Нормативная документация

Software Defined — происхождение и будущее

28 апреля 2015 г. | Категория: Теория и практика SDDC, Виртуализация вычислений, Конвергентные и гиперконвергентные системы, Программно-определяемые сети, Программно-определяемые системы хранения, Программно-определяемый ЦОД

С уверенностью можно утверждать — второе десятилетие XXI века окажется переходным в истории информационных технологий, начинается полоса перемен, по значимости не меньшая, чем создание микропроцессора сорок лет назад или Интернета спустя двадцать лет. На нынешней стадии начинающийся переходный процесс ассоциируется с недавно появившимся понятием "программно-определенный" (Software Defined, SD), встречающемся в сочетании с самыми разными технологиями. С 2012 года рядом с SD чаще всего упоминались сети, которые называют программно-конфиругируемыми или программно-определяемыми (Software Defined Networks, SDN). Но этим дело не ограничилось и вслед за сетями появились программно-определяемые системы хранения (Software Defined Storage, SDS), ЦОДы (Software Defined Data Center, SDDC) и системы защиты данных (Software Defined Protection, SDP) и другие области применения SD. На очереди Software Defined WAN, Software Defined WiFi и даже Software Defined Compute или SDC.

Справедливости ради, следует заметить. что впервые словосочетание Software Defined появилось намного раньше, в середине восьмидесятых, причем, вне связи с компьютерами, а в приложении к радио (Software-Defined Radio, SDR). Но программно-определяемые радиосистемы не получили массовое распространение, поэтому после периода затишья второе пришествие Software Defined началось с SDN, а затем активно пошло массовое распространение всех остальных самых разных Software Defined. 

О переводе и содержании Software Defined

Многообразие при использовании сочетания Software-Defined с еще чем-то побуждает к анализу Software Defined как самостоятельного феномена, начнем с перевода этого термина. В сетевом контексте software defined обычно используют "программно-конфигурирумый", что совершенно адекватно сетевой специфике. SDN от традиционных сетей отличает разделение потока работ на две составляющие — поток управления (control path) и поток данных (data path. Это деление позволяет конфигурировать потоки данных посредством программного обеспечения, которому и передается функция формирования потока управляющих воздействий В какой-то мере ту идею дихотомии потоков можно распространить и на СХД, но уже здесь Software Defined рассматривается шире, чем конфигурирование и способы создания сложнее и многообразнее. Еще шире функция Software Defined в SDDC, SDP и SDC.

За короткий промежуток времени стало понятно, что Software Defined — это не частный случай, не альтернативный более эффективный подход к созданию сетей, а глобальный сдвиг компьютерной парадигмы, выражающийся в перемене мест, занимаемых программным и аппаратным обеспечением, в оценке того, что является первичным, а что вторичным. В итоге представляется разумнее переводить Software Defined как "программно-определяемый".

И еще о терминах, с появлением SD вынужденно приходится назвать все, что было прежде, аппаратно-определяемым или Hardware Defined (HD). Противопоставление HD и SD отражает суть происходящего в индустрии, развернувшийся активный процесс переориентации с "железа" на "софт". Вслед за SDN и SDS вскоре возникли другие концепции с префиксом SD, последнее слово по этой части програмно-определяемая безопасность (Software-defined security, SDsec), ее еще называют следующим поколением безопасности (next-generation security), основанном на виртуальных устройствах (software-based, virtual security appliances). В качестве обобщающих терминов для всего отмеченного тренда используют Software Defined Everything (SDx) и Software Defined Infrastructure (SDI). На конференции Gartner Data Center Conference 2014 (декабрь, Лас Вегас) SDx определили как "коллективный термин, отражающий усилия, направленные на абстрагирование традиционного пропраетарного аппаратного обеспечения от специализированных программных решений с тем, чтобы уменьшить привязку пользователя к определенному аппаратному обеспечению с целью повышения качества обслуживания (Quality of Service, QoS) и снижению стоимости".

Истоки SD

Чрезвычайно быстрому распространению феномена Software Defined способствует наличие двух встречных движений, одно со стороны бизнеса, другое со стороны технологий, они взаимно стимулируют друг друга и способствуют ускорению.

