وقتی صحبت از پیشرفت در تکنولوژی در میان باشد، علوم کامپیوتر و تکنولوژیهای مربوط به آن بیشتر از سایر حوزهها برجسته هستند و باید گفت که خیلی از دیگر حوزهها مدیون نیروی پردازشی قدرتمندی هستند که سیستمهای کامپیوتری در اختیار آنها قرار داده است. به عنوان مثال باید گفت که اگر سیستمهای قوی و نیروی پردازشی خوب برای محاسبات بزرگ وجود نداشت پیشرفتهایی مانند صنایع فضایی و هوافضا برای بشر ممکن نبود و یا بدون مدلسازیهای کامپیوتری خیلی از دستگاههای مکانیکی به بهرهبرداری نمیرسیدند و یا حتی تحلیلهای آماری در جوامع هم با مشکل مواجه میشد. در مورد قدرتهای پردازشی باید گفت که هر چند سختافزار یک مهره کلیدی و خیلی مهم است که به نظر میرسد همهی کار را انجام میدهد، اما باید گفت نرمافزار و رایانش ابری است که توانسته است آن را تا این مرحله ارتقا دهد و در این مقاله قرار است به صورت کامل در مورد آن صحبت کنیم.
هر چند که سختافزار و پیشرفت در تولید قطعات الکترونیکی، و اتفاقاتی که برای کوچک شدن تراشهها و مجتمعتر شدن آنها افتاد توانسته است کامپیوترها را قوی کند، اما باید گفت که این قوی شدن نمیتواند به تنهایی کار چندانی را انجام دهد. اما وقتی که سیستمهای مختلف به وسیله معماریهای خاص و طراحی الگوریتمهای مختلف به هم وابسته شده و مانند یک سیستم یکپارچه کار میکنند، آنجاست که قدرت واقعی پردازش شکل میگیرد و باید رایانش ابری را باعثوبانی آن دانست. اکنون قویترین سرویسهایی که برای پردازش وجود دارند از این تکنیکها استفاده میکنند و در این مقاله به صورت کامل در مورد اینکه رایانش ابری چیست صحبت خواهیم کرد.
فهرست عناوین
رایانش ابری چیست؟
در سالهای اخیر رایانش ابری در حال تبدیل شدن به یک فناوری مهم در حوزهی فناوری اطلاعات است. رایانش ابری معادل فارسی اصطلاح Cloud Computing میباشد. در این مقاله بصورت ساده و علمی به شما توضیح خواهیم داد که واقعاً رایانش ابری چیست.
متخصصان این حوزه بر این باورند که رایانش ابری، فرآیندها را در حوزهی فنآوری اطلاعات دگرگون خواهد کرد. تعاریف مختلفی برای رایانش ابری وجود دارد. در یک تعریف عمومی، مراکز دادههای سخت افزاری و نرم افزارهای تأمین کننده سرویس پردازشی را «رایانش ابری» مینامند.
رایانش ابری یک روش نوین پردازش است که در آن منابع قابل گسترش و اغلب مجازی شده هستند که به صورت یک سرویس پردازشی و از طریق شبکههای ارتباطی مانند شبکههای محلی و اینترنت عرضه میشود. محوریت این مدل، سرویسدهی به کاربر بر اساس تقاضا است، بدون آن که کاربر نیازی به تجهیزات خاصی برای پردازش داشته یا از محل انجام این پردازش آگاه باشد.
این سرویس را میتوان به شبکه برقرسانی تشبیه کرد که مشترک بدون نیاز به داشتن اطلاع از نحوه تولید برق و مکان دقیق تولید آن، تنها با اتصال از طریق یک درگاه، انرژی لازم برای استفاده از وسایل الکتریکی خود را تامین میکند. در ادامه یک تعریف دقیق از رایانش ابری و همینطور بررسی اینکه هدف اصلی این سرویس چیست بررسی خواهد شد.
تعریف رایانش ابری
اگر بخواهیم یک تعریف کلی برای رایانش ابری اشاره کنیم میتوانیم دو تعریفی که توسط NIST یا مؤسسه ملی استاندارد و فناوری و همینطور IEEE یا موسسه مهندسان برق و الکترونیک ارائه نمودهاند مراجعه کنیم.
