Восемь ключевых моделей облачных вычислений 2021 года

Облачные вычисления — доставка различных сервисов через интернет. Включают серверы, сети, базы данных, хранилище, софт, аналитику, интеллект.

Иными словами, облачные вычисления превращают IT-инфраструктуру в утилиту. Вы подключаетесь к инфраструктуре через интернет и используете ресурсы без установки или обслуживания их on-premises.

Облачные технологии позволяют платить только за используемые сервисы, запускать приложения/сервисы эффективнее и масштабироваться по мере изменения потребностей бизнеса.

В последние годы это стало популярным вариантом для бизнеса и физлиц по ряду причин: улучшенная производительность, экономия затрат, безопасность, повышенная продуктивность.

По отчету Flexera, на 2020 г. >50% бизнесов перенесли операции в облако. Тренд продолжится: 46% бизнесов сообщили об экономии затрат.

В зависимости от специфических требований, компании могут выбирать, когда, где и как использовать облачные вычисления для эффективного и безопасного IT-решения.

Для навигации в сложностях облачных технологий мы описали разные типы облачных вычислений с их плюсами и минусами.

Облачные вычисления можно категоризировать по моделям сервисов и моделям развертывания. Рассмотрим оба.

Облачные вычисления по моделям сервисов (Service Models)

Три самые важные модели сервисов: IaaS, PaaS, SaaS. Каждая представляет разный слой стека облачных вычислений и имеет уникальный набор фич.

1. IaaS [Infrastructure as a Service]

Плюсы:

• Платите только за то, что используете
• Добавляете ресурсы в пиковые периоды и масштабируете вниз по мере необходимости
• Мгновенное восстановление после сбоев
• Добавление новых возможностей и использование API

Минусы:

• Затраты могут неожиданно вырасти, если пиковое использование превысит оценку
• Проблемы безопасности данных из-за мультитенантной архитектуры

IaaS-провайдер управляет инфраструктурой для пользователей. Провайдер заботится о сервере, сети, хранилище данных, виртуализации. Пользователи управляют ОС и развертывают прикладное ПО на облачной инфраструктуре.

В этой модели развертывания облачные провайдеры обычно поставляют ресурсы on-demand из своего большого пула машин в ЦОД. Они обрабатывают все виды ремонтов, сбоев, железных проблем.

Обычно IaaS использует технологию оркестрации облаков: OpenNebula, Apache CloudStack, OpenStack. Управляет созданием виртуальных машин и выделением томов хранилища. Пользователи платят по выделенным и потребленным ресурсам.

2. PaaS [Platform as a Service]

Плюсы:

• Не нужны предварительные инвестиции в железо и софт
• Позволяет программирование высокого уровня со сниженной сложностью
• Развернутые приложения легко масштабируются без больших изменений
• Мгновенное восстановление после сбоев
• Добавление новых возможностей и использование API

Минусы:

• Приходится разрабатывать приложения согласно фреймворку провайдера

PaaS предоставляет фреймворк (с встроенными софт-компонентами), который разработчики используют для построения и кастомизации облачных приложений. Также предлагает инструменты для анализа данных приложений, обнаружения уникальных паттернов и принятия обоснованных решений.

Выбирая PaaS, вы избегаете сложности и затрат на покупку и поддержку лицензий софта, базовой инфраструктуры, мидлвари и других ресурсов. Просто управляете созданными приложениями и сервисами, а провайдер заботится обо всём остальном.

Некоторые провайдеры используют специфические применения PaaS как модели доставки данных. Например:

• Integration PaaS: позволяет пользователям строить, выполнять и управлять интеграционными потоками без установки мидлвари.
• Data PaaS: провайдер строит data-приложения для клиентов и дает инструменты визуализации для доступа и анализа данных.

Провайдер может также предлагать дополнительные сервисы для усиления workflow и безопасности.

