معماری رایانش ابری: در مقالات گذشته در مورد رایانش ابری و معرفی آن و همچنین تاریخچه رایانش ابری توضیحاتی را ارائه کردیم. حال در این مقاله قصد داریم شما را با معماری رایانش ابری و نحوه چگونگی راه اندازی آن آشنا سازیم.

درک معماری سخت افزاری و نرم افزاری در تمام سیستم ها یکی از مهمترین عوامل در فهم و اجرای هرچه بهتر آن سیستم محسوب خواهد شد.

فرض کنید شما می خواهید در شبکه ای بزرگ ارتباطات را بین روتر ها و سوییچ ها برقرار کنید ، شاید بتوان با کمک گرفتن از اینترنت و وارد کردن دستورات ارتباط را برقرار کرد ولی نه اصولی.

هنگامی شما می توانید به صورت اصولی ، ارتباطات را پیاده سازی کنید که درک کاملی از معماری شبکه و ارتباطات زیر ساخت داشته باشید.

به همین منظور در این مقاله به معماری رایانش ابری پرداخته تا زمانی که در مقالات بعدی نحوه ایجاد و یا استفاده از آن را توسط سیستم های مختلف آموزش دادیم ، درک درستی از راه اندازی قسمت به قسمت رایانش ابری خصوصی خود داشته باشید.

معماری رایانش ابری

در حالت کلی و جامع ترین نوع معماری ، رایانش ابری شامل 5 لایه اصلی است.

1- کاربر

2- نرم افزار به عنوان سرویس

3- بستر به عنوان سرویس

4- زیرساخت به عنوان سرویس

5- سرور

این 5 لایه ، معماری رایانش ابری را تشکیل می دهند که در ادامه به توضیح و مثال هر کدام خواهیم پرداخت.

1- کاربر

کاربر یا Client در معماری پردازش ابری به معنای یوزر و یا فردی که از Cloud استفاده می کند ، نیست.

کاربر در رایانش ابری متشکل از سخت افزار یا نرم افزاری است که برای تحویل برنامه های ابر فعالیت می کند وبه طور ویژه وظیفه رساندن سرویس به دست یوزر را داد.

ویژگی های کاربر و نحوه شناسایی آن

به طور کلی به نرم افزار و سخت افزاری که به تنهایی کارایی نداشته و صرفاً یک سخت افزار یا نرم افزار خاموش است ، کاربر گفته می شود.

مثال

از جمله مثال هایی که می توان برای کاربر نام برد.

1- گوگل کروم ( مرورگر کروم بدون اتصال به ابر گوگل کاملا بی استفاده خواهد بود )

2- نرم افزار گوگل درایو ( بدون اتصال به ابر گوگل درایو بدون استفاده است )

3- نرم افزار One Drive ( نرم افزار متصل شدن به فضای ابری مایکروسافت که بدون اتصال بی مصرف است )

در این بخش مثال های زیادی را می توان ذکر کرد که با شناختن نرم افزارهای کاربری بالا ، شما می توانید سایر نرم افزارهای این لایه را شناسایی کنید.

2- نرم افزار به عنوان سرویس

لایه بعدی لایه ایست با نام نرم افزار به عنوان سرویس که در انگلیسی آن را Software as a Service هم می خوانند و مخفف آن نیز SaaS است.

SaaS ، نرم افزارها را به صورت یک سرویس بر روی اینترنت تحویل داده و بدین وسیله کاربر می تواند به آن متصل شده و از آن بهره ببرد.

بدین شکل ، سرویس دهی نرم افزار بر روی ابر بسیار آسان بوده و آپدیت ، نگه داری و پشتیبانی به صورت متمرکز تنها بر روی ابر صورت می گیرد.

از ویژگی های اصلی نرم افزار به عنوان سرویس می توان به :

– تحویل نرم افزار به صورت مدل یک به چند ( در این حالت یک نرم افزار در حال اجرا است و چندین کاربر از آن استفاده می کنند.)

– بروزرسانی و ارتقای نرم افزاری به صورت متمرکز بوده و نیازی نیست برای تمامی کاربران آپدیت و یا ارتقا صورت پذیرد.