NIST در تعریف خود از رایانش ابری میگوید: «یک مدل برای دسترسی جامع و همه جا حاضر، راحت و بر اساس تقاضا به یک مجموعه مشترک از منابع محاسباتی قابل تنظیم (مثل شبکهها، سرورها، منابع ذخیرهسازی، برنامهها و سرویسها) که با حداقل تلاش مدیریتی یا تعامل با ارائه دهنده خدمات میتواند به سرعت ارائه یا آزاد شود» همینطور موسسه IEEE نیز این سرویس را یک الگو برای ذخیرهی دائمی اطلاعات روی سرورهای اینترنت و واکشی (Cache) موقت آنها روی سرویسگیرندهها (Clients) که شامل دسکتاپ، مراکز تفریحی، کامپیوترها، نوتبوکها، کامپیوترهای دیواری، دستی و غیره میباشند، تعریف کرده است.
هدف اصلی از رایانش ابری
همانطور که تا اینجای کار به صورت جسته و گریخته به این موضوع اشاره کردیم، به هم متصل شدن سیستمها برای این بود که بتوان از ظرفیتهای تمامی سیستمها به صورت کامل استفاده کرد. در واقع فلسفهای که پشت این موضوع بود این بود که وقتی در یک سازمان هزینه زیادی برای سیستمهای با کیفیت و خوب در نظر گرفته شود، هر کدام از این سیستمها تنها در ساعتی از روز فعال بوده و بعد از آن کار خاصی را انجام نمیدهند، پس در واقع ما برای مدت زمانی خاص در بازهای کم باید هزینه زیادی را برای خرید و نگهداری متحمل شویم، اما در صورتی که بتوانیم این سیستمها را دور هم جمع کنیم و همهی آنها را فعال نگه داریم، به یک نیروی پردازشی خوب دست پیدا میکنیم که با هزینهای کمتر میتواند کار ما را راه بیندازد.
به عنوان مثال در صورتی که ۲۰ کارمند در یک شرکت هر کدام یک سیستم ۲۰ میلیون تومانی داشته باشند که با آن کار میکنند. میتوان با استفاده از رایانش ابری به هر کدام از آنها یک سیستم 1 میلیون تومانی داد و با 10 سیستم 5 میلیون تومانی دیگر یک ابر پردازشی قدرتمند را ایجاد کرد که به هر یک از استفادهکنندگان خدمات بهتری را ارائه میدهد. در حالی که با هزینه تنها 5 سیستم از این 20 سیستم راهاندازی شده است. البته این تنها یکی از کاربردهای رایانش ابری میباشد که به آن VDI گفته میشود و در مقالهی VDI چیست به صورت کامل در مورد آن صحبت کردیم و دیدیم که کار به چه صورتی انجام میشود.
در واقع میتوان در مورد هدف اصلی رایانش ابری گفت که دسترسی به حجم عظیمی از نیروی پردازشی به سادهترین شکل ممکن و به صورت مدیریت شده است که بتوان با استفاده از آن به صورت یکپارچه محاسبات بزرگ و همینطور کارهای پردازشی و دادههای مختلف را انجام داده و در سریعترین زمان ممکن پاسخ را از آن تحویل گرفت، و باید گفت که در واقع این هدف به نوعی محقق شده است و سرویسهایی مانند سرور ابری و هاست لینوکس ابری از اصلیترین و مهمترین سرویسهایی هستند که میتوانند همین امکان را در اختیار شما قرار دهند.
مهم نیست که شما چه سایت و یا چه اپلیکیشنی را داشته باشید، سرور ابری و هاست ابری میتوانند به راحتی آن را پشتیبانی کرده و نیروی پردازشی مورد نیاز برای کار کردن دقیق و بدون نقص این برنامه را فراهم کنند و به تعداد بسیار زیادی از کاربران سرویسدهی کنند و باید گفت که رایانش ابری در اینجا خود را به خوبی به همه ثابت کرده است. در ادامه در مورد مزیتهای استفاده از رایانش ابری صحبت خواهیم کرد.