3. SaaS [Software as a Service]

Плюсы:

• Не нужно устанавливать или обновлять приложения на локальных устройствах
• Можно масштабировать вверх или вниз по спросу
• Низкие затраты на дистрибуцию
• Эффективное использование лицензий софта

Минусы:

• Проблемы с латентностью
• Сложно переключаться между SaaS-вендорами

Эта модель сервиса дает прямой доступ к полностью разработанному софтверному продукту. Позволяет фокусироваться исключительно на том, как лучше использовать продукт. Всё (разработка, выполнение, дистрибуция, управление) на провайдере.

Большинство SaaS-решений на рынке — эндюзер-приложения. Обычно это мобильные или веб-приложения, доступные через браузер. Пользователям не нужно устанавливать или обновлять приложение локально.

Частые примеры SaaS: Gmail, Dropbox, Office365, Google Maps, GoToMeeting. Некоторые бесплатны, большинство берут фиксированную месячную/годовую плату за пользователя.

Другие менее популярные модели сервисов

4. Бессерверные вычисления (Serverless Computing)

Компании, использующие сервисы бессерверных вендоров, платят за свои вычисления и не платят за фиксированное число серверов или объем пропускной способности.

Термин «serverless computing» сбивчив: не значит, что физических серверов нет. Серверы все еще используются для хранения и управления данными. Но разработчикам не нужно заботиться о конфигурации, управлении, виртуальных машинах, масштабировании контейнеров, планировании емкости.

Бессерверные модели запускают код on-demand. Позволяют разработчикам строить более agile-приложения и платить только за используемые ресурсы, никогда не платя за простающую емкость.

5. FaaS [Function as a Service]

Проектирован как потенциально бессерверная архитектура, FaaS позволяет развернуть часть (одну функцию) приложения. В основном используется при разработке микросервисных приложений.

Разделение приложения на микросервисы полезно для разработчиков: позволяет строить и модифицировать небольшие куски кода, легко внедряемые в кодовую базу.

В отличие от монолитной архитектуры, где даже незначительные изменения требуют тяжелого деплоя, FaaS устраняет сложность процесса развертывания.

Первый FaaS от крупного публичного облачного вендора — Amazon AWS Lambda (2014), затем Google Cloud Functions и Microsoft Azure Functions.

6. MBaaS [Mobile Backend as a Service]

MBaaS-модели дают веб/мобильным разработчикам средство подключения фронтенда с бэкендом облачных вычислений и хранилища. Освобождает разработчиков от забот об управлении или задачах, связанных с серверами.

MBaaS-провайдеры предлагают базовые операции: файловое хранилище и сервисы, поддержку push-уведомлений, мессенджинг и чат, геолокационные сервисы, социальные сетевые API для логина и постинга.

Облачные вычисления по моделям развертывания (Deployment Models)

Когда вы решили, какой облачный сервис лучше, следующий шаг — эффективное развертывание. Три основные модели: приватное, публичное, гибридное облако.

1. Приватное облако (Private Cloud)

Плюсы:

• Повышенная безопасность и приватность
• Клиенты имеют полный контроль над выбором железа и софта
• Клиенты не зависят от отраслевых и регуляторных комплаенсов

Минусы:

• Высокая стоимость
• Требуются квалифицированные люди для управления облачными сервисами

Приватное облако (internal cloud) предоставляет проприетарную среду, выделенную одной компании. Железо и софт доступны только одному клиенту.

Модель приватного облака предлагает виртуализированные, масштабируемые вычислительные ресурсы через физические компоненты в ЦОД вендора или on-premises. Может управляться внутренне или третьей стороной.

Многие бизнесы выбирают приватное облако за усиленный контроль и строгую безопасность/приватность данных через файрволы и внутренний хостинг. Могут кастомизировать облако под специфические вычислительные нужды.