Происходящее в бизнесе разъяснил Марк Андриссен. Возможно не всем известно, что он является одним из самых харизматических персонажей современного Интернета. В прошлом он был основным автором первого популярного браузера NCSA Mosaic и сооснователем корпорации Netscape Communications. Проделанная им работа обеспечила невероятный рост популярности Web в девяностые, в сочетании с протоколом протокола Web, разработанным Тимом Бернерс-Ли, браузер Mosaic открыл возможность для создания простого полноценного пользовательского интерфейса и тем самым сформировал условия для взрывного интереса к Интернету. С тех пор ничего радикального нового в современных браузерах по сравнению с Моsaic не появилось. В начале 90-х всего за пару лет, благодаря Моsaic, Web превратился из малоизвестной информационной среды, доступной ограниченному кругу ученых и специалистов, в пространство, доступное всем и каждому. Сейчас Андриссен весьма приспевающий венчурный капиталист, невероятно удачливый, поэтому может позволить себе фундаментальные пророчества. Он четыре года назад опубликовал в Уолл Стрит Джорнел (WSJ) статью с впечатляющим названием: "Почему ПО пожирает мир" (Why Software Is Eating The World), которая получила заметную реакцию в бизнес и существенно меньшую в компьютерной медиа. Перевес пользу бизнеса понятен, поскольку статья обращена этому сообществу, не случайно она появилась в WSJ.

Название статьи Андриссена кажется слишком претенциозным, при ее прочтении становится ясно, что речь в ней не идет вовсе не обо всем мире и даже не о всех компьютерных технологиях, и тем более не о "пожирании", а всего лишь о смещении центра тяжести, оказывается бизнесу больше нравятся программные технологии, чем железные, они прибыльнее. Андриссен объясняет причины успеха софтверной индустрии высоким показателем соотношения инвестиций к прибыли (Price/Earnings, P/E), чем в "железных" отраслях. Самые большие и быстрые накопления были созданы когда-то Microsoft и Oracle, а сейчас Google, Facebook, список можно продолжить. Высокая доходность софтверного бизнеса привела к тому, что многие в прошлом аппаратные компани меняют свой статус и становятся в большей мере программными компаниями, чем железными. Андриссен считает, что в ближайшие годы существующее положение дел в индустрии будет нарушено существующими и вновь созданными компаниями из Силиконовой долины, причем тех кого этот процесс не затронет существенно меньше, чем тех, кто испытывает его влияние.

Высокие темпы развития софтверного бизнеса легко объяснимы. Мы живем в период экономики знаний, а знания, что очевидно, легче и быстрее реализовать в программах, чем в железе, поскольку дистанций между идей и реализацией короче и нематериальное производство куда менее инерционно, чем любой материальное.

Но, разумеется, практическая возможность возникновения парадигмы SD объясняется не столько с интересами бизнеса, столько с тем, что за годы существования компьютинга были созданы необходимые для этого технологические предпосылки. Нынешний взрывной характер распространения SD исторически предопределен, он является логическим следствием всей семидесятилетней эволюцией компьютинга, начиная с работы The First Draft of a Report on the EDVAC Джона фон Неймана. Причины почему все сложилось так, а не иначе, описаны в статье "Архитектура фон Неймана как историческая случайность". В First Draft фон Нейман изложил один, но далеко не единственно возможный из подходов к распределению функций между аппаратным и программным обеспечением, этот подход получил название "модель фон Неймана".

Идеи, изложенные Нейманом, удачно соответствовали техническим возможностям пятидесятых годов и поэтому были беспрекословно приняты мировым сообществом, чтобы в итоге стать самым важным закладным камнем и фундаментальной основной всего современного компьютинга. Неймановская модель создавалась исходя из очевидного на тот момент постулата: главное — дорогое и составляющее это аппаратное обеспечение, оно дает возможность разместить в памяти и выполнить программу. Стоимость ПО была попросту несоизмерима со стоимостью оборудования, оставаясь много лет ниже на порядки. Программы рассматривались как нечто вторичное, даже специальное слово software появилось существенно позже, чем компьютер только лишь в 1958 году, то есть более чем через 10 лет после первых современных компьютеров.

