12.2 Общие характеристики сервисов DSaaS ГОСТ Р 70860—2023

DSaaS позволяет пользователям хранить и извлекать информацию в любом месте и в любое время при наличии подключения к сервису DSaaS. Сервисы DSaaS поддерживают масштабируемость с точки зрения объема хранимой информации и обладают надежностью с точки зрения доступа к информации из любого типа приложений независимо от систем или устройств, на которых эти приложения работают.

Приложения и системы используют DSaaS для доступа к облачному хранилищу через соответствующие протоколы. Эти протоколы могут поддерживать географически удаленные ресурсы хранения и поддерживать виртуализацию используемых мест хранения, так что при необходимости резервное или реплицированное хранилище становится доступным для обеспечения устойчивости к точечным сбоям.

Сервисы хранения данных имеют следующие общие отличительные особенности:

а) долговечность. Данные хранятся в одном или нескольких местах, контролируемых поставщиком облачной службы. Сервисы DSaaS должны обеспечивать хранение данных без потери информации в связи со стихийными бедствиями, человеческим фактором или техническими ошибками. Для этого можно сделать несколько реплик или резервных копий данных, которые могут предлагаться как часть сервиса или могут быть реализованы потребителем облачной службы с использованием функциональных возможностей сервиса DsaaS;

б) доступность. Сервисы DSaaS обеспечивают хранение и извлечение данных по запросу для удовлетворения потребностей приложений и систем потребителя облачной службы;

в) безопасность. Сервисы DSaaS должны надежно хранить информацию. В частности, несанкционированный доступ к данным потребителей сервиса облачных вычислений должен быть невозможен. Желательно обеспечить шифрование данных, хотя эту задачу может выполнить потребитель облачной службы, поскольку шифрование связано с затратами и снижением скорости работы;

г) фиксированные затраты. При использовании DSaaS заказчик обычно платит только за фактически используемые ресурсы для хранения данных. Для некоторых сервисов DSaaS информация, которая используется реже, может храниться в более дешевых системах хранения данных, которые, в связи с невысокой стоимостью, могут обеспечить не такую высокую скорость доступа к данным;

д) широкие возможности для управления. DSaaS поставщика облачной службы располагает политиками и процессами управления жизненным циклом хранения данных, которые позволяют пользователям и разработчикам сосредоточиться на решении прикладных задач и не беспокоиться об управлении информацией.

DSaaS, как показано в таблицах 1 и 2, можно разделить по типу хранения и по категории сервисов. Каждый сервис хранения имеет один или несколько сервисных интерфейсов, таких как драйвер блочного устройства, интерфейс файловой системы или API хранилища объектов, которые используются клиентским ПО. Эти API работают через сеть, поскольку в большинстве случаев предполагается, что функциональные возможности для хранения данных существуют в системе, отличной от системы, на которой запущено клиентское ПО.

Таблица 1 — DSaaS по типу хранения данных

Сервис

Описание

Сервис хранения файлов

Сервисы хранения файлов предлагают хранение с использованием обычной модели файловой системы, при которой файлы содержатся в каталогах внутри томов. Сервис хранения обычно предоставляется для клиентского ПО с использованием протокола NFS (NFS 4.2 — IETF 7862), а соответствующие тома монтируются в клиентскую среду с помощью драйвера клиента NFS. В частности, сервисы хранения файлов можно монтировать в ВМ и контейнеры, чтобы обеспечить долговременные возможности хранения данных в этих средах. Сервисы хранения файлов обычно работают по сети [как устройства сетевого хранения (NAS)] и могут использоваться несколькими клиентами одновременно. Поскольку хранилище виртуализируется сервисом хранения файлов, оно поддерживает широкие возможности для масштабирования и отличается исключительной долговечностью.
Дублированные копии файлов хранятся в разных, физически разделенных, местах. Хранящиеся данные могут быть зашифрованы (см. [5]). Шифрование данных должно осуществляться с применением защищенных протоколов, в которых используются криптографические механизмы, определяемые национальными документами по стандартизации Российской Федерации, таких какЛЭ 1.2/TLS 1.3 (см. [6], [7]) или IPSec (см. [8], [9]). Многим приложениям необходим доступ к общим файлам и файловой системе. Такой тип сервисов хранения данных поддерживается в основном сетевыми хранилищами (NAS). Этот тип сервисов идеально подходит для таких вариантов использования, как крупномасштабные репозитории контента, среды разработки, медиахранилища или домашние каталоги пользователей

