Înainte de cloud

  • 16 minute

Acum, că am definit ce este tehnologia cloud computing, să analizăm exemple de utilizare a calculului în diferite domenii, cum ar fi lucrul la calculator, lucrul științific și lucrul personal înainte de apariția unui cloud computing.

Exemple de domenii și aplicații

business computing: exemple de sisteme de informații de gestionare tradiționale includ logistica și operațiunile, planificarea resurselor de întreprindere (ERP), gestionarea relațiilor cu clienții (CRM), productivitatea office și business intelligence (BI). Astfel de instrumente au activat procese mai fluidizate, care au dus la îmbunătățirea productivității și la un cost redus pentru o varietate de întreprinderi.

De exemplu, software-ul CRM permite companiilor să colecteze, să stocheze, să gestioneze și să interpreteze o varietate de date despre clienții trecuti, actuali și potențiali clienți potențiali. Software-ul CRM oferă o vizualizare integrată (în timp real sau aproape în timp real) a tuturor interacțiunilor organizaționale cu clienții. De exemplu, pentru o firmă de producție, software-ul CRM poate fi utilizat de o echipă de vânzări pentru a programa întâlniri, activități și urmăriri cu clienții. O echipă de marketing ar putea ținti clienții cu campanii pe baza unor modele specifice. Echipele de facturare pot urmări oferte și facturi. Astfel, este un depozit centralizat pentru stocarea acestor informații. Pentru a activa această funcționalitate, o varietate de tehnologii hardware și software sunt utilizate de către organizație și echipele de vânzări pentru a colecta datele care trebuie stocate și analizate utilizând diverse sisteme de date și analiză.

informatică științific: Informatica științifică utilizează modele matematice și tehnici de analiză implementate pe computere pentru a încerca să rezolve probleme științifice. Un exemplu popular este simularea computerului de fenomene fizice. Acest domeniu a perturbat metodele teoretice și experimentale tradiționale de laborator, permițând oamenilor de știință și inginerilor să reconstruiască evenimentele cunoscute sau să anticipeze situațiile viitoare prin dezvoltarea de programe pentru a simula și a studia diferite sisteme în circumstanțe diferite. Astfel de simulări necesită de obicei un număr foarte mare de calcule care sunt adesea rulate pe supercomputere scumpe sau platforme de calcul distribuite.

Computer personal: În lucrul personal, un utilizator rulează diverse aplicații pe un computer general. Aceste aplicații pot fi pentru productivitate office, cum ar fi procesare de text și foi de calcul; comunicare, cum ar fi clienții de e-mail; sau divertisment, cum ar fi jocuri video sau fișiere multimedia. Un utilizator personal de calcul deține de obicei, instalează și întreține software-ul și hardware-ul utilizat pentru a efectua astfel de activități.

Adresarea scalei

Creșterea scalei informatice a fost un proces continuu, fie în creșterea numărului de clienți și evenimente de capturat, monitorizare și analiză în CRM, sau creșterea preciziei simulărilor numerice în informatica științifică sau realismul în aplicațiile de jocuri video. În plus, necesitatea unei scale mai mari a fost determinată de creșterea adoptării tehnologiei de către diverse domenii sau extinderea întreprinderilor și piețelor, precum și creșterea continuă a numărului de utilizatori și necesitățile acestora. Organizațiile trebuie să țină seama de creșterea scalei pe măsură ce planifică și bugetează implementarea soluțiilor lor.

Organizațiile planifică de obicei infrastructura IT într-un proces numit planificarea capacității. În timpul procesului de planificare a capacității, creșterea utilizării diferitelor servicii IT este evaluată și utilizată ca punct de referință pentru extinderea viitoare. Organizațiile trebuie să planifice în avans pentru a achiziționa, a configura și a menține servere mai noi și mai bune, stocare și echipamente de rețea. Uneori, organizațiile sunt limitate de software, deoarece pot să fi achiziționat doar un set limitat de licențe și pot necesita mai multe pentru a extinde infrastructura pentru a acoperi un set mai mare de utilizatori.

Cea mai de bază formă de scalare se numește scalare verticală, prin care sistemele vechi sunt înlocuite cu sisteme mai noi, mai performante, care pot oferi upgrade-urile necesare la nivel de serviciu. În multe cazuri, scalarea verticală constă în upgrade-ul sau înlocuirea serverelor și a sistemelor de stocare cu servere mai noi, mai rapide sau matrice de stocare cu capacitate crescută. Acest proces poate dura luni pentru a planifica și a executa, împreună cu o fereastră în care serviciul se poate confrunta cu un timp de nefuncțiune.

