным камнем становятся задержки на всех этапах сервиса: кодирование, декодирование, сеть, рендеринг картинки, а для гейминга задержка больше 100 мс уже критична.[3]
Рис. 1. Соединение Game as a Service
Первые сервисы для стриминга игр (OnLive и Gaikai) в свое время провалились в связи с недостаточным развитием интернет-скоростей. Сейчас уже появилось множество современных аналогов, таких как PlayKey, а на GDC 2019 компания Google представила свое облачное гейминговое решение Stadia, пообещав качество аж до 8К в 120fps и игру на любом устройстве и запуск в многих странах уже в 2019 году, в список которых Россия не входит. Если посмотреть на статистику сайта Speedtest для широкополосного интернета в сравнении скорости в России и США, то можно видеть, что средняя скорость загрузки по России не превышает 40mbps,[4] когда как в США она почти дотянула до 100mbps,[5] так что Российская интернет-инфраструктура может считаться «слабоватой» для амбиций Google. Однако скоростью интернета все не ограничивается. В обычных условиях, например при загрузке видео, данные проходят через местных и магистральных провайдеров по самому «дешевому», порой не самому короткому, маршруту, но Google фактически предлагает соединение игроков с дата-центрами Google напрямую,[6] но о подробностях их технического решения станет известно позже.(рис. 2.)
Рис. 2. Соединение напрямую
Проблемой использования облачных вычислений становится ограничение сети, так называемой «узкое место» между пользователем и облаком — загрузка полосы пропускания и недостаточная скорость передачи. Чтобы разгрузить этот канал, нужно снизить количество данных, передаваемых в облако, либо разгрузить основное облако с помощью туманный вычислений (fog & edge compiting), либо оптимизировать данный канал с помощью эластичности сети. Конечно же можно использовать все вместе.
Еще одним возможным решением может стать появление сетей 5G, которые в теории могут значительно снизить задержку сигнала.[7]
Для GaaS, однако, есть решение: во время загрузки игры проверяется пинг к ближайшим серверам и наличие игры на этих серверах, таким образом, выбирается оптимальные параметры качества, подбирается битрейт видеопотока.[8] В PlayKey предложили «сдавать свои игровые компьютеры «в аренду» за определённое вознаграждение», таким образом получая мини дата-центры по всему миру и сокращая задержки доступа к игровому приложению.[9]
Если попытаться адаптировать данное решение к иным облачным сервисам, то это могло помочь сократить отклик, например, при использовании Virtual Desktop Infrastructure (VDI) и менее требовательным систем вроде сервера данных.
Для инфраструктуры предприятия использование таких импровизированных «облачков» вместо полноценного облачного сервера может значительно увеличить доступность данных. Конечно же при соблюдении всех правил безопасности. При увеличении числа рабочих машин, использующих тот же VDI, при доступе к одному скорость сети падает по почти гиперболическому закону, так что необходимая скорость доступа в определенный момент не может достигнута. Но при использовании разных серверов, а соответственно разных путей к серверам, скорость доступа падает меньше, чем при использовании одной магистрали к одному серверу, что по сути будет являться туманными вычислениями, о которых речь пойдет ниже.
Технология облака 2.0
Закономерным развитием облачных вычислений станут так называемые Облака 2.0, где, в первую очередь, вопросам безопасности, конфиденциальности, а также доступности, гибкости, масштабируемости, отказоустойчивости и вычислительным возможностям уделено повышенное внимание, таким образом закрывая все дыры “первых” облаков.
Одним из дополнительных способов оптимизации облаков являются так называемый туманные вычисления – между облаком и туманом происходит разделение обязанностей:
- Большое облако используется для не критичных во времени процессов, таких как журналы событий и анализ собранных данных,
- Туманные слои, так называемые облачка (cloudlets), этакие мини-ЦОДы, для время-критичных процессов располагаются между пользователем и облаком и обслуживают ближайшие к ним устройства и производят локальные вычисления в реальном времени, таким образом разгружая основное облако и сокращая поток информации через каналы связи. Таким образом часто можно сократить задержку до менее чем 10 мс, в разы меньше чем при «общении» с основным облаком.[10]
Создание «эластичной» полосы пропускания позволяет управлять пропускной способностью посредством виртуализации полосы пропускания, конвергенции уровня WDM и коммутации первого уровня (L1), и интеллектуальных функций GMPLS.
