Что такое облачные хранилища и как используются

Модель облачного хранилища похожа на «каршеринг СХД». Вместо вложений времени в организацию ЦОД, а позже в регулярное обслуживание, мы обращаемся в компании, у которых уже это есть — к поставщикам облачных хранилищ.

В ЦОД компаний-поставщиков стоят бесконечные серверные стойки с оборудованием, за которыми следят системы безопасности и профессиональные администраторы. Тем самым поставщик снимает заботы о безопасности информации с клиента.

В модели две стороны: клиент и поставщик услуги (провайдер). Клиент арендует место на серверах провайдера, сохраняет на них документы, приложения, статический контент сайтов, получая доступ к ним удаленно. Поставщик организует хранение, обслуживание, безопасность и доступ к данным. Эта модель имеет несколько преимуществ.

Преимущества облачных хранилищ

Экономия. Для собственной СХД понадобятся: помещение, стойки, серверы, охлаждение, оборудование для инфраструктуры. Потребуется организовать резервное копирование с покупкой ПО и дополнительных накопителей. А еще все это должны обслуживать администраторы, например, проводить периодические профилактические работы с отключениями и обновлениями.

В случае с облачным хранилищем большинство операционных расходов сокращаются, а капитальные отсутствуют.

Надежность. Облачные хранилища обслуживаются инженерами со специализированным опытом в эксплуатации систем такого типа. Администраторы провайдеров регулярно обновляют железо, улучшают ПО, работают над безопасностью.

При этом данные хранятся «с запасом»: для хранения 1 Гб данных клиента поставщик резервирует чаще всего многократно (в нашем облачном хранилище троекратно, то есть вместо 1 Гб резервируется 3 Гб). Серверы часто распределены по нескольких городам или странам, что добавляет отказоустойчивости при форс-мажорах.

Безопасность. Здесь два аспекта: физический доступ и безопасность передачи данных.

• Первый аспект обеспечивается тем, что обычно ЦОД — это режимное, круглосуточно охраняемое здание с видеонаблюдением, системами контроля и учета доступа. Внутри стоят системы охлаждения, пожаротушения и резервного питания, которые задублированы для надежности.
• Второй — настройками прав доступа учетных записей, мониторингом, шифрованием во время загрузки, чтении и хранении данных. Не считая дополнительных услуг поставщиков по защите.

Доступность. Данными можно управлять через графические интерфейсы, консоль или API.

Масштабирование. Объем быстро увеличивается за счет подключения дополнительных серверов и СХД. В физическом варианте это также быстро, но только если заранее позаботится о масштабировании. А еще будет дорого и «vendor lock-in». Это значит, что вы будете привязаны к поставщику (вендору) и его платформе, технологиям, ПО. Когда захотите сменить поставщика, придется строить все заново, потому что все железо и ПО завязано на вендоре.

Управление расходами. Платить нужно ровно столько, сколько потреблять ресурсов. В объектных хранилищах есть классы — стандартное, «холодное», «ледяное». Классы помогают управлять стоимостью хранения. Например, когда к данным нужно часто обращаться, можно платить дороже за хранение, но дешевле за трафик (обращения), Для архивов наоборот — можно платить за извлечение файлов дороже, но за хранение дешевле, потому что к ним редко обращаются.

Бизнес-процессы упрощаются, когда облачное хранилище доступно для сотрудника, например, из дома на выходных. А еще не забываем о восстановлении данных, когда бизнес-процессы не прерываются форс-мажорами из-за потери документов или репозитория.

Для чего используется хранение в облаке

• Для хранения массивных данных, например, видеозаписей с камер видеонаблюдения.
• В качестве репозиториев контента, например, публичных баз данных, школ дистанционного образования или мультимедиа ресурсов.
• Для хранения массивов данных Big Data, «Интернета вещей» и машинного обучения.
• Крупные СМИ интегрируют облака в цепочки поставки контента, например, для архивации или хранения для последующей аналитики.
• Для хранения данных игровых платформ, вроде Google Stadia.
• Видеохостинги или фотостоки используют хранилища для потоковой раздачи контента.
• В качестве хостинга интернет-магазинов, порталов, блогов и других статических сайтов.
• Для микросервисов: облачные хранилища поддерживают контейнеризацию, изоляцию процессов и совместный доступ.