Универсальность по-новому

Компьютеры всегда называли универсальными вычислительными машинами (general-purpose computer), понимая под универсальностью возможность на одном и том "железе" выполнять совершенно разные программы. Один и тот же мэйнфрейм использовали и для бизнеса и доя расчетов, один и тот же мини-компьютер и для управления, и для обработки экспериментальных данных. Появление Software Defined меняет само представление об универсальности, теперь универсальность можно понимать шире, как возможность выполнять любые приложения на любом железе, использовать любое железо. Предпосылки к такому переходу можно проследить по основным вехам в история компьютинга:

• 1950-е — мэйнфреймы, прежде всего IBM
• 1960-е — миникомпьютеры, прежде всего DEC
• 1970-е — смутное время, появление микропроцессоров
• 1980-е — персональные компьютеры, прежде всего Microsoft 
• 1990-е — сети, прежде всего Cisco, ПО для Internet 
• 2000-е и далее — СХД, прежде всего EMC, гаджеты, ПО для Internet
• 2010-е и далее — Software Defined

За каждым из шагов стоит имплицитное движение от хард к софт. В период с 1950 по1980 развитие рынка определялось исключительно производителями аппаратного обеспечения, только в 80-е ПО становится самостоятельной областью индустрии. А далее постепенно инвестиции в ПО становятся сравнимыми с инвестициями в аппаратное ПО и даже больше. В конце 90-х годов под влиянием массового производства комплектующих для ПК в компьютерной индустрии начался процесс комодитизации "железа", самые яркие примеры — EMC и кластеры Beowolf. В статье "На Шоссе 128" раскрыта история успеха EMC, компания смогла противопоставить очень дорогим специализированным накопителям IBM более дешевые, но не менее надежные СХД, собранные и доступных на рынке дисков. Пожалуй, это был первый успешный пример комодитизации в приложении к корпоративным системам.

В университетском сообществе в то же время стали собирать кластеры из рабочих станций, большая часть современных суперкомпьютеров являются их наследниками. Комодитизация заметно изменяет соотношение между хард/софт в пользу софт, железо может быть универсальным и относительно дешевым, а все специальные функции переносятся в ПО. 

Что впереди?

К чему же приведут трансформации, связанные с появлением Software Defined? Скорее всего к исчезновению привычного прямого соответствия между логическими и физическими компонентами информационных систем, времена, когда войдя в машинный зал, можно было с уверенностью сказать "кто есть кто" уйдут в прошлое, но традиции деления на серверы, диски, сети и прочее, заложенные в приложения, останутся, получается что-то вроде "Московского комсомольца". Основным наполнением залов SDDC станет некоторое гетерогенное программно-определяемое окружение (Software Defined Environment, SDE). В ней от серверов остается только название, их заменит эластичная среда с неограниченной мощностью (Software Defined Compute – SDC) из которой под нужды приложений можно будет выделять фрагменты, обладающие необходимыми качествами. Диски и ленты, как таковые, с точки зрения приложения тоже перестанут быть устройствами в современном понимании, они превратятся в некоторые виртуальные пространства хранения данных, которые можно разумно распределять (thin provisioned), удобно компрессировать, реплицировать, перемещать с ровня на уровень, из одного физического места в другое, они образуют среду хранения (Software Defined Storage – SDS). Новые сети будут меньше всего похожи на провода с клемниками, вни превратятся в динамические каналы (Software Defined Networks – SDN), предоставляющие сервисы и работающие на виртуальных машинах.

 В SDE все основные составляющие (SDC, SDS и SDN) будут сосуществовать совместно, что позволит оптимизировать распределение нагрузки на всех уровнях и более эффективно использовать ресурсы всей гетерогенной среды.

Software Defined и облака

И, наконец, облака, как же без них. SDE и облака можно представить как две стороны одной медали. Термин "облако" получил широкое распространение в частности потому, что он оказался на редкость удачным маркетинговой точи зрения, обозначая определенную модель потребления сервисов из соответствующим образом организованных источников, с оплатой по мере потребления, с элементами самообслуживания и т.д. Напротив, SDE корнями из технологической сферы, он символизирует новый инфраструктурный подход, одна из целей которого заключена в создании ЦОДов, наилучшим образом адаптированных к облачным нагрузкам. Такой подход не исключает создание на основе принципов SDE и таких ЦОДов, которые не предполагают поддержку облаков, тем не менее они будут к ней подготовлены на тот случай, если возникнет необходимость.

Автор: Леонид Черняк

Теги: Software Defined, SDDC