رایانش ابری (Cloud Computing) چیست؟ آشنایی با رایانش ابری و انواع آن

0 36
۵/۵ - (۲ امتیاز)

رشد بسیار زیاد داده ها و گسترش استفاده از خدمات متنوع که هر یک به زیرساخت های متنوع نیاز دارد، سازمان ها و کاربران را به فکر استفاده از فضایی انداخت که آن ها را از استفاده از هارددیسک های مختلف به منظور ذخیره داده و همچنین صرف هزینه گزاف برای خرید تجهیزات متنوع، بی نیاز کند. تکنولوژی مبتنی بر ابر که به آن رایانش ابری یا Cloud Computing گفته می شود، می تواند سرویس های مورد نظر کاربران را ارائه دهد و آن ها را از بسیاری از خطرات، مشکلات و هزینه ها مصون دارد.

فهرست

مفهوم رایانش ابری (Cloud Computing)

رایانش ابری یک مفهوم کلی برای هر بستری است که میزبانی خدمات از طریق وب را برعهده دارد. این تکنولوژی سبب تحولی تازه در بسترهای خدمات نرم افزاری، زیرساخت، رایانشی، ذخیره سازی و …. شده است.
به رایانش ابری در اصطلاح پردازش ابری یا محاسبات ابری نیز گفته می شود. اما در اصل این دو کلمه در حد کلمه رایانش بیانگر کارکرد دقیق این فضا نیستند. زیرا Computing به معنای اموری است که یک رایانه انجام می دهد. در حالی که پردازش و محاسبات تنها بخشی از وظایف دستگاه های رایانه ای است.
کلمه ابر نیز استعاره ای از شبکه ای از شبکه های وسیع مانند اینترنت است که کاربر عادی از پردازش هایی که سبب انجام عملیات مورد نظر می شود، اطلاعی ندارد.

تاریخچه رایانش ابری

Cloud Computing مفهومی است که به مرور کامل تر شده است و هنوز نیز در حال کامل تر شدن است. اما اگر بخواهیم تاریخچه مختصری از آن بیان کنیم، می توان گفت اولین بار جرقه ایجاد این فضا در بین دهه ی ۵۰ تا ۷۰ میلادی ایجاد شد. به این ترتیب که در آن زمان رایانه های مرکزی ایجاد شده بود که به دلیل هزینه زیاد تجهیزات همه ی افراد امکان تهیه ی آن را نداشتند. به همین دلیل افراد به صورت حضوری از رایانه های مرکزی که در اختیار همگان قرار می گرفت بنا به نیاز و زمانبندی که صورت می گرفت استفاده می کردند. به مرور این راهکار تکامل یافت.
در بین دهه ی ۷۰ تا ۹۰ میلادی ظهور ماشین های مجازی تکنولوژی را یک قدم به رایانش ابری نزدیک تر کرد. با استفاده از آن، فناوری زیرساخت ها را برای کاربران به اشتراک می گذارند. پس از آن اولین نرم افزار CRM سبب انقلابی در حوزه ارتباط با مشتریان شد.
بعد از آن از سال ۲۰۰۰ رایانش ابری شروع به اوج گیری کرد. شرکت های بزرگی همچون آمازون و گوگل از نرم افزارهای ابری به شکلی که امروزه در حال استفاده است، رونمایی کردند. آمازون بعد از حباب دات کام و با مدرن سازی مرکز داده نقش مهمی در گسترش استفاده از فضای ابری ایفا کرد. در یک سال اخیر نیز به دلیل افزایش حجم دورکاری ها و نیاز به اشتراک گذاری داده ها به دلیل شروع پاندمی استفاده از نرم افزارهای مبتنی بر ابر، در حال گسترش است.

