معماری رایانش ابری چیست؟ بررسی لایه‌های مختلف پردازش ابری

رایانش ابری یکی از تکنولوژی‌های مدرن است که در همه حوزه‌ها از زندگی روزمره گرفته تا سازمان‌های بزرگ فعال در حوزه تکنولوژی کاربرد دارد. به گفته مجله فوربز (Forbes) در حال حاضر بیش از 94 درصد از سازمان‌ها به نحوی از مزایای سرویس‌های پردازش ابری بهره می‌برند. البته که هر سازمان باید متناسب با نیازها و الزامات کسب‌وکار خود سرویس مناسب را انتخاب کند. از همین رو آشنایی با معماری رایانش ابری برای صاحبان کسب‌وکارها یک امر مهم تلقی می‌شود. در این مقاله قصد داریم به بررسی کامل معماری رایانش ابری بپردازیم و انواع آن را توضیح دهیم. اگر شما هم قصد بهره‌مندی از مزایای معماری پردازش ابری را دارید، خواندن این مقاله در انتخاب سرویس مناسب به شما کمک می‌کند.

معماری رایانش ابری چیست؟ عامل اتصال اجزای تکنولوژی ابری

معماری رایانش ابری یکی از عناصر کلیدی در ساختار ابر است که کلیه اجزا و فناوری‌های لازم را برای رایانش ابری به هم متصل می‌کند. به بیان دیگر، معماری پردازش ابری به نحوه تعامل و اتصال اجزای (Components) مختلف تکنولوژی ابری مانند سخت‌افزار، منابع مجازی، قابلیت‌های نرم‌افزاری و سیستم‌های شبکه مجازی برای ایجاد محیط‌های پردازش ابری اشاره دارد.

پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر معماری پردازش ابری، ابتدا با مطالعه مقاله «رایانش ابری چیست» اطلاعات خود را در ارتباط با این تکنولوژی روز دنیا کامل کنید و سپس به خواندن ادامه این مطلب بپردازید.

استفاده از تکنولوژی رایانش ابری در مقایسه با محیط‌های داخلی (On-premises) مزایای بسیاری، از بهبود چابکی و مقیاس‌پذیری گرفته تا کارایی هزینه، برای کسب‌وکارها فراهم می‌کند. بسیاری از سازمان‌های سنتی ممکن است مهاجرت ابری را با رویکرد «Lift-and-shift» شروع کنند که در آن اپلیکیشن‌های داخلی (On-premises) با حداقل تغییرات جابه‌جا می‌شوند. بااین‌حال، در نهایت لازم است که اپلیکیشن‌ها مطابق با نیازها و الزامات محیط‌های ابری ساخته و مستقر شوند.

معماری ابری نحوه ادغام اجزا (Components) را مشخص می‌کند تا بتوانید منابع را روی یک شبکه جمع‌آوری کنید، به اشتراک بگذارید و مقیاس‌بندی کنید. به عبارت دیگر، معماری پردازش ابری را می‌توانید به‌عنوان یک طرح اولیه برای اجرا و استقرار اپلیکیشن‌ها در محیط‌های ابری در نظر بگیرید که بهترین راه ترکیب استراتژیک منابع را برای ایجاد یک محیط ابری با هدف خاص کسب‌وکاری تعریف می‌کند.

آشنایی با اجزای معماری پردازش ابری

تکنولوژی رایانش ابری توسط سازمان‌ها برای ذخیره‌سازی اطلاعات در فضای ابری و دسترسی به آن‌ها از هرجای دنیا و در هر زمانی با استفاده از اتصال به اینترنت استفاده می‌شود. معماری رایانش ابری ترکیبی از معماری سرویس‌محور (Service-oriented) و معماری رویدادمحور (Event-driven) است. در ادامه به بررسی اجزای معماری پردازش ابری می‌پردازیم:

• یک پلتفرم Frontend
• یک پلتفرم Backend
• یک مدل تحویل مبتنی بر ابر
• یک شبکه (اینترنت، اینترانت یا Intercloud)

پلتفرم Frontend؛ اجزای زیرساخت سمت مشتری

در پردازش ابری، پلتفرم‌های فرانت‌اند شامل زیرساخت مشتری مانند رابط‌های کاربری، اپلیکیشن‌های سمت مشتری و دستگاه یا شبکه مشتری می‌شود که به کاربران اجازه می‌دهد تا با سرویس‌های پردازش ابری تعامل و به آن‌ها دسترسی داشته باشند. برای مثال، شما می‌توانید مرورگر وب را روی تلفن همراه خود باز کرده و یک فایل Google Doc را ویرایش کنید. هر سه این موارد اجزای معماری رایانش ابری فرانت‌اند را توصیف می‌کنند.