Сервис хранения объектов

Сервисы хранения объектов хранят данные в виде объектов данных в плоском, неиерархическом пространстве имен (пул хранения, корзина или контейнер), где каждый объект имеет уникальный идентификатор или ключ. По сути, сервис хранения объектов работает на основе модели «ключ — значение», где в качестве объекта выступает значение. Кроме того, каждый объект данных может иметь произвольный объем пользовательских метаданных, связанных с ним. Потенциально это гораздо больший объем, чем тот, который доступен в стандартных файловых системах.
Сервисы хранения объектов обладают высокой масштабируемостью, поскольку они не привязаны к конкретному аппаратному обеспечению для хранения и могут включать несколько устройств хранения. Отдельные объекты также могут иметь очень большой объем. Сервисы хранения объектов могут одновременно использоваться для хранения и могут включать несколько устройств хранения.
Отдельные объекты также могут иметь очень большой объем. Сервисы хранения объектов могут одновременно использоваться несколькими клиентскими приложениями.
Сервисы хранения объектов обычно предлагаются через REST API, который доступен клиентам удаленно через сетевое подключение. REST API (например, Amazon S3 API) не похож на интерфейс обычной файловой системы, поэтому клиентские приложения должны быть специально разработаны и написаны для использования сервисов хранения объектов. Сервисы хранения объектов особенно удобны для использования с неструктурированными данными (например, изображениями), которые обновляются относительно редко (обновление происходит путем замены всего объекта новой версией). Сервисы хранения объектов также обычно работают медленнее, чем сервисы хранения файлов

Сервис блочного хранения данных

Сервисы блочного хранения данных обеспечивают широкополосный доступ с низкой задержкой к устройствам хранения данных на уровне блоков. Эти сервисы предоставляют клиентской системе аналог систем Direct Attached Storage (DAS) и Storage Area Network (SAN). Эта низкоуровневая форма доступа к ресурсам хранения предлагает заказчикам более развитые средства контроля и потенциально более высокую скорость работы, чем другие виды сервисов DSaaS.
Таким образом, использование сервиса блочного хранения данных можно сравнить с подключением к клиентской системе дополнительных аппаратных устройств хранения данных. Сервисы блочного хранения обычно предназначены для работы в пределах одного центра обработки данных, поскольку при доступе к сервисам через удаленные сети существенно возрастает задержка.
Обычно для доставки сервисов блочного хранилища по сети используются специализированные протоколы SAN, такие как iSCSI (IETF 7143). Удаленные устройства хранения данных представляются клиентскому ПО как смонтированный том, точно так же, как если бы это был диск, локально подключенный к системе, на которой запущено клиентское ПО. Сервисы блочного хранения могут иметь файловые системы, построенные поверх них клиентским ПО, или же клиентское ПО может использовать блочный интерфейс напрямую. Второй вариант используется, когда клиентское ПО является, например, ПО базы данных (например, база данных SQL) или ПО потоковой обработки (например, Apache Kafka)

Существуют категории облачных сервисов, которые изначально основаны на функциях хранения данных, но их функциональные возможности в этой области не ограничиваются просто хранением данных, а их интерфейсы сервисов, доступные клиентам, обычно соответствуют конкретным требованиям клиентского ПО. Эти категории облачных сервисов, описанные в таблице 2, используют один или несколько типов хранилищ, описанных в таблице 1, но функция хранения не является основной функциональной возможностью, предоставляемой клиентам.

