آشنایی با ساختار و روش کار رایانش ابری

مقالۀ حاضر در مورد روش کار رایانش ابری است. سیستم ابری با استفاده از اجزای مختلفی همچون لایۀ سمت کاربر، لایۀ سمت سرور، تحویل مبتنی بر ابر و شبکه به رایانش اطلاعات می‌پردازد و این اطلاعات توسط ارائه‌دهندگان سرویس‌های ابری به کاربران در هر مکانی و از طریق اینترنت تحویل داده می‌شوند.

فناوری اطلاعات، جهش‌های بزرگی در چند دهۀ گذشته داشته ‌است که منجر به توسعۀ محصولات پیشرفته و دستگاه‌هایی شده است که برای همیشه روش زندگی و کار انسان‌ها را تغییر داده‌‌اند. از دیسک‌های نرم گرفته تا دیسک‌های سخت، هارد دیسک‌های خارجی، فلش درایوهای یو اس ‌بی و شیوۀ ذخیره و اشتراک گذاری اطلاعات همگی در طول پنجاه سال گذشته دچار تغییرات قابل‌توجهی شده‌اند.

یکی از مهم‌ترین اقسامِ فناوری‌های نوین، رایانش ابری است که چگونگی استفادۀ اکثر افراد از وب و شیوۀ ذخیره کردن فایل‌های مورد نیازشان را تغییر داده است. با رایانش ابری دیگر نیازی به وسایل ذخیره‌سازی برای ذخیرۀ اطلاعات و فایل‌ها نیست. در عوض، افراد می‌توانند اطلاعات را از هر پایانه‌ای و در هر زمان و مکانی، به لطف رایانش ابری ایجاد، ذخیره، بازیابی و یا به اشتراک بگذارند.

 استفاده از رایانش ابری معمولاً نیاز به سخت‌افزار و نرم‌افزار را یا به طور کلی حذف می‌کند و یا کاهش می‌دهد. این فناوری انواع گوناگونی دارد که برای کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این انواع و سرویس‌های مختلف ابری را شرکت‌های ثالث تأمین و به کاربران ارائه می‌دهند. اما روش کار رایانش ابری چگونه است؟ این موضوعی است که در این مقاله به آن پرداخته خواهد شد.

قبل از اینکه روش کار رایانش ابری را مورد تحلیل و بررسی قرار دهیم، بهتر آن‌ است که در ابتدا معنای آن را بیشتر درک کنیم.

تعریف رایانش ابری

واژۀ «ابر» استعاره‌ای برای اینترنت است. بنابراین، رایانش ابری راهی است که دسترسی افراد و شرکت‌ها را به سرورها، ذخیره‌سازی، پایگاه‌‌های داده و مجموعه وسیعی از خدمات کاربردی دیگر را در هر زمان و مکانی و از طریق اتصال به اینترنت فراهم می‌کند.

مؤلفه‌های کلیدی رایانش ابری

رایانش ابری از چهار مؤلفۀ کلیدی تشکیل شده ‌است:

• مراکز داده در مقیاس بزرگ: این مراکز داده میزبان سرورهای کنترل از راه دور هستند.
• خدمات: مانند منابع نرم‌افزاری و سخت‌افزاری که در اینترنت فراهم شده ‌است.
• رایانه‌ها و سایر دستگاه‌های مبتنی بر وب: برای مثال لپ‌تاپ‌ها، نوت‌بوک‌ها و گوشی‌های هوشمند.
• اتصال به اینترنت پهن باند

روش کار رایانش ابری

ساختار رایانش ابری

منابع رایانشی همچون سرورها، پایگاه‌‌های داده و غیره توسط ارائه‌دهندگان ابر ارائه می‌شوند. برای رایانش به روش ابری، بخش‌های مختلفی همچون میان‌افزار، منابع ابری مختلف و غیره وجود دارند، اما در این مقاله فقط اجزای اصلی مرتبط با روش کار  رایانش ابری مورد بررسی قرار خواهند گرفت. چند جزء اصلی یک ساختار ابری عبارتند از:

• لایۀ سمت کاربر (Front-end)
• لایۀ سمت سرور (Back-end)
• تحویل به روش ابری
• شبکه

 همۀ این اجزای ذکر شده، معماری رایانش به روش ابری را تشکیل می‌دهند. در ادامۀ بحثِ روش کار رایانش ابری به تشریح این اجزاء پرداخته می‌شود.

