«Открытые системы»
Современная экономика развивается, подчиняясь правилу, сформулированному основателем Всемирного экономического форума Клаусом Швабом: «Мы переместились из мира, где более крупный и сильный съедал слабого и меньшего по размеру, в мир, где тот, кто проворнее, поглощает того, кто реагирует медленнее». «Скорость реакции» бизнеса в критической степени зависит от качества информационного обеспечения и работы центров обработки данных
Во времена мэйнфреймов и мини-ЭВМ существовали аналоги современных центров обработки данных, но именовали их вычислительными центрами. Обычно ВЦ находились в штаб-квартирах компании, хранили относительно небольшие объемы данных, а доступ к их вычислительным ресурсам осуществлялся посредством простейших алфавитно-цифровых терминалов по медленным последовательным каналам.
Но с середины 80-х началась эпоха перемен, символами которой последовательно были локальные сети, клиент-серверные архитектуры, Internet и, наконец, распределенные вычисления. Казалось бы, все было замечательно, но неожиданно выяснилось, что распределенность не всегда является благом.
Приблизившись к рабочим местам, компьютеры стали использоваться крайне неэффективно. Загрузка современных серверов колеблется в диапазоне от 10 до 25%, об избыточной мощности настольных компьютеров и говорить не приходится. Кроме того, в дополнение к компьютерам потребовалось огромное количество сетевого оборудования (маршрутизатизоры, коммутаторы и т. п.). Оно занимает площадь и потребляет энергию, но не является продуктивным; по существу, это паразитные системные компоненты. К тому же из-за бесконтрольного роста расплодилось огромное количество нестандартизованного оборудования, что усложняет процесс обслуживания.
Бесконтрольная распределенность данных и избыточное «утолщение» клиентов создают сложности в управлении и обеспечении защиты данных. Но и эти технические проблемы не самое страшное — печальнее то, что ИТ-инфраструктура, в основе которой лежат локальные сети, оказалась, по сути, увязанной в единый узел с административной и физической инфраструктурой предприятий, что усложняет процессы развития, слияния и поглощения. В этих условиях неизбежные изменения, связанные с расширением бизнеса, требуют перманентной перестройки ИТ-систем.
Доброй вестью можно назвать появление технологий, благодаря которым удается развязать этот узел. Теперь можно сконцентрировать вычислительные мощности в одном центре и предоставить сотрудникам возможность для дистанционного доступа к ним. Как следствие, инфраструктуру ИТ можно сделать независимой от корпоративной инфраструктуры; такая система обладает широкими возможностями для масштабирования и не является дополнительным препятствием при различного рода корпоративных трансформациях.
Новый тип ИТ-инфраструктуры обычно связывают с представлениями о ВЦ нового поколения, или «центрах обработки данных будущего» (Data Center of the Future, DCF). Несмотря на футурологическое звучание этого названия, создание ВЦ следующего поколения — отнюдь не фантастика, а реальность, поддержанная технологиями, которые появились на современном этапе развития компьютерных систем. Благодаря этим технологиям:
- ВЦ может быть расположен в ином географическом месте, скажем, там, где ниже арендная плата и доступнее ресурсы (электроэнергия, отопление, вентиляция, кондиционирование и т. д.);
- ВЦ можно построить из стандартных компонентов (лезвийные серверы, кластеры и др.);
- в ВЦ может быть обеспечены более высокие характеристики надежности и готовности;
- в ВЦ проще внедрить технологии автоматизированного управления и развертывания приложений;
- в ВЦ можно обеспечить более высокий коэффициент использования оборудования.
Важным достоинством ВЦ нового поколения является обеспечение возможности для эффективной коллаборативной деятельности сотрудников, партнеров и клиентов. Новые ВЦ призваны защитить, оптимизировать бизнес и, главное, открыть потенциал для его роста. На пути к ним необходимо преодолеть слабости существующих центров, связанные с тем, что обычно приложения распределены по отдельным, в большинстве случаев недоиспользованным «башням», а инфраструктура представляет собой сложный клубок разнотипных серверов, операционных систем, сетевого оборудования.
Возврат к мэйнфреймам?
Преимуществом децентрализованных решений было то, что вычислительная мощность приблизилась к пользователю, вместе с ней открылась возможность для работы со сложной графикой и для других «тяжелых» локальных задач. Но со временем оказалось, что пользователей с высокими запросами не так много, а массовому клиенту достаточно тех возможностей, которые могут быть реализованы в рамках браузеров. Постепенно сами браузеры стали новыми тонкими клиентами. Маятник эволюции ИТ качнулся от децентрализованных решений назад к централизованным. Так что же, назад к мэйнфреймам? Нет. В отличие от мэйнфреймов, которые по замыслу были монолитными, ВЦ будущего являются модульными конструкциями, способными трансформироваться в соответствии с изменением требований. Кроме того, пропускная способность каналов, используемых для подключения удаленных и мобильных устройств, постоянно растет, она несравнима с тем, что предоставлял последовательный интерфейс для подключения «зеленых» терминалов.
В идеале устройство ВЦ будущего можно представить в виде трехуровневого стека, в основании которого лежит аппаратная масштабируемая инфраструктура, состоящая из стандартных компонентов. Над ней находится второй, виртуализационный уровень, а еще выше располагаются средства автоматизации, собственно и обеспечивающие сервисную природу потребления вычислительных ресурсов. Функцией такого ВЦ являются вычисления, основанные на услугах (Utility Based Computing), а его «продукцией» — вычислительные ресурсы и данные.