پلتفرم Backend؛ اجزای تشکیل‌دهنده ابر

بک‌اند به قسمتی از اجزای معماری رایانش ابری اشاره دارد که خود ابر را تشکیل می‌دهند، از جمله این موارد می‌توانیم به منابع محاسباتی، فضای ذخیره‌سازی، مکانیسم‌های امنیت، مدیریت و… اشاره کنیم. در ادامه فهرستی از اجزای اصلی Backend آورده شده است:

• اپلیکیشن: اپلیکیشن یا نرم‌افزار Backend جزئی از پلتفرم بک‌اند است که مشتری از فرانت‌اند به آن دسترسی دارد تا درخواست‌ها یا نیازهای مشتری را هماهنگ یا برآورده کند.
• سرویس: سرویس را می‌توان قلب معماری رایانش ابری دانست که از همه وظایفی که روی سیستم رایانش ابری اجرا می‌شود، مراقبت می‌کند. همچنین مدیریت اینکه به چه منابعی می‌توانید دسترسی داشته باشید بر عهده سرویس است. از جمله این منابع می‌توانیم به فضای ذخیره‌سازی، محیط‌های توسعه اپلیکیشن و وب اپلیکیشن‌ها اشاره کنیم.
• زمان اجرا (Runtime): زمان اجرا محیطی را فراهم می‌کند که سرویس‌ها در آن اجرا می‌شوند و به‌عنوان سیستم‌عاملی عمل می‌کند که اجرای تسک‌ها و مدیریت سرویس را انجام می‌دهد. Runtime از تکنولوژی مجازی‌سازی برای ایجاد هایپروایزرهایی استفاده می‌کند که همه سرویس‌های شما از جمله اپلیکیشن‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی و شبکه را نشان می‌دهد.
• فضای ذخیره‌سازی: فضای ذخیره‌سازی در Backend قرار دارد؛ جایی که داده‌ها برای اجرای اپلیکیشن‌ها ذخیره می‌شوند. گزینه‌های فضای ابری بسته به خدمات ارائه‌دهنده متفاوت هستند. بااین‌حال بیشتر ارائه‌دهندگان خدمات ابری، سرویس‌های ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر و منعطف ارائه می‌دهند که برای ذخیره و مدیریت حجم بالایی از داده‌ها در فضای ابری طراحی شده‌اند. فضای ذخیره‌سازی ممکن است شامل هارد دیسک‌ها، SSD یا دیسک‌های دائمی در محل‌های سرور باشد.
• زیرساخت: زیرساخت احتمالا رایج‌ترین مولفه شناخته‌شده در معماری پردازش ابری است. شاید تاکنون فکر می‌کرده‌اید که زیرساخت ابری همان معماری رایانش ابری است؛ اما باید بگوییم که زیرساخت ابری شامل همه اجزای سخت‌افزاری اصلی می‌شود که سرویس‌های ابری را تامین می‌کنند. از جمله این سخت‌افزارها می‌توانیم از CPU، GPU، دستگاه‌های شبکه و سایر اجزای سخت‌افزاری مورد نیاز برای اجرای روان سیستم‌ها نام ببریم. زیرساخت همچنین به کلیه نرم‌افزارهای مورد نیاز برای اجرا و مدیریت همه چیز اشاره دارد.

مدل تحویل مبتنی بر ابر

علاوه‌بر پلتفرم‌های Frontend و Backend، معماری رایانش ابری طرحی است که چگونگی سازماندهی منابع و زیرساخت‌های ابری را نشان می‌دهد. در ادامه به معرفی مولفه‌های مختلف این طرح می‌پردازیم:

• مدیریت: مدل‌های سرویس ابری نیازمند مدیریت منابع در زمان واقعی (Real time) بر اساس نیاز کاربر هستند. استفاده از نرم‌افزار مدیریت (که به‌عنوان میان‌افزار نیز شناخته می‌شود) برای هماهنگی ارتباط بین اجزای معماری ابری Frontend و Backend و تخصیص منابع برای تسک‌های خاص ضروری است. نرم‌افزار مدیریتی همچنین شامل قابلیت‌هایی برای نظارت بر استفاده، یکپارچه‌سازی داده‌ها، استقرار اپلیکیشن و بازیابی فاجعه (Disaster recovery) می‌شود.
• امنیت: ازآنجایی‌که تقاضای سازمان‌ها برای استفاده از تکنولوژی‌های رایانش ابری روزبه‌روز بیشتر می‌شود، پیاده‌سازی ویژگی‌ها و ابزارهای امنیت ابری برای ایمن‌سازی داده‌ها، اپلیکیشن‌ها و پلتفرم‌ها ضروری است. همچنین برنامه‌ریزی و طراحی امنیت داده‌ها و امنیت شبکه برای ایجاد دید، جلوگیری از از دست رفتن داده‌ها و از دسترس خارج شدن (Downtime) و همچنین اطمینان از افزونگی (Redundancy) ضرورت دارد. این امر ممکن است شامل پشتیبان‌گیری منظم، دی‌باگ کردن و فایروال‌های مجازی باشد.