مزایای رایانش ابری
با توجه به تمامی مواردی که تا اینجا گفته شده است، نه تنها در میزبانی سایتها بلکه در خیلی از سرویسهای پردازشی دیگر با هم میتوانیم این نتیجه را بگیریم که رایانش ابری و سیستمهایی که از این نوع معماری برای پیکربندیهای خود استفاده میکنند تا چه اندازه موثر هستند ولی باید گفت که کاربردهای رایانش ابری و مزیتهایی که با استفاده از آن در اختیار ما قرار میگیرد بسیار زیادتر از این حرفها خواهد بود.
در صورتی که بخواهیم بگوییم که مهمترین مزیتهای رایانش ابری کدامند میتوانیم به این موارد اشاره کنیم:
پرداخت به میزان استفاده
وقتی که صحبت از سرویسهای میزبانی در میان باشد، هزینه میتواند یکی از موارد نگرانکننده برای صاحبان کسبوکارها و مدیران باشد و باید گفت که هزینههای میزبانیهای خوب بالا هستند و در صورتی که برای کاهش هزینه به سراغ سیستمهای میزبانی با کیفیت پایینترین بروند دردسرهای زیادی را به همراه دارد. در سرویسهای ابری این ویژگی که هر چقدر از آن استفاده کنید، هزینه پرداخت میکنید یکی از مزایای خوب برای این کار میباشد که به شما امکان استفاده از یک سرویس ایدهآل و با کیفیت را میدهد که با هزینهای بسیار معقول در اختیار شما قرار گرفته است.
البته باید گفت که این زمینه صرفا مربوط به میزبانی نیست و شما با استفاده از دسکتاپهای مجازی و یا سیستمهایی که برای کارهای مختلف مانند پردازش تصاویر با استفاده از سرویسهای تحت رایانش ابری از آنها استفاده میکنید هم همین امتیاز را دارید. به فرض مثال اگر میخواهید یک کلیپ را رندر بگیرید و این کار روی سیستم شما چند ساعت انجام میشود، با یک سرویس یک ساعته از این ابرهای پردازشی و سرورهای مجازی میتوانید آن را به صورت کامل انجام دهید.
امکان دورکاری
دسترسی هر لحظه و هرجا به تمامی اطلاعاتی که نیاز دارید یکی از آرمانهایی بود که اینترنت آن را دنبال میکرد و رایانش ابری میتواند بستری که این کار را برای حساسترین و مهمترین اطلاعات نیاز است را در اختیار سازمانها و افراد قرار دهد. با استفاده از رایانش ابری میتوان در هر لحظه به ابر سازمان دسترسی داشت و از اطلاعاتی که روی آن وجود دارد و همین اطلاعات روی سیستم شرکت هم نمایش داده میشوند استفاده کرد. این کار میتواند امکان دورکاری را در هر شرایطی برقرار کند که در اپیدمی کرونا دیدیم که تا چه اندازه میتواند کاربردی باشد و وجود چنین بستری چقدر میتواند به یک سازمان کمک کند.
علاوه بر دسترسی در شرایط خاص باید گفت که در خیلی از شرایط نیز یک شرکت با استفاده از دورکاری میتواند در افزایش بهرهوری برای کارکنان خود و همینطور کاهش هزینهها استفاده کنند. یک شرکت که ساختمان بزرگی را برای 600 کارمند در نظر گرفته است و از آن استفاده میکند، می تواند به همراه 100 کارمند کلیدی و به یک ساختمان کوچکتر و با هزینههای کمتر نقل مکان کرده و سایر کارکنان به صورت دورکاری کار خود را انجام دهند که در این حالت صرفهجویی بزرگی برای شرکت اتفاق افتاده است.
حذف هزینههای تعمیر و نگهداری
هزینههایی که سازمانها برای بهروز نگه داشتن و تعمیر سیستمهای خود در سال میپردازند، یکی از اصلیترین خرج هایی است که روی دست شرکتها باقی میمانند. علاوه بر این یک خرابی در سرورها، تجهیزات شبکه و همینطور سیستمها ممکن است که باعث ایجاد مشکل در روند کلی شرکت شود، اما در صورتی که از یک سرویسدهنده رایانش ابری و کلود برای این کار استفاده شود، نه هزینهای برای نگهداری پرداخت میشود و نه خرابیهای احتمالی میتواند دردسرساز باشد، زیرا در سریعترین موارد برطرف خواهند شد.
