Перспективы Windows Azure

Цель лекции: Обзор направлений развития и перспективы системы облачных вычислений Windows Azure.

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

16.1. Введение. Новые возможности и развитие Windows Azure

В данном курсе мы рассмотрели систему облачных вычислений Windows Azure. В настоящее время система все шире распространяется.

Безусловно, в целом у Windows Azure большие перспективы на пути к тому, чтобы облачные вычисления стали бы столь же распространенными, как и операционные системы семейства Windows для настольных и портативных компьютеров [1].

В настоящее время Microsoft Research предоставляет нам уникальную возможность опробовать в работе Windows Azure. Каждый пользователь может, зарегистрировавшись бесплатно в системе Windows Live (http://www.live.com), не только получить в свое распоряжение облачные сервисы самой системы Windows Live (например, бесплатный облачный аналог Microsoft Office 2010), но и через систему Windows Live заказать себе бесплатный доступ на 30 дней к Windows Azure.

Работая в облаке Windows Azure, испытываешь удивительное чувство постоянного обновления системы: еще вчера, например, те или иные возможности и соответствующие им элементы GUI были недоступны, а сегодня они уже работают. Разумеется, чтобы это использовать, необходимо подписаться на бета-тестирование облака, что нетрудно сделать через облачные страницы Azure (см. "Основы практического использования Windows Azure" и "Общее ознакомление с Windows Azure" ).

Для получения информации о новых возможностях системы Windows Azure необходимо обратиться по ссылке:

http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/gg441573.aspx

В частности, Windows Azure развивается в следующих направлениях:

• Выпуск новых версий инструментария Azure SDK (см. "Инструменты Windows Azure" ). В настоящее время (сентябрь 2011 г.) доступна версия Azure SDK 1.4;
• Развитие подсистемы управления сетевыми подключениями Windows Azure Connect (см. "Web-сервисы в Windows Azure. Traffic Manager, Connect, CDN" ); в настоящее время доступна ее CTP (Community Technology Preview – предварительная) версия;
• Развитие подсистемы Content Delivery Network (CDN), позволяющей организовать региональное кэширование предоставляемой в облаке информации (см. "Web-сервисы в Windows Azure. Traffic Manager, Connect, CDN" );
• Развитие основного портала управления Windows Azure (см. "Основы практического использования Windows Azure" и "Общее ознакомление с Windows Azure" );
• Развитие гостевых операционных систем Windows Azure. Напомним, что гостевой операционной системой (ОС) – guest operating system – называется ОС, предоставляемая пользователям через облако, т.е. через Web-браузер. Именно гостевая ОС имеется в виду в формулировках рекламного стиля типа "Windows Azure – операционная система в облаке". Подробнее см. "Web-сервисы в Windows Azure. Traffic Manager, Connect, CDN" ;
• Развитие эмуляторов вычислительной среды (Compute) и хранения (Storage). Необходимость в них очевидна: перед тем, как публиковать новый разработанный облачный сервис в облаке, его необходимо отладить в среде Visual Studio 2010 на локальной машине разработчика. Для моделирования облачного окружения при отладке и служат указанные эмуляторы. В прежние годы развития методов инженерии программ подобная эмуляция окружения называлась драйвером тестирования (см., например, классический американский учебник [3]).

16.2. Нерешенные вопросы Windows Azure и проблемы ее использования в России

Не хотелось бы называть этот раздел "Проблемы …", чтобы правильно расставить акценты, - так как считаю (как опытный разработчик и пользователь программного обеспечения), что ситуация с не решенными на данный момент вопросами в Windows Azure и вопросами ее оптимального использования в России – вполне рабочая ("штатная").

В самом деле, есть новая уникальная сложная и очень полезная для миллионов российских пользователей программная система Windows Azure, при опробовании которой выявились нерешенные вопросы, представляющие собой целый комплекс интересных научных, инженерных, экономических и бизнес-задач, поскольку использование облака касается практически всех не только программистов, но и конечных пользователей компьютеров. Теперь нам с вами, уважаемые коллеги, необходимо эти задачи решить. Так займемся же этим конкретно, безотлагательно и по-деловому, используя наши профессиональные знания и опыт, вместо того, чтобы заниматься сетованиями или иронией по поводу якобы невозможности использования облака или его якобы бесполезности в России. Облако все равно "прилетит" к нам, даже если некоторые и будут пытаться прятаться от него.

