Облачные вычисления: принципы работы, модели сервисов, типы развертывания

Пройдите тест, узнайте какой профессии подходите
Сколько вам лет
0%
До 18
От 18 до 24
От 25 до 34
От 35 до 44
От 45 до 49
От 50 до 54
Больше 55

Для кого эта статья:

  • Специалисты в области IT и облачных технологий
  • Работники, заинтересованные в облачных вычислениях и миграции данных
  • Руководители и CIO, принимающие решения о внедрении облачных решений в бизнес-процессы

    Облачные вычисления трансформировали IT-ландшафт настолько радикально, что сегодня практически невозможно представить современную компанию без использования хотя бы одного облачного сервиса. От хранения корпоративных данных до запуска высоконагруженных приложений — облако стало универсальным решением, обеспечивающим беспрецедентную гибкость и эффективность. По данным Gartner, мировой рынок облачных услуг вырос до $490,3 млрд в 2022 году, а к 2025 году этот показатель превысит $678 млрд. Пришло время разобраться, что же представляют собой облачные вычисления, какие модели сервисов существуют и каковы основные принципы их работы. 🚀

Освоение облачных технологий становится критическим навыком для специалистов в области данных. Профессия аналитик данных от Skypro включает практические модули по работе с облачными платформами, где вы научитесь разворачивать аналитические инструменты в AWS, Azure и Google Cloud. Вы получите не только теоретические знания, но и практический опыт миграции данных, настройки облачных хранилищ и оптимизации затрат — навыки, которые мгновенно повысят вашу ценность на рынке труда.

Определение и сущность облачных вычислений

Облачные вычисления (Cloud Computing) представляют собой модель предоставления вычислительных ресурсов по запросу через интернет с оплатой по мере использования. Вместо приобретения, владения и обслуживания физических серверов и центров обработки данных, организации получают доступ к вычислительной мощности, хранилищам данных и приложениям через облачного провайдера.

Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) определил пять ключевых характеристик облачных вычислений:

  • Самообслуживание по требованию — пользователи могут самостоятельно запрашивать и получать доступ к ресурсам без взаимодействия с персоналом поставщика услуг.
  • Широкий сетевой доступ — ресурсы доступны по сети через стандартные механизмы.
  • Объединение ресурсов — вычислительные ресурсы провайдера объединяются для обслуживания множества клиентов с динамическим распределением.
  • Быстрая эластичность — возможность быстро масштабировать ресурсы вверх или вниз в соответствии с потребностями.
  • Измеряемый сервис — использование ресурсов отслеживается, контролируется и отображается, обеспечивая прозрачность как для поставщика, так и для потребителя.

Для понимания масштаба развития облачных технологий стоит обратиться к статистике. По данным IDC, к 2025 году более 95% новых цифровых рабочих нагрузок будет развертываться на облачно-нативных платформах. 🌩️

Характеристика Традиционная IT-инфраструктура Облачные вычисления
Капитальные затраты Высокие (серверы, СХД, сети) Минимальные или отсутствуют
Операционные затраты Фиксированные (независимо от использования) Переменные (оплата по факту)
Время развертывания Недели/месяцы Минуты/часы
Масштабирование Сложное, требует закупки оборудования Мгновенное, автоматизированное
Обслуживание Внутренние IT-команды Ответственность провайдера

Алексей Петров, технический директор Когда мы начинали наш стартап по анализу данных в 2018 году, у нас был ограниченный бюджет и всего три разработчика. Идея требовала значительных вычислительных мощностей для обработки терабайтов информации. Традиционный подход с закупкой серверов означал бы вложение всего нашего стартового капитала в железо, которое бы простаивало 70% времени. Мы решили полностью построить архитектуру на AWS. Запустили несколько экземпляров EC2 для вычислений, S3 для хранения данных и RDS для базы данных. В пиковые периоды мы масштабировались до 50 серверов, а в спокойное время работали всего на 5-7. Это позволило нам сэкономить около 76% бюджета по сравнению с традиционной моделью и масштабировать бизнес без технологических ограничений. Через 18 месяцев мы привлекли раунд А и выросли в 10 раз — и всё это без единого физического сервера в собственности.

Пошаговый план для смены профессии

Ключевые модели сервисов: IaaS, PaaS, SaaS на примере AWS

Облачные вычисления представлены тремя основными моделями сервисов, каждая из которых предлагает разный уровень управления и ответственности для пользователя. Amazon Web Services (AWS), как один из лидеров рынка, предоставляет полный спектр этих моделей.

IaaS (Infrastructure as a Service) — Инфраструктура как услуга IaaS предоставляет доступ к виртуализированным вычислительным ресурсам через интернет. Пользователи получают контроль над операционными системами, хранилищами и приложениями, в то время как провайдер управляет физической инфраструктурой.