البته باید میزان نیاز شرکت به سرورهای ابری را هم در نظر داشت و این مورد ممکن است که متغیر باشد. در این رابطه باید گفت که رایانش ابری عموما برای شرکتهایی که از سرورهای بزرگ و قدرتمند استفاده میکنند که هزینههای بالایی دارد بهصرفهتر خواهد بود اما برای شرکتهای کوچکتر نمیتوان از آن به صورت ابر اختصاصی و یا ابرهای هیبریدی که در مقاله ابر هیبریدی چیست به صورت کامل آنها را معرفی کردیم استفاده کنند. اما میتوان گفت که سایر سیستمهای برنامههای کلود اپ میتواند برای آنها مفید و بهصرفه باشد.
سرویس با کیفیتتر و منابع بیشتر
یکی دیگر از مواردی که میتوان در مورد مزایای رایانش ابری به آن اشاره کرد این است که با استفاده از کلودها شما با همان هزینهای که قبلا برای خود داشتید، اکنون میتوانید منابع بسیار بیشتری را در اختیار داشته باشید. در این حالت شما نگرانیای برای فضای ذخیره سازی، نیروی پردازشی و بالا بردن مموری سرورهای خود در زمان نیاز ندارید و میتوانید به راحتی به تمام این موارد دسترسی داشته باشید.
همینطور باید گفت که قطعی برای شما معنی نخواهد داشت و سرویسهای زیر مجموعه رایانش ابری به خاطر کیفیت بالایی که دارند میتوانند تجربه کاربری بسیار بالاتری را از خیلی از سیستمها به شما بدهند و بدون اینکه مشکلی داشته باشند کار شما را انجام خواهند داد.
کارکرد روان و ساده
مشکلات نرمافزاری در کنار مشکلات سختافزاری از بدترین اتفاقاتی است که ممکن است برای یک سایت اینترنتی رخ دهد و باید گفت که رفع آنها میتواند با ایجاد خسارت در دادهها همراه باشد. دراینباره باید گفت که در خیلی از سرویسهای ابری این مشکلات برطرف شده است. وقتی که شما از یک کلود اپ تحت وب که آنها را در مقاله کلود اپ چیست معرفی کردیم استفاده میکنید، با یک طراحی حرفهای و ایدهآل از نظر روانشناختی سروکار دارید که میتواند بهترین ویژگیها را با سادهترین مسیرها در اختیار شما قرار دهد. شاید حتی در نگاه اول به نظر برسد که این کلود اپها سایتهایی بسیار ساده و معمولی هستند و چیز خاصی در پس آنها نیست اما باید گفت که کاملترین قابلیتها را برای کار کردن در اختیار شما قرار میدهد.
امکان سفارشیسازی سرویس
یکی دیگر از مواردی که میتوان به عنوان مزیتهای رایانش ابری به آن اشاره کرد امکان سفارشیسازی سرویسها به صورتی است که برای خیلی از کاربردها و سازمانها قابل استفاده باشد. در واقع وقتی که شما قصد دارید از خیلی از سرویسهای مختلف در بسترهای معتبر ارائهکننده رایانش ابری استفاده کنید، شرایط را شما تعیین میکنید و بر اساس این شرایط برای شما قیمت سرویس مورد نظر تعیین میگردد. در واقع انتخاب منابع در این نوع از سرورها به صورت اختیاری انجام میشود.
البته در بعضی از مواقع برای این که کار با آنها راحتتر باشد و کاربرانی که قصد انتخاب دارند گیج نشوند، سرویسهای ثابتی مانند هاست ابری از آنها جدا شده و به کاربران ارائه میشود. در این سرویسها به اندازه نیازهای عادی که یک سایت میتواند داشته باشد انتخابهای مختلفی در اختیار شما قرار میگیرد که میتوانید از آنها استفاده کنید، البته در صورتی که نیاز به سرویسهای سفارشی داشته باشید هم میتوانید با استفاده از اعلام درخواست تغییرات مورد نیاز را روی آنها اعمال کرده و با تغییر در شرایط قرار دارد SLA یا همان توافقنامه سطح سرویس که آن را در مقاله SLA چیست بررسی کردیم، میتوانید از سرویس ویژه خود استفاده کنید.
