Как хостинг-провайдеры создают свои сервисы

Облачные технологии стали неотъемлемой частью бизнеса. Хостинг-провайдеры играют важную роль в облачной индустрии, предлагая пользователям инфраструктуру для хранения данных и обеспечения доступности ресурсов. Для бесперебойной работы сервисов необходимо создание мощной ИТ-инфраструктуры. Павел Гуральник, генеральный директор ISPsystem, рассказал, как хостинг-провайдеры строят архитектуру облаков, применяя лучшие практики и современные технологии.

Облачные провайдеры создают свои сервисы, основываясь на модели облачных вычислений и используя передовые технологии для обеспечения надежности и безопасности, применяя сложные архитектурные решения и специализированные инструменты. Архитектура облака играет важную роль в создании эффективных и надежных облачных сервисов, которые отвечают потребностям современных пользователей. В ней задействованы процессы, которые требуют использования различных платформ и инструментов.

Хорошо спроектированная облачная архитектура обеспечивает гибкость и масштабируемость сервисов, что позволяет провайдерам быстрее адаптироваться к меняющимся потребностям клиентов. Все больше компаний переходят на микросервисную архитектуру, разбивая большие монолитные приложения на независимые модули, каждый из которых выполняет свою специфическую задачу.

Облачная инфраструктура состоит из набора аппаратных и программных компонентов. Основные физические компоненты облачной инфраструктуры — это серверы, хранилища данных и сетевое оборудование. На программном уровне происходит виртуализация ресурсов. В облаке создаются виртуальные машины, на которых запущены гостевые ОС и различные пользовательские приложения.

Управление средой виртуализации осуществляется платформой управления (VMmanager), сетевыми ресурсами — диспетчером сети (Network manager), а системой хранения данных — диспетчером хранилищ (Storage manager). Применение технологий контейнеризации, таких как Docker, позволяет изолировать приложения и их зависимости, упрощая процессы развертывания и управления сервисами.

Инструменты для мониторинга и управления облачными ресурсами (управление конфигурациями, безопасностью и автоматизацией операций) повышают эффективность работы провайдера, а средства интеграции и API позволяют различным системам взаимодействовать друг с другом, что облегчает создание и поддержку сложных приложений.

Таким образом, общая архитектура облака включает несколько уровней:

● Физический уровень. Это аппаратное обеспечение, такое как серверы, сети и системы хранения данных. Оборудование размещается в дата-центрах, что обеспечивает высокую доступность сервисов.

● Уровень виртуализации/контейнеризации. На этом уровне создаются виртуальные машины и контейнеры, работающие поверх физической инфраструктуры. Гипервизоры позволяют нескольким виртуальным машинам работать на одном физическом сервере, эффективно используя его ресурсы.

● Уровень сервисов. Это следующие типовые сервисы:

○ Платформа как услуга (PaaS). Предоставляет готовую среду для разработки, тестирования и запуска приложений.

○ Инфраструктура как услуга (IaaS). Позволяет пользователям арендовать виртуальные серверы и другие ресурсы, настраиваемые под конкретные потребности.

○ Программное обеспечение как услуга (SaaS). Предлагает готовые приложения, доступные через веб-интерфейсы. Пользователям не нужно устанавливать и обслуживать ПО самостоятельно.

○ Сетевые функции как услуга (NFaaS) — предоставление сетевых функций через интернет. Позволяет провайдерам внедрять новые сетевые функции без приобретения и управления собственным сетевым оборудованием.

○ Безопасность как услуга (SECaaS). Позволяет организациям обеспечивать безопасность своих данных и приложений без найма и обучения собственных специалистов по безопасности.

○ Управление данными как услуга (DBaaS). Дает возможность хранить и обрабатывать большие объемы данных без создания собственных баз данных и и управления ими.

○ Контейнеры как услуга (CaaS). Разработчики могут запускать свои приложения в контейнерах. При этом не требуется настройка и управление собственной контейнерной инфраструктурой.

○ Функции как услуга (FaaS). Означает предоставление вычислительных ресурсов для запуска программ в ответ на события. FaaS позволяет разработчикам писать код, который выполняется только при возникновении определенных событий, что снижает

● Управление и мониторинг. Этот уровень содержит инструменты для управления и мониторинга всей облачной инфраструктуры. Сюда входят панели администратора, системы мониторинга производительности и средства анализа логов. Внутренняя панель предназначена, прежде всего, для типовых операций управления серверами и оплаты услуг, для чего может интегрироваться с платежным шлюзом.

