Под масштабируемостью в облачных вычислениях понимается способность облачной среды адаптироваться к возрастающим с течением времени рабочим нагрузкам без заметного изменения производительности или надежности. В идеале масштабируемая облачная среда должна также обеспечивать предсказуемость и постоянство затрат при изменении рабочих нагрузок.

Масштабируемость важна потому, что рабочая нагрузка в облаке организации не является постоянной. Приливы и отливы бизнеса, проекты исследований и разработок, а также изменения в ассортименте продукции могут увеличивать или уменьшать потребность в облачной обработке. Облачная среда должна идти в ногу с ростом бизнеса.

Некоторые могут спутать масштабируемость облака с эластичностью облака, которая относится к краткосрочным реакциям в режиме реального времени на внезапные изменения спроса на облачную обработку, например, неожиданный всплеск трафика. Масштабируемость облака связана с долгосрочным, запланированным ростом спроса, будь то увеличение потока клиентов, расширение региона или приобретение компании. Однако масштабируемость и эластичность идут рука об руку при составлении долгосрочного плана облачных вычислений.

Почему облако является масштабируемым?

Облако по своей сути является масштабируемым благодаря своей инфраструктуре: центрам обработки данных с огромным количеством серверов, контролируемых программным обеспечением, которое управляет спросом на рабочие нагрузки, безопасностью, хранением и сегментацией данных и многим другим. У поставщика облачных услуг могут быть тысячи клиентов, каждый из которых постоянно меняет свою рабочую нагрузку. В ходе повседневной работы программное обеспечение создает виртуальные машины для каждого клиента в центре обработки данных хостера, и данные каждого клиента распределяются по этим виртуальным машинам. Если клиенту требуется больше хранилища, хост-система создает дополнительные виртуальные машины для его обслуживания. Это больше похоже на функцию эластичности.

Для обеспечения долгосрочного, запланированного роста поставщик облачных услуг может добавлять узлы, которые представляют собой отдельные вычислительные единицы в облачной среде. Узлы работают вместе в группе, известной как кластер, чтобы обслуживать потребности облачной учетной записи.

Облачная инфраструктура может масштабироваться и другими способами. Например, клиенту облака могут потребоваться более мощные серверы или использование нескольких центров обработки данных, когда его потребности в обработке данных превысят определенный порог. Как это произойдет, зависит от типа облачной среды, которую использует клиент. Вот возможные типы облачных сред:

  • Публичное облако управляется сторонним поставщиком облачных услуг (CSP), который предоставляет свои услуги через Интернет. Клиент разделяет вычислительные ресурсы с другими клиентами CSP, поэтому ресурсы, добавляемые в целях масштабирования, виртуализируются.
  • Частное облако, как правило, управляется организацией, которая его использует, что дает ей больше контроля над тем, как добавлять ресурсы по мере роста бизнеса.
  • Гибридное облако – это сочетание публичного и частного облака, которое обеспечивает большую гибкость в распределении и добавлении ресурсов.
  • Мультиоблако использует услуги нескольких CSP. Организации используют многооблачный подход, чтобы избежать привязки к поставщику и повысить надежность облака в случае сбоев в работе одного из CSP. Многооблачный подход также обеспечивает большую гибкость при масштабировании облачной среды.

Каковы типы масштабируемости облака?

Существует три типа масштабируемости облака, которые следует учитывать при создании облачной инфраструктуры:

  • Вертикальное масштабирование, также известное как увеличение масштаба, подразумевает добавление дополнительных ресурсов к существующему физическому оборудованию, обычно центральных процессоров, оперативной памяти или хранилища. Такая оптимизация существующих облачных серверов является наиболее экономически эффективным способом масштабирования при условии, что требования к обработке данных не превышают возможности оптимизации.
  • Горизонтальное масштабирование, также известное как расширение, подразумевает добавление большего количества экземпляров ресурса, например серверов, в облачную среду. Этот метод распределяет рабочие нагрузки по большему количеству ресурсов и часто используется для приложений с высокими требованиями к обработке данных, таких как веб-сайт с большим трафиком или аналитика больших массивов данных.
  • Диагональное масштабирование, также известное как гибридное масштабирование, использует методы вертикального и горизонтального масштабирования. Его основное преимущество – гибкость. Например, при горизонтальном масштабировании новые экземпляры не могут быть введены в эксплуатацию достаточно быстро, чтобы удовлетворить всплеск спроса на обработку данных, в то время как вертикальное масштабирование позволяет реагировать быстрее. Диагональное масштабирование чаще всего используется в приложениях, требующих высокой вычислительной мощности, пропускной способности сети и хранилища.

