Хмарні сервіси в АСУТП (лек)

1. Хмарні обчислення

Хмарні обчислення (англ. Cloud Computing) — модель забезпечення повсюдного та зручного доступу на вимогу через мережу до спільного пулу обчислювальних ресурсів, що підлягають налаштуванню (наприклад, до комунікаційних мереж, серверів, засобів збереження даних, прикладних програм та сервісів), і які можуть бути оперативно надані та звільнені з мінімальними управлінськими затратами та зверненнями до провайдера.

Поняття «хмара» відноситься до інфраструктури обчислювальних служб, які зазвичай необхідні відповідно до запиту. Набір ресурсів (обчислень, мереж, сховищ і пов'язаних з ними програмних сервісів) може динамічно масштабуватися в бік збільшення або зменшення в залежності від середнього навантаження і якості обслуговування. Хмари, як правило, - це великі центри обробки даних, які надають клієнтам послуги, орієнтовані на зовнішнього споживача, і модель оплати за використання. Ці центри створюють ілюзію єдиного хмарного ресурсу, в той час як насправді може бути використано багато географічно розподілених ресурсів. Це дає користувачеві відчуття незалежності від місця розташування. Ресурси є еластичними (що означає масштабованість), а сервіси - це еквівалент плати за використання, незмінний дохід для провайдера. Сервіси, які працюють в хмарі, відрізняються від традиційного програмного забезпечення своєю конструкцією та реалізацією. Хмарні додатки можуть розроблятися і розвиватися швидше і в меншій мірі залежати від мінливості середовища. Таким чином, розгортання хмар відбувається дуже швидко.

2. Чому хмари?

1. Ефективне - краще використання ресурсів
2. Наявне за потребою - доступно швидше
3. Висока здатність - простіше надавати гнучкі ресурси
4. Дешевше – краще вкладення грошей
5. Не є CAPEX (капітальні вкладення) - Може бути доступним як сервіс

3. Моделі топологій хмар

У хмарному середовищі існують три різні моделі топології хмар, які зазвичай використовуються: приватна хмара (private cloud), хмара загального користування (public cloud) та гібридна хмара (Hybrid cloud). Незалежно від моделі, фреймворки хмар повинні забезпечувати динамічну масштабованість, швидкість розробки і розгортання, а також поява в локальному місці незалежно від його близькості. Приватні хмари також мають на увазі керовані компоненти за запитом. Сучасні корпоративні системи, як правило, використовують гібридну архітектуру для забезпечення безпеки критично важливих додатків і даних на місцевості і використовують публічне хмара для підключення, простоти і швидкості розгортання.

• загального користування (Public Cloud) - хмарна інфраструктура, при якій серверні потужності обов'язково знаходяться на стороні провайдера хмарних послуг, який надає ресурси відразу кільком організаціям з одного хмари
• приватна хмара (private cloud) – хмарна інфраструктура, надана в виключне користування однієї організації
• гібридна хмара (Hybrid cloud) – одночасне використання приватної і публічної хмари

Public

• Amazon Web Services
• Google Cloud Platform
• Microsoft Azure

 Private

• OpenStack
• Amazon VPC
• Azure Stack
• VM only (Xen, VMware, KVM)

3.1. Приватна хмара

У приватній хмарі інфраструктура надана одній організації або корпорації. Немає концепції спільного використання ресурсів або об'єднання за межами власної інфраструктури власника. У приміщеннях спільне використання та розпорядження ресурсами є загальними. Приватна хмара існує по ряду причин, включаючи безпеку та перевіреність якості. Тобто, для гарантії, що інформація обробляється виключно системами, керованими клієнтом. Однак, щоб вважатися хмарою, повинні існувати деякі аспекти хмарних сервісів, такі як віртуалізація і балансування навантаження. Приватна хмара може бути локальною або може бути спеціалізованим в обладнанні, що надаються третьою стороною виключно для його використання.

3.2. Публічна хмара

Публічна хмара - протилежна ситуація приватній. Тут інфраструктура надається на вимогу для безлічі клієнтів і додатків. Інфраструктура являє собою набір ресурсів, які будь-яка людина може використовувати в будь-який час в рамках своїх угод про рівень обслуговування. Перевага тут у тому, що хмарні центри обробки даних дозволяють забезпечити безпрецедентну масштабованість для багатьох клієнтів, які обмежені тільки тим, яку частину послуг вони хочуть придбати.

3.3. Гібридна хмара

Гібридна архітектурна модель являє собою поєднання приватних і публічних хмар. Такими комбінаціями можуть бути декілька публічних хмар, які використовуються одночасно або комбінація публічної та приватної хмарної інфраструктури. Організації вважають за краще гібридну модель, якщо є дані, які потребують унікальний підхід, а інтерфейс може використовувати хмару. Іншим варіантом використання є підтримка угоди з хмарними областями для компенсації умов, коли масштабованість краще, ніж у приватній корпорації в цілому. В цьому випадку публічна хмара буде використовуватися як балансувальник навантаження до тих пір, поки збереження даних і їх використання не повернуться в обмежений простір приватної хмари. Цей варіант використання називається хмарним вибухом і відноситься до використання хмар в якості умовних ресурсів.

