معماری رایانش ابری چیست؟

معماری رایانش ابری (Cloud Computing) به اجزای فیزیکی و مجازی اشاره دارد که زیرساخت رایانش ابری را تشکیل می‎‎دهند. به طور کلی، شامل سخت افزار، نرم افزار، شبکه‌ها، منابع و سیستم‌های تحویل(delivery) است. ترکیب این مولفه‌ها یک معماری ایجاد می‌کند که برای ذخیره‌سازی، پردازش و اشتراک‌گذاری داده‌ها به راحتی قابل دسترسی است.

به زبان ساده، معماری رایانش ابری روش مدرن ساخت کامپیوتر است. چیزهای پیچیده‌ای در دل آن نهفته است، مانند اینکه چگونه کامپیوتر‌ها با یکدیگر در پشت لایه‌هایی از کد و نرم افزار ارتباط برقرار می‌کنند که ما نمی‌توانیم ببینیم. ما فقط داشبوردها و رابط‌های تعاملی را می‌بینیم که پیچیدگی‌ها را انتزاعی و ابر را برای همه قابل دسترس می‌کنند.

اجزای معماری رایانش ابری

معماری رایانش ابری را می‌توان به طور منظم به دو بخش جلویی(front-end) و پشتی(back-end) تقسیم کرد. این اجزا شامل اجزای فرعی سخت افزاری و نرم افزاری است که دو نیمه معماری را تشکیل می‌دهند. علاوه بر فرانت‌اند و بک‌اند، اجزای اتصال مانند سیستم‌های تحویل و منابع شبکه، یک معماری رایانش ابری را تکمیل می‌کنند.

Front-End معماری رایانش ابری

هر زمان که Google، Netflix یا Facebook را برای دسترسی و مصرف داده‌های قابل دسترسی باز می‌کنید، با پلتفرم فرانت‌اند معماری محاسبات ابری در تعامل هستید. front-end به بخش هایی از معماری اشاره دارد که کاربران برای دسترسی و استفاده از محاسبات ابری با آنها تعامل دارند.

شامل دستگاه محاسباتی شخصی کاربر، مانند تلفن یا کامپیوتر و برنامه نرم افزاری است که به عنوان دروازه‌ای به ابر عمل می‌کند. به یاد داشته باشید که برنامه نرم افزاری، در این مورد، به هر رابط دیجیتالی اعم از یک برنامه دسکتاپ، یک برنامه تلفن همراه، یک صفحه وب و غیره اشاره دارد.

back-end معماری رایانش ابری

بک‌اند جایی است که همه چیز جالب می‌شود. جایی که بخش عمده‌ای از معماری محاسبات ابری قرار دارد. شامل سخت افزار فیزیکی مانند سرورها، دستگاه‌های ذخیره سازی مانند هارد دیسک‌ها، پایگاه‌های داده و کدهای بک‌اند است که برنامه را تامین می‌کند. تمام پردازش و محاسبات داده‌ها در back-end انجام می‌شود. اجزای اصلی Back-end عبارتند از:

• سرورها: شامل پردازنده (CPU)، واحد پردازش گرافیکی اختیاری (GPU)، حافظه (RAM) و ذخیره سازی (HDD و SSD) می‌شود، این اجزا با هم زیرساخت فیزیکی را تشکیل می‌دهند که میزبان ابر است.
• سیستم‌های ذخیره سازی: سیستم‌های مدیریت ذخیره سازی پیچیده مانند SAN و NAS، در کنار مدل‌های مختلف ذخیره سازی مانند ذخیره سازی مبتنی بر شی(Object) و فایل(File).
• پایگاه‌های داده: پایگاه‌های داده، داده‌های خام آشفته را به شکل ساختاریافته یا بدون ساختار قابل استفاده سازمان‌دهی می‌کنند. یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) مانند MySQL یا MongoDB بازیابی داده‌ها و استفاده بلادرنگ را تسهیل می‌کند.
• صفحه کنترل: صفحه کنترل یک سرور مرکزی در شبکه سرورها است که مدیریت درخواست و هماهنگ سازی فرآیندها را انجام می‌دهد. Control Plane را به عنوان مغز در نظر بگیرید، در حالی که سرورهای معمولی اندام هستند. مغز به اندام‌ها می گوید که چه کاری و چگونه انجام دهند و از قدرت آنها استفاده می‌کند.

مدل‌های ارائه خدمات مبتنی بر ابر

مدل‌های تحویل مبتنی بر ابر اجزای معماری سنتی نیستند، بلکه مدل‌های مفهومی برای توزیع معماری رایانش ابری به توده‌ها هستند. این سیستم‌ها امکان تبادل فناوری ابری و خدمات مرتبط را در ازای پرداخت هزینه‌ای اندک فراهم می‌کنند.