Преимущества масштабируемости облака

Преимущества масштабируемости облака лучше всего понять, сравнив их с масштабированием локальной сети. Вот основные факторы для сравнения:

  • Стоимость. Вы хотите получить максимальную отдачу от любых инвестиций в ИТ, и предсказуемость затрат является частью этого процесса. Планирование долгосрочного расширения локальной сети требует учета дополнительных сотрудников, внешних консультантов, оборудования, контрактов на обслуживание, пропускной способности каналов связи, обновления программного обеспечения и так далее. Непредвиденные обстоятельства могут легко привести к увеличению стоимости этих новых ресурсов. В облачной среде CSP уже располагает этими ресурсами, когда клиенту требуется экономически эффективное масштабирование. Таким образом, расходы легче предсказать и удержать в рамках бюджета.
  • Гибкость бизнеса. Облачная среда предназначена для адаптации к неожиданным изменениям, при этом ресурсы всегда готовы к выделению. Большинство локальных сред имеют ограниченные возможности по масштабированию, прежде чем потребуются дополнительные инвестиции в ресурсы.
  • Безопасность. Крупнейшие CSP являются одними из самых защищенных операторов. Безопасность локальных сред хороша лишь настолько, насколько хорошо защищено их самое слабое место. Организации часто не видят своих самых больших сетевых рисков и не могут сравниться с ресурсами безопасности CSP. Эта проблема усугубляется при масштабировании внутренней сети, так как обычно создается больше точек уязвимости.
  • Производительность. Локальные сети, скорее всего, не смогут поддерживать оптимальный уровень производительности, если требования к ним будут расти быстрее, чем планировалось, или если произойдет скачок трафика. Облачные среды, опять же, разработаны с учетом неожиданных изменений.
  • Надежность. Масштабирование локальной сети обычно приводит к сбоям в работе бизнеса, поскольку новые ресурсы подключаются к сети, старые выводятся из эксплуатации, а ИТ-персонал испытывает нехватку ресурсов. Облачные среды масштабируются без проблем благодаря избыточности ресурсов и способности распределять рабочие нагрузки.
  • Географическое расширение. Планируемое расширение в другой глобальный регион часто является причиной для масштабирования ИТ-сети. При использовании локальной сети расширение в новый регион, скорее всего, потребует создания новой локальной сети с аппаратными, программными и кадровыми ресурсами. Крупнейшие CSP имеют глобальный охват и могут легко предоставить сетевые услуги в новом регионе.

Проблемы масштабируемости облачных вычислений

Вот четыре основные проблемы масштабируемости облака:

  • Внутренняя поддержка облака. Некоторые организации столкнулись с проблемами, которых можно было бы избежать, если бы у них были необходимые специалисты для понимания технических сложностей их облачной среды и поддерживаемых ею приложений. Не следует ожидать, что CSP будет обладать глубокими знаниями об инфраструктуре, сетях и приложениях организации.
  • Безопасность. Аналогичным образом возникает проблема безопасности, когда организация предполагает, что всю ответственность за нее несет CSP. Многие взломы стали результатом неправильных конфигураций, за которые отвечал заказчик облака, а не его хозяин. Организациям необходимо понимать, какие обязанности по обеспечению безопасности принадлежат им, какие – CSP, а какие – им совместно. Они также должны понимать, как меняются эти обязанности по мере расширения облачных сред.
  • Контроль затрат. Долгосрочный контракт на облачные услуги основан на предположениях о росте спроса на ресурсы с некоторыми поправками на периодические скачки спроса. Ошибка в этих предположениях может привести к снижению рентабельности облачных расходов. Иногда компании не учитывают сопутствующие расходы, когда рассматривают возможность создания масштабируемой облачной среды. Например, может потребоваться обучение персонала и обновление программного или аппаратного обеспечения.
  • Блокировка поставщика. Остерегайтесь высокой платы за переход от одного CSP к другому. Обратите внимание на условия контракта с облаком, чтобы убедиться, что у вас есть возможность частично или полностью перенести облачную среду к другому поставщику.

