Cisco: сетевое облако на горизонте поражает воображение

Своими мыслями делится вице-президент, главный директор компании Cisco по технологиям облачных вычислений Лью Такер (Lew Tucker), занимавший аналогичную должность в компании Sun Microsystems до ее приобретения компанией Oracle.

Если оглянуться назад, мы увидим, что облачные вычисления - всего лишь очередной заметный этап в развитии Интернета. В свое время мы перешли от мэйнфреймов к настольным компьютерам и мобильным устройствам. Теперь во Всемирной паутине мы переходим от привычной доставки контента и приложений к аренде виртуальных вычислительных и сетевых ресурсов, а также систем хранения. Это поистине замечательно, и мы обязаны воздать должное создателям первоначальной архитектуры Интернета, позволившей этой сети вырасти до нынешних размеров и поддержать новые методы работы. Если же  вспомнить, что прообраз Интернета - сеть Arpanet создавалась для удаленного доступа к другим компьютерам, станет ясно, что сетевые технологии всего лишь завершили очередной виток своего развития.

Облачные вычисления уже давно нас окружают, просто раньше мы называли их иначе. Мы уже лет двадцать говорим о компьютерных вычислениях как разновидности коммунальных служб (Utility Computing), а идея виртуализации родилась еще во времена мэйнфреймов.

Давайте посмотрим, как растет объем информации, которую мы создаем и которой необходимо управлять. В 2007 году ежемесячный объем сетевого трафика составлял около пяти эксабайт. Напомню: эксабайт равен миллиарду гигабайт. Это значит, что три года назад через сети каждый месяц прокачивались данные, равные по объему 1,4 млрд дисков DVD.

В прошлом году ежемесячный объем мирового трафика вырос до 21 эксабайта (около 4,8 млрд DVD-дисков). Таким образом, всего за три года объем данных в мировых сетях увеличился на 400 процентов. По нашим оценкам, еще через три года мировой объем сетевого трафика совершит новый резкий скачок и достигнет ежемесячного уровня в 13 млрд дисков DVD.

Таким образом, мы имеем дело не с медленным предсказуемым ростом, а с настоящим информационным взрывом, когда объемы данных растут в геометрической прогрессии. Это и хорошо, и плохо. Так или иначе, в этой ситуации победит тот, кто поможет индивидуальным пользователям и предприятиям находить нужную им информацию.

Но меняется и сам Интернет. Раньше в этой сети доминировали  трафик FTP, HTTP и одноранговые (peer-to-peer) обмены. Сегодня на первое место выходит видео. По некоторым прогнозам, в 2013 году его доля в мировом пользовательском интернет-трафике превысит 90 процентов.

Это будет иметь далеко идущие последствия. В прошлом ИТ-отделы строили сети для передачи голоса и данных, и лишь иногда эти сети должны были передавать небольшие объемы видео. Теперь ситуация коренным образом изменилась: сейчас сети должны передавать, главным образом, видео и лишь в небольшой степени - данные и голос. Таким образом, видео не только изменило сетевой трафик – видео меняет сами сети. Возникает вопрос: готовы ли сети к такой метаморфозе?

Для обслуживания пользователей, ведущих поиск в огромных информационных массивах, разрабатываются системы нового типа -  warehouse scale machines. Облачные вычисления ведут свою историю с того момента, когда крупнейшим интернет-компаниям понадобилось управлять десятками тысяч серверов. На этом уровне хранилище данных стало рассматриваться как единая система, состоящая из великого множества компонентов и представляющая собой широко распределенную прикладную среду. Контролировать такую среду может лишь полностью автоматическая система управления.  При таком масштабе сбои отдельных компонентов случаются каждый день, поэтому приложения для этой среды должны обладать высокой надежностью.

Кроме увеличения числа интернет-пользователей и объема данных надо учитывать и такой фактор, как рост количества подключенных устройств. В 2007 году, по оценкам аналитической компании Forrester Research, в мире насчитывалось 500 млн устройств, подключенных к сети. Таким образом, на каждые десять жителей нашей планеты приходилось по одному устройству этого типа. Сегодня же, по данным консалтингового подразделения Cisco IBSG, к мировым сетям подключено 35 млрд устройств, то есть примерно по пять устройств на каждого человека. В это число входят не только потребительские карманные терминалы, но и множество систем других типов. Я имею в виду системы связи "устройство-устройство" и "машина-машина", из которых состоит так называемый "Интернет вещей". Он включает всё: от радиочастотных меток RFID для крупного рогатого скота и грузовых контейнеров до систем управления транспортом и беспроводных датчиков, которые работают в сетях Smart Grid, повышающих эффективность распределения электроэнергии.

