Сокращение операционных издержек бизнеса с помощью Infrastructure as Code при управлении высоконагруженными системами

Аннотация: в статье рассматриваются возможности сокращения операционных издержек бизнеса с помощью метода Infrastructure as Code (IaC) при управлении высоконагруженными системами. Анализируются теоретические аспекты IaC, его основные компоненты и преимущества. Приводятся примеры успешного применения данной технологии в таких компаниях, как Netflix, Airbnb, Stripe, Microsoft, Capital One и Amazon. Изучается влияние автоматизации и стандартизации процессов управления инфраструктурой на снижение затрат и повышение операционной эффективности. Особое внимание уделяется потенциалу IaC в обеспечении масштабируемости, оитказоустойчивости надежности систем.

Ключевые слова: операционные издержки, автоматизация, высоконагруженные системы, масштабируемость, отказоустойчивость, управление инфраструктурой.

REDUCING BUSINESS OPERATING COSTS WITH INFRASTRUCTURE AS CODE FOR MANAGING HIGH-LOAD SYSTEMS

Основная часть. Концепция IaC

Одним из ключевых принципов IaC является использование кода для описания всех элементов инфраструктуры, включая серверы, сети, базы данных и приложения. Это помогает стандартизировать процессы и повышает операционную эффективность.

Основные компоненты IaC - декларативное описание инфраструктуры, системы управления конфигурацией и инструменты автоматизации развертывания [1]. Декларативное описание позволяет задать желаемое состояние систем, упрощая управление изменениями и контроль версий. Системы управления конфигурацией автоматизируют применение изменений, гарантируя соответствие инфраструктуры заданным требованиям. Инструменты автоматизации развертывания обеспечивают автоматическое создание и настройку ресурсов, что сокращает временные и ресурсные затраты на управление инфраструктурой (таблица 1).

Таблица 1. Инструменты IaC и их характеристики [2, 3].

С точки зрения автора, применение IaC предоставляет такие преимущества как автоматизация и стандартизация процессов управления инфраструктурой, что способствует снижению операционных затрат и повышению общей эффективности. Автоматизация исключает человеческий фактор, уменьшая вероятность ошибок, связанных с ручным вмешательством [4]. Стандартизация позволяет добиться единообразия и повторяемости конфигураций. Дополнительно, IaC обеспечивает быструю адаптацию к новым условиям и требованиям бизнеса, так как изменения в инфраструктуре могут быть оперативно внесены и протестированы с минимальными затратами времени и ресурсов.

Тем не менее, использование IaC имеет свои ограничения. Одной из основных проблем является сложность внедрения новых инструментов, что требует специфических навыков и опыта. В нестандартных ситуациях, таких как непредвиденные сбои или уникальные требования к конфигурации, автоматизированные процессы могут оказаться недостаточными [5]. Важно также учитывать, что внедрение IaC требует начальных инвестиций в обучение и адаптацию, что может стать существенным препятствием для небольших компаний с ограниченными ресурсами.

Определение высоконагруженных систем

Высоконагруженные системы (ВНС) представляют собой IT- инфраструктуры, способные обрабатывать значительные объемы данных и обеспечивать высокую производительность при интенсивных нагрузках. Они характерны для онлайн-сервисов, социальных сетей, систем электронной коммерции, финансовых платформ и других приложений, требующих непрерывной работы и быстрого отклика на запросы пользователей [6]. ВНС характеризуются высокой степенью доступности, масштабируемости и отказоустойчивости, что позволяет им эффективно функционировать при значительном количестве одновременных пользователей и высоком трафике. В таблице 2 представлены основные аспекты управления ВНС, включая методы масштабирования, управления ресурсами и мониторинга производительности.

Таблица 2. Основные аспекты управления ВНС [7, 8].

С точки зрения автора, управление ВНС требует комплексного подхода, включающего не только технические решения, но и стратегическое планирование. Успех в этой области зависит от способности эффективно масштабировать ресурсы, своевременно обнаруживать и устранять проблемы, а также поддерживать высокий уровень отказоустойчивости и производительности. Основными вызовами в управлении ВНС являются обеспечение стабильности и надежности системы при нагрузках, оптимизация использования ресурсов и минимизация времени отклика [9]. Для их успешного решения необходимо применять различные методы и инструменты, способные обеспечить адаптивность системы к изменениям трафика и объема данных.

