Технология Metall as a servise как инструмент для предоставления услуг облачных сервисов

ТЕХНОЛОГИЯ METALL AS A SERVISE КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ ОБЛАЧНЫХ СЕРВИСОВ

Рассмотрены преимущества технологии облачных вычислений. Термин "облако" раскрыт применительно к модели организации IT-инфраструктуры. Представлены широко известные в настоящее время модели предоставления облачных сервисов: Software as a service (SaaS) - программное обеспечение как услуга, Platform as a Service (PaaS) - платформа как услуга, Infrastructure as a Service (laaS) - инфраструктура как услуга. Одним из перспективных направлений развития указанных сервисов является концепция Metal as a Service (MaaS - "металл" как услуга). MaaS позволяет объединять любые доступные вычислительные мощности ("металл") в одну единую облачную инфраструктуру. При этом выделение ресурсов происходит именно на уровне физических серверов. Показана инфраструктура модели MaaS. Подчёркивается, что одним из достоинств MaaS можно назвать гибкий механизм обеспечения надежности системы, который является важным фактором для сервисов высокопроизводительных услуг и облачных инфраструктур. Высокая степень надежности обеспечивается также за счет возможности компоновать серверы по зонам доступности, а за счет использования распределенных шлюзов, позволяющих производить массовую параллельную развертку сервисов, обеспечивается высокоскоростной доступ к множеству вычислительных мощностей. Каждый сервер ("узел") под управлением MaaS проходит через определенный жизненный цикл, начиная с установки ПО, предоставления сервера пользователю и развертывания, и заканчивая вводом в пул ресурсов. Отмечено, что технология MaaS упрощает и ускоряет развертывание приложений и сервисов в традиционных, виртуализированных и облачных вычислительных средах.

Применение технологии MaaS обусловлено набирающей популярность идеи использования множества относительно дешевых низко-производительных серверов вместо нескольких высокопроизводительных серверов с большим энергопотреблением. При этом инструменты типа MaaS позволяют развернуть целый кластер за относительно короткий промежуток времени. Также благодаря динамическому распределению ресурсов становится возможна концепция "гибридного облака" с возможность размещения зарезервированных мощностей у сторонних провайдеров для обеспечения большей надежности в случае внеплановых событий (отключение электроэнергии, обрушение линии связи и т. п.).

Информация об авторах:

Сазонов Андрей Сергеевич, магистр МТУСИ, Москва, Россия, Зеленский Пётр Владимирович, магистр МТУСИ, Москва, Россия

Шевелёв Сергей Владимирович, к.т.н., заведующий кафедрой "Сети и системы фиксированной связи", МТУСИ, Москва, Россия Для цитирования:

Сазонов А.С., Зеленский П.В., Шевелёв С.В. Технология Metall as a servise как инструмент для предоставления услуг облачных сервисов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том 11. №11. С. 48-51.

For citation:

Sazonov A.S., Zelensky P.V., Shevelev S.V.

Сазонов Андрей Сергеевич,

МТУСИ, Москва, Россия, Sazonov@outlook.com

Зеленский Пётр Владимирович,

МТУСИ, Москва, Россия, Tanatos928@list.ru

Ключевые слова: облако, Metal as a Service (MaaS), Software as a service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), Infrastructure as a Service (IaaS), rack-контроллер, region-контроллер.

Шевелёв Сергей Владимирович,

МТУСИ, Москва, Россия, Sergey.Shevelev@rt.ru

Технология облачных вычислений считается одним из наиболее многообещающих направлений развития информационных технологий, в настоящее время рассматриваемых в виде альтернативы классической модели обработки информации [I]. Интерес к данной технологии обусловлен технологическими и экономическими преимуществами, которые ей присущи;

- уменьшение стоимости поддержки и обслуживания серверов;

- большая безопасность данных как в части разграничения прав доступа, так и сохранности данных в случае возможных аппаратных сбоев;

- гибкость в подходе к пользователям и непрерывность бизнеса и т. д.