По нашим оценкам, через три года в мире будет 50 млрд подключенных устройств, то есть по 7 устройств на каждого человека. А к 2020 году количество устройств, подключенных к сети, может составить 1 триллион, или по 140 устройств на любого жителя нашей планеты. Опять-таки замечу, что далеко не все эти устройства можно будет увидеть и взять в руки, как мобильный телефон. К тому моменту повсеместное распространение получат беспроводные сенсорные сети, работающие по стандартам IP. Примером могут служить сети Smart Grid.

Сетевое облако, которое мы видим на горизонте, поражает воображение. Раньше мы полагали, что в его состав войдут серверы, работающие в центрах обработки данных, но оказалось, что облако охватит все мобильные и пользовательские устройства, "умные" счетчики и другие датчики. Сетевое облако проникнет даже в автомобили, где можно установить до двухсот датчиков и прочих устройств для мониторинга производительности автомобильных систем и передачи собранной информации заводу-производителю.

В этих условиях особое значение приобретает информационная безопасность. Я не против того, чтобы изготовитель моего автомобиля заранее предупреждал меня о возможной проблеме, но не хочу, чтобы кто-то взял под свое управление мои тормоза. С другой стороны, я могу позволить своему автомобилю общаться с другими машинами, чтобы заранее узнавать дорожную ситуацию на моем маршруте. Так что возможности поистине безграничны, и становится ясно, что сеть представляет собой фундаментальную основу облачных вычислений.

Вот что нас ожидает через 10 лет, и вот как будет выглядеть "облако будущего":

  • 1 триллион подключенных устройств;
  • 1 миллион приложений;
  • 1 зеттабайт контента.

Так что технология облачных вычислений подоспела вовремя,  позволяя на практике реализовать быстрые перемены. Но мы находимся лишь в самом начале этого процесса. Давайте рассмотрим его подробнее.

Никому не дано знать, что произойдет в действительности, но мы можем предположить, как будет идти гипотетический процесс принятия новой технологии. Главное в этом процессе - переход от традиционных центров обработки данных (таких, как сегодня) к миру, где доминируют частные и публичные сетевые облака. Как скоро это произойдет, сказать невозможно, но в некоторых отраслях процесс уже пошел.

Возьмем, к примеру, компании, только начинающие свою деятельность в Интернете ("веб-стартапы"). Компания, внедряющая непроверенную бизнес-модель, вряд ли может рассчитывать на получение венчурного капитала для строительства инфраструктуры, но сегодня эта инфраструктура ей не нужна. Для запуска новых приложений в сетевом облаке веб-стартап может использовать собственные средства. Это не только снижает объемы капитала, которыми рискует компания, но и позволяет ей сосредоточиться на своем основном бизнесе, не отвлекая время и деньги на базовую инфраструктуру.

Николас Карр (Nicholas Carr) написал отличную книгу Big Switch ("Большая перемена"), в которой сравнил нынешние перемены с тем, что произошло в конце XIX-начале XX века, когда доставка электричества превратилась в коммунальную услугу. До этого каждый промышленник был вынужден приобретать собственный электрогенератор. Но как только возникла технология с высоким уровнем масштабируемости, решившая проблему доставки электричества, генерация энергии превратилась в общедоступный сервис. Разумеется, компьютерные вычисления - не электричество, но аналогия напрашивается.

Облачные вычисления - это не столько внедрение новых фундаментальных технологий, сколько изменение методов доставки услуг. Появление облачных вычислений объясняется не только поступательным развитием технологии в соответствии с законом Мура (согласно которому производительность вычислительных систем при той же стоимости удваивается каждые полтора года), но и экономическими факторами. Стоимость процессоров, памяти и дисковых массивов на потребительском рынке упала настолько, что компьютерные вычисления стали относительно дешевыми.

Еще интереснее выглядят рыночные цены на вычислительные услуги, оказываемые подразделением Amazon - AWS и некоторыми другими  компаними. Сегодня такие услуги стоят около 10 центов в час, а стоимость хранения составляет примерно 15 центов в месяц за гигабайт. Новая модель доставки IaaS («инфраструктура как услуга») позволяет платить только за то, что реально используется, и ликвидировать капиталовложения в избыточные ИТ-ресурсы, ставшие традиционными для любой корпорации. Но еще важнее то, что впервые в истории мы получили легко определяемую рыночную стоимость вычислений.

Таковы основные характеристики облачной инфраструктуры, доставляемой как услуга, и преимущества, которые эта инфраструктура дает конечным пользователям и поставщикам. Автоматизация и агрегация мощных ресурсов сокращают текущие расходы, а это выгодно и пользователям, и поставщикам облачных услуг.