بخش های مختلف رایانش ابری

فضای ابری می تواند شامل سه قسمت اصلی باشد. یکی از این قسمت ها کارگزار خدمات ابری یا Cloud service provider است که در واقع مسئول فراهم آوردن سرویس های مورد نظر و نگهداری داده ها است. بخش دیگر مالک داده یا Data owner است که داده های خود را به منظور نگهداری و یا انجام پردازش به محیط ابری برون سپاری می کند. بخش اصلی دیگر کاربر نهایی یا End user است که درخواست داده و یا استفاده از محیط ابری را دارد. اما به غیر از این سه قسمت اصلی در سال های اخیر بعضا فضای ابری دیگری در یک سطح پایین تر از ابر در نظر گرفته می شود که به آن مه یا Fog گفته شده و همان طور که در مقاله اینترنت اشیا چیست؟ بیان شد بیشتر به نگهداری داده های اینترنت اشیا می پردازد.
همان طور که بیان شد مالک داده یا کاربر انتهایی، مالک فضای ابری و زیرساخت های فیزیکی نیستند و برای بهره مندی از امکانات این فضا اقدام به اجاره و پرداخت هزینه در قبال سرویسی که از ابر می گیرند، می کنند. عدم اختیار و کنترل روی داده ها در فضای ابری و به دلیل اینکه تحت نظر کارگزاری به جز مالک داده است، می تواند امنیت داده ها را با چالش روبه رو سازد که در مقالات آینده به تفضیل به آن خواهیم پرداخت.

معماری فضای ابری

اگر بخش های مختلف فضای ابری را در نظر بگیریم، معماری این محیط به دو بخش قسمت جلویی یا Front-end که توسط کاربر قابل استفاده است و قسمت عقبی یا Back-end که توسط میزبان استفاده می شود، قابل تقسیم است.  در ادامه به معرفی هر یک از این بخش ها می پردازیم.

بخش Front-end

همان طور که گفته شد این قسمت مربوط به مشتری است و کاربر طبق خواسته و نیازی که دارد از آن استفاده می کند. کاربر با استفاده از مرورگر یا برنامه ای که توسط سازمان خاصی برای رایانش ابری طراحی و اجرا شده باشد، از خدمات محیط ابری و به منظور رایانش ابری استفاده می کند.

بخش Back-end

این بخش در اختیار میزبان فضای ابری است. یعنی زیرساخت رایانه ای متعلق به سرویس دهنده مانند رایانه ها، سرورها، سیستم های عامل و دستگاه های ذخیره سازی که مدیریت آن در اختیار بخش فنی یا مدیریت سازمان است. این بخش بستری برای ماشین های مجازی، سیستم امنیتی، دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات و سرورها است.

back-front
معماری فضای ابری

مدل لایه ای رایانش ابری

مدل لایه ای رایانش ابری شامل ۵ لایه است که هر کدام وظیفه مختص به خود را انجام داده و در عین حال با دیگر بخش ها از طریق واسط در ارتباطند. بالاترین لایه در این مدل، کاربر است که شامل سخت افزار یا نرم افزارهایی است که به منظور تحویل برنامه کاربردی یا ارائه سرویس از ابر استفاده می کنند. در سطح بعدی سه بستر وجود دارد که هرکدام از این بسترها وظایف منحصر به فرد خود را داشته و سرویس ویژه ای به کاربر ارائه می دهند. این سه بستر عبارتند از:
زیر ساخت به عنوان سرویس یا Infrastructure-as-a-Service یا به اختصار IaaS که زیرساخت رایانه ای را به عنوان یک سرویس به مشتری ارائه می دهد و او را از خرید سخت افزارها و نرم افزارها و تجهیزات گران قیمت بی نیاز می کند. در برخی موارد نیز به جای فراهم کردن زیرساخت مناسب، ارائه دهندگان وظایفی از قبیل نگهداری سیستم ها، پشتیبانی از داده ها را به عهده دارند.
پلتفرم به عنوان سرویس یا Platform-as-a-Service یا به اختصار PaaS که شامل پایگاه داده، سیستم عامل ها، ابزارهای توسعه و میان افزارها، کامپوننت های از پیش ساخته شده، کتابخانه های مورد نیاز برای برنامه نویسی، سرورها و…. است. PaaS امکان ادغام داده ها را برای افزایش سرعت دسترسی به آن ها فراهم می سازد.
نرم افزار به عنوان سرویس یا Software-as-a-Service یا به اختصار SaaS، برنامه های کاربردی به عنوان سرویس است. کاربران عادی بیشتر از این سرویس فضای ابری استفاده می کنند. این سرویس بی نیاز از بارگیری و نصب نرم افزارها روی کامپیوترهای شخصی هر کاربر است. همچنین وظیفه تعمیرات، نگهداری و عیب یابی نیز همگی بر عهده ارائه دهنده سرویس است.
لایه آخر و پایین ترین لایه، سرور است که مجازی بوده و یا می توان گفت شامل سخت افزار و یا نرم افزاری است که برای تحویل سرویس و خدمات ابر طراحی شده است. این سرور از هرجایی قابل دسترسی است و پایدار و سریع هستند.

