Что такое облачная инфраструктура
Информационные технологии уже давно помогают бизнесу пройти цифровую трансформацию. Чтобы соответствовать современным стандартам, предприятиям не обязательно вкладывать все средства в организацию ИТ-инфраструктуры — можно воспользоваться услугами облачных провайдеров, которые сдают в аренду готовое программное обеспечение, приложения, базы данных, хранилища и т.д.
Облачная инфраструктура — это основа современных IT-сервисов, которая состоит .из набора аппаратных (hardware) и программных (software) компонентов, необходимых для поддержки облачных услуг провайдера.
Аппаратные компоненты размещаются в дата-центрах, о которых подробнее расскажем ниже; доступ к аппаратным ресурсам и управление ими организовано удаленно, через интернет-канал. Рассмотрим подробнее устройство облачной инфраструктуры.
Основные физические компоненты облачной инфраструктуры — это серверы, хранилища данных и сетевое оборудование. На программном уровне происходит виртуализация ресурсов за счет специального ПО или виртуализатора — системы, которая позволяет пользователям получать доступ к данным, хранящимся в облаке, с помощью интернет-браузера или отдельной программы. Например, средства VMware позволяют запускать приложения компании без предварительной установки.
Облачная инфраструктура — что это?
Компоненты облачной инфраструктуры физически размещены в дата-центре — специализированном объекте, в котором обеспечивается отказоустойчивая эксплуатация ИТ-оборудования. Для этого дата-центр подключен к нескольким независимым интернет-провайдерам и обеспечен дублирующими контурами электроснабжения. Периметр дата-центра находится под круглосуточной охраной. За счет такого подхода облачный провайдер гарантирует своим клиентам бесперебойную работу инфраструктуры согласно SLA — соглашению об уровне сервиса.
Доступ к вычислительным ресурсам облачной инфраструктуры реализован через интернет либо прямое подключение (Direct Connect), а плата взимается только за фактически потребленные мощности. В этом и состоит принципиальное отличие от классического подхода, при котором организация закупает и обслуживает серверы и другое оборудование самостоятельно.
Как работает облачная инфраструктура?
В основе работы облачной инфраструктуры лежит виртуализация: физические серверы, системы хранения и сетевое оборудование дата-центра объединяются в общий пул ресурсов, из которого затем выделяются виртуальные машины, диски и сетевые сегменты для конкретного клиента. Гипервизор изолирует один виртуальный сервер от другого, поэтому несколько компаний могут использовать одно физическое оборудование, не пересекаясь между собой.
Поверх этого пула ресурсов работает слой оркестрации — программный контур, который распределяет ресурсы, следит за нагрузкой и дает клиенту доступ к инфраструктуре в облаке через самообслуживание: виртуальная машина, диск или сеть самостоятельно создается клиентом через панель управления. При этом ресурсы выделяются и меняются практически мгновенно.
Ключевое свойство, ради которого бизнес обычно и переходит в облако, — эластичность. При росте нагрузки ресурсы масштабируютсях, а после пикового периода возвращаются к базовому уровню; клиент платит за фактически потребленные мощности, а не за постоянно зарезервированный запас. В большинстве облачных архитектур это происходит автоматически по заданным правилам, хотя для нестандартных нагрузок правила масштабирования приходится настраивать отдельно.
Виды облаков
Три наиболее распространенные модели облачной инфраструктуры:
Публичное
Публичное или общедоступное облако представляет собой многопользовательскую среду. Провайдер предоставляет физические вычислительные ресурсы в виде виртуальных нескольким арендаторам. Ресурсы разных компаний изолированы друг от друга.
Частное
В модели частного облака доступ к облачной инфраструктуре и ресурсам физического сервера имеет только одна организация. Частное облако отличается более высоким уровнем безопасности и полной изолированностью инфраструктуры.
Гибридное облако
Гибридное облако совмещает возможности частных и общедоступных облачных систем. Например, часть данных заказчика может размещатся в публичном облаке, а более важные системы — в частном. Кроме этого гибридная модель позволяет объединить в единое пространство собственное облако компании и облако провайдера. Также существует модель мультиоблака — оптимальное решение для тех, кто пользуется услугами разных провайдеров.
Под облачной инфраструктурой обычно понимают IaaS («инфраструктура как услуга»). Организация, которая выбирает услуги IaaS, арендует доступ к вычислительным мощностям, хранилищам данных, сетевым ресурсам и платформе виртуализации, которые принадлежат провайдеру. Каждый компонент облачной инфраструктуры помогает провайдерам успешно развертывать и предоставлять услуги, а клиентам — их использовать.
Преимущества облачной инфраструктуры
Главные преимущества облачной ИТ-инфраструктуры — экономические: компания переходит от капитальных затрат на закупку оборудования (CAPEX) к операционным платежам за фактическое использование (OPEX). Это снижает порог входа для проектов, где заранее сложно оценить нужный объем мощностей, и избавляет от необходимости содержать собственный штат для обслуживания физического оборудования.