Cisco придерживается очень четкой и ясной стратегии, учитывающей богатый опыт, накопленный в области Интернета и сетевых технологий.  На рынке облачных вычислений мы концентрируем внимание на заказчиках трех типов:

  • Предоставление важнейших компонентов, архитектур и интегрированных систем заказчикам, строящим собственные сетевые облака (сюда входят наши базовые продукты для магистральной коммутации и маршрутизации, сетевые услуги и системы унифицированных коммуникаций, резко упрощающие строительство облачной инфраструктуры).
  • Сотрудничество с лучшими партнерами в области поставки полностью протестированных, исчерпывающих решений заказчикам, внедряющим облачные услуги. Мы тесно сотрудничаем с компаниями EMC, VMware, BMC, NetApp, Redhat и другими, чтобы доставлять полные решения, значительно сокращающие сроки внедрения облачных услуг у операторов и корпоративных заказчиков.
  • Ускоренное внедрение облачных вычислений индивидуальными пользователями и корпоративными заказчиками и поддержка совместной работы и безопасного доступа к облачным услугам. Мы исходим из того, что в мире происходит существенный сдвиг: пользователи хотят получать доступ к услугам не только через настольные компьютеры, но и с помощью систем telepresence, планшетных компьютеров и виртуальных систем, причем все эти системы должны подключаться к сети.

Сегодня все говорят о том, сколь легко пользоваться облачными вычислениями, но почти никто не рассказывает, как трудно строить сетевые облака. Cisco решает эту проблему, предлагая поставщикам облачных услуг - как частных, так и публичных - строительные компоненты высокого уровня.

Наш подход состоит в том, чтобы всегда исходить из интересов заказчика. Это значит, что инфраструктура должна отличаться простотой управления, а нужное приложение должно доставляться в любую точку, где находится пользователь. Эти задачи решаются с помощью наших базовых инфраструктурных продуктов, услуг и решений

Основной принцип состоит в том, что в облаке все становится услугой.  В прошлом мы доставляли контент и приложения. Сегодня в виде сервиса мы можем доставлять даже базовую инфраструктуру. В результате появился термин SOA (от service-oriented architecture - сервисно-ориентированная архитектура).

Не приведет ли это к тому, что в мире останется лишь горстка крупных поставщиков облачных услуг, таких как Google, Amazon и Microsoft? Мы так не думаем. Хотя количество крупных поставщиков действительно может уменьшиться, возможностей для развития на рынке куда больше, чем рисков. Поскольку в разных сегментах рынка существуют разные нормативные и законодательные требования, мы считаем, что в разных рыночных сегментах будут действовать разные облачные услуги, а это, в свою очередь, приведет к появлению "облаков для сообществ по интересам" (community of interest clouds). Можно, например, прогнозировать появление облаков для учреждений здравоохранения, государственных структур и финансовых организаций. При сходной архитектуре эти облака будут сильно отличаться по способам эксплуатации. К примеру, банкам будет гораздо комфортнее делить свои ресурсы не с игровыми компаниями, а с другими банками.

Важно помнить, что мы находимся в самом начале перехода к облачным вычислениям, появившимся по требованию крупных веб-компаний, которым необходимо масштабирование тысяч серверов и внедрение систем управления с высоким уровнем автоматизации. К этому движению быстро присоединились другие веб-компании, и в конечном итоге идея облачных вычислений привлекла внимание ИТ-директоров и ИТ-отделов традиционных предприятий.

Если раньше ИТ-директора сравнивали свои расходы только с расходами ИТ-директоров других компаний, то теперь они могут сравнивать свои издержки с рыночными показателями. В большинстве случаев они видят, что внутренние корпоративные расходы в 3-5 раз превышают цены, запрашиваемые поставщиками облачных услуг. По-моему, именно в этом  причина стойкого интереса предприятий к идее "частного" сетевого облака, не выходящего за пределы компании.

Возможно ли строительство частных сетевых облаков на предприятиях? Мы отвечаем на этот вопрос положительно. В частном облаке вполне можно реализовать крупномасштабные облачные услуги, подобные тем, что работают в Интернете. В этом случае ИТ-отдел становится внутренним оператором (поставщиком  облачных услуг для своего предприятия).

Какие качества облачных вычислений делают их более привлекательными, чем современные центры обработки данных? В качестве простого объяснения можно привести пример корпоративного ИТ-отдела, поддерживающего работу множества подразделений своей компании. Та же модель работает и в случае с внешним поставщиком облачных услуг, только здесь вместо подразделений одной компании услуги будут доставляться разным компаниям или заказчикам.