Как добиться масштабируемости облака

Первая задача по достижению масштабируемости облака – понять, как со временем будут расти потребности организации в облаке. Для этого необходимо тщательно оценить рост бизнеса в течение срока действия контрактов с CSP, включая региональное расширение, продажу продуктов или услуг, подбор персонала и модернизацию технологий. Такая оценка дает информацию тем, кто отвечает за приобретение долгосрочных облачных услуг.

Еще один момент – отказоустойчивость и надежность облака. Многие организации используют два или более CSP, например, чтобы обеспечить возможность переключения в случае сбоя в работе одного из них.

Также необходимо понимать требования к рабочей нагрузке и то, как они могут повлиять на управление ресурсами. Какие рабочие нагрузки постоянны, а какие менее предсказуемы? Ответы на эти вопросы помогут вам принять решения по управлению ресурсами, чтобы обеспечить надлежащими ресурсами рабочие нагрузки, требующие надежной высокой производительности, а также рабочие нагрузки, создающие периодические скачки спроса на ресурсы.

Совместимость приложений – еще одна область, которую необходимо понять перед реализацией плана масштабирования облака. Например, поддерживают ли все ваши критически важные приложения горизонтальное масштабирование? Старые приложения могут не поддерживать горизонтальное масштабирование и лучше работать в среде вертикального масштабирования.

Инструменты и технологии для масштабирования облака

CSP, обладающих глобальной инфраструктурой для масштабирования даже самых крупных предприятий, иногда называемых гипермасштабируемыми облаками, немного. Поставщики облачных решений Гиперскейлер располагают географически распределенными центрами обработки данных и другими ресурсами для обеспечения автомасштабирования – возможности корректировать распределение ресурсов в режиме реального времени – даже для своих крупнейших клиентов.

Вот ведущие поставщики облачных решений Гиперскейлер и некоторые из предлагаемых ими инструментов и функций:

  • Amazon Web Services. Эластичное вычислительное облако AWS предоставляет возможности управления виртуальными машинами для масштабирования рабочих нагрузок по требованию. Хранилище данных Redshift обеспечивает масштабную аналитику данных. Если у вас есть критически важные приложения, управляемые событиями, стоит обратить внимание на AWS Lambda, поскольку она позволяет выполнять код без управления серверами.
  • Google Cloud. Google Kubernetes Engine – это сервис для развертывания и управления контейнерными приложениями в масштабе. Spanner – служба реляционных баз данных высокой доступности. Если вы полагаетесь на приложения, основанные на искусственном интеллекте (ИИ), в Google Cloud есть платформа Vertex AI для создания и обучения моделей машинного обучения.
  • IBM Cloud. IBM Cloud включает IBM Watson для предоставления услуг ИИ в масштабе. Если требуется дополнительная безопасность, в IBM Cloud есть модуль аппаратной защиты Key Protect – сервис для управления и защиты криптографических ключей. IBM Cloud Private помогает создавать и управлять частными облаками для тех организаций, которым они необходимы.
  • Microsoft Azure. Microsoft Entra ID – это облачная служба управления идентификацией и доступом, которая может масштабироваться. Услуги облачного хранилища данных предоставляются через Azure Synapse Analytics, а услуги искусственного интеллекта – через Azure AI Services.

Вот другие поставщики на рынке масштабируемых облаков:

  • DigitalOcean. Ориентированная на разработчиков, компания DigitalOcean предлагает набор инструментов и услуг для создания облачных приложений. Например, Droplets и DigitalOcean Kubernetes помогают создавать масштабируемые виртуальные машины и рабочие нагрузки. Cloudways – это услуга управляемого облачного хостинга от DigitalOcean.
  • Linode. Linode – это специализированный облачный провайдер для создания виртуальных серверов Linux. Хотя Linode меньше, чем гипермасштабные поставщики, у нее есть глобальная сеть центров обработки данных. Среди других особенностей – возможность создания частных сетей и виртуальных локальных сетей для организаций, которым необходимо создать изолированное сетевое окружение. Ценообразование считается одним из самых прозрачных и основано на используемых ресурсах.