Кроме того, бизнесы на приватном облаке могут внедрять cloud-native архитектуры и практики (микросервисы, контейнеры). Это дает еще большую гибкость и эффективность, позволяет плавно перейти к публичному или гибридному облаку в будущем.

2. Публичное облако (Public Cloud)

Плюсы:

• Независимость от локации
• Стоимостная эффективность
• Простая настройка и развертывание
• Виртуально неограниченная масштабируемость
• Ранний доступ к новейшим IT-технологиям

Минусы:

• Менее безопасно, так как ресурсы разделены публично
• Ограниченный контроль
• Производительность зависит от интернет-соединения

Публичный облачный провайдер делает ресурсы доступными любому, кто хочет их использовать или купить из любой точки мира. Доступ через интернет.

Публичная облачная модель в ядре включает четыре характеристики: on-demand вычисления, пулинг ресурсов, масштабируемость/быстрая эластичность, pay-per-use ценообразование.

Большинство бизнесов предпочитают публичное облако для хостинга сервисов из-за масштабируемости под нагрузку и спрос пользователей. Плюс не нужно управлять своими IT-ресурсами. Поскольку клиенты платят только за использование, меньше потраченных зря ресурсов.

Хотя были опасения по безопасности публичного облака, при правильной реализации (строгие методы: IDS/IPS) оно может быть таким же безопасным, как приватная облачная сеть.

3. Гибридное облако (Hybrid Cloud)

Плюсы:

• Улучшенный регуляторный комплаенс и безопасность
• Стоимостная эффективность
• Повышенная гибкость и инновации
• Большая эффективность инфраструктуры
• Улучшенное управление рисками

Минусы:

• Сложно реализовать
• Нужно управлять множественными вендорами и платформами

Гибридное облако объединяет приватное облако с одним или несколькими публичными облачными сервисами, используя безопасные проприетарные программы для коммуникации между этими двумя разными сервисами.

Гибридные модели созданы для смешивания лучшего из обоих сервисов. Позволяют бизнесу перемещать нагрузки между облачными решениями по мере изменения требований.

Используя гибридную модель, компании могут хранить чувствительные данные в локальном ЦОД, используя мощные вычислительные ресурсы управляемого публичного облака. В отличие от multi-cloud подходов, где разработчики управляют каждым облаком отдельно, гибридное облако опирается на единую плоскость управления.

В последние годы многие бизнесы перешли на гибридные облачные среды для снижения нагрузки на локальные ресурсы и минимизации затрат. От здравоохранения до финансового сектора — гибридные облачные технологии доказали эффективность в оптимизации ресурсов и повышении вычислительной производительности.

Другие менее популярные модели развертывания облака

4. Распределенное облако (Distributed Cloud)

Распределенное облако запускает публичную облачную инфраструктуру в множестве разных физических локаций. Пользователи могут хостить операции не только на инфраструктуре вендора, но и on-premises, в колокациях или ЦОД третьих сторон, или в ЦОД других облачных провайдеров. Всё управляют с единой контрольной плоскости.

Иными словами, бизнесы могут развертывать и запускать приложения или отдельные части приложения в множественных облачных средах. Выбирают вендора и локацию, лучше всего соответствующие потребностям в производительности и регуляторном комплаенсе.

Кроме того, централизованно управляемое распределение публичных облаков — идеальное решение для edge computing — хостинга приложений ближе к источникам данных (IoT-устройства, локальные edge-серверы).

5. Общественное облако (Community Cloud)

Общественное облако — коллаборативное усилие, где ресурсы делятся между множеством организаций с похожими требованиями. Владение и управление — одной или несколькими организациями в сообществе, третьей стороной, или обоими.

Например, госорганы США могут делить вычислительную инфраструктуру в облаке для управления и обработки данных. Этот тип облачных вычислений масштабируем, гибок, совместим с любым бизнесом. Позволяет пользователям менять документы и конфигурации по нуждам.