– دسترسی و مدیریت نرم افزار های تجاری

مثال SaaS

Google Labs : یک آزمایشگاه برای تست های نرم افزاری متفاوت است.

Salesforce.com : یکی از گسترش دهندگان سیستم رایانش ابری است که نرم افزارهای سازمانی و دولتی تحت سرور را می تواند در بستر اینترنت در دسترس کاربران قرار دهد.

Facebook : فیسبوک برای سرویس دهی از یک اینترفیس اینترنتی استفاده می کند اما در اصل یک نرم افزار است که در حال اجرا شدن می باشد.

Youtube : سایت یوتیوب در اصل یک نرم افزار قدرتمند است که در پس پرده فعالیت می کند و شما تنها لایه کاربر آن را می بینید که به صورت صفحه وب به نمایش در می آید.

3- بستر به عنوان سرویس

بستر به عنوان سرویس لایه ایست که در انگلیسی آن را PaaS یا Platform as a Service می خوانند.

لایه PaaS ، قسمتی از معماری رایانش ابری است که نرم افزار های لایه SaaS روی آن نصب می گردد و اجرای آن به عهده این لایه می باشد.

در تعریفی ساده می توان گفت این لایه ، نرم افزار های لایه SaaS را به عنوان یک سرویس بر روی بستر شبکه ( اینترنت ) ارائه می دهد.

بستر به عنوان سرویس ( PaaS ) در اصل یک بسته نرم افزاری جامع است که امکاناتی مانند تجمیع ، تبادل پیغام ، اطلاعات و میان افزار است که ارتباط بین لایه SaaS و IaaS را برقرار می کند.

مثال PaaS

موتور نرم افزار Google Apps

این ابزار امکان اجرای برنامه های کاربردی توسط زیر ساخت های گوگل را می دهد.

پلتفرم هایی مانند Google Apps می توانند امکانات پایه قدرتمندی را در اختیار توسعه دهندگان نرم افزار ها قرار دهند اما افزایش امکانات زیر ساختی و … در دست گوگل است که آن ها را افزایش دهد یا خیر.

سیستم عامل Azure

سیستم عامل Azure مایکروسافت یک PaaS است که می توان از آن برای توسعه نرم افزارها در سطح اینترنت استفاده نمود.

4- زیرساخت به عنوان سرویس

لایه چهارم از معماری رایانش ابری است که به آن IaaS و یا Infrastructure as a Service نیز می گویند.

سرویس زیرساخت رایانش ابری در اصل یک بستر مجازی است که به صورت سرویس ارائه می شود. کاربران به جای خرید سخت افزار ، نرم افزار ، فضای دیتاسنتر و یا تجهیزات شبکه می توانند تمام آنها را به صورت یک سرویس مجازی خریداری کرده و از آن استفاده کنند.

هزینه های پرداختی کاربران برای این سرویس عموما به شکل رایانش همگانی و میزان منابع مصرف شده دریافت می گردد و هزینه پرداختی معادل هزینه ایست که سرویس شما فعالیت داشته است.

ارائه این لایه به مشتریان در اصل مدل پیشرفته و تکامل یافته عرضه سرورهای مجازی خصوصی است.

در مجموع می توان با IaaS ، زیر ساخت کامپیوتر و محیط پلتفرم مجازی سازی را مانند یک سرویس در اختیار کاربران قرار داد.

مثال IaaS

از نمونه هایی که امروزه می توان به آن اشاره کرد سرویس Amazon EC2 ، Azure Platform ، Sun Parascale می باشد.

5- سرور

لایه سرور به سخت افزار و نرم افزارهایی اطلاق می شود که به صورت کامل وظیفه پردازش را در ابر به عهده دارند.

به عنوان نمونه می توان به پردازنده های چند هسته ای موازی و سوپر سرورهای پایه ابر اشاره کرد.

سخن پایانی

در پایان می توان گفت خواندن و درک مطلب معماری رایانش ابری یکی از پیش نیاز های انتخاب درست در امر دریافت سرویس های رایانش ابری است.

امیدواریم مطلب معماری رایانش ابری مفید واقع شده باشد.

