УДК 681.518:550.83
© В.Ю. Ливийский, Р.Р. Зейбот, Р.В. Заединов, 2011
Решение задач геофизических расчетов и моделирования месторождений в «облаке
»
В.Ю. Ливинский, Р.Р. Зейбот, Р.В. Заединов (компания КРОК)
The solution of problems of geophysical calculations and simulation of fields in a public cloud
V.Y. Livinskiy, R.R. Zeybot, R.V. Zaedinov (CROC)
Reduction Total cost of ownership of the IT Infrastructure. Migration of geophysical calculations and modeling in a public cloud. Approaches to increase of elasticity of the computing environment.
Ключевые слова: публичное «облако», вычислительный кластер, расчетные задачи, моделирование в публичном «облаке».
Адреса для связи: VLivinskiy@croc.ru, RZeybot@croc.ru, RZaedinov@croc.ru
Аналитические агентства отмечают высокий интерес к теме «облачных» вычислений и прогнозируют революционный рост рынка «облачных» сервисов. Это объясняется следующим. В условиях конкурентного рынка ИТ-руководитель должен правильно выбирать стратегию: находить компромисс между доступностью сервисов, временем реакции на потребности бизнеса, с одной стороны, и стоимостью владения ИТ-инфраструктурой, с другой. Миграция в «облака» становится ключом эффективной стратегии. Развитие сервисов «инфраструктура как услуга», «платформа как услуга», «программное обеспечение как услуга» позволяет эффективно организовать ИТ-инфраструктуру.
Рассмотрим варианты выполнения геофизических расчетов и моделирования месторождений. Традиционный подход - строительство центра обработки данных (ЦОД) и размещение в нем программно-аппаратного комплекса, включающего вычислительный кластер и пакеты специализированного программного обеспечения. Основные недостатки строительства частного кластера:
- высокая стоимость владения кластером, большие эксплуатационные затраты на создание комплекса, необходимость скорой модернизации;
- большие сроки реализации проекта: от одного года в случае создания комплекса «с нуля».
Альтернативный вариант моделирования - использование публичного «облака», для которого характерен низкий денежный порог старта проекта. Расходы прозрачно отражают реальное использование ресур кластера и аренды программного об печения. Стартовать расчетную зад: можно в течение нескол ьких часов.
Рассмотрим «материальную часть» основе публичного «облака» компа КРОК лежит аппаратно-программн комплекс, предназначенный для разме ния и управления вычислительными с дами произвольного назначения. Сое няя современные технологии виртуали
Отмечают три типа «облачных» платформ в соответствии с типом их организации и принципом применения:
1) «частное облако» - вычислительные ресурсы принадлежат одной компании, которая также является единственным потребителем данных ресурсов;
2) «публичное облако» - вычислительные ресурсы принадлежат компании-провайдеру услуг, потребители - внешние компании;
3) «гибридное облако» - компания-потребитель владеет собственным частным «облаком», в периоды пиковой нагрузки использует ресурсы публичного «облака».
ции с «облачным» подходом к управлению инфраструктурой, среда позволяет гибко использовать общие ресурсы для создания закрытой вычислительной среды, включающей серверы, сети, дисковое поле. Базовые элементы среды содержат виртуальные серверы, виртуальные рабочие места, автоматизированную среду мониторинга и управления.
Программная платформа «облака» является разработкой инженеров компании КРОК. В процессе разработки использовались проверенные программные компоненты, распространяемые на принципах свободного программного обеспечения. В качестве средства виртуализации применяется гипервизор компании Red Hat - KVM (Kernel-based Virtual Machine). Аппаратная платформа среды строится на базе серверов x86 архитектуры, систем хранения данных и сетевого оборудования. Структура аппаратного комплекса реализует классический вычислительный кластер.
Основными компонентами «облачной» платформы являются:
- исполнительное поле (вычислительные ресурсы);
- кластерное хранилище данных;
- хранилище резервных копий (опционально);
- инфраструктурные серверы (управление и доступ к платформе).
Логическая схема частной «облачной» платформы приведена на
рисунке.
Функциональные возможности консоли управления «облаком» позволяют управлять ресурсами его выделенной зоны, структурой виртуальной инфраструктуры, задавать равила взаимодействия с интернетом. эанение данных «облачной» платформы ализовано на базе высоко доступного астерного хранилища данных, которое стоит из нескольких дисковых масси->в, объединенных в единый пул ресурсов анения данных при помощи высоко-оизводительной кластерной файловой ктемы IBM GPFS.