Посмотрите, что происходит, когда ЦОД масштабируется из-за внедрения новых приложений. При установке каждого нового приложения создается новая системная конфигурация, состоящая из сервера, операционной системы, систем хранения и самого приложения. Чем больше приложений, тем сложнее инфраструктура. Такой подход почти не имеет плюсов в области масштабирования. Для установки каждого приложения требуются разрешение начальства и месяцы работы, поэтому даже те приложения, которые используются крайне редко, никогда не выводятся из обращения: стоит только отдать серверные ресурсы, и кто знает, получишь ли ты их обратно в случае необходимости. Результат очевиден: накопление избыточных ресурсов, низкая загруженность систем и формирование негибкой инфраструктуры. (Мы говорим о предприятии, но то же самое можно сказать о поставщиках управляемых услуг, только у них конфигурация меняется не для каждого приложения, а для каждого заказчика.)

В среде облачных вычислений все иначе. Сервисная организация предлагает облачную инфраструктуру как услугу. Поверх этой инфраструктуры устанавливаются приложения, полностью настроенные на соответствующую операционную систему и конфигурацию. В результате сложность приложений отделяется от лежащей под ними  инфраструктуры. Уровень приложений управляется отдельно и независимо от инфраструктурного уровня.

Поставщик инфраструктуры берет на себя всю ответственность за работу физических ресурсов и управление ими. На всех его ресурсах работает, как услуга, единое "приложение облачной инфраструктуры". Такая среда может стать очень и очень эффективной и почти полностью автоматической. В результате можно резко сократить расходы.

По сути, мы передаем вопросы управления приложениями владельцам приложений или другим отделам нашей организации. В некоторых случаях (возьмем, к примеру, инженерные подразделения) это как раз то, что от нас давно требовали: инженеры любят управлять своими приложениями сами без постороннего вмешательства. В других случаях модель самообслуживания будет привлекать пользователей тем, что им придется платить только за то, чем они реально пользуются. В результате они станут более гибкими и менее зависимыми, но при этом задача управления приложениями не исчезает. Она просто отделяется от задач управления инфраструктурой и в результате становится гораздо более экономичной и эффективной. Отделение уровня приложений от уровня инфраструктуры, а также внедрение самообслуживания и автоматизации - вот что делает облачные вычисления намного более экономичными по сравнению с традиционными решениями.

Все говорят о том, как удобно пользоваться облачными вычислениями для разработки приложений, но при этом почти не обсуждаются сложности строительства сетевого облака для получения перечисленных выше преимуществ. Строительство масштабируемого облака с практически полной автоматизацией и самообслуживанием заказчиков – задача не из легких.

Как я уже говорил, стратегия Cisco заключается в том, чтобы облегчить эту задачу с помощью готовых компонентов для строительства облаков и, в частности, с помощью унифицированной среды вычислений (Unified Computing System, UCS). В настоящее время большинство облаков строится из готовых модулей (“pods”), состоящих из интегрированных вычислительных средств, сетевых ресурсов и систем хранения. Cisco лидирует в данной области, предлагая платформу UCS, которая использует унифицированную матрицу коммутации и сокращает сложность инфраструктуры. Средства управления UCS работают на базе программных интерфейсов API и потому легко вписываются в автоматизированные системы управления, что позволяет постепенно добавлять к облаку новые ресурсы без отключения услуг.

Cisco UСS позволяет заказчикам на практике осуществлять многолетние проекты перехода от физической к виртуально-облачной инфраструктуре. Для этого Cisco предлагает архитектуру, способную развивать физическую среду и одновременно переходить к среде облачной. Физические сетевые услуги Cisco отличаются тесной интеграцией с сетью как на физическом (через модули и устройства), так и на логическом уровне (за счет тесной связи с матрицей коммутации и маршрутизации). В виртуальном мире мы не только усиливаем эту тесную интеграцию, но и удовлетворяем важнейшие требования, связанные с гибким выделением ресурсов на основе политик, внешним масштабированием, мобильностью виртуальных машин и поддержкой множества заказчиков на одном физическом устройстве.

И, наконец, Cisco вносит технический вклад в процесс переноса сетевых услуг в облако. Сегодня в виртуализированной облачной вычислительной среде на каждом физическом хосте размещается множество виртуальных машин, которые часто принадлежат разным заказчикам. Поэтому Cisco разработала технологию VN-Link и создала виртуальный коммутатор Nexus 1000v, что позволяет сети подключаться к каждой виртуальной машине по отдельности и дает возможность управлять политиками безопасности на уровне сети даже в случае перемещения виртуальных машин на новые носители. А недавно мы вывели на рынок виртуальные устройства с функциями межсетевого экрана и ускорителя приложений. Таким образом, Cisco наглядно демонстрирует стремление распространить сеть и ее услуги на виртуальный мир облачных приложений.

 

Дополнительная  информация:

Дополнительную информацию с удовольствием предоставит
Александр Палладин, глава пресс-службы ООО "Сиско Cистемс"
тел. (985) 226-3950

Позвольте нам помочь