Конвергенция средств виртуализации, grid и SOA

Трехэтапная конвергенция технологий помогает улучшить качество взаимодействия бизнеса и ИТ, повышает его динамичность, операционную эффективность, открывая перед бизнесом возможность предоставления новых ценностей своим клиентам. Кроме того, подобная конвергенция способствует укреплению позиций ИТ в качестве стратегического элемента глобального уравнения ценностей бизнеса. Конвергенция средств виртуализации, технологий организации распределенных вычислений и сервис-ориентированных архитектур формирует критически важную точку перегиба в развитии корпоративной ИТ-архитектуры. Сочетание возможностей данных технологий создает условия для решения наиболее важных задач, стоящих сегодня перед предприятиями.

Движущие силы внедрения ИТ-инноваций

Внедрение решений, основанных на стандартах и использующих технологии виртуализации, grid и SOA, позволяет ИТ-организациям улучшить качество обслуживания бизнеса. Оно обусловлено четырьмя основными факторами.

Эволюция бизнес-процессов. За последние пару десятилетий руководство большинства предприятий осознало, что новые технологии играют критически важную роль в улучшении обслуживания клиентов, поскольку преобразования подобного рода зачастую требуют автоматизации процессов и изменения фундаментальных принципов функционирования бизнеса. Концепция изготовления ПК на заказ, к примеру, изменила подход компаний к доставке адаптированных продуктов индивидуальным клиентам и формированию конкурентных преимуществ. Фармацевтические компании применяют аналогичную модель при доставке медикаментов, которые должны удовлетворить индивидуальные потребности людей.

Изменения деловой среды. Сегодня рынок требует от бизнеса не только динамичности и операционной эффективности, но и интеграции в глобальную среду, мобилизации усилий для повышения производительности, соблюдения норм, определенных органами государственного регулирования, упрощения процедур слияния и объединения. Необходимость поддержания более тесных отношений между поставщиками, клиентами и бизнес-партнерами способствует переходу к глобальным взаимовыгодным моделям ведения бизнеса.

Новые задачи, диктуемые ИТ. После нескольких лет наращивания распределенных вычислительных ресурсов, многие ИТ-организации столкнулись с необходимостью управления терагерцами процессорных операций и петабайтами накопленных данных. Высокая стоимость технической поддержки, усложнение операций и низкая эффективность использования инфраструктуры затрудняют развертывание инновационных стратегий, базирующихся на политиках ведения бизнеса. В качестве примера здесь можно привести поставку ИТ-услуг на основе соглашений об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA) и модель оплаты клиентами ИТ-услуг в зависимости от характера их применения. Аппаратные ресурсы по-прежнему используются неэффективно, это происходит по причине недостаточной интероперабельности программ.

Поддержка новых технологий. Конкурентные преимущества для бизнеса часто зависят от оперативности интеграции и перехода на новые технологии. Именно поэтому многие ИТ-организации борются за интеграцию наиболее прогрессивных технологий, к которым относятся SOA, средства виртуализации, grid, VoIP, многоядерные процессоры, RFID, WiMAX и Wi-Fi.

Возможности интеграции

Конвергеция средств виртуализации, механизмов grid и технологий SOA открывает перед компаниями широкие возможности, к которым, помимо всего прочего, относятся:

• повышение эффективности ведения операций за счет управления стоимостью и сложностью ИТ, а также улучшения отдачи от использования ИТ-активов и передачи некритичных функций бизнеса поставщикам услуг аутсорсинга;
• повышение динамичности ведения бизнеса путем улучшения взаимосвязей между бизнесом и ИТ;
• новые ценности, предлагаемые бизнесом клиентам за счет более широкого доступа к распределенным разделяемым ресурсам;
• улучшение взаимодействия с бизнес-партнерами и независимыми поставщиками услуг.

Благодаря такому сближению все ценности ИТ работают непосредственно на бизнес, открывая перед ним пространство для предоставления своим клиентам новаторских решений, организации поставок конкурентоспособных продуктов и услуг.