În anumite tipuri de sisteme, scalarea se face, de asemenea, orizontal, prin creșterea cantității de resurse dedicate sistemului. Un exemplu este în calculul de înaltă performanță, unde pot fi adăugate servere și spațiu de stocare suplimentar pentru a îmbunătăți performanța sistemului, conducând astfel la un număr mai mare de calcule care pot fi efectuate pe secundă sau o creștere a capacității de stocare a sistemului. La fel ca scalarea verticală, acest proces poate dura luni pentru a planifica și a executa, cu perioade de lipsă, de asemenea, o posibilitate.

Deoarece societățile deținute și întreținute echipamentele IT, întrucât costul abordării scalei a continuat să crească, companiile au identificat alte metode de reducere a costurilor. Mari companii au consolidat nevoile informatice ale diferitelor departamente într-un singur centru de date mare prin care au consolidat imobiliare, putere, răcire și rețea pentru a reduce costurile. Pe de altă parte, întreprinderile mici și mijlocii ar putea să închirieze bunuri imobiliare, rețele, energie, răcire și securitate fizică, plasând echipamentul IT într-un centru de date partajat. Acest lucru este denumit de obicei serviciu de co-locație, care a fost adoptat de întreprinderile mici și mijlocii care nu doreau să-și construiască propriile centre de date în casă. Serviciile de cooperare continuă să fie adoptate în diverse domenii ca abordare eficientă a costurilor pentru a reduce cheltuielile operaționale.

Scara a afectat toate aspectele calculelor de afaceri. De exemplu, scala a afectat sistemele CRM prin creșterea clienților sau prin volumul de informații care sunt stocate și analizate despre clienți. Informatica de afaceri a abordat scalarea prin scalarea verticală și orizontală, precum și consolidarea resurselor IT în centrele de date și în colaborare. În informatică, s-au adoptat sisteme paralele și distribuite pentru a mări dimensiunea problemelor și precizia simulărilor numerice ale acestora. O definiție a procesare paralelă este utilizarea mai multor computere omogene care partajează starea și funcția ca un singur computer mare pentru a rula calcule la scară mare sau de înaltă precizie. computer distribuit este utilizarea mai multor sisteme autonome de calcul conectate de o rețea pentru a partiționa o mare problemă în subactivități care rulează simultan și comunică prin mesaje prin rețea. Comunitatea științifică a continuat să inoveze în aceste domenii pentru a aborda scara. În lucrul cu computerul personal, scala l-a afectat prin creșterea cerințelor utilizatorilor aduse de conținut mai bogat și diverse aplicații. Prin urmare, utilizatorii își scalesc dispozitivele de calcul personale deținute pentru a ține pasul cu aceste cerințe.

Creșterea serviciilor de internet

Anii 90 au marcat o creștere constantă a adoptării acestor aplicații și platforme informatice în domenii. În curând, software-ul era de așteptat să fie nu numai funcțional, ci și capabil să producă valoare și perspectivă pentru cerințele de afaceri și personale. Utilizarea acestor aplicații a devenit colaborativă; aplicațiile au fost amestecate și potrivite pentru a furniza informații între ele. IT nu mai era doar un centru de cost pentru o companie, ci o sursă de inovare și eficiență.

compara calculele tradiționale și la scară internet.

figura 2: Comparați de calcul la scară tradițională și la scară internet

Secolul 21 a fost marcat de o explozie în volumul și capacitatea comunicațiilor wireless, World Wide Web și internet. Aceste modificări au condus la o societate condusă de rețea și bazată pe date, unde producerea, difuzarea și accesarea informațiilor digitalizate sunt simplificate. Se estimează că internetul a creat o piață globală de miliarde de utilizatori, de până la 25 de milioane în 1994.1 Această creștere a datelor și a conexiunilor este importantă pentru firme. Datele creează valoare în mai multe moduri, inclusiv prin activarea experimentării, segmentării populațiilor și susținerea procesului decizional prin automatizare.2 prin embracarea tehnologiilor digitale, cele mai mari 10 economii ale lumii sunt așteptate să crească producția lor cu peste o mie de dolari până în 2020.

De asemenea, numărul tot mai mare de conexiuni activate de internet și-a determinat valoarea. Cercetătorii au ipoteza că valoarea unei rețele variază în mod superliniar ca o funcție a numărului de utilizatori. Astfel, la scara internetului, obținerea și păstrarea clienților este o prioritate. Acest lucru se face prin construirea de servicii fiabile și receptive și efectuarea de modificări pe baza modelelor de date observate.