Термин «Облако», в значении нового подхода к организации IТ- и и ф растру кту р ы, появился сравнительно недавно, по уже успел перейти из лексикона ГГ-специалистов в обиход пользователей Интернет-сервисов. «Облако» - это инновационная модель организации IT-инфраструктуры, которая состоит из распределенных и разделяемых конфигурируемых аппаратных и сетевых ресурсов, а также программного обеспечения (ПО), развернутых на удаленных дата центрах поставщиков [2|.

В настоящее время на рынке инфокоммуникационных услуг существует несколько моделей предоставления облачных сервисов, такие как: SaaS, PaaS, laaS [3].

SaaS (Software as a service - программное обеспечение как услуга) — одна из форм облачных вычислений, модель обслуживания, при которой подписчикам предоставляется готовое прикладное программное обеспечение, полностью обслуживаемое провайдером. Поставщик в этой модели самостоятельно управляет приложением, предоставляя заказчикам доступ к функциям с клиентских устройств, как правило через мобильное приложение или веб-браузер,

PaaS (Platform as a Service - платформа как услуга) — модель, когда потребителю предоставляется возможность использования облачной инфраструктуры для установки базового программного обеспечения для последующего размещения па нём новых или существующих приложений,

IaaS (Infrastructure as a Service - инфраструктура как услуга) предоставляется как возможность использования облачной инфраструктуры для самостоятельного управления ресурсами обработки, хранения, сетями и другими фундаментальными вычислительными ресурсами

Одним из перспективных направлений развития подобных сервисов является концепция Metal as a Scrvice (MaaS — «металл» как услуга)|4].

Облачные решения обычно представляют собой кластер в виде пула ресурсов, которые могут быть запрошены в любой момент времени. Подобные решения используют в своей основе виртуальные машины «жестко привязанные» к параметрам серверов, на которые они установлены. 13 отличии от них, MaaS позволяет объединять любые доступные вычислительные мощности («металл») в одну единую облачную инфраструктуру, MaaS объединяет множество серверов в пул, а затем отдает команды с помощью веб или CLI-интерфейса на установку необходимой операционной

ИНФОРМАТИКА

системы. При этом выделение ресурсов происходит именно на уровне физических серверов.

В основе MaaS используется PXF.-oкружение (Preboot Executíon Environmenl) с возможностью загрузки с различных подготовленных образов операционных систем, что позволяет ускорить взаимодействие между вычислительиы-ми ресурсами, увеличить скорость развертываем ост и и позволяет автоматически вести инвентаризацию серверов при их добавлении в пул.

MaaS имеет «ярусную» инфраструктуру с центральной объектно-ориентированной базой данных, обеспечиваемую Región Controller (regiond или region-конзроллер), который обрабатывает операционные запросы (рис. 1). Распределенные Rack controllers (raekd или rack-контроллеры) обеспечивают высокоскоростной доступ к множеству вычислительных мощностей, представляющих собой программную платформу, подключаемую и управляемую с серверов веб-приложений. Дапиый контроллер определяется REST API (интерфейсом программирования приложений REST). Rack-коитроллер необходим для предоставления различным локальным серверам возможностью взаимодействовать с Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), Intelligent Platform Management Interface (IPMI), PXE, Trivial File Transfer Protocol (TFTP) и др. [5].

Web inte г Face S. REST APt

regiond

©o

DNS. NTP Sy.loç, Squid Proxy

rackd ratkd

©1 О

рхе. iPMt, DHCP. TFTP, ISCSJ. NTP >XE. iPMl, DHCP, TFTÍ iSCSt. NTP

Рис. 1, Ярусная инфраструктура MaaS

Одним из достоинств MaaS можно назвать гибкий механизм обеспечения надежности системы, который является важным фактором для сервисов высокопроизводительных услуг и облачных инфраструктур (рис. 2). Высокая доступность Régi on-контроллера достигается за счет единой базы данных. При отказе Rack-контроллера Region-контроллер автоматически переключает шлюз на доступную часть сетевого сегмента для обеспечения высокой степени надежности.