• لایۀ سمت کاربر (Front-end)

این قسمتِ معماری رایانش ابری به رایانه، تلفن همراه و دیگر برنامه‌های کاربردی مورد نیاز کاربر برای دسترسی به سیستم‌ رایانش ابری، مربوط می‌شود. در اغلب موارد این برنامه کاربردی تنها یک مرورگر وب است. همۀ سیستم‌های رایانش ابری دارای یک رابط کاربری مشابه نیستند. با توجه به اینکه سیستم‌های دیگری هستند که نیاز به برنامه‌های کاربردی بسیار خاصی دارند. به عنوان مثال سرویس‌هایی مانند برنامه‌های پست الکترونیکی مبتنی بر وب، از مرورگرهای وب مانند فایرفاکس، اینترنت اکسپلورر یا دیگر مرورگرهای موجود استفاده می‌کنند، اما سیستم‌های دیگری هستند که برنامه‌های کاربردی منحصر به فردی برای دسترسی کاربران به شبکه لازم دارند.

• لایۀ سمت سرور (Back-end)

این قسمت که دومین مؤلفۀ ساختاریِ یک سیستم ابری در بحثِ روش کار رایانش ابری است، به زیرساختِ رایانه‌ای متعلق به ارائه‌دهندۀ سرویس ابری مانند رایانه‌ها، سرورها، سیستم‌های عامل و دستگاه‌های ذخیره‌سازی اشاره می‌کند. از نظر تئوری یک سیستم رایانشی به روش ابری می‌تواند شامل هر برنامۀ رایانه‌ای قابل تصوری از پردازش داده تا بازی‌های ویدیویی باشد. تمام داده‌های موجود در فضای ابر معمولاً بر روی دستگاه‌های ذخیره‌سازی، ذخیره می‌شوند در حالی که برنامه‌های نرم‌افزاری مبتنی بر فضای ابر، بر روی رایانه‌ها اجرا می‌شوند. هر برنامۀ نرم‌افزاری یک سرور اختصاصی خواهد داشت، در حالی که یک سرور مرکزی نیز برای نظارت بر ترافیک و درخواست‌های کاربران استفاده می‌شود و از این طریق اطمینان حاصل می‌‌شود که همه چیز به درستی پیش می‌رود.

• تحویل مبتنی بر ابر (Cloud-based delivery)

برخی از منابع و خدمات ابری از طریق نرم‌افزار قابل استفاده هستند، که معمولاً به عنوان نرم‌افزار به عنوان یک سرویس (SaaS) شناخته می‌شوند. به دلیل وجود فناوری‌هایی همچون مجازی‌سازی (Virtualization) و ناظر ماشین‌های مجازی (Hypervisors)، این امر امکان‌پذیر است که بسیاری از سرورهای مجازی در یک سرویس فیزیکی واحد وجود داشته باشند. این فناوری‌ها دیگر شیوه‌های اشتراک منابع و خدمات یعنی زیرساخت به عنوان یک سرویس (IaaS) و بستر به عنوان یک سرویس (PaaS) را فراهم می‌کنند.

• شبکه (Network)

شبکه به عنوان آخرین جزء معرفی شده در بحثِ روش کار رایانش ابری، کلیدی‌ترین قسمتِ یک ساختار ابری را تشکیل می‌دهد، زیرا اتصال دو بخش فوق را از طریق اینترنت یا اینترانت فراهم می‌کند. شبکه در رایانش ابری دو مأموریت دارد:

1. فعال کردن انتقالِ منابع اطلاعاتی به عنوان یک منبع مجازی واحد.
2. اتصال کاربران به این منابع اطلاعاتی صرف‌نظر از مکان.