Виртуализация

Как показано на рис. 1, спектр виртуализации достаточно широк, начиная от микровиртуализации и заканчивая макровиртуализацией. На микростороне спектра единое физическое устройство (процессор или серверная платформа) делится на множество сред, называемых «виртуальными машинами» (VM). На каждой виртуальной машине может запускаться своя операционная система (например, Microsoft Windows или Linux) и приложения. Макровиртуализация достигается за счет внедрения промежуточного программного инструментария grid. Путем объединения множества физических процессоров, серверов, кластеров и настольных компьютеров предприятия могут создавать единую виртуальную среду для запуска распределенных или параллельно работающих приложений.

Механизмы grid

Механизмы grid и средства виртуализации работают совместно, формируя разделяемую, распределенную и динамичную ИТ-инфраструктуру. Благодаря grid неоднородные вычислительные системы, средства хранения и сетевые ресурсы не закрепляются за каким-то одним, конкретным физическим устройством, а их сфера действия не ограничена отдельным географическим регионом. Подобно электроэнергии, ресурсы, сосредоточенные в каком-то одном месте, могут потребляться в совершенно иных географических областях. Концепция grid, уходящая своими корнями в академические и научно-исследовательские проекты, сегодня получила массовое распространение в финансовой, фармацевтической, производственной, энергетической и ряде других отраслей, а также в сфере естественных наук.

SOA

Двигаясь в направлении макровиртуализации, решения SOA открывают широкие возможности для интеграции и совершенствования программной архитектуры, обеспечивающих еще более высокую степень виртуализации — начиная от построения виртуальных центров данных и заканчивая созданием виртуального предприятия и виртуальной экосистемы. В конечном итоге возможно применение виртуализации в глобальном масштабе и переход к решениям, которые характеризуются просто как Grid.

Три этапа объединения

Сегодня виртуализация, grid-сети и SOA знаменуют собой лишь начало интеграции — по мере дальнейшего сближения данных технологий ИТ-решения начинают приносить предприятию все более весомые ценности. Можно выделить три стадии конвергенции.

• Виртуальный центр данных. Объединение ориентировано на оптимизацию управления стоимостью и сложностью ИТ.
• Виртуальное предприятие. Вывод интеграционных процессов на новый уровень, оптимизация бизнеса за счет его сближения с ИТ и передачи всей мощи ИТ в руки бизнеса.
• Виртуальная экосистема. Конвергенция призвана оптимизировать все цепочки поставок и доставки продукции, в которых задействованы партнеры, провайдеры, поставщики услуг аутсорсинга и клиенты.

Виртуальный центр данных. Сегодня многие предприятия нацелены на создание виртуальных центров данных. Главная задача здесь заключается в том, чтобы поставить под свой контроль взмывающую ввысь стоимость и сложность ИТ путем консолидации, разделения ресурсов и повышения эффективности использования активов. Ключевые технологии, используемые для построения виртуальных центров данных, становятся все более доступными. Сюда относится аппаратное и программное обеспечение виртуализации, промежуточное программное обеспечение для построения grid-сетей, высокопроизводительные серверы с многоядерными процессорами и пониженным энергопотреблением, инструментальные средства, упрощающие администрирование и управление.

Задача виртуального центра данных состоит в том, чтобы объединить ресурсы в общий пул с помощью корпоративных grid-технологий, которые для бизнес-процессов, услуг и приложений выступают в роли контейнеров виртуальных сервисов. Типичное представление корпоративной grid-сети показано в левом верхнем углу рис. 2. Картина корпоративной grid-сети отражает интеграцию неоднородных серверных стоек, отдельных серверов, настольных компьютеров, кластеров, серверов-лезвий и т.д. Объединяя промежуточное программное обеспечение grid-сетей с виртуальными машинами, мы получаем grid-сеть виртуальных машин (в центре внизу). Каждая виртуальная машина может быть связана с разными типами ресурсов. Разные цвета контейнеров служб виртуальных машин на рисунке отражают отличительные черты наборов их свойств: стоимости, безопасности, устойчивости, производительности и т.д. Службы промежуточного программного обеспечения grid-сетей помогают добиться наилучшего соответствия потребностям сервисов и контейнеров сервисов. Если сервисы промежуточного программного обеспечения grid служат для создания разделяемого пула ресурсов, то сервисы категории utility computing располагаются на верхнем слое и предназначены для управления учетными параметрами и счетами разделяемых ресурсов, а также для выполнения соглашений об уровне обслуживания и обеспечения требуемого качества обслуживания с оплатой услуг в зависимости от характера их использования.