معایب رایانش ابری
رایانش ابری با وجود داشتن مزایای زیاد مانند هر خدمت و سرویس رایانهای دیگری معایبی را نیز دارد که موارد ذکر شده در ادامه را میتوان به عنوان تعدادی از این معایب معرفی نمود.
- برای دسترسی به اطلاعات نیاز به اتصال اینترنتی هست و نمیتواند با اینترنتهای با سرعت کم کار کند.
- پهنای باند زیادی نیاز دارد.
- به دلیل نظارتهای قانونی و غیرقانونی اطلاعات، امنیت ضعیف است.
- تغییر دادن فراهمآورنده سرویس سخت است.
مدلهای اجرایی رایانش ابری
مدلهای متنوعی برای اجرا به کار گرفته میشوند اما مهمترین آنها چهار مدل زیر هستند که براساس در دسترس بودن دستهبندی میشوند.
مدل ابرهای عمومی
در این روش که معادل Public Cloud است، مالکیت زیر ساخت و منابع محاسباتی در اختیار یک شرکت است و از طریق شبکه عمومی، خدمات خود را ارائه میکند. مشهورترین ابرهای عمومی برای شرکتهای آمازون، گوگل و فورس هستند.
ابر خصوصی
در مقابل تعریف ابرهای عمومی، ابرهای خصوصی قرار دارند که معادل Private Cloud است و زیرساخت آن در داخل یک واحد تجاری یا سازمان قرار دارد و در دسترس عموم نیست. همچنین این ابرها ممکن است توسط یک شرکت یا شخص ثالثی ایجاد، مدیریت و نگهداری شوند. این ابرها موجب بالا بردن میزان بهرهوری از منابع موجود میشوند و میزان امنیت اطلاعات شرکت را بالا میبرند.
ابرهای انجمنی
این مدل ابر که معادل Community Cloud است مورد استفاده توسط تعداد محدودی از سازمانها یا شرکتهایی است که نگرانیهای مشترکی از قبیل ماموریتها، امنیت و انطباق پذیری دارند.
ابرهای ترکیبی
در این روش چند ابر با یکدیگر ارتباط دارند (انجمنی، خصوصی یا عمومی) که ابر ترکیبی یا Hybrid Cloud گفته میشود. این روش منفعت زیادی برای مشتریان دارد زیرا که دسترسی به هر چند نوع ابر را برای آنها فراهم میکند و محدودیتها و مرزهای هر روش را حذف میکند. همچنین ظرفیت هر مدل را به دلیل تجمیع شدن بالا میبرد.
مدلهای ارائه خدمات در رایانش ابری
خدمات رایانش ابری را میتوان در سه گروه عمده تقسیمبندی کرد:
- زیر ساخت به عنوان خدمت یا به اختصار IaaS: پایهایترین خدمات زیرساخت مانند تهیه سرور، پردازنده، فضای ذخیرهسازی و دیگر منابع بر حسب نیاز در این مدل ارائه میشود. در حال حاضر غالب خدماتی که تحت فناوری رایانش ابری در داخل کشور ارائه میشود از این نوع است. سرور مجازی را میتوان به عنوان یکی از محصولات این دسته معرفی نمود.
- بستر به عنوان خدمت یا به اختصار PaaS: این خدمات شامل نرمافزار و سرویسهایی است که به کاربران اجازه میدهد با استفاده از ابزارهای عرضه شده توسط ارائهدهنده، برنامههای کاربردی و نرمافزار ایجاد کنند. این خدمات میتواند شامل ویژگیهای از پیش پیکربندی شدهای باشد که مشترکین میتوانند به عضویت آن در بیایند و از آنها استفاده کنند.
- نرم افزار به عنوان خدمت یا به اختصار SaaS: خدمات این گروه تنوع زیادی دارند؛ چرا که بیشتر خدمات ارائه شده از یک برنامه کاربردی میتواند تحت عنوان خدمات نرمافزاری در اختیار کاربر قرار گیرد. همچنین بهروزرسانی و نگهداری این نرمافزارها به عهده ارائهدهنده خدمات است.