در مطالب بعدی به معرفی مدل های توسعه رایانش ابری خواهیم پرداخت.

نوشته معماری رایانش ابری اولین بار در راهکارهای جامع دیتاسنتر. پدیدار شد.

1. دهه 1960 – پیدایش مفهوم اشتراک زمانی:

• مفهوم رایانش ابری به صورت غیرمستقیم به دهه 1960 برمی‌گردد، زمانی که جان مک‌کارتی (John McCarthy)، دانشمند کامپیوتر، ایده محاسبات به عنوان یک سرویس عمومی را مطرح کرد. او معتقد بود که رایانه‌ها به زودی می‌توانند به صورت ابزار عمومی مانند آب یا برق در دسترس باشند.
• در این دوران، ایده اشتراک زمانی (Time-sharing) شکل گرفت، که به چندین کاربر اجازه می‌داد تا از منابع یک کامپیوتر مرکزی به صورت همزمان استفاده کنند. این مفهوم پایه‌ای برای رایانش ابری بود، زیرا نشان می‌داد که می‌توان منابع محاسباتی را به اشتراک گذاشت.

2. دهه 1990 – مجازی‌سازی و اینترنت:

• در دهه 1990 با رشد سریع اینترنت، ایده سرویس‌دهی منابع محاسباتی بر بستر اینترنت شکل گرفت. این دوران شاهد شکل‌گیری سرویس‌های وب‌محور (Web-based services) و مجازی‌سازی (Virtualization) بود که اجازه می‌داد چندین ماشین مجازی بر روی یک سرور فیزیکی اجرا شوند.
• شرکت‌هایی مانند Salesforce.com در سال 1999 اولین نرم‌افزار مدیریت ارتباط با مشتری (CRM) را به عنوان یک سرویس مبتنی بر وب ارائه دادند. این سرویس‌ها به عنوان اولین نمونه‌های رایانش ابری در زمینه نرم‌افزار به عنوان سرویس (SaaS) محسوب می‌شوند.

3. اوایل دهه 2000 – ورود شرکت‌های بزرگ به رایانش ابری:

• در این دوران، شرکت‌های بزرگ فناوری مانند آمازون (Amazon)، گوگل (Google) و مایکروسافت (Microsoft) به طور جدی وارد حوزه رایانش ابری شدند.
• آمازون وب سرویس (AWS) در سال 2006 معرفی شد و به کاربران این امکان را داد که سرورهای مجازی خود را بر روی زیرساخت‌های آمازون اجرا کنند. این خدمات به عنوان IaaS (زیرساخت به عنوان سرویس) شناخته می‌شوند.
• گوگل نیز با ارائه Google App Engine در سال 2008 وارد این عرصه شد و امکان میزبانی اپلیکیشن‌ها را بر بستر ابری فراهم کرد.

4. دهه 2010 – رشد و تکامل رایانش ابری:

• رایانش ابری در دهه 2010 با پذیرش گسترده توسط کسب‌وکارها و کاربران فردی به شدت رشد کرد. شرکت‌ها از مزایای کاهش هزینه‌های زیرساختی و امکان مقیاس‌پذیری استفاده کردند.
• مایکروسافت با ارائه Azure در سال 2010 به یکی از بزرگ‌ترین بازیگران این عرصه تبدیل شد.
• در این دهه، مدل‌های مختلف رایانش ابری مانند SaaS (نرم‌افزار به عنوان سرویس)، PaaS (پلتفرم به عنوان سرویس) و IaaS (زیرساخت به عنوان سرویس) توسعه یافتند.

5. 2020 به بعد – رایانش ابری در عصر نوآوری:

• با پیشرفت‌هایی مانند رایانش لبه‌ای (Edge Computing) و هوش مصنوعی (AI)، رایانش ابری به ابزاری اساسی برای نوآوری‌های دیجیتال تبدیل شده است.
• کاربردهای جدید در حوزه‌های یادگیری ماشین (Machine Learning)، بلاک‌چین و اینترنت اشیا (IoT) به شدت رایانش ابری را به یکی از ستون‌های فناوری‌های نوظهور تبدیل کرده است.
• همچنین، ظهور ابر ترکیبی (Hybrid Cloud) و چند ابری (Multi-cloud) به شرکت‌ها اجازه می‌دهد که از چندین ارائه‌دهنده خدمات ابری به صورت همزمان استفاده کنند و خدمات خود را بهینه‌تر کنند.