Numărul tot mai mare de utilizatori de internet pe an.

Figura 3: Numărul tot mai mare de utilizatori de internet pe an

Creșterea cantității de date stocate pe an.

Figura 4: Creșterea cantității de date stocate pe an5

Printre exemplele de sisteme la scară internet se numără:

  • Motoarele de căutare care accesează cu crawlere, stochează, indexează și caută seturi mari de date (de până la petabyte). De exemplu, Google a început ca un index web uriaș care a accesat cu crawlere și a analizat traficul web o dată la câteva zile și a potrivit acești indici la cuvinte cheie. Acum își actualizează indicii în timp real și este una dintre cele mai populare modalități de a accesa informațiile de pe internet. Indexul său are mii de pagini cu o dimensiune de mii de teraocteți.4
  • rețele sociale precum Facebook și LinkedIn, care le permit utilizatorilor să creeze relații personale și profesionale și să construiască comunități bazate pe interese similare. Facebook, de exemplu, acceptă acum peste un miliard de utilizatori activi pe lună.
  • Servicii online de vânzare cu amănuntul ca Amazon, care menține un inventar global de milioane de produse, care sunt vândute la peste 200 de milioane de clienți, cu volume nete de vânzări de aproape 90 miliarde dolari anual.
  • aplicații multimedia îmbogățite, redate în flux care le permit utilizatorilor să urmărească și să partajeze videoclipuri și alte forme de conținut îmbogățit. Un astfel de exemplu, YouTube, gestionează încărcările de 300 de minute de videoclipuri pe secundă.
  • Sistemele de comunicații în timp real pentru apeluri audio, video și text, cum ar fi Skype, care au ceas mai mult de 50 de miliarde de minute de apeluri pe lună.
  • suitele de productivitate și colaborare care servesc milioane de documente multor utilizatori simultani, permițând actualizări persistente în timp real. De exemplu, Microsoft 365 pretinde că acceptă 50 de milioane de colaboratori activi lunar.
  • aplicații CRM de furnizori, cum ar fi Salesforce, care sunt implementate la peste o sută de mii de organizații. CrM-urile mari oferă acum tablouri de bord intuitive pentru a urmări starea, analizele pentru a găsi clienții care generează cele mai multe afaceri și prognozarea veniturilor pentru a anticipa creșterea viitoare.
  • Date miniere și business intelligence aplicații care analizează utilizarea altor servicii (cum ar fi cele de mai sus) pentru a găsi ineficiente și oportunități de monetizare.

În mod clar, aceste sisteme se așteaptă să rezolve un volum mare de utilizatori simultani. Acest lucru necesită o infrastructură cu capacitatea de a gestiona volume mari de trafic de rețea, de a genera date și de a stoca în siguranță date, totul fără întârzieri vizibile. Aceste servicii derivă valoarea lor prin furnizarea unui standard constant și fiabil de calitate. De asemenea, oferă interfețe de utilizator îmbogățite pentru dispozitive mobile și browsere web, făcându-le ușor de utilizat, dar mai greu de construit și de întreținut.

Iată un rezumat al cerințelor sistemelor la scară internet:

  • Ubiquity : accesibil de oriunde în orice moment, de la o multitudine de dispozitive. De exemplu, un agent de vânzări se va aștepta ca serviciul LOR CRM să furnizeze actualizări prompte pe un dispozitiv mobil, pentru a face vizite la clienți mai scurte, mai rapide și mai eficiente. Serviciul ar trebui să funcționeze fără probleme sub o varietate de conexiuni de rețea.
  • disponibilitate înaltă: serviciul trebuie să fie "întotdeauna la curent". Uptimes are measured in terms of number of nines. Trei nouă sau 99,9%, înseamnă că un serviciu va fi indisponibil timp de 9 ore pe an. Cinci nouăzeci (aproximativ 6 minute pe an) este un prag tipic pentru un serviciu de disponibilitate mare. Chiar și câteva minute de nefuncțiune în aplicațiile online de vânzare cu amănuntul pot afecta milioane de dolari de vânzări.
  • latență scăzută: timpi de acces rapid și receptiv. Chiar și mai lente timpii de încărcare a paginilor au fost afișați pentru a reduce semnificativ utilizarea paginii web respective. De exemplu, creșterea latenței căutării de la 100 ms la 400 ms scade numărul de căutări per utilizator de la 0,8% la 0,6%, iar modificarea persistă chiar și după ce latența este redusă la nivelurile originale.
  • scalabilitate: capacitatea de a face față unei încărcări variabile, de obicei din cauza sezonalității și a viralității, ceea ce cauzează vârfuri și drumuri în trafic de-a lungul perioadelor lungi și scurte de timp. În zile ca "Black Friday" și "Cyber Monday", distribuitori ca Amazon trebuie să se ocupe de mai multe ori de trafic de rețea decât în medie.
  • Eficiență cost: Un serviciu la scară internet necesită mult mai multă infrastructură decât o aplicație tradițională, precum și o gestionare mai bună. O modalitate de a simplifica costurile este să simplificați gestionarea serviciilor și să reduceți numărul de administratori care gestionează un serviciu. Serviciile mai mici își pot permite să aibă un raport redus între servicii și administratori (de exemplu, 2:1, ceea ce înseamnă că un singur administrator trebuie să mențină două servicii). Pentru a menține rentabilitatea, serviciile precum Microsoft Bing trebuie să aibă un raport de înaltă calitate de serviciu-administrare (de exemplu, 2500:1, ceea ce înseamnă că un singur administrator păstrează 2.500 de servicii).6
  • interoperabilității: multe dintre aceste servicii sunt utilizate adesea împreună și, prin urmare, trebuie să furnizeze o interfață simplă pentru reutilizare și trebuie să accepte mecanisme standardizate pentru importul și exportul datelor. De exemplu, multe alte servicii (cum ar fi Uber) pot integra Google Maps în cadrul produselor lor, pentru a oferi utilizatorilor informații simplificate despre locație și navigare.

Acum vom explora unele dintre soluțiile timpurii ale diverselor probleme de mai sus.7 Prima provocare de abordat a fost timpul mare de revenire pentru servicii web timpurii, care au fost situate în cea mai mare parte în Statele Unite. Cele mai vechi mecanisme de a trata problemele de latență scăzută (din cauza serverelor îndepărtate) și eroarea serverului se baza pur și simplu pe redundanță. O tehnică pentru realizarea acestui lucru a fost prin "reproducerea în oglindă" a conținutului, prin care copii ale paginilor web populare ar fi stocate în diferite locații din întreaga lume. Aceasta a minimizat volumul de încărcare de pe serverul central, a redus latența percepută de utilizatorii finali și a permis trecerea traficului la alt server în cazul erorilor. Partea inferioară a acestui lucru a fost o creștere a complexității pentru a trata inconsistențele, chiar dacă o copie a datelor ar trebui modificată. Astfel, această tehnică este mai utilă pentru sarcinile de lucru statice, greu de citit, cum ar fi servirea imaginilor, videoclipurilor sau muzicii. Datorită eficienței acestei tehnici, majoritatea serviciilor la scară internet utilizează rețelele de distribuire a conținutului (CDN) pentru a stoca memorii cache globale distribuite ale conținutului popular. De exemplu, Cable News Network (CNN) păstrează acum reproduceri ale videoclipurilor sale pe mai multe servere "edge" în diferite locații din întreaga lume, cu publicitate personalizată pentru fiecare locație.

Desigur, nu a avut întotdeauna sens pentru companii individuale de a cumpăra zeci de servere din întreaga lume. Eficiențele costurilor au fost adesea obținute prin utilizarea servicii de găzduire partajate. Aici, partajările unui singur server Web ar fi închiriate către mai multe entități găzduite, amortizând costul întreținerii serverului. Serviciile de găzduire partajate ar putea fi extrem de eficiente pentru resurse, deoarece resursele ar putea fi supraproiectate presupunând că nu toate serviciile ar funcționa la capacitatea de vârf în același timp. (Un server fizic supravizionat este unul în care capacitatea agregată a tuturor entităților găzduite este mai mare decât capacitatea reală a serverului.) Partea proastă a fost că aproape imposibil să izolăm serviciile chiriașilor de la cei ai vecinilor lor. Astfel, un singur serviciu supraîncărcat sau predispus la erori ar putea avea un impact negativ asupra tuturor vecinilor săi. A apărut o altă problemă, deoarece entitățile găzduite ar putea fi adesea rău intenționate și încearcă să profite de avantajul lor de co-locație pentru a fura date sau a refuza serviciul altor utilizatori.

