رایانش ابری چگونه وابستگی به زیرساخت‌های فناوری اطلاعات را کاهش می‌دهد

معرفی محاسبات ابری

قبل از پیدایش رایانش ابری، سازمان‌ها باید زیرساخت‌های فناوری اطلاعات مورد نیاز برای اجرای برنامه‌های خود را آماده می‌کردند. این زیرساخت‌ها شامل سرورها، آرایه‌های ذخیره‌سازی و تجهیزات شبکه مانند روترها و فایروال‌ها بود. اصلی‌ترین مشکل در این زمینه محدود بودن فضای فیزیکی بود که برای میزبانی تجهیزات به آن نیاز بود. به‌طور مثال، یک سازمان بزرگ که گردش مالی خوبی دارد برای دستیابی به یک مرکز داده گران‌قیمت باید ملزومات زیر را آماده می‌کرد:

• رک‌هایی برای نگه‌داری سرورها و تجهیزات شبکه
• منابع انرژی اضافی و باتری‌های پشتیبان یا ژنراتورها
• سیستم‌های خنک کننده و تهویه عظیم برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد تجهیزات
• پیاده‌سازی شبکه در مرکز داده با هدف برقراری ارتباط تجهیزاتی مثل سرورها، ذخیره‌سازها و....

سازمان‌هایی که به لحاظ مالی چندان وضعیت خوبی نداشتند، مجبور بودند فضای فیزیکی را از یک مرکز اشتراکی اجاره کنند. البته این مراکز تنها فضایی برای میزبانی رک‌ها در اختیار سازمان‌ها قرار می‌داد. از آن‌جایی که مشتریان فضای اشتراکی تنها به اندازه نیازشان فضایی را اجاره می‌کردند که ممکن بود یک یا چند رک‌سرور را در آن فضا قرار دهند، هزینه‌های آن‌ها کاهش پیدا می‌کرد، زیرا دیگر خبری از ساخت و نگهداری یک مرکز داده وجود نداشت. در این حالت سازمان‌ها فقط باید از تجهیزات و نرم‌افزارهای فناوری‌اطلاعات خود نگه‌داری می‌کردند. این مفهوم به تدریج توسعه پیدا کرد و به‌نام مرکزداده به عنوان سرویس data center as a service معروف شد.

مقاله پیشنهادی: چرا با وجود همه چیز به عنوان سرویس به مراکز داده نیاز داریم

نکته مهمی که باید به آن دقت کنید این است که رایانش ابری مفهوم تسهیلات کولوکیشن را شامل می‌شود و حتا شکل انتزاعی‌تری از این مفهوم را ارایه می‌کند. در دنیای رایانش ابری، یک سازمان به جای این‌که تجهیزات فناوری اطلاعات خود را خریداری کند و فضایی را برای آن از یک کولو (Colo) اجاره کند، به سادگی می‌تواند از یک ارائه‌دهنده خدمات ابری استفاده کند. علاوه بر ارائه و مدیریت زیرساخت مرکز داده، یک ارائه‌دهنده خدمات ابری (یا به اختصار ارائه‌دهنده) زیرساخت‌های سخت‌افزاری فناوری اطلاعات یعنی سرورها، ذخیره‌سازی و شبکه‌ها را نیز مدیریت می‌کند. مصرف‌کننده سرویس‌های ابری برای استفاده از تجهیزات ارائه‌دهنده هزینه‌هایی پرداخت می‌کند و این هزینه‌ها معمولاً بر اساس استفاده و صورت‌حساب ماهانه است.

در ارتباط با مرکز داده و ابر دو اصطلاح وجود دارد که باید به آن اشاره کنیم. میزبانی داخلی (on-prem) به سازمانی اشاره دارد که سخت‌افزار خود را میزبانی می‌کند، چه در یک مرکز داده یا یک کولو. در مقابل، رایانش ابری نمونه‌ای از میزبانی خارج از محل (خارج از اصل) است، زیرا منابع سخت‌افزاری توسط سازمانی که از آن‌ها استفاده می‌کند کنترل نمی‌شود. برای این‌که این تمایز را به راحتی به خاطر بسپارید، کافی است on-prem را با مرکز داده و off-prem را با ابر معادل‌سازی کنید.