T-Comm Vol. 11. #11-2017

ИНФОРМАТИКА

М«м 1*лл

О __-=f •

Рис. 2. Механизм обеспечения надежности

Так же Маа5 имеет высокую степень надежности за счет возможности компоновать серверы по зонам доступности основываясь на наличии точек отказа, например, устанавливать резервные и основные стойки по разным помещениям или зданиям (рис. 3).

Availability ¿one AviVt.ib . 'у zone Av jlt;; 1111 у roñe

Рис. Зоны доступности

Rack-контроллер не участвует в процессе обработки и переноса данных и никак не вовлечен в поток трафика, он лишь распределяет нагрузку между серверами, MaaS может использоваться как для нескольких серверов, так и для целого кластера. Высокоскоростной доступ к множеству вычислительных мощностей достигается за счет использования распределенных шлюзов, позволяющих производить массовую параллельную развертку сервисов.

В технологии MaaS задействованы стандартные службы сервисного процессора ВМС (Baseboard Management Controller) и сетевой карты (Network Interface Controller, NíC), такие как IPM! (Intel ligent Platform Management Interface) и PXE, которые используются для управления ресурсами системы. При конвергентной инфраструктуре MaaS взаимодействует с основными платформами для создания центров обработки данных, предоставляющих интеллектуальную и программируемую инфраструктуру; Intel RSD, Cisco UCS или IIP Moonshot. Пользовательские плагины позволяют расширять возможности MaaS и использовать альтернативные протоколы ВМС. Первоначальная инвентаризация и ввод в эксплуатацию осуществляется с помощью специального образа Ubnntu, работающего на всех основных серверах от всех основных поставщиков.

Имеется возможность применять собственные скрипты для обновления прошивки и создания пользовательских отчетов.

Каждый сервер («узел») иод управлением MaaS проходит через определенный жизненный цикл, начиная с установки ПО, предоставления сервера пользователю и развертывания, и заканчивая вводом в пул ресурсов.

Можно выделить следующие основные этапы работы с сервером;

• Новые серверы с сетевой загрузкой (PXE-boot) автоматически обнаруживаются, если MaaS может определить параметры ВМС;

• Происходит подробная инвентаризация ОЗУ, ЦП, дисков и т.д. для определения параметров сервера;

• Сервер, успешно введенный в эксплуатацию, производит настройку данных ВМС для постоянного управления электропитанием, гарантируя, что MaaS сможет запустить или остановить сервер, а также распределить или повторно развернуть обновленное ПО;

• Готовые серверы выделяются пользователям, которые могут настраивать сетевые параметры, адресацию, управлять дисковым пространством LVM, RAID;

• Затем пользователи с помощью MaaS могут включить сервер и установить серверную операционную систему без какого-либо ручного вмешательства, настройки сети, дисков и т.д.;

• После окончания работы пользователь может вернуть сервер в общий пул ресурсов с полным удалением данных.

Технология MaaS упрощает и ускоряет развертывание приложений и сервисов в традиционных, виртуализирован-ных и облачных вычислительных средах. Производит сквозное выделение ресурсов и поддержку миграции для ускорения и упрощения развертывания приложений, повышая уровень надежности и безопасности.

Применение технологии MaaS необходимо в условиях набирающей популярность идеи использования множества «дешевых» низко-производительных серверов вместо нескольких «дорогих» высоко-производительных серверов с большим энергопотреблением. Ручная настройка ОС п сервисов на каждом из них заняла бы слишком много времени, тогда как инструменты типа MaaS позволяют развернуть целый кластер за относительно короткий промежуток времени.

Также благодаря динамическому распределению ресурсов становится возможна концепция «гибридного облака» с возможность размещения зарезервированных мощностей у сторонних провайдеров для обеспечения большей надежности в случае внеплановых событий (отключение электроэнергии, обрушение линии связи и т.п.).