معماری ابری چگونه کار می‌کند؟

در معماری ابری، همه اجزا با یکدیگر کار می‌کنند تا یک پلتفرم رایانش ابری ایجاد کنند که دسترسی کاربران به منابع و سرویس‌ها را بر اساس تقاضا فراهم آورند. Backend شامل همه منابع رایانش ابری، سرویس‌ها، ذخیره‌سازی داده‌ها و اپلیکیشن‌هایی است که توسط ارائه‌دهنده سرویس ابری ارائه می‌شود. یک شبکه برای اتصال اجزای معماری پردازش ابری Backend و Frontend استفاده می‌شود که امکان ارسال داده‌ها به پلتفرم‌های Front و Back را امکان‌پذیر می‌کند. هنگامی که کاربران با فرانت‌اند (یا همان رابط سمت مشتری) تعامل دارند، بخش Front با استفاده از میان‌افزار، کوئری‌هایی به Back ارسال می‌کند که در آن، مدل سرویس تسک یا درخواست خاصی را انجام می‌دهد.

انواع سرویس‌های رایانش ابری بسته به مدل تحویل مبتنی بر ابر یا مدل سرویسی که انتخاب می‌کنید، به چند دسته کلی تقسیم می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• IaaS (زیرساخت به‌عنوان یک سرویس): سرویس IaaS دسترسی بر اساس تقاضا را به زیرساخت ابری مانند سرورها، فضای ذخیره‌سازی و شبکه فراهم می‌کند. استفاده از این سرویس نیاز به تهیه، مدیریت و نگهداری زیرساخت داخلی (On-premises) را از بین می‌برد. برای آشنایی بیشتر با ماهیت و کاربردهای IaaS مقاله «سرور ابری چیست» از ابر دراک را مطالعه کنید.
• PaaS (پلتفرم به‌عنوان یک سرویس): این مدل سرویس ابری یک پلتفرم رایانش ابری با تمام زیرساخت‌های زیربنایی و ابزارهای نرم‌افزاری مورد نیاز برای توسعه، اجرا و مدیریت اپلیکیشن‌ها ارائه می‌دهد. با استفاده از سرویس PaaS می‌توانید بدون دردسرهای ناشی از به‌روزرسانی سیستم‌عامل و ابزارهای توسعه یا نگهداری سخت‌افزار به توسعه اپلیکیشن بپردازید.
• SaaS (نرم‌افزار به‌عنوان یک سرویس): SaaS اپلیکیشن‌های مبتنی بر ابر ارائه می‌دهد که توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری ارائه و نگهداری می‌شوند. سرویس SaaS نیاز کاربران نهایی به استقرار نرم‌افزار به‌صورت محلی را از بین می‌برند.

بررسی معماری لایه ای رایانش ابری

یک راه ساده‌تر برای درک نحوه عملکرد معماری رایانش ابری این است که همه اجزای آن را مانند لایه‌های مختلفی تصور کنیم که روی یکدیگر قرار گرفته‌اند. لایه‌های معماری رایانش ابری را می‌توانیم در موارد زیر خلاصه کنیم:

• سخت‌افزار: سخت‌افزار شامل سرورها، فضای ذخیره‌سازی، دستگاه‌های شبکه و سایر سخت‌افزارهایی می‌شود که ابر را تامین می‌کنند.
• مجازی‌سازی: مجازی‌سازی یک لایه انتزاعی است که نمایشی مجازی از منابع ذخیره‌سازی و محاسبات فیزیکی ارائه می‌کند. این لایه به چندین اپلیکیشن برای استفاده هم‌زمان از منابع یکسان اجازه می‌دهد.
•  اپلیکیشن و سرویس: لایه اپلیکیشن و سرویس درخواست‌های رابط کاربری Frontend را هماهنگ و پشتیبانی می‌کند و همچنین سرویس‌های مختلفی (از تخصیص منابع گرفته تا ابزارهای توسعه و اپلیکیشن‌های مبتنی بر وب) را بر اساس مدل سرویس ابری ارائه می‌دهد.