Но чаще встречается пять сценариев:

Резервное копирование и восстановление. Большинство файловых систем облаков совместимы с базами данных, поэтому хранилища часто используют для резервирования, например, при обновлениях. Резервирование в облаке проще настроить, при этом надежность хранения данных лучше, потому что провайдер услуги распределяет копии по ЦОДам.

Разработка ПО и тестирование. Часто разработка требует дублирования сред, которые потом нужно удалять, и совместной работы. Использование облачных ресурсов для этого — стандартная практика среди разработчиков ПО. Также, облака интегрируются с разными приложениями без дополнительных «костылей».

Совместный доступ. Например, для команд разработки и тестирования из разных офисов или городов. Если данные хранятся на сервере внутри сети предприятия, часто нужен VPN. Но можно обойтись без этого и перенести часть общих файлов, к которым обычно и нужен доступ, в облачное хранилище.

Миграция данных в облако облегчает обслуживание своей инфраструктуры, но это серьезная задача, требующего многолетнего опыта у системного администратора. Однако есть сервисы, облегчающие этот процесс.

Big Data и IoT. Например, для Big Data массив данных в 100 Терабайт не так уж много, но держать на локальных серверах такой объем дорого, поэтому для этого часто используют облака. Хранить в «облаке» массивы удобно: в облачных сервисах обычно высокая пропускная способность, низкие задержки, и возможность настроить запросы не извлекая данные.

Типы облачных хранилищ

Хранить массив данных для Big Data и архив корпоративных документов вместе нецелесообразно. Под каждую задачу требуется свой тип облачного хранения: объектное, блочное или файловое.

Блочное хранилище

В этом типе файлы делятся на одинаковые части — блоки (chunk). У каждого блока есть свой идентификатор (location ID), по которому система хранения быстро собирает блоки обратно в файлы.

Преимущества. У блочных хранилищ данные пользовательские среды разделены. Это позволяет распределять данные по нескольким средам и давать к ним отдельные доступы.

Низкие задержки. Все ОС видят блочные СХД как диски и могут подключаться к ним через Fiber Channel или iSCSI.

Как используют. Часто интегрируют с корпоративными базами данных. Например, Oracle используют блочные системы.

• Когда скорость ввода-вывода (IO) данных и низкая задержка (через SAN), критичны.
• Когда заранее неизвестен объем данных. Вместо жесткого диска к серверу подключают блочное хранилище, чтобы СУБД писала данные на него. Когда заканчивается место — докупается еще и сервер БД увеличивает емкость без переездов и настроек.

Недостатки. Отсутствие метаданных ограничивает управление данными. Дополнительная информация о блоках нагружает базу данных. Даже без этого настройка блочного хранилища создает дополнительную работу: выбор файловой системы, разрешения, управление версиями, резервное копирование.

Также этот тип один из самых дорогих, потому что нужно платить за все выделенное пространство, даже если оно пустует.

Файловое хранилище

Организация хранения в файловых хранилищах знакома:

• информация хранится в файлах;
• файлы в папках;
• а папки объединены в подкаталоги и каталоги.

Хранение организовано иерархически. Чтобы найти файл, нужно знать полный путь: к каталогу, подкаталогу, папке и к файлу. К файловому хранилищу могут иметь доступ как серверы, так и ПК.

Преимущества. Данные организованы в иерархическое дерево каталогов, как в других ОС, например, в Windows, и работа с файлами интуитивно понятна. Файлы в облако загружают через веб-интерфейс или отдельную локальную папку.

Как используют. Для совместной (и одновременной) работы, потому что:

• легко ориентироваться;
• администратор может настроить доступ и права доступа к файлам и деревьям.

