Свежий взгляд на привычные вещи

Опубликовано в журнале CIO №9 от 18 сентября 2006

Немаркированная консоль производила впечатление недоработанного фабричного прототипа - Киберпространственная дека "Маас-Неотек". Тернер поднял брови: - Ваша? - У нас таких две. Вторая - на полигоне. Получили от "Хосаки". Судя по всему, это самая быстрая штуковина в матрице, а "Хосака" даже не может демонтировать чипы, чтобы скопировать. Совершенно иная технология. Уильям Гибсон «Граф ноль» New York, 1986

Давайте попробуем взглянуть на развитие компьютерной индустрии под несколько необычным углом зрения. Нас всех поражают регулярно (раз в год-два) удваивающиеся показатели производительности процессоров, емкости дисков и пропускной способности шин. Известно утверждение, что, развивайся самолетостроение теми же темпами, что и компьютерная техника, мы бы летали из Парижа в Нью-Йорк за 40 центов и 15 минут (и еще 5 часов по пробкам из аэропорта в город), а самолет потреблял бы 4 литра топлива в оба конца. Однако за этим парадом цифр более глубокие вопросы – о самой логике построения компьютерных сетей – отходят на второй план. Если отвлечься от эволюционного пути, которым шла компьютерная техника последние 25 лет (датой начала современной эры будем считать выпуск персонального компьютера фирмой IBM – IBM PC/XT в 1981 году), то общие требования к компьютерной инфраструктуре любого масштаба (малого бизнеса, большого предприятия, научного учреждения) следующие. Сеть должна предоставлять

Счетный ресурс

Изначально компьютеры создавались как счетные машины – одни из первых занимались задачами взлома немецких шифров LuftWaffe. Достаточно долгий период главным ресурсом, предоставляемым компьютерами, было так называемое «машинное» время, которое вычислительный центр мог уделить для решения той или иной задачи. Вычислительные центры университетов давали доступ к своим мощностям через сеть – ту самую, из которой в конце концов вырос Интернет. Лет 15 назад мои коллеги, работающие удаленно с такими центрами, показывали рыбок, плавающих на экране компьютера в Харькове, тогда как их движением управлял сервер университета штата Атланта. В настоящий момент именно счетные мощности современных машин используются в основном для научных расчетов, для моделирования процессов в биохимии, в гидро- и аэродинамике, предсказание погоды и исследование атмосферы, а также в исследованиях по ядерной физике, что позволяет, например, отказаться от проведения ядерных испытаний. Перечисленные задачи требуют практически неограниченных счетных ресурсов, и самые современные суперкомпьютеры работают на пределе своих возможностей, а эволюция суперкомпьютерных систем, рост их счетной мощности идет темпами едва ли не более быстрыми, чем рост производительности и прочих возможностей персоналок, продаваемых в мире в количествах нескольких сот миллионов штук в год. Некоторые задачи - например, предсказание погоды, по всей видимости, вообще не могут быть решены – погоду не получается надежно предсказывать на срок более 3 суток, а, по мнению академика Н.Н. Боголюбова, столетие со дня рождения которого отмечалось в 2005 году, это и невозможно в принципе из-за чрезвычайно хаотичных процессов, происходящих в атмосфере. Счетные задачи, которые необходимы современному бизнесу, заметно скромнее, и счетные возможности современных персональных компьютеров обычно включены в программы с более широкой, чем чисто счетная, функциональностью; хороший пример - это пакет Microsoft Excel, имеющий множество функций для аналитической работы с данными, что не особо заметно на первый взгляд – во всяком случае, на курсах MBA есть специальный подкурс, посвященный именно возможностям Excel,

Ресурс работы с приложениями

Индустрия программного обеспечения находится, по моему мнению, в переходном режиме от продажи приложений «как целое» к их аренде, то есть использованию только по мере необходимости, с оплатой повременно или по количеству выполненных операций. Этому переходу сильно мешает «персональный характер» подавляющего большинства программ для современных ПК, равно как и тот факт, что сильная привязка программ, да и самих операционных систем к компьютерам определенной архитектуры дает очень большой прогресс в скорости работы – совершенно явное конкурентное преимущество, чего нельзя достигнуть при попытках абстрактно написать программу, которая затем могла бы выполняться на вычислительных устройствах любой природы – от традиционного ПК до мобильного телефона, игровой приставки или даже микроволновой печи – благо все эти устройства сейчас снабжены микропроцессорами. Одной из самых известных попыток продвижения в эту сторону было создание языка для написания программ Java под лозунгом «написано один раз – выполняется везде!». Идея не завоевала мир, хотя продолжает достаточно успешно развиваться – к примеру, большинство игр в современных мобильниках написано именно на Java. Попытки сделать идею удаленной работы с приложениями коммерчески выгодной и доступной предпринимает лучшая в мире поисковка – Google, свои силы в этом, сильно отличающемся от их традиционного, подходе пробует и Microsoft c сервисом Live. В интересующем нас разрезе идея удаленного доступа к приложениям должна реализоваться в виде удаленного подключения к серверам, которые откроют доступ к необходимой нам функциональности приложений (попросту говоря, к удаленному запуску программ)

Ресурс хранения данных

Билл Гейтс в своей книге «Бизнес со скоростью мысли» заметил, что локальное хранение данных на компьютере является нонсенсом. Коль скоро мы имеем компьютерную всемирную сеть, пропускная способность которой растет в геометрической прогрессии, данные достаточно хранить один раз с доступом через сеть. Диски объемом уже и по пол-террабайта - совершенно явное архитектурное излишество в современном ПК, некий побочный эффект разогнавшейся, как паровой каток, индустрии. Представляете, какое количество идентичных копий того же фильма «Титаник» хранится на DVD-носителях или локальных дисках по всему миру?

