مفاهیم اساسی در محاسبات ابری

محاسبات ابری چیست؟
Cloud Computing به تحویل تقاضا منابع فناوری اطلاعات از طریق اینترنت با قیمت گذاری پرداخت می شود. این امر نیاز سازمانها را برای حفظ زیرساخت های فیزیکی با استفاده از محیط های مجازی از بین می برد.

این وضعیت فناوری هنر به طور قابل توجهی صنعت فناوری اطلاعات را متحول کرده و انعطاف پذیری ، مقیاس پذیری و راندمان بی نظیر را ارائه می دهد. این امکان دسترسی به صورت تقاضا به منابع محاسباتی مشترک مانند سرورها ، ذخیره سازی ، پایگاه داده ، شبکه و برنامه های نرم افزاری را فراهم می کند. این که آیا شما مایل به مهندس ابر هستید یا در حال حاضر در این زمینه کار می کنید ، درک این مفاهیم اصلی ضروری است. در این مقاله به بررسی اصول اساسی ، مدل های استقرار ، مدل های خدمات و روندهای نوظهور شکل دادن به محاسبات ابری می پردازیم.

مفاهیم اصلی محاسبات ابری
محاسبات ابری صنعت IT را به طور قابل توجهی تغییر داده و انعطاف پذیری ، مقیاس پذیری و راندمان هزینه بی نظیر را ارائه می دهد. این امکان دسترسی به صورت تقاضا به منابع محاسباتی مشترک مانند سرورها ، ذخیره سازی ، پایگاه داده ، شبکه و برنامه های نرم افزاری را فراهم می کند. این که آیا شما مایل به مهندس ابر هستید یا در حال حاضر در این زمینه کار می کنید ، درک این مفاهیم اصلی ضروری است. در این مقاله به بررسی اصول اساسی ، مدل های استقرار ، مدل های خدمات و روندهای نوظهور شکل دادن به محاسبات ابری می پردازیم.

• مجازی سازی
  در قلب محاسبات ابری مجازی سازی است که به چندین نمونه مجازی (ماشین های مجازی ، VM) اجازه می دهد تا روی یک سرور فیزیکی واحد اجرا شوند. Hypervisors مانند VMware ESXI ، Microsoft Hyper-V و KVM این قابلیت را فعال می کنند.
  کانتینریزاسیون (Docker ، Kubernetes) یک جایگزین سبک برای محیط های کاربردی جدا شده بدون سربار VM های کامل فراهم می کند.

• سلف سرویس
  Cloud Computing به کاربران امکان می دهد منابع را بدون مداخله انسانی از طریق ارائه دهنده تأمین و مدیریت کنند. این باعث می شود مقیاس سریع و تخصیص منابع کارآمد باشد.

• مقیاس پذیری و خاصیت ارتجاعی
  مقیاس پذیری: گسترش منابع محاسباتی برای رسیدگی به افزایش بار کار (به عنوان مثال ، اضافه کردن ماشینهای مجازی بیشتر به یک خوشه).

  خاصیت ارتجاعی: تنظیم خودکار منابع در زمان واقعی برای برآورده کردن سنبله های تقاضا و اطمینان از راندمان هزینه.

• جمع آوری منابع و چند اجاره
  ارائه دهندگان ابر از معماری های چند اجاره ای برای به اشتراک گذاشتن منابع محاسباتی در بین چندین مشتری ، بهینه سازی تعادل بار و استفاده از منابع استفاده می کنند.

• مدل مبتنی بر مصرف (Pay-as-you-go)
  سرویس های ابری بر روی یک مدل قیمت گذاری اندازه گیری ، که در آن کاربران بر اساس انرژی محاسباتی ، ذخیره سازی و استفاده از شبکه صورتحساب می شوند ، کار می کنند. نمونه های AWS EC2 در هر ثانیه استفاده صورت می گیرد.

مدل های استقرار ابر
مدل های استقرار ابر روشهای مختلفی هستند که می توان خدمات محاسباتی ابری را تنظیم ، مدیریت و دسترسی پیدا کرد. آنها تعیین می کنند که چه کسی دارای زیرساخت ابری است ، چه کسی می تواند از آن استفاده کند ، و در آنجا واقع شده است. چهار نوع اصلی از مدل های استقرار ابر وجود دارد: ابر عمومی ، ابر خصوصی ، ابر هیبریدی و ابر جامعه. هر مدل مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد و بسته به عواملی مانند هزینه ، امنیت ، مقیاس پذیری و انطباق ، متناسب با نیازهای مختلف تجاری است.

ابر عمومی
این خدمات از طریق اینترنت ارائه می شود و توسط چندین سازمان به اشتراک گذاشته می شود. ابر عمومی مقیاس پذیری ، مقرون به صرفه و راحتی را ارائه می دهد ، زیرا ارائه دهنده زیرساخت های اساسی را مدیریت و حفظ می کند. نمونه ها AWS ، Azure ، Google Cloud است

ابر خصوصی
ابر خصوصی زیرساخت های اختصاصی است که توسط یک سازمان واحد برای امنیت پیشرفته اداره می شود. ابرهای خصوصی به طور بهینه توسط سازمانهایی که نیاز به انطباق دقیق نظارتی ، محافظت از داده های حساس به مأموریت مهم و یا نیاز به پیکربندی زیرساخت های زیرساختی برای پرداختن به خواسته های عملیاتی منحصر به فرد دارند ، مستقر می شوند. VMware vSphere ، OpenStack برخی از ارائه دهندگان اصلی این سرویس هستند.