Примеры IaaS в AWS:

  • Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud) — масштабируемые виртуальные серверы.
  • Amazon S3 (Simple Storage Service) — облачное хранилище объектов.
  • Amazon VPC (Virtual Private Cloud) — изолированные облачные ресурсы.

PaaS (Platform as a Service) — Платформа как услуга PaaS предоставляет платформу для разработки, тестирования и развертывания приложений без необходимости управления инфраструктурой. Пользователи сосредотачиваются на коде, а провайдер управляет всем остальным.

Примеры PaaS в AWS:

  • AWS Elastic Beanstalk — сервис для быстрого развертывания и масштабирования веб-приложений.
  • AWS Lambda — бессерверная вычислительная среда, запускающая код в ответ на события.
  • Amazon RDS (Relational Database Service) — управляемые реляционные базы данных.

SaaS (Software as a Service) — Программное обеспечение как услуга SaaS предоставляет готовые приложения через интернет. Пользователи просто используют ПО, а провайдер управляет всем остальным, включая инфраструктуру, платформу и само приложение.

Примеры SaaS в AWS:

  • Amazon WorkMail — корпоративная электронная почта и календарь.
  • Amazon WorkDocs — хранение и совместное использование документов.
  • Amazon Connect — облачный контакт-центр.
Модель Что предоставляется Что управляется клиентом Сценарий использования Пример в AWS
IaaS Виртуальные машины, хранилище, сети ОС, middleware, приложения, данные Тестовые среды, хостинг веб-сайтов EC2, S3, VPC
PaaS Среда разработки и выполнения Приложения и данные Разработка приложений, аналитика данных Elastic Beanstalk, Lambda
SaaS Готовое приложение Только настройки приложения CRM, электронная почта, офисные приложения WorkMail, Connect

Выбор модели сервиса зависит от конкретных потребностей организации. IaaS предоставляет максимальный контроль, но требует больше управления, в то время как SaaS предлагает минимальные усилия по внедрению, но меньшую гибкость. PaaS занимает промежуточное положение, обеспечивая баланс между контролем и удобством. 🔄

Типы развертывания облачных систем: от частных до гибридных

Модели развертывания облачных систем определяют, как облачная инфраструктура размещается, кто ею управляет и кто имеет к ней доступ. Выбор модели напрямую влияет на контроль, безопасность, производительность и экономику использования облака.

Публичное облако (Public Cloud) Публичное облако — это инфраструктура, принадлежащая и управляемая третьей стороной (облачным провайдером), которая предоставляет вычислительные ресурсы по запросу через интернет широкому кругу клиентов. Ресурсы разделяются между множеством организаций.

  • Преимущества: низкие начальные инвестиции, быстрое масштабирование, оплата по мере использования.
  • Недостатки: ограниченный контроль, потенциальные проблемы с соответствием регуляторным требованиям.
  • Примеры: AWS, Microsoft Azure, Google Cloud Platform.

Частное облако (Private Cloud) Частное облако — это облачная инфраструктура, эксплуатируемая исключительно для одной организации. Она может располагаться локально в дата-центре компании или быть размещена у третьей стороны, но с выделенными ресурсами.

  • Преимущества: полный контроль, повышенная безопасность, соответствие регуляторным требованиям.
  • Недостатки: высокие начальные инвестиции, меньшая гибкость в масштабировании.
  • Примеры: VMware Private Cloud, OpenStack, AWS Outposts.

Общественное облако (Community Cloud) Общественное облако — это инфраструктура, совместно используемая несколькими организациями с общими интересами, такими как требования безопасности или регуляторные соображения.

  • Преимущества: распределение затрат, соответствие отраслевым стандартам.
  • Недостатки: ограниченная гибкость, зависимость от других участников.
  • Примеры: облачные решения для здравоохранения, финансовые облака, государственные облака.

Гибридное облако (Hybrid Cloud) Гибридное облако объединяет публичные и частные облака, позволяя данным и приложениям перемещаться между ними. Это даёт возможность организациям использовать преимущества обоих типов облаков.

  • Преимущества: гибкость, оптимизация затрат, улучшенная устойчивость.
  • Недостатки: сложность управления, потенциальные проблемы интеграции.
  • Примеры: AWS Outposts + AWS Cloud, Azure Stack + Azure Public Cloud.

Мульти-облако (Multi-Cloud) Мульти-облако — это использование сервисов от разных облачных провайдеров в рамках одной архитектуры. Этот подход позволяет избежать привязки к одному поставщику и использовать лучшие сервисы от разных провайдеров.

  • Преимущества: отсутствие зависимости от одного провайдера, оптимизация по цене/качеству.
  • Недостатки: повышенная сложность управления, необходимость в интеграции разнородных систем.
  • Примеры: комбинация AWS для вычислений, Google Cloud для Big Data и Azure для ML.