Сокращение операционных издержек с помощью IaC

Операционные издержки представляют собой расходы, связанные с ежедневным функционированием бизнеса, включая затраты на управление инфраструктурой, поддержание стабильности систем, оплату труда сотрудников и лицензирование программного обеспечения. Применение IaC существенно влияет на сокращение этих затрат за счет автоматизации и стандартизации процессов управления IT-инфраструктурой. IaC позволяет компаниям быстрее и эффективнее управлять ресурсами, минимизировать количество ошибок, снижать расходы на ручное администрирование и улучшать использование существующих ресурсов, что приводит к значительному снижению операционных расходов [10].

Одним из примеров использования IaC для сокращения операционных издержек является американская компания Netflix. Она активно использует IaC для автоматизации развертывания серверов и сервисов в облаке. На рисунке 1 представлена динамика соотношения чистой прибыли к операционным издержкам Netflix в процентах с 2016 по 2023 год, демонстрирующая улучшение финансовой эффективности компании.

Р ис. 1. Динамика соотношения чистой прибыли Netflix к операционным издержкам, % [11].

Применение инструментов, таких как Terraform, позволило Netflix значительно сократить время на развертывание инфраструктуры, снизить количество ошибок, связанных с ручным управлением, и улучшить общую стабильность системы.

Для адаптации к изменяющимся нагрузкам и требованиям IaC обеспечивает масштабируемость и гибкость. Американская компания Airbnb, ведущий онлайн-рынок аренды жилья и туристических услуг, применяет IaC в периоды пиковых нагрузок. Использование таких инструментов как Terraform и Ansible позволяет Airbnb быстро и эффективно развертывать дополнительные ресурсы, обеспечивая бесперебойное функционирование сервисов. В результате, операционная эффективность компании возрастает, так как автоматизация процессов позволяет более рационально использовать ресурсы, минимизировать простои и обеспечить высокое качество обслуживания клиентов. В 2023 году Airbnb завершила четвертый квартал с выручкой в размере 2,2 млрд долларов, что на 17% больше по сравнению с 1,9 млрд долларов в четвертом квартале 2022 года [12]. операционная издержка автоматизация высоконагруженный

Американская компания Stripe, ведущий провайдер интернет-платежных систем, применяет IaC для ускорения внедрения новых функций и исправлений, что позволяет стандартизировать и автоматизировать управление конфигурацией. Такой подход не только сократил время простоя, но и существенно уменьшил затраты на поддержание стабильности системы. В 2023 году общий объем платежей Stripe превысил 1 трлн долларов США, что на 25% больше по сравнению с 2022 годом [13]. Постоянные инновации в сервисах оформления заказов, такие как Stripe Payment Links и Stripe Checkout, а также гибкие компоненты пользовательского интерфейса Stripe Elements, сыграли важную роль в достижении этих результатов.

Microsoft использует IaC для повышения эффективности DevOps- процессов, которые объединяют разработку (Development) и эксплуатацию (Operations) для ускорения и улучшения выпуска программного обеспечения [14]. В 2023 финансовом году выручка в сегменте «Производительность и бизнес-процессы» увеличилась на 5,9 млрд долларов, что на 9% больше по сравнению с предыдущим годом. Выручка от продуктов Office Commercial и облачных сервисов выросла на 3,7 млрд долларов или на 10%. Доход от Office 365 Commercial увеличился на 13%, что было обусловлено ростом числа пользователей на 11% главным образом за счет предложений для малого и среднего бизнеса [15].

Применение IaC позволяет оптимизировать использование лицензий и инфраструктуры, что ведет к значительному сокращению затрат. Внедрение IaC в Capital One, американскую банковскую холдинговую компанию, является примером успешной реализации этой технологии. Автоматизация с использованием Terrafomi позволяет стандартизировать и воспроизводить конфигурации, существенно сократив время и трудозатраты на администрирование [16].

В 2023 году амортизация лицензионных активов в Capital One составила 230 млн долларов, по сравнению с 157 млн долларов в 2022 году [17]. Точная автоматизация процессов управления лицензиями позволила избежать лишних расходов на неиспользуемые или избыточные лицензии, что привело к значительному снижению затрат на программное обеспечение и повысило общую операционную эффективность компании.

Обеспечение высокой степени отказоустойчивости и надежности инфраструктуры является ключевым преимуществом применения IaC. В компании Amazon IaC используется для автоматизации процессов резервного копирования и восстановления данных. Это позволяет значительно сократить затраты, связанные с восстановлением после сбоев, и минимизировать время простоя систем. В 2022 году операционные расходы Amazon составили 492,9 млрд долларов при чистой прибыли в 11,3 млрд долларов. В 2023 году операционные расходы увеличились до 538,1 млрд долларов, при этом чистая прибыль достигла 17,5 млрд долларов [18].

Выводы