موسسه ملی استاندارد به عنوان یک منبع قابل استناد رایانش ابری ابری را به صورت زیر تعریف می‌کند: «... مدلی برای فعال کردن دسترسی ساده به منابع محاسباتی عظیم مثل سرورها، ذخیره‌سازی، برنامه‌ها و سرویس‌ها است که می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان در دسترس قرار گیرد و با کمترین تلاش مدیریتی اداره شود.» به آن جمله آخر دقت کنید. جمله "حداقل تلاش مدیریتی یا تعامل با ارائه‌دهنده خدمات" اشاره به کدهایی دارد که برای خودکارسازی فرایندها نوشته شده‌اند. برخلاف یک مرکز داده سنتی یا تسهیلات کولوکیشن، استفاده از فضای ابری نیازی به مراجعه فیزیکی به یک مرکز برای نصب سرور یا وصل کردن کابل ندارد. نیازی به دست‌های راه دور (remote hands) نیست، زیرا ارائه‌دهندگان ابر کنسول‌های مدیریتی سلف‌سرویس را ارائه می‌کنند که همه کارها را برای شما انجام می‌دهند. وقتی در مورد این مفهوم فکر می‌کنید، متوجه می‌شوید که ارائه‌دهندگان ابر خدمات مدیریت شده مبتنی بر خودکارسازی را با هدف سهولت در انجام فعالیت‌های فناوری‌اطلاعات ارایه می‌کنند.

برای آن‌که تصویر بهتری از رایانش ابری به‌دست آورید باید به یک قیاس ملموس اشاره کنیم. به‌طور مثال، به خدماتی که در خانه خود از طریق خدمات شهری دریافت می‌کنید، مانند خدمات برق و آب فکر کنید. شما احتمالاً درگیر جزئیات نحوه ایجاد و ارائه این خدمات نیستید. شما شیر آب را باز و بسته می‌کنید و فقط برای آن‌چه استفاده می‌کنید هزینه می‌پردازید. رایانش ابری از همان اصل پیروی می‌کند، البته برای انواع خدمات فناوری اطلاعات قابل استفاده است.

به طور سنتی، محاسبات رایج از این مدل پیروی نمی‌کردند. در عوض، یک سازمان تمام سخت‌افزار و نرم‌افزار لازم را برای رفع نیازهای خود خریداری می‌کرد. علاوه بر این، آن‌ها مجبور به استخدام مهندسانی بودند که وظیفه راه‌اندازی و نگهداری از سیستم‌ها را داشتند و علاوه بر این، گاهی أوقات مجبور بودند تجهیزات بیشتری را خریداری کنند تا همسو با توسعه فعالیت‌های تجاری زیرساخت‌ها را گسترش دهند. رویکرد فوق به معنای افزایش هزینه‌های سرمایه‌گذاری بدون بازده فوری بود. در نهایت همان‌گونه که اشاره کردیم، سازمان‌ها باید مراکز داده‌ای را برای میزبانی، تامین انرژی و خنک‌سازی تجهیزات طراحی و ایمن می‌کردند.

مانند برنامه‌های کاربردی رایج، رایانش ابری از مدل پرداختی پیروی می‌کند، جایی که یک ارائه‌دهنده منابع محاسباتی تنها به همان میزانی که از سرویس‌ها استفاده می‌کنید هزینه مربوطه را از شما دریافت می‌کند. رویکرد فوق به سازمان‌ها اجازه می‌دهد که فقط برای آنچه استفاده می‌کنند پول بپردازند و مزایای دیگری نیز به‌دست آورند.

رویکرد فوق در کوتاه‌ترین زمان ممکن با استقبال شرکت‌ها روبرو شد و به‌یکباره رایانش ابری در سراسر جهان رشد چشم‌گیری پیدا کرد. به‌طوری که تنها ظرف مدت 10 سال، رایانش ابری از یک مفهوم جدید برای پذیرندگان اولیه به یک فناوری غالب تبدیل شد. اگرچه آمار و ارقام مختلفی در این زمینه وجود دارد، اما در حالت کلی این بازار سالانه نزدیک به 15 درصد رشد در سراسر جهان دارد. پیش‌بینی‌های کنونی تخمین می‌زند که کل بازار ابر در سراسر جهان تا سال 2025 به بیش از 800 میلیارد دلار خواهد رسید. آنچه واضح است این است که مزیت‌های اقتصادی و تجاری رایانش ابری، شرکت‌ها را وادار می‌کند تا برنامه‌های کاربردی بیشتر و بیشتری را به ابر منتقل کنند و به رشد بیشتر در فضای ابری اطمینان کنند.