Литература

1. Рачков В.Е. Перспективы продвижения бизнеса на базе облачных технологий / В сборнике: Развитие предпринимательства: Проблемы, тенденции и перспективы. Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная Дню российского предпринимательства. Ставропольский государственный аграрным университет. 2014. С. 158-159.

2. Рыкова К.А Возможности облачных вычислений Microsoft для пользователей и малого бизнеса / Сборник трудов Ставропольского государственного аграрного университета 2016.С. 168-170.

3. Meli, Peter and Granee, Timothy. The N1ST Definition of Cloud Computing (англ.). Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. NIST(20 October 2011).

4. https://docs.nbuntu.com 29.05.17.

5. https://maas.io 29.05.17.

SD

Y

COMPUTER SCIENCE

TECHNOLOGY METALL AS A SERVISE AS A TOOL FOR PROVIDING CLOUD SERVICES

Andrey S. Sazonov, MTUCI, Moscow, Russia, Sazonov@outlook.com Peter V. Zelensky, MTUCI, Moscow, Russia, Tanatos928@list.ru Sergey V. Shevelev, MTUCI, Moscow, Russia, sergey.shevelev@rt.ru

Abstract

The article analyzes cloud computing technology. The term "cloud" is revealed in relation to models of the organization IT infrastructure. Presented is widely known model of providing cloud services in the present: Software as a service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), Infrastructure as a Service (laaS). One of the promising directions of development of these services is the concept of Metal as a Service (MaaS). MaaS allows you to combine any of the available processing power ("metal") into a single cloud infrastructure. The allocation of resources occurs at the level of physical servers. A model infrastructure of MaaS was shown. It is emphasized that one of the advantages of MaaS include a flexible mechanism to ensure the reliability of the system, which is an important factor for high-performance services and cloud infrastructures. High reliability is also achieved through the ability to link servers across availability zones, and through the use of distributed gateways, allowing massive parallel scanning services, high-speed access to a lot of processing power. Each server (node) running MaaS goes through a life cycle, starting with the installation, provide the server to user and deployment, and ending with the input resource pool. Noted that technology MaaS simplifies and accelerates the deployment of applications and services in traditional, virtualized and cloud computing environments. Application of MaaS technology due to the growing popularity of the idea of using many relatively cheap low-performance servers instead of a few high-end servers with a large power consumption. While tools like MaaS to deploy a cluster in a relatively short interval. Also thanks to the dynamic allocation of resources becomes possible, the concept of "hybrid cloud" with the possibility of placement of reserved capacity from third-party providers to ensure greater reliability in case of unplanned events (power outages, collapse of communication lines, etc.).

Keywords: cloud, metal as a Service (MaaS), software as a service (SaaS), platform as a service (PaaS), infrastructure as a service (laaS), rack controller, region controller.

References

1. Rachkov V.E. (2014). The prospects of business promotion based on cloud technologies. [Perspektivy prodvizheniya biznesa na baze oblachnyh tehnologii]. Collected articles: Entrepreneurship development: Problems, trends and prospects. All-Russian scientific-practical conference dedicated to the Day of Russian entrepreneurship. Stavropol State Agrarian University. pp. 158-159.

2. Rykova K.A. (2016). Opportunities with Microsoft cloud computing for users and small businesses. [Vozmozhnosti oblachnyh vychislenii dly polzovatelei i malogo biznesa]. Collected articles of Stavropol State Agrarian University. pp. 168-170.

3. Mell, Peter and Grance, Timothy. The NIST Definition of Cloud Computing. Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. NIST (20 October 2011).

4. https://docs.ubuntu.com 29.05.17.

5. https://maas.io 29.05.17.

Information about authors:

Andrey S. Sazonov, Master student, MTUCI, Moscow, Russia Peter V. Zelensky, Master student, MTUCI, Moscow, Russia

Sergey V. Shevelev, PhD, Head of the Department "Fixed Networks and Systems" MTUCI, Moscow, Russia