"Создание и обработка больших медицинских баз на основе облачных технологий"

Низкая конкурентность рынка. В стране немало провайдеров инфраструктуры, но, как правило, они предлагают исключительно vps (virtual private server) — отдельные серверы с ограниченным функционалом под базовые задачи. Selectel же был готов предлагать полноценную инфраструктуру: виртуальные серверы, облачные базы данных, Managed Kubernetes и другие услуги.
Наличие «местного» эксперта. В Узбекистане был представитель, хорошо знакомый с рынком. Его рассматривали как проводника в локальный бизнес.
Все эти пункты доказывали: услуги Selectel могут быть полезны локальному рынку. И Узбекистан — хорошее место для масштабирования облака компании и «тестирования» удаленного облачного региона
В апреле 2021 года Selectel решил создавать новый регион в составе облачной платформы в Узбекистане — uz-1. По надежности и функциональности он должен соответствовать облаку в Москве и Санкт-Петербурге.
В терминологии провайдера регион — это группа оборудования, которая размещена в отдельном дата-центре. Каждый регион имеет обособленное от других подключение к линиям электроэнергии, автономные источники электропитания и охлаждения, а также выделенные каналы связи. Таким образом, возможный сбой в одном дата-центре не повлияет на все регионы — это базовое требования для обеспечения отказоустойчивости облака.
Еще в 2020 году Selectel озаботился разработкой модели облака, в котором будет несколько сильно удаленных друг от друга регионов. Это было важно для дальнейшей экспансии бизнеса компании. Удаленные регионы должны работать так же надежно, как в собственных дата-центрах компании в Москве и Санкт-Петербурге. У Selectel был опыт создания облака в Новосибирске, но впервые новый регион запускался за пределами России.
Техническая сторона создания нового региона в облаке, если это не в первый раз, — не самая сложная. Разработчикам облачной платформы не нужно ездить для этого в Ташкент — все удаленно. В отличие от инженеров компании, которые посетили дата-центр, где размещались физические серверы под регион облака. Им нужно было проконтролировать их подключение и работу.
Каждый регион в Selectel делается по образу и подобию — кастомизация будет с большой вероятностью костыльной и сложной в поддержке. Важно, чтобы регионы были равноправны в числе облачных сервисов и одинаково управлялись через control plane – панель управления my.selectel.ru.
Программная часть создания облака заняла около трех недель. Нередко запустить сервис в новом регионе можно быстрее, чем в уже сформировавшемся. Когда в регионе еще нет клиентов, сервисы, которые работают с данными, запускать проще. В целом, запускать что-то с «нуля» легче, чем адаптировать к проду. Так, например, бэкапы по расписанию в Ташкенте появились раньше, чем в Москве.
Под этот проект выделили десяток «жирных» серверов с многоядерными процессорами AMD 7742: частота 2.3 ГГц, SSD-диски Micron 7300 PRO, память DDR4 2933 МГц. На этих мощных машинах можно было «поселить» много клиентов, причем «соседей» они бы даже не почувствовали. Выбор конфигурации серверов помог экономнее разместиться в дата-центре.
Еще одна задача — найти подходящий дата-центр в Узбекистане, который бы удовлетворял требованиям Selectel по охлаждению оборудования, системам резервирования, квалификации сотрудников.
ЦОДов в Узбекистане не очень много — есть дата-центры местных провайдеров, есть модульный ЦОД от Huawei, который ввели в эксплуатацию в 2021 году. Еще несколько перспективных объектов сейчас строятся.
Выбранный Selectel дата-центр — UZINFOCOM — хороший вариант по соотношению качества и цены. Кроме того, инженеры Selectel сделали регион в облаке отказоустойчивым.
«Резервирование оптических каналов мы делали самостоятельно: выбрали второго интернет-провайдера, который проложил дополнительные каналы по нашему запросу. Это было необходимо для повышения стабильности оптической сети. Серверы, на котором создан регион, стоят в разных стойках дата-центра, поэтому базовое резервирование есть и на уровне инфраструктуры», — объясняет Александр Худяков.
В UZINFOCOM есть системы резервирования электроэнергии с ДГУ. Благодаря этому, когда не так давно в Ташкенте было массовое отключение электричества, клиенты облака Selectel этого не заметили — все работало. Кроме того, в этом дата-центре квалифицированные инженеры, что было одним из важных требований к подрядчику. У них большой опыт работы с серверами, они хорошо знакомы с современным программным обеспечением и концепциями в разработке. Большинство сотрудничают с зарубежными провайдерами, поэтому хорошо владеют английским языком.
Selectel планирует масштабировать регион. Сейчас среди клиентов uz-1 — местные и российские компании, которые развиваются в Узбекистане.
Подавляющее большинство клиентов — средний и малый бизнес, но есть и несколько крупных игроков — например, сеть розничных магазинов. Разброс сфер большой: есть несколько ритейлеров, представители e-commerce, компании, которые разрабатывают ПО и занимаются финансовыми услугами, промышленные предприятия. На данный момент в Узбекистане представлены почти все облачные сервисы Selectel, доступные для клиентов других регионов облачной платформы. Пока нет специфических IaaS-продуктов типа виртуалок с GPU или высокочастотных инстансов HighFreq Line. Но и спроса на них тоже пока нет.
Помимо укрупнения региона, в планах компании — предоставить клиентам все PaaS-сервисы. Сейчас в uz-1 доступна услуга Managed Kubernetes — в 2021 году Selectel занял первое место в рейтинге провайдеров Kubernetes от Cnews. На очереди к подключению в Узбекистане — облачные базы данных и объектное хранилище.
В настоящее время «облачными вычислениями» интересуются как ИТ-специалисты, так и пользователи медицинских организаций, и это на самом деле перспективное направление. Облачные вычисления – аппаратно-программное обеспечение, представляющее собой динамически масштабируемый способ доступа к внешним вычислительным ресурсам,
программам и данным в виде сервиса, предоставляемого посредством
Общеизвестного Интернета или локальной сети, который базируется на трѐх ключевых компонентах:

• 
  Консолидация – объединение вычислительных ресурсов либо структур управления в едином центре обработки данных.
  
• 
  Виртуализация – процесс представления набора вычислительных ресурсов или их логического объединения, дающий какие-либо преимущества перед оригинальной конфигурацией.
  
• 
  Программное обеспечение как сервис – модель развертывания приложения, подразумевающая предоставление приложения конечному пользователю как услуги по требованию посредством сети, а чаще всего посредством Интернет-браузера.
  
• 
  С момента своего появления компьютерные сети совершили огромный шаг вперёд. От простейших операций с передачей битов данных между двумя компьютерами, до тысяч терабайт в час по всему свету, окутанному проводами и беспроводными сетями. Совершенствование web-технологий и относительная простота в освоении языков программирования позволяют решать сложные вычислительные задачи, имея лишь доступ к Сети.
  
• 
  Облачные технологии (от англ. Cloud - облако), говорить о которых стали еще в 60-х годах прошлого века, стали возможны в задуманном виде лишь в последние несколько лет и позиционируются разработчиками как самые доступные и безопасные решения для обычного пользователя на рынке хранения и обработки информации.
  
• 
  Облачные вычисления позволяют снять нагрузку с компьютера конечного пользователя и вынести обработку информации на мощный вычислительный кластер, подключенный к сети Интернет и предоставляющий ресурсы для обработки данных. Пользователю при этом доступны лишь данные, вводимые в программу и возвращаемые из неё. Таким образом, операции с данными, что ранее были доступны лишь крупным корпорациям, теперь служат всем, кто имеет выход в мировую сеть.
  
• 
  В этой работе я хочу рассказать о появлении облачных технологий, принципах их работы, о способах реализации облачных вычислений с помощью языка Python, а так же рассмотрю пример создания системы облачной обработки информации, созданной при помощи этого языка.
  