ابر ترکیبی
این ترکیبی از ابر عمومی و خصوصی برای انعطاف پذیری است. معماری های ابر ترکیبی به شرکتها اجازه می دهد تا از مقیاس پذیری الاستیک و ویژگی های بهینه سازی هزینه های زیرساخت های ابری عمومی ، از جمله تخصیص منابع پویا و مدل های قیمت گذاری مبتنی بر استفاده ، و در عین حال تضمین کننده حاکمیت قوی ، انطباق نظارتی و حاکمیت داده ها از طریق محیط های اختصاصی ابری استفاده کنند. این استقرارها با استفاده از فن آوری های پیشرفته مانند شبکه های خصوصی مجازی (VPN) ، خدمات اتصال مستقیم و سیستم عامل های مدیریت ابر ترکیبی ، قابلیت همکاری یکپارچه را بین زیرساخت های داخلی و منابع ابری عمومی امکان پذیر می کنند و از این طریق یک اکوسی سیستم بسیار انعطاف پذیر و مقیاس پذیر ایجاد می کنند.

ابر جامعه
ابرهای جامعه به عنوان محیط های ابری چند مستاجر که دارای کنترل های امنیتی پیشرفته ، پروتکل های حاکمیت داده ها و مکانیسم های انطباق هستند ، به طور خاص برای برآورده کردن الزامات دقیق نظارتی و عملیاتی در صنعت تعریف شده یا کنسرسیوم های سازمانی ، مانند سازمان های دولتی یا موسسات بهداشتی طراحی شده اند.

مدل های سرویس ابری
زیرساخت ها به عنوان یک سرویس: زیرساخت ها به عنوان یک سرویس (IAAS) به سازمانها دسترسی به تقاضا به مجموعه ای از منابع مجازی ، از جمله موارد محاسباتی مانند ماشین های مجازی (VM) ، گزینه های ذخیره سازی متنوع مانند بلوک و ذخیره اشیاء و قابلیت های شبکه مانند شبکه های خصوصی مجازی (VPN) و Balancers را تحویل می دهد. این امر به مشاغل این امکان را می دهد تا زیرساخت های مبتنی بر ابر خود را با دقت فراهم کنند و از طریق مجازی سازی بیش از حد محور به سخت افزار فیزیکی انتزاعی در واحدهای انعطاف پذیر و قابل کنترل استفاده کنند. از طریق IAAS ، شرکت ها می توانند به صورت پویا تخصیص منابع خود را-گسترش یا پیمانکاری قدرت محاسبه ، ظرفیت ذخیره سازی و پهنای باند شبکه-در پاسخ به تقاضای بار کار ، در حالی که ارائه دهنده خدمات ابری (CSP) تضمین می کند ، شامل نگهداری ، وصله امنیتی و ضمانت های در دسترس بالا است.

پلتفرم به عنوان یک سرویس (PAAS): PAAS یک بستر جامع برای مدیریت کل چرخه عمر برنامه ، انتزاع پیچیدگی های تهیه و نگهداری زیرساخت ها ارائه می دهد. این محیط های توسعه یکپارچه ، پایگاه داده های مدیریت شده و موتورهای مقیاس پذیر مقیاس پذیر را فراهم می کند و به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا تحویل برنامه را تسریع کنند و نوآوری را هدایت کنند. ارائه دهنده Cloud نظارت بر منابع محاسبات ، ذخیره سازی و شبکه زیربنایی را تضمین می کند و از کارآیی عملیاتی و قابلیت اطمینان اطمینان می دهد.

نرم افزار به عنوان یک سرویس (SAAS): SaaS یک الگوی محاسبات ابری است که برنامه های نرم افزاری کاملاً عملیاتی را از طریق اینترنت ارائه می دهد و نیاز به نصب محلی ، نگهداری مداوم یا نظارت مستقیم از زیرساخت های پشتیبانی را توسط کاربر نهایی از بین می برد. در این مدل ، ارائه دهنده خدمات ابری مسئولیت کامل مدیریت چرخه عمر نرم افزار – از جمله به روزرسانی ها ، تکه ها و اقدامات امنیتی را بر عهده می گیرد – از این طریق سازمان های تسکین دهنده این بارهای عملیاتی هستند. معماری SaaS در یک چارچوب مشتری-سرور فعالیت می کند ، جایی که این برنامه در سرورهای از راه دور میزبانی شده و از طریق مرورگرهای وب در دسترس کاربران قرار می گیرد. این طرح مقیاس پذیری و سازگاری یکپارچه را تضمین می کند و به سازمان ها اجازه می دهد تا به صورت پویا استفاده از منابع را بر اساس تقاضا تنظیم کنند. در نتیجه ، SaaS بنگاهها را قادر می سازد تخصیص منابع را ساده تر کنند ، پیچیدگی های ذاتی در استقرار نرم افزار سنتی را کاهش دهند و بر اهداف اصلی تجارت خود تمرکز کنند.