Второе по значимости преимущество — скорость развертывания. Виртуальный сервер или кластер серверов разворачивается за минуты, тогда как закупка и настройка физического оборудования обычно занимает недели или месяцы. Это особенно важно при пилотных проектах и сезонных нагрузках, когда инфраструктура в облаке нужна лишь на ограниченный период.
Отдельно стоит выделить отказоустойчивость: провайдер размещает ресурсы в нескольких дата-центрах или зонах доступности, что снижает риск единой точки отказа при аварии на одной площадке. При этом облачная инфраструктура сама по себе не отменяет ответственность клиента за резервное копирование данных и настройку приложения — эта модель ответственности разделена между провайдером и заказчиком.
Наконец, важна масштабируемость без пересмотра архитектуры: добавление ресурсов CPU, RAM или дискового пространства не требует замены оборудования — как правило, достаточно изменить конфигурацию виртуальных ресурсов через панель управления.
Из чего состоит облачная инфраструктура?
В основе облачной инфраструктуры — физическое оборудование: серверы, системы хранения и сети, ресурсы которого абстрагируются при помощи платформы виртуализации.
Серверы
Сервер — это вычислительное устройство для обработки данных, который размещается в защищенных дата-центрах. Технически представляет собой высокопроизводительный компьютер в специальном форм-факторе для размещения в стойке Пример: линейка серверов Cisco Unified Computing System (UCS).
Провайдеры общедоступного облака разделяют вычислительные ресурсы между несколькими арендаторами и могут использовать один и тот же сервер для предоставления услуг сразу нескольким клиентам.
При развертывании частного облака организации могут использовать выделенные серверы для хранения информации или целые системы на стеке сетевого оборудования и программного обеспечения. Например, FlexPod — совместный продукт компаний Cisco и NetApp для центров обработки данных (ЦОД), который использует инновационное оборудование в виде серверов Cisco UCS, коммутаторов Cisco Nexus, систем хранения данных NetApp FAS, SolidFire или NetApp E-Series.
Хранилища данных
Услуги облачного хранилища позволяют организациям хранить и управлять данными на внешних файловых серверах вместо создания собственных, локальных систем.
Для хранения информации в облаке используются системы хранения данных (СХД) на основе аппаратных и программных компонентов, к которым относятся жесткие диски, специальное ПО для управления системой хранения и другое. Примеры — СХД компаний NetApp или Dell.
Кроме хранения данных, облачные СХД используют для аварийного восстановления данных. При этом облачная инфраструктура обычно используется как резервная площадка. Клиент может сам настроить график создания бэкапов.
Платформы виртуализации
Для виртуализации физических ресурсов используется специальное ПО, которое позволяет пользователям взаимодействовать со своей облачной инфраструктурой через графический пользовательский интерфейс. Через платформы виртуализации пользователи могут использовать доступное хранилище данных и вычислительную мощность реального оборудования. Виртуализировать можно серверы, сети или хранилища.
К платформам виртуализации относятся: vSphere, Microsoft Hyper-V, NSX, XEN, VirtualBox, KVM и другие.
Сетевое оборудование
Облачные ресурсы предоставляются пользователям через интернет, поэтому провайдерам услуг необходимо создавать и поддерживать сетевую инфраструктуру. К этому оборудованию относятся: коммутаторы, балансировщики нагрузки и маршрутизаторы. Качественное сетевое оборудование обеспечивает постоянную доступность облачной инфраструктуры для клиентов и ее надежную работу.
Дата-центр
Все компоненты облачной инфраструктуры провайдера — маршрутизаторы, коммутаторы, брандмауэры, системы хранения, серверы и т. д. — размещаются в дата-центрах, или центрах обработки данных (ЦОД).
ЦОДы классифицируют по соответствию требованиям стандартов (сертификаты безопасности SOC, ISO, PCI DSS и другие), по размеру (крупные, модульные, контейнерные и другие), по уровню надежности (Tier I, II, III), по предназначению (частные, коммерческие или аутсорсинговые). Компании чаще всего выбирают гипермасштабируемые дата-центры — крупные масштабируемые ЦОДы, ориентированные на оказание облачных услуг.
Провайдеры, которые стремятся строить качественную и высокодоступную облачную инфраструктуру, размещают свое оборудование только в надежных дата-центрах с сертификатом безопасности Uptime Institute Tier III, круглосуточной поддержкой, охраной и контролем доступа сотрудников.
Как развернуть облачную инфраструктуру
Существует два типовых сценария.
Публичное облако
В публичном облаке ресурсы уже находятся в общем пуле ресурсов, поэтому развертывание сводится к выбору конфигурации, а не к проектированию с нуля. Клиент сам разворачивает виртуальную машину с нужными параметрами. Через панель управления или API задает объем CPU, RAM и дискового пространства, выбирает образ операционной системы, настраивает сетевой сегмент и правила доступа, обычно в виде группы безопасности или межсетевого экрана на уровне виртуальной сети. Весь процесс занимает минуты, потому что ресурсы уже виртуализированы и не требуют физической настройки под конкретного клиента.