جمع‌بندی:

رایانش ابری با تکامل از مفهوم اشتراک زمانی در دهه 1960 به یک صنعت چند میلیارد دلاری در دهه 2020 تبدیل شده است. این فناوری امکان استفاده از منابع محاسباتی قدرتمند را به کسب‌وکارها و کاربران فردی داده و نقش حیاتی در نوآوری‌های دیجیتال و توسعه فناوری‌های نوین داشته است.

نوشته تاریخچه رایانش ابری اولین بار در راهکارهای جامع دیتاسنتر. پدیدار شد.

رایانش ابری (به انگلیسی: Computing Cloud (مدل رایانشی بر پایهٔ شبکههای بزرگ کامپیوتری مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویسهای فناوری اطلاعات (شامل سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات، و سایر منابع اشتراکی رایانشی) با به کارگیری اینترنت ارائه میکند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائهٔ خدمات فناوری اطلاعات به شیوههای مشابه با صنایع همگانی (آب، برق، تلفن و …) پیشنهاد میکند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونهای و مقیاسپذیر[2 [از راه اینترنت به کاربر انعطافپذیر[1 [ تحویل داده میشود. واژهٔ «ابر» واژهای است استعاری که به اینترنت اشاره میکند و در نمودارهای شبکههای رایانهای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکه اینترنت استفاده میشود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابری جزئیات فنیاش را از دید کاربران پنهان میسازد و لایهای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود میآورد.به عنوان مثال آنچه یک ارائهدهندهٔ سرویس نرمافزاری رایانش ابری ارائه میکند، برنامههای کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرمافزارهای دیگر به کاربران ارائه میشود. نرمافزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره میگردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار میگیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی میمانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد [3] فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده میکنند ندارند. به مدل کارخواه-کارساز[6[ میدانند که دنبالهروی تغییری است که در اوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ[5 [ رایانش ابری را گروهی تغییر الگووارهای[4 [ صورت گرفت. تعریف با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها و نرم افزارهای گران بتوانند از طریق خدماتی انجام دهند. رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است. از آنجا که اکنون این فناوری دوران طفولیت خود را میگذراند، هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است اما بیشتر صاحبنظران بر روی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند. موسسه ملی فناوری و استانداردها (NIST (رایانش ابری را اینگونه تعریف [7] میکند: «رایانش ابری مدلی است برای فراهم كردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای كاربر از طريق شبكه به مجموعهای از منابع رایانشی قابل تغيير و پیکربندی (مثل: شبکهها، سرورها، فضای ذخیرهسازی، برنامههای کاربردی و سرویسها) که اين دسترسي بتواند با کمترین نياز به [8] مديريت منابع و یا نیاز به دخالت مستقيم فراهمکننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد (رها) گردد.» عموما مصرف کنندههای رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایهای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره میکنند. آنها منابع را در قالب سرویس مصرف میکنند و تنها بهای منابعی که به کار میبرند را میپردازند. بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها را به گونهای مشابه با صنایع همگانی(مانند برق) فراهم میسازند. این در حالی است که سایر «مصرف شدنی و ناملموس» میان چند گونههای عرضه کنندگان بر مبنای اشتراک سرویسهای خود را عرضه میکنند. به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی [9[ مستاجر میتواند باعث بهبود نرخ بهره وری شود؛ زیرا با این شیوه دیگر کارساز(سرور)ها بدون دلیل بیکار نمیمانند (که سبب میشود هزینهها به میزان قابل توجهی کاهش یابند در عین حال که سرعت تولید و توسعه برنامههای کاربردی افزایش مییابد). یک اثر جانبی این شیوه این است که رایانهها به میزان [10] بیشتری مورد استفاده قرار میگیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار حداکثر (Load Peak (خود ندارند.

نوشته مفهوم رایانش ابری اولین بار در راهکارهای جامع دیتاسنتر. پدیدار شد.