خدمات ابری در روش کار رایانش ابری می‌تواند به دو صورت عمومی یا خصوصی و با استفاده از اینترنت ارائه شود و یا اینکه می‌تواند در شبکۀ داخلی یک شرکت باقی بماند که در این صورت از طریق اینترانت تحویل داده می‌شود. گاهی سازمان‌ها از ترکیبی از هر دوی این روش‌ها استفاده می‌کنند. مهم نیست که «ابر» واقعی مرکز دادۀ یک شرکت یا مرکز داده یک تأمین‌کنندۀ خدمات باشد، رایانش ابری از شبکه‌سازی استفاده می‌کند تا امکان دسترسی به یک مجموعۀ مشترک از منابع ابری مانند شبکه‌ها، ذخیره‌سازی، سرورها، خدمات و برنامه‌های کاربردی را فراهم کند. با استفاده از مجازی‌سازی، این منابع را می‌توان به سرعت و به راحتی آزاد کرد.

روش کار رایانش ابری چگونه است؟

روش کار رایانش ابری به این صورت است که، ارائه‌دهندگان خدمات ابری تمام این مؤلفه‌ها‌ی ذکر شده را با هم ادغام می‌کنند تا بتوانند خدمات ابری یکپارچه‌ای را به کاربران مختلف با استفاده از انواع مختلف سرویس‌های ابری ارائه دهند.

در روش کار رایانش ابری، حجم کاری از رایانۀ محلی یا ابزار‌های شخصی به زیرساختی که توسط تأمین‌کننده ابر مدیریت می‌شود، انتقال پیدا می‌کند. تشریح روش کار رایانش ابری به شکل دقیق‌تر به این صورت است که لایۀ سمت کاربر که کاربران آن را مشاهده می‌کنند متشکل از اطلاعات و فضای قابل مشاهدۀ نرم‌افزارهای مختلف است. لایۀ سمت سرور نیز از رایانه‌های متعدد، سرورها و واحدهای ذخیره‌سازی تشکیل شده است. این دو بخش در روش کار رایانش ابری، توسط شبکه (اینترنت و اینترانت) به هم متصل می‌شوند. اطلاعات مختلف توسط سرورها و نرم‌افزارهای مختلف موجود در لایۀ سمت سرور و با روش‌های مختلفِ تحویل مبتنی بر ابر و در فضای ابر که همان بخش لایۀ سمت سرور است پردازش و ارائه می‌شوند. یک سرور در لایۀ سمت سرور وظیفۀ کنترل، مدیریت و تبادل اطلاعات را بر عهده دارد.

 به عنوان مثال و با توجه به روش کار رایانش ابری، اگر شما یک حساب ایمیل از طریق یکی از سرویس‌های معمول ایمیل از قبیل Gmail، Yahoo یا Hotmail داشته باشید، قادر خواهید بود که از طریق وب به حساب ایمیل خود وارد شوید، بدون اینکه یک برنامۀ ایمیل در رایانه یا دستگاه تلفن همراه خود نصب کنید. همچنین شما می‌توانید به تمام اطلاعات و فایل‌های موجود در حساب ایمیل خود از طریق وب دسترسی داشته باشید. نرم‌افزار و حافظه‌ای برای حساب ایمیل شما در دستگاه مورد استفادۀ شما وجود ندارد، بلکه بر روی سرویس ابرِ رایانه‌ای وجود دارد.

با چنین دامنۀ وسیعی از خدمات موجود بر روی ابر، بسیاری از سازمان‌های مختلف می‌توانند از این قدرت بهره‌مند شوند. با توجه به اینکه روش کار رایانش ابری، روشی از راه دور و متکی بر اصول به اشتراک‌گذاری و یکپارچگی پردازش و فرآیندهای مختلف است بنابراین روشی منحصر به فرد به حساب می‌آید و شرایط مساعدی را برای کاربرانی که می‌خواهند به راهکارهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری پیشرفته دسترسی داشته باشند فراهم می‌کند.