Виртуальное предприятие. Виртуальное предприятие открывает новые возможности для организации взаимодействия бизнеса и ИТ. Архитектура SOA, grid и технологии виртуализации, применяемые при строительстве виртуального центра обработки данных, в дальнейшем объединяются для предоставления бизнесу информационных технологий в качестве сервисов. Бизнес-процессы и потоки работ внедряются с использованием каталога ИТ-сервисов с общим набором функций анализа, которые выступают в роли стандартных строительных блоков для бизнеса. Их спектр может варьироваться в достаточно широких пределах, начиная от сервисов управления файлами, печатью, резервным копированием и восстановлением и заканчивая сервисами управления идентификацией и настройками потоков работ, специализированными службами управления продажами, разработкой продуктов, управлением взаимоотношениями с клиентами, цепочками поставок, эффективностью ведения бизнеса с точки зрения оптимизации затрат и т.д. Благодаря виртуальному предприятию инфраструктура ИТ более точно отражает естественным образом распределенную природу самого бизнеса. Такая инфраструктура позволяет информационным технологиям удовлетворять потребности бизнеса, не заставляя его при этом подстраиваться под возможности ИТ. В такой модели границы между направлениями бизнеса становятся размытыми, а использование ИТ для оптимизации бизнес-операций и функций позволяет добиться более высокой эффективности.

Важным следствием создания виртуального предприятия является повышение динамичности ведения бизнеса. Поскольку новые бизнес-процессы можно быстро выстраивать на основе существующих ИТ-возможностей, а новые ИТ-функции разрабатываются достаточно оперативно, то освоение новых рыночных возможностей сопряжено для бизнеса с минимальным риском. Виртуальное предприятие стирает искусственные границы между направлениями бизнеса и открывает новые способы применения ИТ новым классом пользователей, который идет в авангарде компании и хорошо понимает реальные преимущества повышения производительности труда и эффективности.

Виртуальная экосистема. Виртуальная экосистема ориентирована на оптимизацию всех цепочек поставок и доставки. При высокой степени интеграции grid, SOA и технологий виртуализации открытые стандарты позволяют ИТ-сервисам и бизнес-сервисам выходить за границы предприятия. Internet-провайдеры и поставщики услуг связи играют весьма существенную роль в деле размывания границ между предприятиями и формирования глобальных экосистем.

Службы между предприятиями создаются для того, чтобы предоставить глобальным потребителям существенный выигрыш от расширения выбора и возможностей персональной настройки интересующих их продуктов и услуг. Например, в фармацевтической отрасли виртуальная экосистема может использоваться для оптимизации затрат на производство лекарств, учитывающих особенности конкретного генома. Цепочка поставок в процессе открытия, разработки и распространения лекарств имеет очень сложный характер, поэтому конвергенция grid, SOA и технологий виртуализации имеет крайне важное значение для интеграции процедур, персонала, ресурсов, интеллектуальной собственности и информации. В данном случае экосистема отвечает за организацию процедур, обеспечивающих взаимодействие предприятий. Как показано на рис. 3, виртуальная экосистема может состоять из множества элементов, которые необходимо интегрировать и настроить, с тем чтобы передать потребителям интересующие их ценности.