При выборе конфигурации стоит заранее определить модель оплаты: постоянная аренда фиксированного объема ресурсов обходится дешевле при предсказуемой нагрузке, а оплата по факту потребления — при переменной или сезонной. Также имеет смысл сверить SLA провайдера, географию дата-центров (если важна близость к пользователям или требования по локализации данных) и то, какая поддержка входит в тариф — это определяет, сколько задач по эксплуатации ляжет на внутреннюю команду, а сколько возьмет на себя провайдер.
Частное облако
Развертывание начинается не с выбора конфигурации, а со сбора требований: какие рабочие нагрузки будут размещены, какой уровень изоляции нужен, есть ли отраслевые требования к хранению данных. На основе этого проектируется архитектура: выбирается платформа виртуализации, рассчитывается объем вычислительных ресурсов и хранилища с запасом на рост нагрузки, определяется схема сетевой сегментации.
Срок создания частного облака, как правило, превышает аналогичные показатели публичных платформ и зависит от выбранной модели развертывания. При выделении изолированной конфигурации из существующей инфраструктуры провайдера, запуск может занять несколько дней. В сценариях, где требуется закупка и установка нового оборудования для создания физически изолированного контура, сроки увеличиваются до нескольких недель.
В отличие от публичного облака, ресурсы частного контура не предполагают мгновенного масштабирования, поэтому параметры инфраструктуры изначально рассчитываются с учетом пиковых нагрузок, а не средних значений.
Резюме
Физическое устройство инфраструктуры сосредоточено в ЦОДах: там располагаются серверы, СХД, ПО и другие компоненты. Дата-центры производят вычислительные ресурсы, которые предприятия могут использовать виртуально, выбирать их объем и расширять по необходимости. Частное облако может строится в отдельных дата-центрах по предпочтениям клиента.
Надежность облака зависит от уровня безопасности ЦОД и качества оборудования. К High-End-оборудованию относятся сервера Cisco, хранилища NetApp, платформы виртуализации VMware и другие. Клиентам предпочтительнее выбирать сертифицированные дата-центры.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Облачная инфраструктура обеспечивает доступ к вычислительным ресурсам, хранилищам данных и сетевым сервисам без необходимости содержать собственное оборудование. Слой оркестрации распределяет нагрузку между виртуальными машинами и позволяет масштабировать ресурсы по требованию, а размещение в нескольких дата-центрах или зонах доступности повышает отказоустойчивость. В большинстве случаев провайдер также берёт на себя физическую безопасность оборудования и базовую сетевую защиту, оставляя настройку приложений на стороне клиента.
Выделяют три основные модели развёртывания: публичное облако, где ресурсы разных клиентов размещаются на общем оборудовании провайдера; частное облако с полной изоляцией инфраструктуры под одну организацию; и гибридное облако, объединяющее собственные ресурсы компании с облачными мощностями провайдера. Выбор модели обычно зависит от требований к безопасности, регуляторным требованиям и предсказуемости нагрузки.
Облачная инфраструктура состоит из пяти основных компонентов: серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования, платформ виртуализации и дата-центра, где всё это физически размещается. Виртуализация здесь — связующий элемент: она объединяет вычислительные, дисковые и сетевые ресурсы в общий управляемый пул, из которого затем выделяются виртуальные машины под конкретные задачи.
Гибридные облачные вычисления — это модель, при которой часть инфраструктуры остаётся на собственных серверах компании, а часть вынесена в облако провайдера, с настроенным взаимодействием между площадками. Такой подход применяют, когда часть данных или систем должна оставаться под прямым контролем компании по требованиям безопасности, а остальная нагрузка обрабатывается в облаке ради экономии и масштабируемости. Связка обычно требует настройки защищённого сетевого канала между площадками.
Перед переходом в облако стоит определить модель разделения ответственности с провайдером — за что отвечает он, а за что клиент, особенно в части безопасности данных и настройки приложений. Также важно учитывать требования регуляторов к месту хранения данных и наличие резервного копирования: облако не снимает с клиента ответственность за сохранность информации. Для стабильной, предсказуемой нагрузки постоянная аренда ресурсов не всегда экономичнее собственного оборудования — здесь расчёт стоит делать отдельно под конкретный сценарий.
Различают три основных модели: IaaS, где клиент арендует вычислительные ресурсы и самостоятельно управляет операционной системой и приложениями; PaaS, где провайдер дополнительно администрирует платформу для разработки; и SaaS, где клиенту доступно готовое приложение без необходимости настраивать инфраструктуру. Эти модели различаются уровнем абстракции — тем, какую часть инфраструктурных задач берёт на себя провайдер.