«Облачный подход» позволяет организовать динамическое предоставление услуг, когда медицинские организации могут регулировать объем своих ресурсов в зависимости от реальных потребностей без долгосрочных обязательств, производя оплату за услуги по факту. Облачные приложения отличает экономичность, доступность, удобство совместной работы.
Однако все ли бизнес-процессы в здравоохранении необходимо переносить в «облака»?
К чему приведет миграция от корпоративного программного обеспечения для пользователей, которые будут проводить большую часть своего рабочего времени перед браузером с открытым облачным приложением?
Сторонники корпоративного программного обеспечения сдержанно относятся к «облачным вычислениям», мотивируя свое решение тем, что корпоративная система - функциональный, сложный продукт, созданный для данной медицинской организации под ее видение и специфические требования. В этом есть большая доля истины, так как помимо базовых требований, определѐнных нормативными документами здравоохранения и
системы обязательного медицинского страхования, есть специфические особенности работы регионов, проводящих новаторские исследования, обеспечивающие пользователей расширенной аналитической информацией, в том числе в научных целях и для принятия управленческих решений. При этом, как правило, разработчикам приходится вносить изменения не только во входные документы и отчѐты, но и в структуру базы данных.
Почему многие предпочитают пользоваться тем, что создано внутри организации?
Потому что созданное внутри ориентировано на задачи конкретной медицинской организации, и не факт, что универсальная разработка, какой бы эффективной она ни была, будет отвечать требованиям именно этой организации. Обеспечение пользователя инструментом, позволяющим что-то реализовать под себя, создав собственный интерфейс
– путь тупиковый, так как пользователи
– не программисты, им нужно дать готовое приложение для решения их задач.
Пользователь не особенно интересуется технологиями, поэтому сам факт того, что теперь он может работать через Интернет, так же оставит его равнодушным. Экономия финансов, которую получит его медицинская организация от перехода в облака, его тоже не очень волнует.
С другой стороны у сторонников «облачных вычислений» совсем другое мнение. «У нас очень простой сервис, который решает именно вашу задачу, работать в нем просто приятно». Простота продукта увеличивает вероятность того, что потенциальный клиент сможет самостоятельно пройти по своему бизнес-процессу и убедиться, что продукт решает его конкретные задачи – фактически проведет самостоятельное внедрение.
Простота при первом знакомстве часто не сочетается с удобством и
функциональной полнотой для постоянных пользователей. Кроме того, много технических ограничений накладывает специфика разработки браузерных приложений, ориентированных на выполнение информационно ѐмких разнообразных повседневных операций. Акцент на простоте и хорошем визуальном дизайне сервисов связан не с тем, что разработчики «облачных технологий» заботятся о своих пользователях больше разработчиков традиционного программного обеспечения, на самом деле у них просто нет
выбора.
«Облачные технологии» – хорошее решение для мелких и средних медицинских организаций, не имеющих возможности содержать инфраструктуру силами собственных специалистов.
Для крупных организаций созданные медицинские информационные системы дают огромное преимущество – они уже созданы и существуют, и все, что нужно делать, – это поддерживать их работоспособность. Безусловно, развитие требует новых возможностей, в том числе в части «облачных вычислений». Главный вопрос – как это будет совмещаться с существующей в компании системой, сколько времени займет, и будет ли совместно работать эффективно, а все непонятное рождает противодействие.
Как найти баланс между простотой «облачных продуктов» и функциональной полнотой медицинской информационной системы? Все ли бизнес-процессы в здравоохранении необходимо перевести в «облако», или лишь те, которые при наличии простоты обеспечат эффективность как для медицинского персонала, так и для пациентов?
Для медицинских организаций необходима гибридная система, включающая традиционные приложения для бизнес-процессов с большим количеством постоянно вводимой информации и необходимостью получения информационно ѐмких отчетов и приложения, эффективно решающие задачи через web-интерфейс. В рамках такой системы пользователь может работать одновременно с частным и публичным облаком, распределяя между ними различные задачи. Гибкость подобного подхода позволит удовлетворить большую часть специалистов и медицинских работников.
Удаленная или мобильная работа характерна только для небольшой отдельной части медицинских работников, так как медицинская помощь и медицинские услуги оказываются медицинскими работниками на своих рабочих местах по месту нахождения организации.
Для отдельных бизнес-процессов медицинской организации переход на «облачные технологии» оправдан и целесообразен – различные дополнительные сервисы, ориентированные на браузер, например, для пациента – возможность ознакомиться через интернет с расписанием работы врачей и удаленно записаться к нужному врачу в любую поликлинику, или получить сведения о готовности лабораторных или инструментальных
исследований, и при определенных условиях получить их результаты; для врача – удаленный доступ к электронной медицинской карте пациента или централизованному хранилищу медицинских изображений; для руководителей – оперативный доступ к медико-статистической, финансово-экономической информации или к аналитическим данным.
Далее, по мере создания информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, отвечающей требованиям доступности и безопасности, учитывая оценки других рисков, с учетом целесообразности переноса существующих приложений в «облачную среду» как с технической, так и с экономической точек зрения создавать «частное облако» с эволюционным переходом в «публичное».
Вычисления - это предоставление вычислительных услуг, включая серверы, хранилище, базы данных, сети, программное обеспечение, аналитику и интеллектуальные данные, через Интернет-облако, предлагая клиентам более быстрые инновации, гибкие ресурсы и минимизацию затрат при расширении бизнеса.
Компании платят только за используемые облачные сервисы, что способствует снижению эксплуатационные расходов, более эффективному управлению и масштабированию ИТ-инфраструктуры по мере изменения потребностей бизнеса.
Задачи обеспечения предоставления услуг облачных вычислений решаются с помощью облачных систем, которые представляет собой совокупность аппаратно- программного обеспечения и облачной ИТ- инфраструктуры.
Как показывает практика, эффективность и надежность облачной системы зависит от ее архитектуры.
Исследование архитектур построения облачных систем представляет научно-практический интерес.
Объектом исследования бакалаврской работы являются облачные системы.
Предметом исследования бакалаврской работы являются архитектуры построения облачных систем.
Цель выпускной квалификационной работы – исследование особенностей архитектур, используемых для построения облачных систем.
Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

• 
  произвести анализ существующих архитектур построения облачных систем;
  
• 
  проанализировать методологии проектирования архитектур
  

информационных систем и разработать модель логической архитектуры для построения облачной системы;

• 
  проанализировать эталонные архитектуры промышленных платформ и разработать модель физической архитектуры для построения облачной системы.
  

Методы исследования – облачные технологии, методы проектирования информационных систем.
Практическая значимость бакалаврской работы заключается в разработке модели архитектуры облачной системы, обеспечивающей высокую эффективность предоставления услуг пользователям.
Данная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы и приложения.
Первая глава посвящена обзору и анализу архитектур построения облачных систем.
Вторая глава посвящена выбору метода и проектированию логической архитектуры для построения облачной системы.
В третьей главе описан процесс проектирования физической архитектуры для построения облачной системы на основе SOA.
В заключении описываются результаты выполнения выпускной квалификационной работы.
Приложение содержит фрагменты программного кода приложения.
Бакалаврская работа состоит из 85 страниц текста с приложением, 24 рисунков, 5 таблиц и 22 источников.