Управление «облаком» осуществляется рез веб-интерфейс «облачной» консо-
ФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Логическая схема «облачной» платформы
ли. Последняя имеет три представления, каждое из которых предназначено для решения определенного спектра задач. Консоль управления - основной инструмент для управления и распределения «облачных» вычислительных ресурсов. Работу с консолью осуществляет администратор «облачной» платформы. Центр платежей является основным инструментом по учету использования вычислительных ресурсов. Работу с этим центром осуществляет финансовый администратор или ответственный за планирование и развитие ИТ в компании. Административная консоль является основным инструментом для задания конфигураций виртуальных машин и «облачных» политик. Хранение резервных копий «облачной» платформы осуществляется на базе высоко доступного файлового хранилища данных, объединенных в единый пул ресурсов хранения данных при помощи высокопроизводительной кластерной файловой системы IBM GPFS. Композитный рабочий стол является встроенным решением «облачной» платформы по организации пользовательских рабочих мест. При помощи данного решения пользователи получают доступ к графическому рабочему столу с набором презентованных на него приложений. Презентация их осуществляется из фермы терминальных Windows и Linux серверов. Конфигурация рабочих мест пользователей и набор доступных приложений определяются на основе заданных администратором групповых политик.
При проектировании решения на основе композитных рабочих столов были применены «облачные» подходы к организации работы сервиса. Композитный рабочий стол является временной синтетической средой, создание которой происходит в момент авторизации пользователя, удаление - в момент закрытия пользовательской сессии. Личные данные пользователей сохраняются в персональных папках в кластерном хранилище данных. Таким образом, когда пользователи не работают, существует возможность
автоматического выключения большинства терминальных серверов. Для работы с композитным рабочим столом необходим персональный компьютер или тонкий клиент с установленным браузером с функцией java.
Возможен следующий сценарий использования публичного «облака».
• Пилотный проект. Создание из шаблона пула ресурсов и настройка прикладного программного обеспечения.
• Решение расчетных задач и моделирование на виртуальном кластере.
• Обработка результатов, корректировка параметров и повторные итерации вычислений.
• Архивация виртуального кластера с возможностью оперативного разворачивания для нового проекта. «Выключение» виртуального кластера.
Публичное «облако» компании КРОК дает возможность в рамках одной услуги арендовать широкий спектр подсистем: коммерческий центра обработки данных уровня Tier III с бесперебойной работой более двух лет; современный вычислительный кластер; программное обеспечение виртуализации серверов, рабочих мест; среду управления «облаком»; программное обеспечение решения расчетных задач и моделирования месторождений.
Использование «облака» для расчетных задач позволяет осуществить:
- развитие каналов передачи данных; имеется возможность консолидации в едином ЦОД расчетных задач для географически распределенной сети офисов компании; приемлемость качества каналов передачи данных и технологичность протоколов подтверждены успешной практикой компаний по переводу пользователей на виртуальные рабочие места с подключением к удаленному ЦОД;
- наработку юридических схем аренды «облака» (отработанные договоры, SLA и регламенты взаимодействия служб и организаций);
- развитие рынка программного обеспечения моделью аренды лицензий с ограниченным временным квантом использования - «программное обеспечение как услуга»;
- решать расчетные задачи одной услугой; имеются пакеты услуг «под ключ» от одного оператора, нет необходимости решать интеграционные задачи, вопросы строительства, проектирования, сопровождения вычислительного комплекса, которые не имеют прямого отношения к целям вашей компании.
Ключевой выгодой «облака» является эластичность. Эластичность к наращиванию ресурсов: в случае роста потребности в ресурсах в течение нескольких минут можно увеличить число узлов виртуального кластера, процессоров и объем оперативной памяти для каждого узла. Эластичность к сокращению ресурсов: в случае снижения нагрузки число используемых ресурсов, лицензий ПО сокращается и пропорционально снижается стоимость сервиса. Решение задач означает возможность сохранить данные и «выключить» кластер -сократить до нуля расходы на аренду инфраструктуры, ПО, сервисную поддержку. После выполнения расчетных задач виртуальный кластер с настройками прикладного ПО можно сохранить в архиве «облака». Для решения новых задач не требуется длительной настройки, достаточно создать кластер на основе подготовленных ранее шаблонов из архива.
Переход от больших эксплуатационных затрат и длинных вложений к использованию услуг виртуал ьного кластера в публичном «облаке» позволяет в несколько раз снизить стоимость владения инфраструктурой, обеспечить оперативный отклик ИТ-инфраструктуры компании на текущие потребности и задачи.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.