Такая архитектура позволяет облачным провайдерам предоставлять разнообразные услуги, отвечающие потребностям клиентов. Рассмотрим подробнее основные компоненты и технологии облака.

Основой любой облачной архитектуры является физическое оборудование — серверы, системы хранения данных, сетевое оборудование и центры обработки данных (ЦОД). В современных ЦОД используются новейшие технологии охлаждения, энергоснабжения и системы безопасности. Системы виртуализации позволяют создать на одном физическом устройстве несколько виртуальных серверов (виртуальных машин, ВМ). Серверы обычно выбираются с учетом максимальной производительности и энергоэффективности, а СХД обеспечивают быструю передачу и сохранность данных.

Для создания виртуальной инфраструктуры используются гипервизоры — программы, которые позволяют запускать несколько ВМ на одном физическом сервере. Популярные гипервизоры — VMware ESXi, Hyper-V от Microsoft и KVM (Kernel-based Virtual Machine) для Linux-систем.

Виртуализация дает следующие преимущества:

● Повышение эффективности использования ресурсов. Позволяет эффективно использовать физические серверы, развертывая несколько виртуальных серверов на одном физическом.

● Улучшение управляемости. Упрощается управление серверами. Можно быстро и легко создавать, развертывать и удалять виртуальные серверы.

● Снижение затрат. Сокращаются затраты на оборудование, электроэнергию и охлаждение.

Существует несколько типов виртуализации:

● Полная виртуализация (Full Virtualization) — эмуляция всей аппаратной среды, включая процессор, память и устройства ввода-вывода.

● Паравиртуализация (Paravirtualization) — модификация гостевой операционной системы для более эффективного взаимодействия с гипервизором.

● Виртуализация на уровне операционной системы (Operating System-Level Virtualization) — использование функций ядра операционной системы для создания нескольких изолированных контейнеров.

Контейнерные технологии, такие как Docker и Kubernetes, позволяют упаковывать приложения вместе со всеми зависимостями в контейнеры и запускать их в изолированных средах. Инструменты оркестрации, например, Kubernetes, Docker, Swarm и др., управляют жизненным циклом этих контейнеров, обеспечивая их правильное размещение и масштабирование.

Платформы управления облаком играют ключевую роль в автоматизации процессов создания, управления и мониторинга виртуальных ресурсов. Они позволяют хостерам централизованно управлять виртуальными машинами, сетевыми ресурсами и системами хранения данных. Эти платформы интегрированы с инструментами виртуализации и предоставляют удобный интерфейс для администраторов и конечных пользователей.

В числе примеров:

● Openstack — многофункциональная платформа для построения частных и гибридных облаков. очень популярная среди программистов и работодателей. , Позволяет развертывать сервисы IaaS, PaaS и SaaS (с помощью плагинов).

● CloudStack — проще в развертывании, чем Openstack, и предлагает аналогичные функции.

● Eucalyptus — платформа для IaaS с веб-интерфейсом. Сложна в развертывании и поддержке.

● Opennebula — простая в развертывании платформа для построения IaaS и PaaS (с помощью плагинов).

● VMmanager — платформа серверной виртуализации российской компании ISPsystem. оптимальное решение для провайдеров услуг хостинга и VPS/VDS.

● Virtuozzo — объединяет гипервизор KVM и виртуализацию на базе контейнеров. Продукт одноименной компании оптимизирован для виртуализации и хостинга.

Эффективное предоставление облачных услуг невозможно без надежных систем биллинга. Биллинг включает в себя следующие функции:

● Учет использования ресурсов — отслеживание использования вычислительных ресурсов, памяти, хранилища данных и других ресурсов.

● Расчет стоимости — определение стоимости использования ресурсов на основе тарифов и скидок.

● Выставление счетов — отправка счетов клиентам по электронной почте или через API.

Хостинг-провайдеры используют специализированные биллинговые системы, такие как WHMCS (Web Host Manager Complete Solution), BILLmanager от ISPsystem или собственные разработки, чтобы автоматически рассчитывать стоимость предоставляемых услуг, выставлять счета и обрабатывать платежи. Эти системы интегрированы с платформами управления облаками, что позволяет автоматически формировать счета на основании потребления ресурсов клиентами. Биллинг помогает хостинг-провайдерам эффективно взаимодействовать с клиентами и обеспечивать прозрачность финансовых операций.

Фронтенд — это интерфейсы для взаимодействия с клиентами, включая личный кабинет, который предоставляет доступ к управлению заказанными услугами, просмотру статистики использования ресурсов, выставлению счетов и оплате. Облачный хостинг предлагает полный набор средств управления ресурсами. Удобная панель управления с многочисленными функциями упрощает работу пользователей.