- Виртуализация полосы пропускания (Bandwidth Virtualization) отделяет уровень оптической передачи от уровня предоставления транспортных сервисов. Таким образом оптические каналы становится возможно задействовать динамически в нужном объеме, формируя общий ресурс пропускной способности, которая может выделяться по запросу в любое время, в любом количестве и в любой точке сети.
- Конвергенция WDM/OTN снижает расходы на содержание сети и создает основу для виртуализации полосы пропускания, позволяя регулировать пропускную способность оптического канала.
- Интеллектуальные функции GMPLS обеспечивают автоматизацию интегрированных систем WDM/OTN по предоставлению полосы пропускания.[11]
Компания Huawei идет путем развития стандартных облаков до уровня Облаков 2.0., делая большой упор на облачные решения и в последнее время, тесно сотрудничая с сообществом OpenStack, как раз-таки и продвигая Облака 2.0. Huawei – та компания, которая способна предоставить полную систему для реализации облачной инфраструктуры, начиная с сетей передачи и коммутаторов до центров обработки данных и облачной платформы, в том числе и все три уровня: IaaS, PaaS и SaaS. И одним из преимуществ Cloud 2.0 станут отраслевые облака, т.е. выполняющие каждое свою функцию в своей отдельной отрасли.
Подобные решения уже несколько лет продвигаются и тестируются Huawei на территории Китая, а также широко продвигаются и в других регионах мира посредством открытых лабораторий Open Labs. Huawei не скрывают, что одним из приоритетных для них является российский рынок, на котором Huawei уже давно партнерствует с ведущими компаниями и университетами, и с которого как раз-таки и началась экспансия Huawei на мировые рынки.[12]
Делая выводы о вышесказанном, можно отметить, что облачные технологии дают большое преимущество бизнесу, а многие на протяжении уже многих лет пророчат “облакофицирование” всей корпоративной IT-области, однако текущую сетевую инфраструктуру придется еще долгие и долгие годы готовить к данному технологическому решению. Развитие магистрального и местного сегментов сети должно стать приоритетной задачей для сетевых провайдеров. Потребуется введение новых стандартов по управлению и распределению потоков данных, снижению задержек в сетях, оптимизации и модернизации существующих сетей, укрепление и расширение сети в целом.
Библиографический список
- Типы потребителей облачных вычислений // HELPIKS.ORG — режим доступа: URL: https://helpiks.org/6-33818.html (дата обращения: 29.01.2020).
- С небес на землю. Или почему мы не переходим в облака // Хабр — режим доступа: URL: https://habr.com/ru/post/210106/ (дата обращения: 29.01.2020).
- Gaming As A Service: Вычислительные облака для игровой индустрии // Хабр — режим доступа: URL: https://habr.com/ru/company/ruvds/blog/306148/ (дата обращения: 30.01.2020).
- SPEEDTEST URL: https://www.speedtest.net (дата обращения: 30.01.2020).
- SPEEDTEST URL: https://www.speedtest.net/reports/united-states/ (дата обращения: 30.01.2020).
- Stadia GDC 2019 Gaming Announcement // YouTube — режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=nUih5C5rOrA (дата обращения: 30.01.2020).
- 5G will bring cloud computing to everyone // InfoWorl — режим доступа: URL: https://www.infoworld.com/article/3308378/5g-will-bring-cloud-computing-to-everyone.html (дата обращения: 31.01.2020).
- Это вам не игрушки: как работает сервис облачного гейминга Playkey // Хабр — режим доступа: URL: https://m.habr.com/ru/company/playkey/blog/400311/ (дата обращения: 31.01.2020).
- Настоящее и будущее облачного гейминга // DTF — режим доступа: URL: https://dtf.ru/promo/14063-nastoyashchee-i-budushchee-oblachnogo-geyminga (дата обращения: 31.01.2020).
- Пшеничнов А. Зачем облака спускаются на землю. Туманные и периферийные вычисления // Завтра облачно. 2020.
- Эластичная сеть для облака // Журнал сетевых решений/LAN. 2012. №09.
- Cloud 2.0: Huawei ставит на отраслевые облака // Журнал сетевых решений/LAN. 2016. №09.