Какие требования мы предъявляем к хранению информации? Это, в первую очередь, надежность – данные не должны пропасть! Вторым по значимости критерием является конфиденциальность – к данным не могут получить доступ те, кто не уполномочен это делать. Наконец, нам нужен удобный доступ к нашим данным – не только с рабочего места. Можно догадаться, что хранение данных на Персональном компьютере едва ли удовлетворяет этим требованиям. Если подойти к вопросу строго, этим требованиям не удовлетворяет и хранение данных на сервере, даже при учете наличия RAID-подсистем для защиты от сбоев и использования дисков с бОльшей, чем на десктопе, надежностью и временем наработки на отказ – по той простой причине, что в случае сбоя самого сервера данные на его локальных дисках становятся недоступными. Требование к современной информационной инфраструктуре – непрерывность работы – означает, что в сети не должно быть единой точки отказа, а значит, все системы – включая сервера и хранилища данных, должны быть дублированы (равно как и соединения между ними) . Мы приходим к необходимости вынести системы хранения данных за пределы персоналок и серверов и создать независимую сеть хранения с доступом серверов – так называемую SAN, или Storage Area Network. Другой причиной хранить данные централизованно являются вопросы безопасности. Совершенно нереально проконтролировать, какого рода документы хранятся на компьютерах сотрудников даже небольшой фирмы. При разрастании масштабов бизнеса контролировать файлы, разбросанное по компьютерам становится столь сложной задачей, что оказываются востребованы программные продукты для поиска корпоративной информации в локальных сетях, и даже на отдельно взятом компьютере!

«Виртуальный компьютинг»

Теперь пора вернуться к эпиграфу к настоящей статье. В нем интересно все – от личности автора (Уильям Гибсон, современный американский писатель-фантаст, лауреат премий «Хьюго», «Небьюла» и награды имени Филипа К. Дика, создатель жанра «киберпанк», взорвавшего мировой кинопрокат фильмом «Матрица»; другие фильмы этого направления – «Газонокосильщик», «Джонни-мнемоник», «Отель «Новая Роза» - 2 последних буквально сняты по рассказам Гибсона), даты написания (1986 год! – и это не первый роман в жанре «киберпанк», который оказался востребован только 15 годами позже, первым был «Нейромант» в 1982!), так и собственно видением компьютерного будущего – которое очень во многом угадано (виртуальная реальность и киберпространство – его идеи), за исключением, пожалуй, одного момента. И этот момент принципиален – киберпространство мыслилось как универсальная информационная вселенная, доступ к которой – вот тут внимание! – осуществлялся с помощью приставок, которые автор называет «киберпространственными деками».

Вернемся в современность. Все вышеизложенные соображения приводят к идее построить информационную структуру на других принципах. Один из возможных вариантов этого может выглядеть следующим образом.

• Для размещения и выполнения приложений создается серверный центр, состоящий из одного или нескольких многопроцессорных серверов, объединенных в серверную ферму,
• В качестве рабочих мест применяются терминалы – специализированные простые бездисковые компьютеры, с полным набором коммуникационных возможностей, но без способности локально хранить и обрабатывать информацию – для этого они подключаются и удаленно работают с серверами,
• Хранение информации вынесено за пределы компьютеров и даже серверов – диски последних содержат только операционные системы, хранилищем является сеть SAN-архитектуры, соединенная с серверами по технологии FibreChannel Технология FibreChannel позволяет создавать скоростные (до 4Gbit/ sec) территориально распределенные дисковые хранилища, защита от потери данных обеспечивается RAID-технологией.

Предложенный подход, который мы называем «виртуальный компьютинг», имеет неоспоримые преимущества:

• ПОЛНЫЙ КОНТРОЛЬ над компьютерными программами, которые используют сотрудники на своих рабочих местах,
• ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ - в сети, построенной по принципу «виртуального компьютинга», вся корпоративная информация хранится централизованно и в защищенном виде,
• НЕПРЕРЫВНОСТЬ РАБОТЫ - в сети отсутствуют простои и сбои, связанные с отказом оборудования или проникновением вирусов и других вредноносных программ,
• СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ -Терминалы практически полностью убирают затраты на администрирование рабочих мест, а также минимизируют расходы на обновление компьютерного парка.

Самое ближайшее будущее покажет, насколько оправданы надежды на подобное – достаточно серьезное – изменение парадигмы построения компьютерных сетей. Самые оптимистические оценки говорят о замене 85% компьютерного парка на терминалы, что, конечно, перебор. С другой стороны, растет волна интереса к терминальным решениям, а основные компоненты «виртуального компьютинга» становятся все доступнее – недорогие сервера теперь уже на многоядерных процессорах, бюджетные внешние системы хранения данных (недавно на этот рынок вступила корпорация «Интел», что является хорошим знаком – рынок созрел до массовых стандартизованных продуктов. И хотя сама Интел едва ли сильно поколеблет соотношение сил, динамику рынку это безусловно придаст). И, наконец, все более дешевые (и увы все менее надежные) компоненты для создания компьютеров, в основном от Тайваньских производителей, уже видящих на горизонте призрак 100-долларового ПК, подталкивают к использованию таких ПК именно как терминалов.

Поживем – увидим.