Бэкенд — серверная часть, основные элементы облачной архитектуры. Он может включать в себя большое число взаимосвязанных серверов, систем хранения данных и других аппаратных и программных систем. Бэкенд предназначен для внутренней работы сервисов хостеров и содержит системы управления, поддержки, мониторинга, базы данных, СРК и другие внутренние платформы. А также другие инструменты, например, системы управления конфигурациями (Ansible, Puppet) и оркестрации (Kubernetes).

Одной из главных задач облачного провайдера является обеспечение масштабируемости своих сервисов. Это означает возможность быстро увеличивать или уменьшать объем ресурсов (вычислительных мощностей, памяти, дискового пространства), предоставляемых клиентам. Для этого используются следующие подходы:

● Горизонтальное масштабирование: добавление новых серверов или ВМ при увеличении нагрузки.

● Вертикальное масштабирование: увеличение мощности существующих серверов за счет добавления процессоров, оперативной памяти или дисковой емкости.

Масштабирование может происходить автоматически, когда система обнаруживает рост нагрузки, либо вручную, по запросу клиента.

В условиях роста киберугроз безопасность данных становится важнейшим фактором выбора облачного провайдера. Крупнейшие игроки рынка вкладывают значительные средства в разработку и внедрение передовых методов защиты данных. Вот некоторые из них:

● Шифрование данных при передаче и хранении помогает защитить информацию от несанкционированного доступа.

● Двухфакторная аутентификация обеспечивает дополнительный уровень защиты учетных записей пользователей.

● Мониторинг и анализ логов (журналов событий) позволяют выявлять аномалии и потенциальные угрозы безопасности. Это помогает вовремя обнаруживать подозрительную активность и оперативно реагировать на нее.

● Разграничение прав доступа предоставляет доступ к определенным ресурсам только авторизованным пользователям.

● Использование технологий VPN для защиты каналов связи.

Для повышения уровня безопасности также применяются разграничение доступа к данным и приложениям на основе ролей и политик, специализированные решения, такие как WAF (Web Application Firewall) и защита от DDoS-атак.

В числе других полезных инструментов — системы управления конфигурацией, средства автоматизации настройки и управления серверами и приложениями, системы мониторинга и отчетность для сбора и анализа данных о производительности и использовании ресурсов.

Важнейшим критерием качества облачных сервисов является их надежность и устойчивость к сбоям. Для минимизации рисков простоя и потери данных облачные провайдеры применяют целый ряд стратегий, в том числе:

● Резервное копирование и репликацию данных. Данные хранятся в нескольких копиях на различных физических устройствах и географических локациях. Это обеспечивает защиту от потерь в случае выхода из строя одного из узлов. Провайдеры также регулярно выполняют резервное копирование данных, что дает возможность быстрого восстановления в случае непредвиденной ситуации.

● Автоматическое восстановление. В случае аварии система автоматически переключается на резервные ресурсы, гарантируя непрерывность работы сервисов. Это позволяет минимизировать риски при авариях локального характера.

Высокую доступность и производительность облаков обеспечивают также кластерные конфигурации. Они используются для создания отказоустойчивых облачных сред, способных автоматически восстанавливаться после сбоев и обеспечивать непрерывную работу приложений.

Основные принципы кластеризации:

● Избыточность. Кластеры содержат несколько узлов (серверов), которые могут выполнять одни и те же задачи. Это обеспечивает резервирование на случай сбоя одного из узлов.

● Распределение нагрузки. Кластеры распределяют нагрузку между узлами, что повышает производительность и надёжность системы.

● Автоматическое восстановление. В случае сбоя одного из узлов кластер может автоматически переключиться на резервный узел, обеспечивая непрерывную работу системы.

● Масштабируемость. Кластеры можно масштабировать, добавляя или удаляя узлы, что позволяет адаптировать систему к изменяющимся требованиям.

● Отказоустойчивость. Кластеры спроектированы таким образом, чтобы выдерживать отказы отдельных компонентов без потери функциональности.

● Территориальное распределение. Кластеры могут быть распределены по разным регионам, что обеспечивает высокую доступность и устойчивость к региональным сбоям.

● Управление ресурсами. Позволяет оптимизировать использование ресурсов и повысить эффективности работы системы.

● Мониторинг и оповещение. Позволяют отслеживать состояние системы и получать уведомления о сбоях.