cloud computing
مدل لایه ای رایانش ابری

دو بستر دیگر نیز در رایانش ابری وجوددارد که کمتر در ارائه مدل اصلی از آن ها نام برده می شود این دو بستر عبارتند از:
پشتیبان تلفن همراه به عنوان سرویس یا Mobile backend as a service یا به اختصار MBaaS که در آن توسعه دهندگان برنامه های وب و تلفن همراه به دنبال پیوند برنامه های خود با ذخیره سازی ابری یا خدمات محاسبات ابری توسط برنامه نویسی هستند.
محاسبه بدون سرور یا Serverless computing یا Function-as-a-Service یا به اختصار  FaaS که در آن کاربر نیاز نیست برای اجرای کدهای back-end سرور یا ماشین مجازی اجاره کند. بلکه در آن، کارگزار ابر شروع و توقف ماشین مجازی را برای اجرا و پردازش درخواست های کاربر مدیریت می کند.

مدل های پیاده سازی ابر

طبق تعریفی که سازمان ملی فناوری و استاندارها ارائه می دهد، پیاده سازی و استفاده از ابر به سه حالت اصلی قابل دسته بندی است که هر کدام متناسب با نیاز سازمان ها و شرکت ها مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به هر یک از انواع ابر خواهیم پرداخت.

ابر عمومی ( Public Cloud)

ابر عمومی یا ابر خارجی در واقع به فضای رایانشی ابری ای اشاره می کند که در آن شخص ثالث (سازمان، شرکت و …) زیرساخت و تجهیزات را فراهم کرده و در اختیار عموم مشتریان قرار می دهد. کاربران نیز از طریق اینترنت به یک منبع با قدرت محاسباتی عظیم دسترسی خواهند داشت. ابر عمومی از قابلیت مقیاس پذیری بالایی به منظور پاسخگویی به درخواست های کاربران و در اختیار قراردادن منابع برای آن ها دارد. در ابر عمومی هزینه ها به ازای منابعی که در اختیار هر کاربر قرار می گیرد، محاسبه شده و از او دریافت می شود. از جمله معروف ترین فضاهای ابر عمومی می توان به AWS آمازون و ابر گوگل (Google Cloud) اشاره کرد.

ابر خصوصی (Private Cloud)

ابر خصوصی به منظور استفاده درون سازمانی طراحی شده است. در واقع سازمان ها و شرکت هایی که مایلند از برخی مزایای سیستم عمومی در حالی استفاده کنند که بر روی اطلاعات یا سرویس ها کنترل داشته باشند، به سمت استفاده از ابر خصوصی می روند. اغلب سازمان ها زیرساخت را در داخل شرکت خود فراهم می سازند اما اگر این زیرساخت در مرکز داده شرکت دیگری قرار داشته باشد به آن ابر خصوصی برون سازمانی گفته می شود.

ابر ترکیبی (Hybrid Cloud)

در این ابر که بیشترین استفاده را نسبت به دو فضای ابری دیگر دارد، بخشی از پروژه در ابر عمومی و بخشی از آن در ابر خصوصی پیاده سازی می شود. به همین دلیل سرویس دهندگان متنوعی برای ارائه خدمات به کاربر در این نوع ابر وجود خواهند داشت. استفاده از ابر ترکیبی امکان بازیابی داده ها در صورت از بین رفتن و کاهش هزینه فراهم کردن تجهیزات سخت افزاری در هنگام توسعه مرکز داده را فراهم می سازد.
البته مدل های ابری دیگری نیز وجود دارد که کمتر از سه مدل ذکر شده کاربرد دارند. این مدل ها بنا به سیاست های سازمان ها به جای مدل های اصلی استفاده می شوند. مدل های جانبی پیاده سازی ابر عبارتند از:

ابر انجمنی (Community Cloud)

ابر انجمنی یا گروهی همانند ابر عمومی است اما تعداد کاربران کمتری از آن استفاده می کنند. در اصل می توان گفت سازمان هایی که نیازهای یکسانی دارند و تمایل به، به اشتراک گذاری زیرساخت به منظور کاهش هزینه های خود دارند از این ابر به طور مشترک استفاده می کنند. اگرچه میزان امنیت و محرمانگی و سازگاری این ابر نسبت به ابر عمومی بیشتر است اما به دلیل اینکه هزینه ها بین تعداد کاربران کمتری تقسیم می شود، بیشتر است.