По мнению многих опытных экспертов, в том числе и автора курса, облачные системы (и прежде всего – система Windows Azure, ввиду того, что она базируется на платформе .NET для разработки надежного и безопасного ПО), безусловно, имеют большое будущее, так как они "приносят" на любой компьютер или даже на мобильное устройство мощные ресурсы вычислений и данных, доступные через Интернет. Это позволит в ближайшем будущем использовать Интернет не только для просмотра прогноза погоды, курса акций любимой фирмы или картинок и видео, а для повседневного решения серьезных задач в любых областях деятельности, которые перед нами ставит жизнь, работа, учеба. Ради этого стоит постараться и обеспечить адекватное окружение (или, как сейчас модно говорить, "инфраструктуру") для применения облачных вычислений.

Следующие нерешенные вопросы системы Windows Azure и ее применения в России, на наш взгляд, заслуживают внимания.

1. Низкая скорость, ненадежность и несоразмерно высокая стоимость соединений с Интернетом, предоставляемых российскими Интернет-провайдерами. Именно эта проблема (отнюдь не проблема Windows Azure) побудила меня дать моему курсу столь печальный, но реалистичный эпиграф ("Облака плывут, облака, - не спеша плывут, как в кино"). Имея уже некоторый опыт использования Azure, вполне можно утверждать, что эта система спроектирована и реализована в предположении, что каждый пользователь имеет быстрый и надежный Интернет (3G / 4G, Wi-Fi или Wi-MAX, либо быстрое проводное TCP/IP - соединение). Реальная (а не рекламная) скорость работы Интернет-соединений, при которой и облако работает с приемлемой скоростью, - это как минимум 20-50 килобайт, или 160-400 килобит, в секунду. Лучше, разумеется, иметь скорость соединения в 1-10 мегабит в секунду или еще выше. Большинство российских пользователей таких возможностей пока, к сожалению, не имеют. Улучшением качества и скорости Интернет-соединений на всей территории России (а не только в крупных городах, в зонах Wi-Fi – доступа и не только для применения Windows Azure) должны срочно заняться как соответствующие государственные организации, так и коммерческие фирмы в области телекоммуникаций. Иначе трудно говорить о перспективах использования облачных вычислений в России (как и о реальном использовании Интернета в целом). Например, до сих пор используемая многими связь dial-up (через модем по телефонной линии), или, в лучшем случае, GPRS (с мобильного телефона) имеют быстродействие не более 50-64 килобит в секунду. Для облака этого недостаточно: использование его будет вызывать серьезные временные задержки, что грозит "бойкотом" облаку со стороны многих программистов и конечных пользователей.
2. Сложность архитектуры облака, и, как следствие, путаница в терминологии и затруднения пользователей в понимании, на самом деле, не столь сложных по смыслу и назначению компонент облака и их возможностей. Большинству программистов трудно сразу представить себе принципиальную разницу между облачными вычислениями и вычислениями, например, в программе на языке Фортран на локальной машине. Вкратце это различие можно сформулировать так: обычная программа на локальной машине оперирует переменными и массивами, в необходимых случаях – базами данных, а облачное приложение – Web-сайтами (поскольку все данные и программы доступны только через облако). Надеюсь, что данный курс поможет российским пользователям правильно понять и использовать облачные вычисления в системе Windows Azure, так как для стиля автора курса характерны понятные объяснения сложных концепций, а не (как, к сожалению, часто бывает у многих авторов) запутывание простых [2, стр. 15].
3. Необходимость ежемесячной оплаты облачных услуг, в дополнение к оплате Интернет-трафика. Большинство российских пользователей привыкло к другому стилю использования компьютерных ресурсов: покупка (или иной способ заимствования) ПО, установка его на своей машине, поиск и использование наиболее дешевого Интернет-провайдера (или, на практике, нескольких провайдеров попеременно, в случае сбоев в работе одного из них), хранение на своей машине (или, в крайнем случае, в сейфе на компакт-дисках) обрабатываемых конфиденциальных данных. Теперь пользователям придется привыкать к тому, чего требует облако.
4. Психологический барьер и проблемы надежности и безопасности. Большинству пользователей трудно будет смириться с мыслью о том, что их любимые программы и "секретные" базы данных будут храниться на неизвестных машинах на другом конце света, где их вполне могут, в конце концов, "взломать". В этом – основной психологический барьер при использовании облака. Здесь могу лишь предположить, что через несколько лет этот барьер "в головах" пользователей будет преодолен, - точно так же, как был в свое время преодолен психологический барьер большинства пользователей-непрограммистов (например, медиков) при использовании персональных компьютеров. Так или иначе, ныне использование любого компьютера, даже своего собственного (а не только компьютеров облачного центра обработки данных), - это значительный риск атаки, которая может быть осуществлена неожиданно и в любой момент, при условии подключения Вашего компьютера к Интернету.
5. Значительное энергопотребление в центрах обработки данных (ЦОД), сложность и громоздкость их обслуживания. ЦОД во всем мире превратились в огромные здания-монстры, пожирающие немыслимые запасы электроэнергии. Ряд весьма авторитетных организаций, в частности, правительственные организации США, по этой причине даже начали закрывать (!) свои центры обработки данных, несмотря на популярность облачных вычислений.
6. Необходимость эластичности и масштабируемости облачного ПО. Компьютеры ЦОД и их программное обеспечение подчас не справляются с возложенной на них колоссальной нагрузкой – возможными многомиллионными (по числу пользователей) запросами в каждый момент времени. Вообще, любой серверный код испытывает подобные проблемы, особенно – код облачного сервисного ПО.