По данным Flexera 2022 State of the Cloud Report, 89% компаний используют мульти-облачную стратегию, а 80% применяют гибридное облако. Это демонстрирует, что большинство организаций стремятся к балансу между контролем, гибкостью и экономической эффективностью. 📊

Мария Соколова, директор по информационным технологиям В 2020 году перед нашей производственной компанией с филиалами в 12 регионах встала задача модернизации IT-инфраструктуры. Изначально мы планировали полный переход в публичное облако, но аудит выявил критические системы, которые по требованиям регуляторов должны были оставаться под нашим прямым контролем. Мы разработали гибридную стратегию: финансовые системы и персональные данные остались в частном облаке на базе нашего обновленного дата-центра, а все остальное — от ERP до систем аналитики — переместили в публичное облако Microsoft Azure. Для интеграции использовали Azure ExpressRoute для безопасного соединения. Результаты превзошли ожидания: IT-бюджет снизился на 34%, время вывода новых продуктов на рынок сократилось с месяцев до недель, а операционная эффективность выросла на 27%. При этом мы полностью соблюдаем все регуляторные требования. Гибридный подход дал нам именно то, что нужно: безопасность, контроль и гибкость одновременно.

Принципы работы облачных вычислений в Azure и Google Cloud

Microsoft Azure и Google Cloud Platform (GCP) представляют собой два мощных облачных решения, которые, несмотря на общие концепции облачных вычислений, имеют свои особенности и принципы работы. Рассмотрим фундаментальные принципы, лежащие в основе этих платформ.

Архитектурные принципы Microsoft Azure Azure строится на концепции регионов — географически распределенных наборов дата-центров, организованных в пары для обеспечения отказоустойчивости. Каждый регион содержит несколько зон доступности — физически изолированных локаций с независимым электропитанием, охлаждением и сетевой инфраструктурой.

  • Подписки и группы ресурсов — все ресурсы в Azure организованы в иерархию: подписки → группы ресурсов → ресурсы, что обеспечивает логическую структуру и упрощает управление.
  • Azure Resource Manager (ARM) — центральная система управления ресурсами, предоставляющая единый интерфейс для создания, обновления и удаления ресурсов через декларативные шаблоны.
  • Виртуальные сети (VNet) — изолированные сетевые пространства в облаке Azure, которые можно сегментировать на подсети для контроля доступа и трафика.
  • Безопасность по умолчанию — Azure Security Center обеспечивает централизованную защиту, встроенные механизмы защиты от DDoS и комплексное управление идентификацией через Azure Active Directory.

Ключевые принципы Google Cloud Platform GCP организована вокруг концепции проектов, которые служат контейнерами для всех ресурсов и сервисов. Платформа построена на глобальной частной сети Google, что обеспечивает низкую задержку и высокую доступность.

  • Глобальная инфраструктура — ресурсы в GCP могут быть регионального, зонального или глобального уровня, что позволяет оптимизировать размещение с учетом требований к производительности и доступности.
  • Kubernetes и контейнеризация — GCP создана с фокусом на контейнерные технологии; Google Kubernetes Engine (GKE) является центральным элементом платформы, отражающим происхождение Kubernetes из проекта Google Borg.
  • Сеть VPC и Shared VPC — виртуальные частные сети с глобальной маршрутизацией, позволяющие объединять ресурсы из разных регионов в единую логическую сеть.
  • BigQuery и аналитика данных — архитектура GCP ориентирована на обработку больших данных, с бессерверной инфраструктурой для аналитики.

Сравнение принципов работы Azure и GCP

Аспект Microsoft Azure Google Cloud Platform
Организационная структура Подписки → Группы ресурсов → Ресурсы Организации → Папки → Проекты → Ресурсы
Управление вычислениями Virtual Machines, Virtual Machine Scale Sets, App Service Compute Engine, GKE, App Engine
Сетевая модель Региональные VNet с возможностью пиринга Глобальные VPC с единой плоскостью IP-адресации
Система IAM Role-Based Access Control + Azure Active Directory Resource Hierarchy + IAM Policies
Модель развертывания ARM Templates, Azure DevOps Cloud Deployment Manager, Cloud Build

Обе платформы следуют ключевым принципам облачных вычислений, таким как масштабируемость, отказоустойчивость и эластичность, но реализуют их по-разному, исходя из своих технологических корней и целевых рынков. Azure, выросшая из корпоративной среды Microsoft, предлагает глубокую интеграцию с продуктами экосистемы Microsoft, в то время как GCP, развивавшаяся из инфраструктуры Google, демонстрирует превосходные возможности для контейнерных приложений и анализа данных. 🔍

Интересно отметить, что согласно отчету Gartner Magic Quadrant for Cloud Infrastructure and Platform Services 2022, и Azure, и GCP находятся в квадранте лидеров, но Azure занимает более сильную позицию по полноте видения, в то время как GCP выделяется инновационными технологиями и моделью ценообразования.