ابر توزیع شده (Distributed Cloud)

ابر توزیع شده در واقع به توزیع ابر عمومی در مکان های مختلف گفته می شود. مدیریت ابر توزیع شده توسط ابرهای عمومی ارائه می شود. این محیط ابری سبب می شود که سازمان ها و کاربران از بهترین ابزار به منظور به ثمررساندن کارهایشان استفاده کنند.
ابر توزیع شده شامل دو بخش منابع محاسباتی عمومی و ابر داوطلب است که اولی بیشتر به محاسبات توزیع شده شبیه است تا رایانش ابری و دومی در واقع زیرساخت رایانش ابری با منابع داوطلب است که به عنوان نقطه تلاقی میان منابع محاسباتی عمومی و رایانش ابری شناخته می شود.

ابر چندگانه (Multi Cloud)

در این نوع ابر از چند سرویس دهنده ابر عمومی استفاده می شود. هدف از این نوع ابر کاهش وابستگی به یک ابر و افزایش انعطاف پذیری از نظر انتخاب ابر در هنگام نیاز و ارائه خدمات ابری متعدد اشاره دارد و سبب می شود مشکلات و خطرات برای زیرساخت و عدم فراهم سازی منابع مناسب کاهش یابد.

ابر چندلایه (Poly Cloud)

هدف از این مدل ابر، استفاده از چند ابر عمومی به منظور استفاده از خدمات به خصوصی است که هر کدام ارائه می دهند. این ابر بر خلاف ابر چندگانه به منظور افزایش انعطاف پذیری یا کاهش مشکلات طراحی نشده است.

ابر داده بزرگ(Big Data Cloud)

انتقال و نگهداری داده ها هر روز اهمیت بیشتری با توجه به افزایش حجم داده ها، پیدا می کند. همچنین امنیت این داده ها در هنگام انتقال و نگهداری مسئله ی مهم دیگری است که باید توجه شد. همین عامل سبب می شد که سازمان ها ابر را برای داده های بزرگ نپذیرند. اما امروزه فراهم شدن سرورهای بزرگ و امکان تجزیه و تحلیل روی داده های بزرگ با استفاده از ابر به منظور تجزیه و تحلیل کسب و کارها در حال گسترش است.

ابر HPC

از این ابر به منظور بهره مندی از خدمات و زیرساخت های رایانش ابری با هدف اجرای برنامه های محاسباتی با عملکرد بالا  یا همان  HPC که قدرت محاسباتی و حافظه زیادی نیاز دارد، استفاده می شود.

مزایای محیط ابری

هر تکنولوژی با توجه به ویژگی ها و ساختاری که دارد به دنبال ارائه مزیت هایی به کاربران خود است. محیط ابر نیست از این مسئله مستثنی نیست. از جمله مهم ترین مزایای رایانش ابری عبارتند از:

  • دسترسی مستقل از مکان و زمان
  • عدم وابستگی دسترسی به محیط ابر به دستگاه مورد استفاده
  • امکان استفاده از منابع بر حسب نیاز کاربر
  • کاهش هزینه های پیاده سازی و نگهداری و عملیاتی
  • فراهم کردن امکان به اشتراک گذاری منابع بین چند کاربر
  • قابلیت انعطاف به منظور پیاده سازی درخواست کاربر بدون نیاز به آمادگی سازی پیشین

اما مهم ترین چالشی که رایانش ابری با آن مواجه است همان طور که در بخش های پیشین نیز اشاره شد، امنیت و حفظ حریم خصوصی کاربران و داده های آن ها در محیط ابری است. در مقالات بعدی به تفضیل به امنیت رایانش ابری و چگونگی فراهم کردن آن به منظور افزایش قابلیت اعتماد و اطمینان در کاربر خواهیم پرداخت.

سخن پایانی

در این مقاله به معرفی رایانش ابری و تاریخچه توسعه این تکنولوژی و همچنین بخش های اصلی و بسترهایی که فراهم می سازد، پرداختیم. اما استفاده از Cloud Computing به عنوان یک تکنولوژی جدید همراه با چالش هایی است و مزایا و معایبی به همراه دارد.
در مقالات آینده به بحث پیرامون این چالش ها پرداخته و با زیرساخت و کاربردهای رایانش ابری بیشتر آشنا خواهیم شد.

درباره ما

آکادمی ترجنس | edu.thregence.ir
دوره‌های آکادمی ترجنس | courses.thregence.ir
اینستاگرام | instagram.com/thregence
تلگرام | t.me/thregence
یوتوب | https://bit.ly/30mGowo
آپارات | aparat.com/thregence

ارسال یک پاسخ