انواع معماری های رایانش ابری چگونه است؟

هنگام مهاجرت ابری باید به این نکته توجه کنید که همه سرویس‌های رایانش ابری به یک اندازه برای کسب‌وکارهای مختلف مفید و موثر نیستند. بلکه باید نوع سرویس ابری را متناسب با الزامات خاص کسب‌وکارتان و اهداف کلی آن انتخاب کنید. به‌طور کلی سه نوع معماری رایانش ابری وجود دارد که می‌توانید از بین آن‌ها یکی را انتخاب کنید: ابر عمومی، خصوصی و ترکیبی. در ادامه به توضیح انواع معماری های رایانش ابری می‌پردازیم:

• معماری ابر عمومی: ابر عمومی از منابع رایانش ابری و زیرساخت فیزیکی استفاده می‌کند که متعلق به ارائه‌دهنده خدمات ابری شخص ثالث است و توسط او مدیریت می‌شود. ابرهای عمومی این امکان را به شما می‌دهند تا بدون سرمایه‌گذاری روی سخت‌افزار و نرم‌افزار خود، منابع را به‌آسانی مقیاس‌بندی کنید. بااین‌حال به یاد داشته باشید که در ابر عمومی از معماری‌های Multi-tenant استفاده می‌شود که به‌طور هم‌زمان به چندین مشتری خدمات ارائه می‌دهد.
• معماری ابر خصوصی: این نوع از معماری Cloud computing به یک ابر اختصاصی (Dedicated) اشاره دارد که متعلق به سازمان شما است و توسط خودتان مدیریت می‌شود. معماری ابر خصوصی به‌صورت اختصاصی در محل در مرکز داده (Data center) شما میزبانی می‌شود. به همین خاطر ابر خصوصی کنترل بیشتری روی منابع و امنیت بیشتری روی داده‌ها و زیرساخت در اختیارتان قرار می‌دهد. بااین‌حال، استفاده از این نوع معماری نیاز به تخصص IT و هزینه بالاتری نسبت به ابر عمومی دارد.
• معماری ابر ترکیبی: ابر ترکیبی (Hybrid) از هر دوی معماری‌های ابر عمومی و خصوصی برای ارائه ترکیب منعطفی از سرویس‌های ابری استفاده می‌کند. یک ابر ترکیبی این امکان را به شما می‌دهد که بارهای کاری (Workload) را بین محیط‌ها جابه‌جا کنید و از سرویس‌هایی که به بهترین وجه با خواسته‌ها و بار کاری شما مطابقت دارند، بهره ببرید. معماری ابر ترکیبی اغلب راه‌حل انتخابی برای کسب‌وکارهایی هستند که باید کنترل بیشتری روی داده‌هایشان داشته باشند، اما می‌خواهند از مزایای ابرهای عمومی نیز بهره‌مند شوند.

در سال‌های اخیر، معماری چند ابری (Multicloud) نیز در حال محبوب شدن است. با استفاده از این استراتژی سازمان‌ها از سرویس‌های ابری چندین ارائه‌دهنده ابر بهره می‌برند. محیط‌های چند ابری به‌دلیل انعطاف‌پذیری بالایی که دارند، به شما کمک می‌کنند تا از پیشنهادهای خاص ارائه‌دهندگان مختلف استفاده کافی را داشته باشید.

معمار ابر کیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

معمار ابر (Cloud architect) یک متخصص IT است که مسئولیت توسعه، پیاده‌سازی و مدیریت معماری ابری یک سازمان را به عهده دارد. با پیچیده‌تر شدن استراتژی‌های ابری، مهارت‌ها و تخصص معمارهای ابر برای کمک به شرکت‌ها در استفاده موثر از محیط‌های ابری، پیاده‌سازی استراتژی‌های موفق و حفظ عملکرد روان سیستم‌های ابری حیاتی‌تر می‌شود.

مزایای معماری پردازش ابری

معماری رایانش ابری مزایای بسیاری برای سازمان‌ها به همراه دارد که در ادامه به بررسی مهم‌ترین آن‌ها می‌پردازیم:

• صرفه‌جویی در هزینه‌ها: به‌جای سرمایه‌گذاری روی خرید سرور، می‌توانید از زیرساخت یک ارائه‌دهنده خدمات ابری استفاده کنید. تامین پویا به شما اجازه می‌دهد که فقط با پرداخت هزینه برای منابع محاسباتی مورد نیاز، در هزینه‌های اولیه صرفه‌جویی کنید.
• تحویل سریع محصول به بازار: با استفاده از سرویس‌های ابری نیازی به تهیه، راه‌اندازی و پیکربندی زیرساخت‌های محاسباتی نیست. معماری های رایانش ابری به شما کمک می‌کنند تا با تمرکز روی توسعه و ارائه محصولات جدید، در زمان صرفه‌جویی کنید.
• مقیاس‌پذیری: معماری‌های رایانش ابری با انعطاف‌پذیری بالایی که دارند به شما اجازه می‌دهند تا منابع محاسباتی را بر اساس نیازهای زیرساختی خود افزایش یا کاهش دهید. 
• تحول دیجیتال سریع: معماری‌های بومی ابری مانند کوبرنتیز این امکان را به شما می‌دهند تا از سرویس‌های ابری و محیط‌های خودکار برای افزایش سرعت مدرن‌سازی و تحول دیجیتال بهره ببرید.
• نوآوری بیشتر: با استفاده از معماری‌های پردازش ابری می‌توانید از جدیدترین فناوری‌ها برای ذخیره‌سازی، امنیت، تحلیل و هوش مصنوعی مانند یادگیری ماشین بهره ببرید.
• دسترسی‌پذیری بالا: اپلیکیشن‌هایی که روی ابر اجرا و مدیریت می‌شوند از منابع پردازش فوق سریع (HPC) بهره می‌برند که بدون توجه به بارهای نوسانی، دسترسی مداوم را تضمین می‌کنند. برای آشنایی با پردازش‌های فوق سریع پیشنهاد می‌کنیم حتما مقاله «HPC چیست» را مطالعه کنید.
• امنیت بالا: ارائه‌دهندگان خدمات ابری به‌طور مداوم مکانیسم‌های امنیتی خود را با کمک متخصصان حرفه‌ای و جدیدترین تکنولوژی‌ها ارتقا و بهبود می‌بخشند. به‌این‌ترتیب معماری‌های رایانش ابری به ایمن‌سازی داده‌ها، سیستم‌ها و بارهای کاری شما کمک می‌کند.

راه‌اندازی امن و سریع کسب‌وکار با زیرساخت‌های ابری دراک

با مطالعه این مقاله دانستیم که معماری رایانش ابری چیست و چه مزایایی می‌تواند برای کسب‌وکار داشته باشد. اگر شما هم صاحب یک کسب‌وکار هستید، استفاده از زیرساخت‌های ابری به شما کمک می‌کند تا محصول یا خدمات آنلاین خود را با پایداری بیشتر و امنیت بالاتری به مشتریانتان ارائه دهید. البته برای این کار لازم است تا از یک ارائه‌دهنده معتبر در ایران خدمات ابری را متناسب با نیاز کسب‌وکارتان دریافت کنید.

ابر دراک با مجموعه‌ای از افراد آکادمیک و متخصصان باتجربه در حوزه ارائه سرویس‌های ابری به شما کمک می‌کند تا از میان سرویس‌های مختلف مانند سرور ابری، شبکه توزیع محتوا (CDN) و پلتفرم ابری ویدئویی زیرساختی امن، مطمئن و هوشمند برای کسب‌وکارتان ایجاد کنید. برای خرید سرور ابری، CDN یا سایر سرویس‌های ابری دراک فقط کافی است با شماره تلفن 02191014197 تماس بگیرید تا کارشناسان ما به‌خوبی شما را راهنمایی کنند. 

سوالات متداول

معماری لایه ای رایانش ابری چگونه است؟

معماری رایانش ابری را می‌توان مانند لایه‌هایی در نظر گرفت که روی یکدیگر قرار گرفته‌اند. سخت‌افزار، مجازی‌سازی و سرویس و اپلیکیشن لایه‌های مختلف معماری رایانش ابری را تشکیل می‌دهند.

انواع معماری پردازش ابری کدام‌اند؟

به‌طور کلی چهار نوع رایانش ابری وجود دارد که عبارت‌اند از: ابر خصوصی، ابر عمومی، ابر ترکیبی و چندابری. همچنین انواع اصلی رایانش ابری بر اساس نوع سرویس شامل IaaS، PaaS و SaaS می‌شود. در مقاله انواع سرویس های ابری به‌طور کامل و با مثال به بررسی همه مدل‌های خدمات Cloud پرداخته‌ایم و تفاوت آن‌ها را با یکدیگر توضیح داده‌ایم. با مطالعه این مقاله می‌توانید متناسب با نیاز کسب‌وکارتان بهترین سرویس پردازش ابری را تهیه کنید.

معمار ابر کیست و چه وظایفی به عهده دارد؟

معمار ابر (Cloud architect) یک متخصص IT است که مسئولیت توسعه، پیاده‌سازی و مدیریت معماری ابری یک سازمان را به عهده دارد.

منابع: Google Cloud | javatpoint