4. Модель хмарних сервісів

Хмарні провайдери зазвичай підтримують цілий ряд продуктів «Все як сервіс» (XaaS). Тобто, послуга програмного забезпечення з оплатою за використання. Сервіс включає в себе службу мережі (NaaS), програмне забезпечення як послугу ( Software as a Service, SaaS), платформу як послугу (Platform as a Service, PaaS) і інфраструктуру як послугу (Infrstructure as a Service, IaaS). Кожна модель являє все більше і більше хмарних сервісів від постачальників. Ці сервісні пропозиції - додана вартість хмарних обчислень. Як мінімум, ці послуги повинні компенсувати капітальні витрати, з якими зіштовхується клієнт для придбання і обслуговування такого обладнання центру обробки даних, і врахувати це як експлуатаційні витрати. Стандартне визначення хмарних обчислень можна знайти в Національному інституті стандартів і технологій: Пітер М. Мелл і Тімоті Гранса. SP 800-145. NICE Визначення хмарних обчислень. Технічний звіт. NIST, Gaithersburg, MD, США.

4.1. SaaS програмне забезпечення як послуга

SaaS є основою хмарних обчислень. У провайдера зазвичай є пропоновані додатки або послуги, які пропонуються кінцевим користувачам за допомогою таких клієнтів, як мобільні пристрої, тонкі клієнти або фреймворки в інших хмарах. З точки зору користувача, віртуальний SaaS фактично працює на клієнті користувача. Ця абстракція програмного забезпечення дозволила галузі домогтися значного зростання в хмарному сервісі. Сервіси SaaS працюють для таких пристроїв, як Google Apps, Salesforce і Microsoft Office 365.

4.2. PaaS платформа як послуга

PaaS використовує базове устаткування і програмні засоби нижнього рівня, що надаються хмарою. В такому випадку кінцевий користувач просто використовує апаратне забезпечення центру обробки даних, операційну систему, проміжне ПО і різні бази даних постачальника для розміщення свого приватного додатку або сервісу. Проміжне ПО може складатися з систем баз даних. При побудові багатьох галузей промисловості було використано обладнання хмарних постачальників, наприклад для Swedbank, Trek Bicycles і Toshiba. Прикладами публічних постачальників PaaS є IBM Bluemix, Google App Engine і Microsoft Azure. Різниця між PaaS і IaaS полягає в тому, що ви отримуєте переваги масштабованості і OPEX з хмарної інфраструктурою, але у вас також є перевірене проміжне ПО і операційні системи від провайдера. Це такі системи, як Docker, де програмне забезпечення розгортається в контейнерах. Якщо ваш додаток розгортається в межах обмежень надається постачальником інфраструктури, ви можете очікувати більш швидкий вихід на ринок, оскільки більшість компонентів, ОС і проміжного програмного забезпечення гарантовано будуть доступні.

4.3. IaaS інфраструктура як послуга

IaaS була початковою концепцією хмарних сервісів. У цій моделі постачальник створює масштабовані апаратні служби в хмарі і надає модифікацію програмних фреймворків для створення клієнтських віртуальних машин. Це забезпечує максимальну гнучкість при розгортанні, але вимагає більших зусиль з боку клієнта.

5. Ключові функції хмар

6. Сценарії використання Cloud + SCADA

7. Проблеми інтеграції Cloud та SCADA

Функціональні

1. Security (безпека)
2. Performance (продуктивність)
3. Reliability (Надійність)

Операційні

1. More complex (дуже складні)
2. Require DevOps (потребує постійного оновлення)
3. New set of technologies (новий набір технологій)

8. Переваги інтеграції Cloud та SCADA

1. Cloud systems are more easier to work with (з хмарними системами простіше працювати)
2. Security better addressed in Cloud (Безпека краще розроблена в Cloud)
3. Is an intermediary between systems ( Є посередником між системами)
4. More efficient (Ефективніше)
5. Huge amount of stuff already done (Величезна кількість функцій вже реалізовано)

9. Необхідність інтеграції SCADA з Cloud

1. Mid to Big systems (від середніх до великих систем)
2. Integration with other systems (інтеграція з іншими системами)
3. Analytics (необхідність аналітики)
4. Amount of data (велика кількість даних)
5. Any of three needed: Price, Features, Time-to-market (Будь-який з трьох необхідних: ціна, характеристики, терміни продажу)

10. Промислові Cloud

• https://www.predix.io/
• https://siemens.mindsphere.io
• https://developer.thingworx.com