● Обновление и обслуживание. Кластеры поддерживают обновление и обслуживание системы без простоев.

● Безопасность. Для безопасности данных и приложений, используются шифрование, аутентификация и авторизация.

Кластеры играют важную роль в обеспечении надежности и отказоустойчивости облачных платформ. Они позволяют создавать высокодоступные и производительные системы, способные автоматически восстанавливаться после сбоев.

Важнейшим аспектом построения облачных сервисов является интеграция различных компонентов. Совместимость платформ и инструментов играет ключевую роль в создании облачных сервисов, упрощает их эксплуатацию и масштабирование. Интеграция между системами позволяет автоматизировать процессы, повысить производительность и обеспечить бесперебойную работу облака.

Облачные платформы могут интегрироваться с другими системами для обмена данными, что позволяет автоматизировать процессы и повысить эффективность работы. Облачные сервисы могут предоставлять доступ к своим ресурсам другим системам, упрощая разработку и развертывание приложений. Контроль доступа к данным и приложениям повышает безопасность и конфиденциальность информации. Благодаря взаимодействию облачных платформ с другими системами можно гибко настраивать параметры работы и масштабировать ресурсы. Инструменты мониторинга и анализа работы интегрированных систем помогают выявлять проблемы и оптимизировать процессы.

Современные платформы управления облаком автоматизируют многие процессы, в частности, предлагают широкий спектр инструментов для автоматизации развертывания, настройки конфигурации и мониторинга приложений. Например, когда клиент заказывает услугу через личный кабинет, платформа управления создает ВМ на платформе виртуализации, система биллинга выставляет счет, а сервис оплаты проводит транзакцию. Такая автоматизация значительно снижает нагрузку на персонал и повышает скорость обслуживания клиентов, позволяет упростить управление инфраструктурой провайдера, минимизировать ошибки и ускорить реагирование на запросы.

Автоматизация процессов дает хостинг-провайдерам возможность улучшить качество обслуживания и повысить эффективность работы. Практики CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery) позволяют автоматизировать процессы сборки, тестирования и развертывания программного обеспечения, сокращая время вывода продукта на рынок и уменьшая риск ошибок.

Известные западные платформы предоставляли хостерам все необходимое для предоставления облачных услуг своим клиентам, однако в последние годы наблюдается тенденция к их импортозамещению. Так, если раньше большинство хостинг-провайдеров использовали для сервисов IaaS программное обеспечение VMware, то сейчас многие переходят на альтернативные решения. Среди них зарубежные Proxmox VE, OpenStack, Opennebula и российские разработки с уникальным программным кодом, как VMmanager, или базирующиеся на Open Source продукты, поддерживающие все необходимые функции для предоставления облачных сервисов и услуг.

В результате в последние годы в России активно развивается рынок отечественных облачных платформ. Это связано с необходимостью соответствовать требованиям законодательства и стремлением снизить зависимость от иностранных поставщиков, уменьшить санкционные риски. Благодаря импортозамещению ПО хостинг-провайдеры продолжают предоставлять высококачественные услуги, адаптируясь к новым условиям рынка и требованиям регуляторов.

Использование российских облачных решений позволяет снизить риски утечки данных и несанкционированного доступа к ним.

Развитие отечественных облачных технологий способствует укреплению технологической независимости страны.

Облачные технологии продолжают эволюционировать, отвечая на вызовы современного цифрового мира, адаптируясь к новым требованиям бизнеса и технологий. Улучшения касаются всех аспектов работы облачных платформ: от масштабируемости и безопасности до автоматизации и отказоустойчивости. Архитектура современных облачных решений строится на принципах модульности, гибкости и высокой доступности, что делает их незаменимыми инструментами для компаний любого размера. Облачные провайдеры совершенствуют свои сервисы, делая акцент на масштабируемости, безопасности, надежности и автоматизации. Архитектура облаков обеспечивает гибкость и универсальность, позволяя компаниям выбирать наиболее подходящие решения для своих нужд.

Успешные хостинг-провайдеры строят свои сервисы на основе надежных платформ, используют совместимые инструменты и автоматизируют процессы для качественного облачного хостинга. Совместимость и автоматизация играют ключевую роль в обеспечении надежности и эффективности облачных сервисов. Взаимодействие физических ресурсов, платформ виртуализации, управления, биллинга и функций личного кабинета позволяет обеспечить эффективное и автоматизированное предоставление услуг. Благодаря этому клиенты получают быстрый доступ к необходимым вычислительным мощностям, а провайдеры могут гибко реагировать на меняющиеся запросы рынка.