Pentru a contracara acest lucru, servere virtuale private au fost dezvoltate ca variante ale modelului de găzduire partajat. O entitate găzduită ar fi furnizată cu o mașină virtuală (VM) pe un server fizic partajat. (Vorbim mai multe despre mașinile virtuale și proprietățile lor mai târziu.) Aceste mașini virtuale au fost adesea alocate statal și legate la o singură mașină fizică, așa că erau dificil de scalat și necesitau adesea recuperare manuală din orice erori. Deși nu mai puteau fi supraviziune, aveau o performanță mai bună și o izolare de securitate între serviciile co-localizate decât partajarea simplă a resurselor.

O altă problemă de partajare a resurselor publice a fost că a necesitat stocarea datelor private pe infrastructura terților. Unele dintre serviciile la scară internet pe care le-am descris mai sus nu își permiteau să piardă controlul asupra stocării datelor, deoarece orice divulgare a datelor private ale clienților lor ar avea consecințe dezastruoase. Prin urmare, aceste companii trebuiau să-și construiască propria infrastructură globală. Înainte de apariția de cloud public, astfel de servicii ar putea fi implementate doar de corporații mari, cum ar fi Google și Amazon. Fiecare dintre aceste companii ar construi centre de date mari, omogene pe tot globul, utilizând componente de bază de pe raft, unde un centru de date ar putea fi considerat ca fiind un computer la scară de depozit unică, masivă (WSC). Un WSC a oferit o abstractie ușoară de a distribui la nivel global aplicații și date, în timp ce menține în continuare dreptul de proprietate.

Datorită economiilor la scară, utilizarea unui centru de date ar putea fi optimizată pentru a reduce costurile. Chiar dacă acest lucru nu a fost încă la fel de eficient ca resursele partajate public (cloud), aceste computere la scară de depozit au avut multe proprietăți dorite, care au servit drept fundații pentru construirea de servicii la scară internet. Scala aplicațiilor informatice a progresat de la servirea unei baze de utilizator fixe la servirea unei populații globale dinamice. WSC-urile standardizate au permis companiilor mari să servească astfel de audiențe mari. O infrastructură ideală ar combina performanța și fiabilitatea unui WSC cu modelul de găzduire partajat. Acest lucru ar permite chiar și o corporație mică să dezvolte și să lanseze o aplicație la nivel global competitiv, fără suprapunerea mare a centrelor de date mari.

O altă abordare a partajării resurselor a fost de calcul al grilelor, care a permis partajarea sistemelor informatice autonome în toate instituțiile și locațiile geografice. Mai multe instituții academice și științifice își vor colabora și își vor grupa resursele în vederea unui obiectiv comun. Fiecare instituție s-ar alătura apoi unei "organizații virtuale", dedicând un anumit set de resurse prin intermediul unor reguli bine definite de partajare. Resursele ar fi adesea eterogene și îngăduite, necesitând construcții complexe de programare pentru a combina. Grilele au fost orientate spre sprijinirea proiectelor academice și de cercetare non-comerciale și s-au bazat pe tehnologiile open-source existente.

Mediul cloud a fost un succesor logic care a combinat multe dintre caracteristicile soluțiilor de mai sus. De exemplu, în loc să contribuie universitățile și să partajeze accesul la un fond comun de resurse utilizând o grilă, mediul cloud le permite să închirieze infrastructura informatică care a fost administrată central de un furnizor de servicii în cloud (CSP). În timp ce furnizorul central a întreținut un rezervor mare de resurse pentru a satisface toți clienții, mediul cloud a simplificat scalarea dinamică și mai redusă a cererii într-o perioadă scurtă de timp. În loc de standarde deschise, cum ar fi grila, cu toate acestea, cloud computing se bazează pe protocoalele de proprietate și necesită ca utilizatorul să plaseze un anumit nivel de încredere în CSP.

Mai târziu în acest modul, vom descrie modul în care mediul cloud a evoluat pentru a face informatică un utilitar public care poate fi tarifat după utilizare și utilizare.

Referinţe

  1. Proiect statistic în timp real (2015). Stats Internet Live
  2. IBM (2017). Ce este Big Data?
  3. Google Inc. (2015). cum funcționează căutarea
  4. Hilbert, Martin și Lopez, Priscila (2011). Capacitatea tehnologică a lumii de a stoca, a comunica și a calcula informații
  5. Hamilton, James R și altele (2007). La proiectarea și implementarea Internet-Scale Services
  6. Brewer, Eric și altele (2001). lecții de la serviciile la scară uriașă