مشخصات اصلی رایانش ابری
به طور کلی میتوان مشخصات اصلی که رایانش ابری را از سایر سرویسهای مشابه جدا کرده و آن را تبدیل به یک خدمت ویژه و متمایز میکند را، به صورت زیر معرفی نمود
سرویسدهی خودکار مطابق درخواستها
درابتدای کار، کاربر نیازهای خود را به ابر اعلام میکند و مطابق با نیازهایش بهعنوان مثال یک ماشین مجازی که معادل Virtual Machine است و بهصورت مخفف VM نامیده میشود به او تعلق پیدا میکند. اما در اکثر مواقع بعد از گذشت مدتی بنا به دلایلی ممکن است نیازهای کاربرها تغییر کند. در این هنگام باید نیازهای کاربر سریعاً و بدون دخالت انسان برای او فراهم شود زیرا دخالت انسان سرعت این پروسه را پایین میآورد.
دسترسی به شبکه همیشه و همهجا
تواناییها و سرویسهای یک ابر از طریق شبکه در اختیار کاربرانش قرار میگیرد. در اکثر مواقع این دسترسی از طریق مکانیزمهای استاندارد شبکهای مثل اینترنت میباشد زیرا که اینترنت مورد استفاده کاربران میباشد و همیشه و همهجا از طریق انواع کلاینتها در دسترس است.
اشتراک منابع
در ابر باید منابع حقیقی و مجازی مشترک شوند و به صورت استخری از منابع درآیند تا چندین کاربر بتوانند به صورت همزمان از منابع استفاده کنند. این منابع مطابق نیاز کاربران اختصاص داده یا پس گرفته میشود. کاربران نباید کنترلی روی منابع داشته باشند. به عبارتی نیازی نیست آنها دانشی از منابعی که در حال استفاده هستند داشته باشند.
مقیاسپذیری سریع
تواناییها و سرویسهای ابر باید سریعاً کم یا زیاد شوند. این تغییرات مطابق با نیازهای کاربران میباشد، اگه کاربر منابع بیشتری لازم داشته باشد باید سریعاً و بدون اینکه خللی در سرویس کاربر پیش آید این منابع برای او فراهم شود، همچنین اگر کاربر منابع بلااستفادهای داشته باشد باید این منابع از او پس گرفته شود. مشتریان ابر فکر میکنند سرویسها و تواناییهای یک ابر نامحدود است و هر زمان که آنها اراده کنند در اختیارشان قرار میگیرد زیرا فراهمکننده سرویس باید روشهایی به کار گیرد که کاربر تغییرات رخ داده در واقعیت و پسزمینهی سرویس را متوجه نشود.
سرویسهای قابل اندازهگیری
سیستمهای مدیریتی یک ابر باید این قابلیت را داشته باشند که منابع ارائه شده و میزان انتزاع آنها در سطوح مختلف را برای بهبود و کنترل آن منابع اندازهگیری کنند. میزان استفاده از منابع باید مانیتور شود، بر روی آن کنترلهای لازم اجرا شود و گزارشهای لحظهای گرفته شود. این گزارشها هم برای ارائهدهنده هم برای مشتری لازم است. مثلا در یک شرکت مدیر میتواند انواع منابع و میزان استفاده از آنها را توسط کارمندان در یک بازه زمانی خاص اندازه بگیرد.
نتیجهگیری
به طور کلی میتوانیم رایانش ابری یا همان پردازش ابری را به عنوان یک انقلاب بزرگ در کامپیوتر و شبکه معرفی کنیم. امروزه بسترهای ابری به گونهای رشد و تکامل یافتهاند که تقریبا میتوان هر دیتا سنتر قدرتمندی را که میتواند به عنوان یک مدعی در ارائه خدمات، خود را معرفی کند، یک ارائهدهنده خدمات ابری دانست. رایانش ابری به شما این امکان را میدهد که زمان و مکان را درهمآمیخته و از دورترین نقاط دنیا طوری سرویس بگیرید که انگار در کنار شما هستند. همینطور شما میتوانید روی اینترنت خود به عنوان یک کامپیوتر داعمی و قدرتمند برای پردازش حساب کنید.