6. HPC-облако [High-Performance Computing Cloud]

Как следует из названия, HPC-облака используются для выполнения приложений, потребляющих значительные вычислительные мощности и память. Типичная HPC-система — распределенный кластер GPU-насыщенных серверов.

Конкретнее, кластер содержит сотни или тысячи вычислительных серверов (узлов), соединенных вместе. Серверы в каждом кластере работают параллельно, повышая скорость обработки для high-performance computing. Каждый кластер может выполнять квадриллион вычислений в секунду.

HPC-облака в основном используются исследовательскими лабораториями (сложные симуляции), нефтегазовой отраслью (точное определение мест бурения), финансовыми сервисами (трекинг реальных стоковых трендов, автоторговля), компаниями, использующими ИИ и ML.

7. Мультиоблако (Multicloud)

Multicloud — использование двух и более облачных вычислительных и хранилищных сервисов в единой сетевой архитектуре. Может быть all-private, all-public или комбинация. В отличие от гибридных облаков, не обязательно включает приватное облако.

Бизнесы используют множественные облачные среды для распределения хранения данных и вычислительных ресурсов, снижая риск потери данных и простоя.

8. Полиоблако (Poly Cloud)

Poly cloud отличается от multicloud. Позволяет выполнять специфические модули ваших нагрузок на лучшем провайдере для этой конкретной функции. Например, API на AWS Lambda, а data lake — на Microsoft Azure.

Хотя Poly cloud дает существенные выгоды по затратам, приходится полагаться на связность разных облачных вендоров, где может быть повышенная латентность.

Часто задаваемые вопросы

Кто изобрел облачные вычисления?

Концепцию облачных вычислений изобрел ученый-иформатик Джозеф Карл Робнетт Ликлидер в ранние 1960-е. Работал над ARPANet (предшественником интернета) для установки time-sharing сети компьютеров с софтом того времени.

Однако облачные вычисления не стали популярны до запуска Amazon дочерней AWS в 2002 г. для возможности разработчикам строить приложения самостоятельно. В 2006 г. Amazon создала S3 и EC2, ставшие пионерами серверной виртуализации для доставки IaaS по pay-per-use модели.

Каковы главные преимущества облачных вычислений?

Облачные сервисы позволяют бизнесу создать по сути виртуальный офис. Главные преимущества:

• Экономия затрат (pay-per-use модель)
• Гибкость и масштабируемость
• Предотвращение потерь и аварийное восстановление
• Доступ к автоматическим обновлениям новейших IT-технологий

Каковы частые примеры облачных вычислений?

Сотни тысяч бизнесов используют разные типы облачных инфраструктур. Популярные сервисы:

• Google Apps (Google Sheets, Google Drive)
• Slack — мессенджер для бизнеса
• Microsoft Power BI — сервис бизнес-аналитики
• Heroku — облачная платформа для построения, доставки, мониторинга, масштабирования приложений
• Dropbox — файлохостинг для сохранения файлов онлайн и синхронизации с устройствами

Кто главные облачные провайдеры?

Топ-5 провайдеров предлагают все типы облачных сервисов. Их выручка (от облачных сервисов) растет с CAGR >20%.

1. Amazon Web Services
2. Microsoft Azure
3. Google Cloud Platform
4. Alibaba Cloud
5. IBM Cloud
6. Oracle Cloud
7. SAP Cloud Platform

Каково будущее облачных вычислений?

В 2020 г. глобальный рынок облачных вычислений оценивался в $371,4 млрд. Ожидается CAGR 17,5% в ближайшие 5 лет. К 2025 г. рынок достигнет $832,1 млрд.

Рост в основном драйвится внедрением передовых технологий: Big Data, ИИ, ML. Крупные энтерпрайзы сдвигают операции в стоимостно-эффективные облачные решения для использования множества преимуществ.

Кроме того, растущие инвестиции стран вроде США, UK, Китая, Японии в облачные девелопмент-проекты ускорят рост рынка.