در حال حاضر سه سیستم اصلی تحویل مبتنی بر ابر وجود دارد که در حال استفاده عمومی هستند:

• نرم افزار به عنوان سرویس(SaaS): دسترسی مشتریان را به نرم افزار از طریق اینترنت بر اساس اشتراک فراهم می‌کند. مثال: Adobe Creative Cloud
• پلتفرم به عنوان سرویس(PaaS) : دسترسی به یک پلتفرم محاسباتی را برای مشتریان فراهم می‌کند تا از آن برای توسعه، مدیریت و استقرار برنامه استفاده کنند. مثال: Google App Engine (GAE)
• زیرساخت به عنوان یک سرویس(IaaS):  به مشتریان دسترسی از راه دور مبتنی بر اشتراک به سرورهای bare metal، سرورهای اختصاصی و سایر محیط‌های رایانش ابری را ارائه می‌دهد. مثال: AWS

شبکه ابری (Cloud Network)

شبکه همان چیزی است که فرانت‌اند را به بک‌اند متصل می‌کند. شبکه جایی است که بخش عمده‌ای از امنیت معماری متمرکز است، زیرا مسیر سفر داده‌ها است. این شبکه وظیفه دارد داده‌ها را در کمترین زمان ممکن و تا حد امکان ایمن از فرانت‌اند به بک‌اند منتقل کند. رمزگذاری در ترانزیت و فایروال‌ها مهمترین ویژگی‌های امنیتی موجود در شبکه برای حفظ یکپارچگی داده‌ها هستند.

انواع مدل‌های استقرار معماری رایانش ابری

به طور معمول، معماری رایانش ابری بر اساس میزان کنترل کاربر بر معماری به مدل‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شود. چهار مدل اصلی معماری محاسبات ابری عبارتند از:

معماری ابر عمومی

ارائه دهندگان ابر مانند Amazon Web Services (AWS)  یا Microsoft Azure  معماری ابر عمومی را ارائه می‌دهند. در تنظیمات ابر عمومی، بسته به برنامه شما، به بخشی از منابع محاسباتی در زیرساخت ارائه دهنده دسترسی خواهید داشت. این بدان معنی است که ارائه دهنده کنترل administrative را در اختیار دارد و شما فقط می‌توانید به بخش محدودی از منابع دسترسی داشته باشید.

این را در قالب یک مدل SaaS در نظر بگیرید. به عنوان مثال، Adobe Creative Cloud به شما مجوز استفاده از نرم افزار آنها را در ازای هزینه اشتراک می‌دهد. شما نمی‌توانید نحوه کار نرم افزار را دستکاری یا تغییر دهید و نگهداری و به روز رسانی معماری محاسبات ابری در دستان Adobe قرار می‌گیرد. همین امر در مورد خدمات پلتفرم ابری PaaS نیز صدق می‌کند.

معماری ابر خصوصی

معماری ابر خصوصی به افراد و سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا کنترل کاملی بر منابع اختصاصی محاسبات ابری داشته باشند. در حالی که منابع همچنان از خارج تامین خواهد شد، سطح کنترل administrative خواهد بود. این برای مواردی ایده‌آل است که داده‌ها بسیار حساس هستند و به امنیت ابری تخصصی و جداسازی نیاز دارند که در فضای ابری عمومی مشترک وجود ندارد.

معماری ابر ترکیبی

معماری ابری ترکیبی از راه حل‌های عمومی و خصوصی برای حداکثر انعطاف پذیری و بهینه سازی استفاده می‌کند. به عنوان مثال، یک راه حل میزبانی ابر خصوصی می‌تواند با یک راه حل عمومی PaaS برای توسعه داخلی جفت شود. یا می‌توان از یک ارائه‌دهنده خدمات ابری عمومی در کنار یک خصوصی استفاده کرد که هر کدام برای سطوح مختلف حساسیت داده‌ها هستند.

معماری ابر کامیونیتی

رایانش ابری کامیونیتی همان چیزی است که سازمان‌های معماری مشترک با نگرانی‌های مشترک از آن استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، سازمان‌های پزشکی و موسسات مالی ممکن است از یک راه‌حل ابر کامیونیتی متخصص در امنیت استفاده کنند.

مزایا و معایب معماری رایانش ابری

علیرغم مزایای ظاهری آن، بحث بدون توجه به معایب معماری رایانش ابری ناقص است. در ادامه، ما مزایا و معایب اصلی معماری رایانش ابری را گردآوری کرده‌ایم تا تصویر کاملی از کارهایی که این فناوری می‌تواند انجام دهد را به شما ارائه دهیم:

نتیجه

با آموزش معماری رایانش ابری، شگفتی‌های تکنولوژیکی را که از زندگی روزمره ما پشتیبانی می‌کنند، درک کنیم. چه علاقمند به فناوری باشید، چه صاحب کسب‌وکار، یا  فقط در مورد فضای ابری کنجکاو باشید، این کاوش بینش‌های ارزشمندی را در مورد شالوده فناوری مدرن ارائه می‌دهد.