Системы хранения файлов подходят для больших объемов структурированных данных. Например, для компаний, которые разрабатывают ПО или анализируют данные, когда требуется, чтобы несколько серверов одновременно получали доступ и изменяли несколько файлов.

Недостатки. Такой тип хранения плохо масштабируется. С ростом объема данных, иерархия и разрешения усложняются настолько, что мешают ориентироваться и замедляется работа самой системы. Поэтому такой тип редко используют в дата-центрах.

Объектное хранилище

Относительно новый и универсальный способ хранения данных. Подходит для любых данных: логи, бухгалтерская отчетность, фильмы, презентации, фотографии, программы или статические сайты.

Универсальность достигается за счет того, что файлы хранятся как объекты с набором свойств. Свойства хранят идентификатор и метаданные:

• Идентификатор (один) — 128-битное число. Обычно называется универсально (UUID) или глобально (GUID) уникальным идентификатором.
• Метаданные: имя, координаты, размер, имя автора и другая информация для идентификации объекта.

Преимущества. Благодаря идентификаторам структура плоская — нет иерархии, что позволяет масштабироваться до сотен Петабайт. При этом метаданные можно настроить под конкретные требования приложения: уточнить, переписать, расширить.

К данным удобно обращаться приложениям — поддерживается параллельный доступ через разные протоколы, а также API. Все это достаточно безопасно — у современных объектных хранилищ высокий уровень надежности и низкая удельная стоимость хранения.

Как используют:

• Для хранения больших наборов данных, например, резервных логов.
• Для бэкапов, архивирования, например, видеозаписей видеопродакшн-студии за 10 лет.
• Для хранения и раздачи контента мобильных и веб-приложений: изображений, образов, обновлений ПО. Например, в объектных хранилищах с поддержкой S3 можно использовать плагины, расширения и библиотеки и CDN для ускорения раздачи обновлений.
• E-commerce, чтобы хранить статический контент интернет-магазинов, например.

Недостатки. 128-битный идентификатор добавляет сложности с именованием объектов. Например, поэтому существует Digital Asset Managers (DAM), как ПО, которое накладывает организационную схему поверх хранилища объектов. Такое дополнительное ПО придется использовать для компаний, что производят, например, видеоконтент.

Другой недостаток — нельзя записать файл в объектное хранилище, перетащив из папки в папку. Для взаимодействия используется программный интерфейс — API. Но у некоторых облачных провайдеров, кроме API, реализованы графические интерфейсы для загрузки и управления (перетаскивания) файлами. Например, в Selectel есть панель OpenStack Swift, которая устраняет этот недостаток. Рассмотрим, как это работает.

После регистрации и подтверждения почты, зайдем в личный кабинет. Дальше «Хранилище» — «Облачное хранилище».

Без группировки трудно управлять большим количеством объектов. Один из способов обойти это ограничение — контейнеры. Они логично связываются, например, с отдельным проектом. Создаем контейнер.

Выбираем тип, класс хранения и добавляем название. Контейнер видно на вкладке «Контейнеры» в «Хранилище».

Чтобы добавить файлы, нажмем на название контейнера.

Добавляем файл — нажимаем «Выберите файлы…» (также можно перетащить).

На вкладке показываются загруженные файлы. Ограничений объема файлов нет, но этот параметр, как и другие, можно указать в настройках контейнера.

Кроме панели, с файлами возможно работать, например, через S3cmd — интерфейс командной строки для работы с сервисами, поддерживающими HTTP API Amazon S3. Инструкции, как установить S3cmd и загружать файлы, подробнее описаны в базе знаний.

Заключение: главное преимущество облачного хранилища

Это снижение операционных расходов. «Самодельные» решения (и дешевые, и дорогие), нужно администрировать, бэкапить, обновлять, когда выходят уязвимости. Это отдельная работа, которой должен заниматься отдельный человек. Содержать для этого системного администратора в долгосрочной перспективе, иногда выходит дороже, чем единоразово купить все оборудование (капитальные затраты) для хранения. Облако — альтернатива собственным СХД для хранения в корпоративной системе, которое снимает большой пласт проблем и операционных расходов.