Таблица 2 — Преимущества для потребителей облачных служб

Сервисы хранения данных

Отличительные особенности

Сервисы баз данных NoSQL

Сервисы баз данных NoSQL предлагают возможности хранения и извлечения различных форм неструктурированных данных, таких как документы, изображения, фильмы и большие двоичные данные. В этой категории имеется широкий спектр базовых технологий, которые можно классифицировать различными способами, как, например:

  • кеш типа «ключ — значение»;
  • хранилище типа «ключ — значение»;
  • хранилище типа «ключ — значение» (согласованное в конечном счете);
  • хранилище типа «ключ — значение» (упорядоченное);
  • сервер типа «данные — структуры»;
  • хранилище кортежей;
  • база данных объектов;
  • хранилище документов;
  • база данных с широким значением столбца (Wide Column Store);
  • нативная многомодельная база данных;
  • графовая база данных

Сервисы баз данных SQL

SQL (или реляционные) сервисы баз данных хранят структурированные данные в табличном формате, что позволяет создавать потенциально сложные запросы для извлечения данных в соответствии с требованиями клиента и выполнять динамическое обновление содержимого базы данных.
SQL — это интерактивный язык программирования, который создан на базе отраслевых стандартов и предназначен для отправки запросов, обновления и управления данными и наборами данных в системе управления базами данных
Стандарт SQL (см. [10]). Современные базы данных SQL поддерживают обнаружение столбцов в широком диапазоне наборов данных: не только в реляционных таблицах/представлениях, но и в XML, JSON, пространственных объектах, объектах в виде изображений (двоичных объектах большого размера и символьных объектах большого размера) и в семантических объектах.
Существует множество различных технологий баз данных SQL, которые предлагаются в виде облачных сервисов

Сервис хранения очередей сообщений

Функциональные возможности очередей сообщений доступны в виде облачных сервисов и обычно связаны с распределенной асинхронной формой обработки и системной архитектурой, которая получает все большее распространение.
Многие системы очередей сообщений имеют возможность сохранять сообщения в хранилище. Сообщения могут сохраняться не только для того, чтобы не потерять их и извлечь при необходимости, но также для содействия обработке потоков, которая требует крупномасштабного анализа множества событий для извлечения полезной практической информации. Сохранение сообщений может создавать большую нагрузку на системы хранения данных из-за большого объема и высокой скорости доставки сообщений

Сервисы на основе технологии блокчейн и распределенных реестров

Облачные сервисы на основе технологии распределенных реестров (DLT), такие как облачные сервисы блокчейн, поддерживают предоставление и использование распределенных реестров, которые представляют собой одну из форм базы данных транзакций.
Облачные сервисы DLT обычно предоставляют функциональные возможности для запуска узла DLT, включая экземпляр ПО платформы DLT и возможности хранения реплик самого распределенного реестра

Аналитические сервисы

Функции аналитической обработки основаны на обработке большого количества данных. Такие большие объемы данных и их высокая скорость обработки требуют определенной поддержки со стороны сервисов хранения, в которых размещены данные. Многие поставщики облачных служб предоставляют специализированные сервисы облачного хранения данных, которые поддерживают анализ данных

Сервисы управления файлами

Сервис управления файлами представляет собой тип облачного сервиса с прикладными функциональными возможностями, который обеспечивает автоматическую репликацию файлов между пользовательскими устройствами и облачным хранилищем и позволяет нескольким пользователям совместно использовать и обновлять файлы

Федеративные сервисы хранения данных

В случае федеративных сервисов хранения данных ресурсы хранения могут быть прозрачно объединены между различными облачными хранилищами, включая локальные, частные или публичные облачные среды, независимо от того, предлагаются ли функции хранения файлов, блоков или объектов. Следует иметь в виду, что простые возможности репликации или восстановления после сбоя обычно не означают, что сервис хранения является федеративным

Примечание — Данные сервисы хранения данных могут предоставляться как постоянное хранилище или как хранилище в оперативной памяти

[из 12.2 Общие характеристики сервисов DSaaS ГОСТ Р 70860—2023]