عزمیت به فضای ابری مزایای زیادی دارد، اما سه مورد زیر باعث شد تا شرکت‌ها به شکل گسترده‌ای به سراغ رایانش ابری و محاسبات ابرمحور بروند:

در گذشته هنگامی که نیازمند منابع محاسباتی بودید، دسترسی اغلب با تأخیر طولانی انجام می‌شد، زیرا فرایند نصب و پیکربندی تمام مولفه‌ها برای میزبانی برنامه‌ها وقت‌گیر بود. با یک راه‌حل ابری، تجهیزات مستقر در مرکز داده ارائه‌دهنده خدمات ابرمحور در هر زمانی در دسترس قرار دارند و شما می‌توانید برنامه‌های خود را به ساده‌ترین شکل روی فضای ابری و ماشین‌های مجازی میزبانی کنید. در برخی موارد این فرایند بیشتر از چند دقیقه زمان نمی‌برد.

از منظر مالی، مخارج سرمایه یک شرکت را می‌توان کاهش داد، زیرا رایانش ابری از هزینه‌های اولیه خرید تجهیزات محاسباتی مورد نیاز و هزینه‌های پشتیبانی مداوم مرتبط با نگهداری جلوگیری می‌کند. رایانش ابری با مدل صورت‌حساب پرداختی خود، جریان نقدی شرکت را برای سایر نیازها آزاد می‌کند.

در حالی که نیازهای محاسباتی یا ذخیره‌سازی افزایش می‌یابد یک مدل رایانش ابری می‌تواند به سرعت به درخواست‌ها پاسخ دهد، زیرا گسترش‌پذیری خوبی دارد. رویکرد فوق را با مدل مرکز داده که در آن باید تجهیزات یا نرم‌افزار جدید را تهیه، نصب و پیکربندی کنید، مقایسه کنید. فرآیندی که ممکن است چند روز طول بکشد.

برای دستیابی به بهترین راندمان در ارتباط با محاسبات داخلی، سازمان‌ها مجبور به استخدام نیروی متخصصی هستند که توانایی مدیریت تجهیزات محاسباتی را داشته باشد. فرایند پیدا کردن نیروهای متخصص نه تنها زمان‌بر است، بلکه همه آن‌ها تخصص‌های موردنیاز یک سازمان را ندارند.

ارائه‌دهنده ابر می‌تواند با اشتراک‌گذاری منابع فیزیکی فناوری اطلاعات خود با شرکت‌های مختلف به آن‌ها در کاهش هزینه‌ها و دستیابی به گسترش‌پذیری بهتر کمک کند. در ظاهر این‌گونه به نظر می‌رسد که رایانش ابری شبیه به یک مرکز کولوکیشن باشد، اما یک تفاوت بزرگ وجود دارد. شما به مرکز داده ارائه‌دهنده ابر دسترسی فیزیکی ندارید. تنها راهی که می‌توانید از منابع محاسباتی آن‌ها استفاده کنید، از طریق رابط‌های مدیریتی (معمولاً کنسول‌های وب یا رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی (API)) است که ارائه می‌کنند. در اینجا یک قاعده صریح وجود دارد. هنگامی که تصمیم می‌گیرید از رایانش ابری استفاده کنید، کنترل و نظارت بر زیرساخت فیزیکی فناوری اطلاعات را رها می‌کنید و به جای آن با پرداخت هزینه ماهیانه به منابع پردازشی موردنیاز به ساده‌ترین شکل دست پیدا می‌کنید.

در گذشته‌های دور، محاسبات تنها در محدوده کامپیوترهای بزرگی قرار داشت که گروهی متشکل از کارمندان، مهندسان و برنامه‌نویسان بر روند اجرا، مدیریت و عملیاتی کردن آن متمرکز بودند. شکل زیر معماری یک مین‌فریم معمولی را نشان می‌دهد. در آن زمان محاسبات هزینه‌بر بودند و شرکت‌ها برای دستیابی به منابع محاسباتی موردنیاز باید هزینه‌های قابل توجهی را متقبل می‌شدند.