مدل مسئولیت مشترک
Cloud Security به یک چارچوب مسئولیت پذیری مشترک پایبند است ، که در آن ارائه دهنده خدمات وظیفه تقویت زیرساخت های فیزیکی و منطقی را بر عهده دارد – شامل مراکز داده ، توپولوژی های شبکه و منابع سخت افزاری – در حالی که مشتری وظیفه دارد یکپارچگی داده ، محرمانه بودن و در دسترس بودن ، اجرای مکانیسم های کنترل دسترسی قوی و حفظ انطباق با PRAITS APLATALY HIPA را انجام دهد.

در دسترس بودن بالا و بازیابی فاجعه

در دسترس بودن بالا (HA): مهندسی شده برای به حداقل رساندن وقفه های خدمات از طریق استقرار معماری های سیستم زائد ، از جمله سرورهای تکراری ، آرایه های ذخیره سازی و پارچه های شبکه. ارائه دهندگان ابر از الگوریتم های توزیع بار ، پروتکل های عدم موفقیت و فرآیندهای تکثیر داده خودکار برای حفظ عملیاتی به موقع و مقاومت استفاده می کنند.

بازیابی فاجعه (DR): تسهیل شده توسط چارچوب های افزونگی داده های میزبان ابر ، که همزمان یا به طور همزمان به صورت همزمان ، مجموعه داده های مهم ماموریت را در سراسر گره های مرکز داده پراکنده از لحاظ جغرافیایی تکرار می کنند ، و اطمینان از تداوم تجارت و ترمیم سریع خدمات در صورت بروز خرابی های فاجعه بار.

مقیاس پذیری و خاصیت ارتجاعی

مقیاس عمودی (مقیاس گذاری): مستلزم تقویت ظرفیت محاسباتی یک گره مفرد با افزایش توان واحد پردازش مرکزی آن (CPU) ، ظرفیت حافظه دسترسی تصادفی (RAM) یا حجم مداوم ذخیره سازی برای افزایش تقاضای بار کاری است.

مقیاس افقی (مقیاس گذاری): شامل گسترش زیرساخت ها با ادغام نمونه های سرور اضافی یا محاسبه گره ها ، امکان توزیع بار کار در یک استخر منابع وسیع تر برای بهینه سازی عملکرد و مقاومت است.
مقیاس خودکار و تعادل بار: تأمین منابع تطبیقی ​​، تخصیص پویا محاسبات ، حافظه و شبکه را در پاسخ به نوسانات تقاضای زمان واقعی ، تسهیل شده توسط مکانیسم های توزیع بار برای اطمینان از استفاده کارآمد و ثبات سیستم.

روند نوظهور در محاسبات ابری

• محاسبات لبه
  پردازش داده های غیرمتمرکز نزدیک به نقاط پایانی کاربر نهایی را تسهیل می کند و با دور زدن مراکز داده ابر متمرکز سنتی ، تأخیر را کاهش می دهد.
  مثال: طول موج AWS ، بهینه شده برای ادغام شبکه 5G فوق العاده کم.

• محاسبات بدون سرور
  مدیریت زیرساخت های چکیده ، امکان پذیر است ، مقیاس پذیری مستقل را که ناشی از تقاضای بار کار از طریق محیط های اجرا شده توسط رویداد است ، فراهم می کند.
  مثال: توابع AWS Lambda و Google Cloud ، ارائه نمونه های محاسباتی زودگذر.

• ادغام یادگیری هوش مصنوعی و ماشین
  اکوسیستم های ابری اکنون چارچوب های آنالیز و اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی را تعبیه کرده و پردازش داده ها و قابلیت های تصمیم گیری را افزایش می دهند.
  مثال: Azure AI و Google Vertex AI ، ارائه مدل ها و ابزارهای یادگیری ماشین از پیش ساخته.

• محاسبات کوانتومی
  منابع محاسباتی کوانتومی از طریق مدل های خدمات مبتنی بر ابر تهیه می شوند و مکانیک کوانتومی را برای حل مسئله پیشرفته اعمال می کنند.
  مثال: IBM Quantum و AWS Braket ، دسترسی به واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) را ارائه می دهند.

محاسبات ابری با ارائه معماری های مقیاس پذیر ، محاسباتی کارآمد و سازگار ، بخش های صنعتی را متحول می کند. درک عمیق از اصول بنیادی آن ، الگوی استقرار و روشهای خدمات برای شرکتهایی که با هدف هدایت نوآوری انجام می شوند ضروری است. با ظهور فن آوری های برش مانند هوش مصنوعی ، چارچوب های اجرای بدون سرور و سیستم های محاسباتی کوانتومی ، محاسبات ابری برای تغییر شکل اساسی مسیر تحول دیجیتال در آینده آماده شده است.