Преимущества и вызовы при миграции в облако

Миграция в облако представляет собой трансформационный шаг для организаций, который обещает значительные преимущества, но также сопряжен с определенными вызовами. Понимание этих аспектов критически важно для успешной стратегии миграции.

Ключевые преимущества миграции в облако

  • Экономическая эффективность — переход от капитальных затрат (CAPEX) к операционным расходам (OPEX), оптимизация ресурсов под реальные нагрузки, снижение затрат на обслуживание инфраструктуры.
  • Масштабируемость и гибкость — возможность быстрого наращивания или сокращения ресурсов в зависимости от потребностей бизнеса, адаптация к сезонным пикам без избыточных инвестиций.
  • Повышение скорости разработки — ускорение выхода на рынок благодаря быстрому доступу к инфраструктуре, встроенным сервисам разработки и управляемым платформам.
  • Глобальное присутствие — доступ к географически распределенным дата-центрам для размещения приложений ближе к пользователям и соблюдения требований к локализации данных.
  • Инновационный потенциал — доступ к передовым технологиям, таким как AI/ML, IoT, аналитика больших данных без необходимости создания сложной инфраструктуры.
  • Повышение безопасности — использование многоуровневых систем защиты, постоянное обновление и мониторинг угроз, автоматизированное резервное копирование.

По данным Deloitte, компании, мигрировавшие в облако, сообщают о среднем сокращении IT-затрат на 20-30% и повышении операционной эффективности на 15-25%.

Основные вызовы и риски миграции

  • Сложность миграции существующих приложений — устаревшие (legacy) системы часто требуют значительного рефакторинга или даже полного перепроектирования для работы в облаке.
  • Проблемы безопасности и соответствия — необходимость обеспечения защиты данных при передаче и хранении, соблюдение регуляторных требований в разных юрисдикциях.
  • Зависимость от поставщика (Vendor Lock-in) — риск привязки к конкретному облачному провайдеру из-за использования проприетарных сервисов и API.
  • Скрытые и непредвиденные затраты — сложная структура ценообразования, затраты на передачу данных, неоптимизированное использование ресурсов.
  • Необходимость новых навыков — потребность в переобучении персонала или найме специалистов с опытом работы с облачными технологиями.
  • Проблемы с производительностью — возможная задержка для определенных операций, зависимость от качества интернет-соединения.

Согласно исследованию Flexera, 49% организаций отмечают проблемы с контролем затрат на облако, а 75% сталкиваются с трудностями при обеспечении безопасности облачных ресурсов. 💰

Стратегии успешной миграции в облако

Для преодоления вызовов и максимизации преимуществ облачной миграции, организациям следует:

  • Начинать с оценки готовности — провести аудит существующих приложений и данных для определения приоритетов и подходов к миграции.
  • Выбрать подходящую стратегию миграции — использовать модель 6R (Rehost, Replatform, Repurchase, Refactor, Retire, Retain) для каждого приложения.
  • Создать центр передового опыта по облаку (Cloud CoE) — сформировать команду экспертов для управления процессом миграции и обучения персонала.
  • Внедрить инструменты управления облаком — использовать решения для мониторинга производительности, оптимизации затрат и обеспечения безопасности.
  • Применять инкрементальный подход — начинать с небольших, некритичных рабочих нагрузок для отработки процессов и накопления опыта.
  • Разработать стратегию мульти-облака — использовать абстракции и стандарты для снижения зависимости от конкретного провайдера.

Миграция в облако — это не просто технологический переход, а трансформация бизнес-процессов и подходов к работе с IT. Успех миграции зависит от тщательного планирования, правильного выбора стратегии и постоянной оптимизации после перехода. 🚀

Облачные вычисления трансформировали IT-ландшафт, предложив беспрецедентную гибкость, масштабируемость и экономическую эффективность. Понимание основных концепций, моделей сервисов (IaaS, PaaS, SaaS) и типов развертывания (публичное, частное, гибридное облако) формирует фундамент для принятия стратегических решений в области IT. Ключевые облачные платформы — AWS, Azure и Google Cloud — имеют свои архитектурные особенности, но следуют общим принципам облачных вычислений. При миграции в облако организации должны балансировать между преимуществами (снижение затрат, повышение гибкости) и вызовами (безопасность, зависимость от поставщика). Эволюция продолжается: граница между различными моделями размывается, появляются гибридные и мульти-облачные стратегии, а облачные вычисления становятся не просто технологическим выбором, а стратегическим императивом для бизнеса.

Читайте также

Проверь как ты усвоил материалы статьи
Пройди тест и узнай насколько ты лучше других читателей
Что такое облачные вычисления?
1 / 5

Загрузка...