Природа ВЦ будущего намного сложнее, чем природа мэйнфрейма. Это многомерное явление, его можно рассматривать с различных точек зрения (см. рисунок). С точки зрения потребления ресурсов он представлен сервисами, предоставляемыми бизнесу, эти сервисы реализуются средствами приложений. При создании внутренней архитектуры используются подходы, основанные на сервисных архитектурах (Service-Oriented Architecture, SOA). При этом инфраструктуре ИТ должна быть обеспечена необходимая адаптивность, а с операционной точки зрения эта инфраструктура должна предоставлять распределяемые ИТ-сервисы. ВЦ консолидируется в единую систему средствами управления и обеспечения безопасности.
На организацию ВЦ будущего можно смотреть с разных точек зрения, в том числе с точки зрения внутренней сервисной модели. Ее можно разделить на три уровня: инфраструктурный уровень, включающий инфраструктуру хранения данных, сетевую и вычислительную инфраструктуры; уровень интерактивных сервисов, разделенный на сервисы, связанные с инфраструктурой, с одной стороны, и приложениями — с другой; верхний уровень приложений.
Направления эволюции ВЦ
Эволюция современных центров обработки данных по направлению к ВЦ будущего происходит под влиянием четырех основных тенденций, характерных для ИТ на их нынешнем этапе развития.
Коммодитизация. Этот термин, точнее всего переводимый как «ширпотреб», обозначает всеобщий процесс, который рано или поздно распространяется на все развитые рынки и со временем приводит к вытеснению уникальных продуктов, сделанных «вручную», стандартными серийными образцами. Наглядные примеры коммодитизации демонстрируют рынки автомобилей, бытовой электроники, одежды. Серийность позволяет сократить стоимость, повысить качество, эксплуатационные характеристики, но она не может быть полной, на любом рынке остается место для мелкосерийных изделий. Характерными примерами коммодитизации могут служить процессоры x86. Но коммодитизация — это и не уравниловка, она предполагает специализацию, в рамках одного семейства продуктов могут быть отдельные члены, в большей степени приспособленные к поставленным целям, скажем, в автомобилях множество моделей на одной платформе. Коммодитизация не может быть полной, на любом рынке остается место для продуктов с меньшей серийностью; скажем, если продолжить разговор о процессорах, то здесь остается место для архитектур Power и SPARC. На компьютерном рынке коммодитизация распространяется и на сетевое оборудование, и на диски, и т. д.
Виртуализация. Виртуализация обеспечивает преобразование множества физических ресурсов в множество логических ресурсов. Группы однотипных ресурсов, такие как серверы, приложения, базы данных, сети, можно рассматривать как единый ресурс. Для этого требуются соответствующие прикладные компоненты, средства для доступа, виртуализованные операционные системы, системы хранения и другие компоненты. В конечном итоге, если отбросить технические детали, виртуализация — это процесс приведения ресурсов в соответствие с предоставляемыми сервисами. Цель виртуализации заключается в повышении готовности, балансировке нагрузки, повышении коэффициента использования оборудования, прежде всего серверов, улучшении масштабируемости, достижении большей гибкости при реакции на изменения, упрощении управления. Виртуализация — это тоже в какой-то мере возврат к мэйнфреймам, где впервые были реализованы на практике технологии виртуализации. С точки зрения бизнеса преимущества виртуализации заключаются в том, что она повышает способность для роста и обеспечивает возможность предвосхитить ту потребность в ресурсах, которая может возникнуть в критических обстоятельствах.
Интеграция. Коммодитизация и виртуализация существенно снижают стоимость на компонентном уровне, но при создании крупных ВЦ будущего, которые могут насчитывать тысячи серверов, критической может стать не стоимость отдельных составляющих, а стоимость всей системы в целом, не являющаяся суммой и зависящая от сложности. Поэтому в перспективе при создании центров обработки данных придется отказаться от привычного платформенно-центричного подхода в пользу стандартных сетевых решений. Вероятно решения, основанные на сложившихся представлениях (параллельные шины, классические методы кластеризации, распределенные объекты и мониторы транзакций), останутся в прошлом, а в будущем придется использовать опыт World Wide Web, в том числе асинхронные коммуникации и обмен данными на основе сообщений.
Инновации. Снижающие затраты коммодитизация и виртуализация могут оказаться соблазном для сокращения инвестиций в ИТ, но такой подход нерационален. Эксперты соглашаются с тем, что разумнее поддерживать размер инвестиций в инфраструктуру центров обработки данных на должном уровне готовности к появлению новых технических решений.
Как это обычно бывает, осознание необходимости перемен приходит ко многим одновременно. В данном случае это проявилось в нескольких почти одновременно стартовавших исследовательских проектах. У IBM он назывался Autonomic Computing, у Sun Microsystems — N1, у HP — The Adaptive Enterprise, у Microsoft — Dynamic Systems Initiative, а у Intel — Proactive Computing. При разности названий их суть сводится к фирменной реализации схемы организации инфраструктуры ИТ, где на высшей ступени в иерархии находятся «коммунальные» вычисления. Для того чтобы от обработки данных перейти к предоставлению услуг, необходимо, чтобы ВЦ в своей эволюции прошел четыре этапа: консолидацию ресурсов, стандартизацию ресурсов, виртуализацию этих ресурсов и, наконец, осуществился переход к предоставлению услуг.