Описанные проблемы обсуждаются в компьютерных новостях, например, на портале http://cloud.cnews.ru .

Считаю все эти вопросы решаемыми и рекомендую российским пользователям осваивать облачные вычисления, пользуясь любезным предложением Microsoft Research о бесплатном доступе к Azure в течение месяца. Например, проблема (5) решается организацией частных (ведомственных) облаков – private clouds.

16.3. Резюме. Перспективы облачных вычислений в системе Azure

Перспективность облачных вычислений очень хорошо почувствовали многие серьезные фирмы и специалисты, которые вдруг все стали экспертами по облачным вычислениям и пытаются, иногда успешно, получить соответствующие договора, заказы, гранты. В настоящее время наблюдается буквально бум облачных вычислений, - иначе нельзя назвать ситуацию, когда Интернет буквально переполнен материалами, новостями и программами для облачных вычислений.

Каковы же, на наш взгляд, основные области применения облачных вычислений в будущем и направления их дальнейшего развития?

• Применение облачных вычислений в научных вычислениях (scientific computing)
• Развитие специализированных систем облачных вычислений по отраслям знаний и производственной деятельности
• Применение облачных вычислений при обучении в вузах и школах
• Применение облачных вычислений в социальных сетях
• Применение облачных вычислений для управления разнообразного рода информацией (облачные базы данных и знаний и др.)
• Интеграция общедоступных облаков (public clouds) в единое облако
• Исследования и разработки по эффективности облачных вычислений по различным критериям.

В общем. по-видимому, сложнее было бы назвать область, в которой не были бы применимы облачные вычисления.

Желаю уважаемым читателям больших успехов в столь интересной деятельности, как применение и развитие облачных вычислений!

Выражаю искреннюю благодарность фирме Microsoft (Microsoft Research, Майкрософт – Россия) за предоставленные вычислительные ресурсы, а также коллегам из многих организаций всего мира, опубликовавших свои интересные материалы по облачным вычислениям в Интернете. Разумеется, автор курса использовал или, по крайней мере, учел эти общедоступные материалы.

Отзывы и пожелания по поводу курса приглашаю присылать автору по (разумеется, облачной, т.е. реализованной средствами Windows Live) электронной почте: v_o_safonov@hotmail.com.

Ключевые термины

Для данной заключительной лекции не предусмотрены.

Краткие итоги

Windows Azure – вессьма перспективная система. Облачные вычисления раздвинули горизонты ИТ и наших прежних представлений. В лекции сформулированы и проанализированы текущие проблемы и перспективы использования Azure.

Набор для практики

Вопросы

1. Каковы, по Вашему, текущие проблемы использования Azure, в том числе – в России?
2. Каковы по-Вашему, перспективы развития и использования Azure?

Упражнения

1. Напишите статью (эссе), в которой сформулируйте Ваше личное мнение на тему проблем и перспектив облачных вычислений в целом и Azure – в частности.

Темы для курсовых работ, рефератов, эссе

1. Проблемы и перспективы Windows Azure (эссе).