Во многих компаниях, занимающихся производством аппаратного и программного обеспечения, хорошо понимают, какие возможности открываются перед ними благодаря конвергенции данных технологий и активно внедряют решения, использующие преимущества такой интеграции. В таблице представлены характеристики трех этапов конвергенции.

Развитие ИТ-архитектуры предприятия

В рамках корпоративных ИТ grid-архитектура (рис. 4) выполняет роль структуры, предназначенной для объединения технологий и позволяющей представить неоднородные распределенные ресурсы как единое целое. Вычислительные ресурсы обслуживающей инфраструктуры поддерживают набор сервисов, совокупность которых образует приложения, используемые на предприятии.

Обслуживающая инфраструктура. Самый нижний уровень корпоративной grid-архитектуры строится на платформе виртуального центра данных (см. таблицу). Обслуживающая инфраструктура включает в себя совокупность неоднородных ресурсов, предоставляющих приложениям возможность организации вычислений, а также реализующих функции хранения и связи. Как уже указывалось, данному уровню отводится роль сервисов, прописанных в соглашениях об уровне обслуживания, которые определяются системными администраторами и организациями, потребляющими эти сервисы. В случае выполнения соглашений об уровне обслуживания пользователям можно не задумываться о технических аспектах — не нужно, например, подсчитывать количество процессоров, требуемых для устойчивой работы сети хранения. В результате ИТ-сервисы получают возможность свободного расширения и оптимизации инфраструктуры по своему усмотрению — не затрагивая сервисы и приложения, обращающиеся к ее ресурсам. Возможность оптимизации ИТ-ресурсов помогает повысить окупаемость инвестиций в информационные технологии.

Сервисная инфраструктура. Данный уровень предоставляет приложениям набор унифицированных сервисов, даже если — как часто сегодня бывает, — базовые системы обслуживающей инфраструктуры являются неоднородными. Уровень сервисов окружает обслуживающую инфраструктуру кольцом безопасности, виртуальных машин Java и виртуальных машин Microsoft .Net Common Language Runtime (CLR). Инфраструктура сервисов предоставляет ряд общих функций, к которым относятся, в частности, управление сервисами, сервисная маршрутизация и шина служебных сообщений. К функциям, реализуемым через интерфейс обслуживающей инфраструктуры, относятся средства создания и удаления контейнеров рабочей нагрузки и измерения параметров ресурсов, а также управления активами, автоматизированного выполнения операций, настройки конфигурации, повышения эффективности, обработки событий, обеспечения безопасности и восстановления после сбоев.

Приложения. Приложения имеют доступ ко всем сервисам предприятия, а в некоторых случаях и к службам за его пределами. Унаследованные приложения запускаются в контейнерах наряду с новыми приложениями .Net, Java и SOA. Все приложения допускают совместное использование сервисов и данных с другими приложениями, а также повторное использование компонентов, созданных другими разработчиками. Взаимодействие со службами приложения осуществляют при помощи различных протоколов: Web-сервисы, XML и SOAP.

Управление и безопасность. Функции обеспечения безопасности и управления пронизывают всю среду корпоративных grid-сетей. Соответствующие инструменты используются для эффективного управления ресурсами на каждом уровне, а также для настройки их взаимодействия друг с другом при достижении бизнес-целей. Внедрение здесь архитектуры виртуального предприятия предоставляет несколько достаточно весомых преимуществ:

• уменьшение объемов и сложности инфраструктуры;
• повышение производительности труда ИТ-администраторов, что в свою очередь, способствует снижению затрат;
• повышение эффективности использования ресурсов, позволяющее добиться более высокой отдачи от инвестиций в ИТ;
• сокращение сроков проектирования программного обеспечения и уменьшение его стоимости за счет повторного использования результатов основных работ;
• быстрая реализация новых возможностей, открывающихся перед бизнесом.