به تدریج که کامپیوترها کوچک‌تر و قدرتمندتر شدند، معماری سرویس گیرنده‌سرور بازدهی مطلوب خود را نشان داد. به‌طوری که امروزه شاهد افزایش محاسبات درون سازمانی هستیم که توسط یک کامپیوتر عادی انجام می‌شود.

مجازی‌سازی

مجازی‌سازی فرایندی است که دستیابی به محاسبات ابری را ممکن می‌کند. به عبارت ساده، مجازی‌سازی توانایی تخصیص منابع فیزیکی مرکز داده مانند سرورها، ذخیره‌سازی و شبکه و انتزاعی کردن آن‌ها به‌عنوان خدماتی است که می‌توانند به عنوان ارائه‌های ابری ارائه شوند. یک مزیت کلیدی مجازی‌سازی این است که به مشتریان مختلف اجازه می‌دهد تا زیرساخت فیزیکی فناوری اطلاعات یکسانی را به اشتراک بگذارند. در ابتدایی‌ترین تعبیر، مجازی‌سازی می‌تواند به معنای هر چیزی باشد که صرفاً فیزیکی نباشد. از این‌رو، به مجازی‌سازی را می‌توان به دو دسته زیر طبقه‌بندی کرد:

مجازی‌سازی ماشین

مجازی سازی شبکه

مجازی‌سازی ماشین

مجازی‌سازی ماشین که مجازی‌سازی سرور نیز نامیده می‌شود شامل انتزاع منابع یک سرور فیزیکی به چند ماشین مجازی (VM) است. در اصل، VM یک کامپیوتر شبیه‌سازی شده با نرم افزار است که از پردازنده‌های مرکزی مجازی (vCPU)، حافظه، ذخیره‌سازی و شبکه تشکیل شده است. مانند یک کامپیوتر واقعی، یک ماشین مجازی یک سیستم‌عامل به نام سیستم‌عامل مهمان را اجرا می‌کند. نرم‌افزاری که ماشین‌های مجازی ایجاد می‌کند و این انتزاع را انجام می‌دهد هایپروایزر Hypervisor نامیده می‌شود. Hypervisor ویژگی‌های یک ماشین مجازی را تعریف می‌کند که شامل تعداد پردازنده‌های مجازی، مقدار حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، نوع و مقدار ذخیره‌سازی و رابط‌های شبکه مجازی و نحوه اتصال آن‌ها است.

مجازی‌سازی شبکه

امروزه شبکه‌های کامپیوتری مجازی روبه رشد هستند، زیرا آن‌ها مفهوم انتزاع را به عالی‌ترین شکل ممکن ارایه می‌کنند. اما در زمینه رایانش ابری، مجازی‌سازی شبکه به ابرهای خصوصی مجازی (VPC) اشاره دارد. شبکه‌های خصوصی ایزوله شده در ابر امکان اتصال بین ماشین‌های مجازی و سایر منابع ابری را فراهم می‌کنند. در این‌جا هم‌پوشانی با مجازی‌سازی ماشین وجود دارد، زیرا ماشین‌های مجازی دارای رابط‌های شبکه مجازی هستند که به این ابرهای خصوصی مجازی متصل می‌شوند.

مدل‌های خدمات ابری

اگر یک ارائه‌دهنده ابر تمام جنبه‌های سخت‌افزاری زیرساخت فناوری اطلاعات شما را کنترل کند، شما چه چیزی را باید کنترل کنید؟ پاسخ به نوع مدل سرویس ابری شما بستگی دارد. مدل‌های سرویس ابری به سه دسته تقسیم می‌شوند که همه آن‌ها با اصطلاح سرویس مشخص می‌شوند:

نرم‌افزار به عنوان یک سرویس (SaaS)

زیرساخت به عنوان یک سرویس (IaaS)

پلتفرم به عنوان یک سرویس (PaaS)

بسیاری از ارائه‌دهندگان خدمات ابری از اصطلاحات عامه‌پسندتری برای این مفاهیم استفاده می‌کنند که از آن جمله باید ارتباطات به عنوان سرویس (CaaS)، هر چیزی به عنوان سرویس (XaaS)، دسکتاپ به عنوان سرویس (DaaS)، فرآیند کسب و کار به عنوان یک سرویس (BPaaS) و موراد این چنینی استفاده می‌کنند. با این حال، همه این نام‌های هوشمندانه در زیرمجموعه SaaS، IaaS یا PaaS قرار می‌گیرند.