Intel и grid, SOA и виртуализация

Ключевым условием перехода на каждый очередной этап спектра виртуализации является обеспечение интероперабельности средств, предоставляемых разработчиками grid, SOA и виртуализации. Без стандартных служб и интерфейсов обслуживания (рис. 4) изолированные вычислительные структуры, созданные внутри унаследованных ИТ-архитектур, будут просто заменены на изолированные grid-структуры— таким образом, на смену одному фактору ограничений придет другой. Открытые стандарты являются ключевым условием успешного перехода на третью стадию, поскольку для создания виртуальной экосистемы необходимо обеспечить взаимодействие множества виртуальных предприятий.

Сегодня архитекторы программ Intel определяют для grid, SOA и виртуализации открытые интероперабельные интерфейсы, упрощающие интеграцию данных технологий. Интерфейсы эти предлагаются органом стандартизации Open Grid Forum (www.ogf.org ) и поставщиками программных средств.

Помимо продвижения стандартов корпорация Intel разрабатывает технологию для обслуживающей инфраструктуры— инженеры и архитекторы создали аппаратные и программные средства, формирующие основу для интеграции на уровне виртуального центра обработки данных. Например, сегодняшние многоядерные процессоры Intel поддерживают функции виртуализации и расширенного управления, которые являются ценными компонентами для проектирования виртуальных центров обработки данных. Дальнейшие расширения позволят данным платформам выполнять еще больше служебных функций и оснащать обслуживающую инфраструктуру новыми возможностями, не меняя использующих эти возможности сервисов и приложений.

Intel предлагает программные компоненты, которые разработчики могут встраивать в свои продукты, повышая скорость и безопасность функционирования сервисной среды. Эти строительные блоки образуют фундамент для доставки завершенных корпоративных решений. Программное обеспечение Intel позволяет сократить время, затрачиваемое разработчиками на создание базовой инфраструктуры и дает им возможность сосредоточиться на проектировании функциональности, необходимой пользователям.

Ричард Вирт (richard.wirt@gmail.com)— Intel Senior Fellow, вице-президент подразделения Intel Software Solutions Group, технический консультант, руководитель исследовательских работ и исполнительный вице-президент компании Parallels. Вирт начинал свою карьеру в Intel в 1981 году в составе команды, которая вместе с IBM работала над программным обеспечением для первой платформы IBM PC, где сыграл ключевую роль в создании микросхем и платформ Intel, предложив ряд инноваций в технологии программного обеспечения. Участвует в деятельности Open Source Development Lab, является представителем Intel в совете директоров Enterprise Grid Alliance.

Richard Wirt. The Convergence of Virtualization, Grid, and SOA. Intel Software Insight, August 2006. Reprinted with author’s permission.

Выигрыш с точки зрения ИТ-департаментов

Конвергенция средств виртуализации, grid и SOA превращает ИТ в стратегический бизнес-ресурс, принимающий самое активное участие в достижении целей, стоящих перед предприятием. Достижение конечного состояния виртуальной экосистемы требует времени, но ИТ-департаменты уже сегодня могут проводить подготовительные мероприятия и предпринимать шаги, направленные на переход к тому или иному этапу технологического объединения.

От развертывания grid-сетей и перехода к концепции utility computing предприятия сразу могут получить ощутимую выгоду. Тестирование экспериментальных grid-сетей предоставляет ценный опыт и помогает определить наилучшие способы использования grid-сетей на предприятии. Открытие возможностей, которые ИТ предоставляют на стадии виртуальной экосистемы, помогает им сформировать перспективные стратегии развития предприятия. Intel предлагает программные строительные блоки, средства разработки и оборудование, необходимое для реализации проектов подобного рода.

Выигрыш с точки зрения софтверных компаний

Компании, занимающиеся разработкой программного обеспечения, получают в свое распоряжение все богатство средств создания инновационных продуктов, поддерживающих перспективы дальнейшего развития предприятия. Переводя базу своего программного кода на сервисную модель, поставщики программного обеспечения получают возможность использовать ресурсы базовой обслуживающей инфраструктуры, оптимизируя тем самым параметры производительности и масштабируемости приложений.