معماری رایانش ابری – مدل ها، انواع، اجزا و نحوه کار Cloud Architecture

معماری رایانش ابری

معماری رایانش ابری ساختاری روشن و منسجم دارد و با وجود مزایایی مانند انعطاف‌پذیری، ذخیره‌سازی آسان، اشتراک‌گذاری سریع و نگهداری ساده، نقش مهمی در تحول دیجیتال ایفا می‌کند. در این روش، کاربران تنها با یک اتصال اینترنتی معمولی می‌توانند به انواع خدمات ابری مانند Google Docs، Skype و Netflix دسترسی داشت. بسیاری از کسب‌وکارها نیز به خاطر نیاز مداوم به ذخیره‌سازی و پهنای باند بالا، به سمت استفاده از فضای ابری تمایل پیدا کرده‌اند. در این راهنمای ابرآراز، به‌طور کامل با نحوه عملکرد معماری رایانش ابری آشنا خواهید شد.

رایانش ابری چیست؟

رایانش ابری به معنی ارائه خدماتی مانند سرور، فضای ذخیره سازی و پایگاه داده، شبکه، نرم‌افزار، تحلیل داده و هوش مصنوعی از طریق اینترنت است؛ یعنی کاربران بدون نیاز به داشتن سخت‌افزار یا زیرساخت‌های فیزیکی، می‌توانند به منابع مورد نیاز خود از طریق اینترنت دسترسی پیدا کنند. داده‌هایی که در فضای ابری ذخیره می‌شوند شامل فایل‌ها، تصاویر، اسناد و سایر اطلاعات دیجیتال هستند. در واقع، کاربران به‌ جای خرید و نگهداری سرورها و مراکز داده فیزیکی می‌توانند با توجه به نیازشان از امکانات ارائه دهندگان خدمات ابری مانند AWS، GCP استفاده کنند.

معماری ابری (Cloud Architecture) چیست؟

معماری رایانش ابری ترکیبی از معماری سرویس‌گرا (SOA) و معماری رویدادگرا (EDA) است. این بخش از اجزای مختلفی مانند زیرساخت کلاینت، برنامه‌های کاربردی، سرویس‌ها، محیط اجرای ابری، فضای ذخیره‌سازی، زیرساخت فیزیکی، مدیریت و امنیت تشکیل شده است. به‌طور کلی، معماری رایانش ابری به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود.

فرانت‌اند

این بخش همان سمت کاربر یا کلاینت است. فرانت‌اند شامل تمام رابط‌های کاربری و نرم‌افزارهایی می‌شود که کاربران از طریق آن‌ها به خدمات ابری دسترسی پیدا می‌کنند. به عنوان مثال، وقتی از یک مرورگر برای ورود به یک سرویس ابری استفاده می‌کنید، در واقع در حال تعامل با بخش فرانت‌اند هستید. (همچنین بخوانید: کلاینت سرور چیست؟)

بک‌اند

بک‌اند سمت سرور یا همان فضای ابری واقعی است که توسط ارائه‌دهندگان خدمات مدیریت می‌شود. این بخش شامل اجزایی مثل فضای ذخیره‌سازی گسترده، ماشین مجازی، نرم‌افزارهای ابری، ابزارهای مدیریت منابع، سیستم‌های کنترل ترافیک، مدل‌های مختلف استقرار و زیرساخت‌های امنیتی می‌شود. در واقع بک‌اند پشت صحنه عمل می‌کند، تا خدمات به‌صورت پایدار، امن و مؤثر به کاربران ارائه شود. به طور کلی، فرانت‌اند و بک‌اند با هم کار می‌کنند تا یک سیستم رایانش ابری یکپارچه و کارآمد را تشکیل دهند.

معمار ابری (Cloud Architect) کیست؟

معمار ابری مسئول طراحی، پیاده‌سازی و مدیریت زیرساخت ابری در یک سازمان است. این فرد از فناوری‌های ابری برای توسعه برنامه‌های مربوط به پذیرش ابری استفاده می‌کند و روی روند مهاجرت ابری نظارت دارد. همچنین معمار ابری وظیفه دارد سیستم‌هایی برای مدیریت، نظارت و نگهداری محیط ابری سازمان ایجاد کند. وجود این نقش در زمینه‌های بهینه‌سازی عملکرد و امنیت سیستم‌های ابری بسیار مهم خواهد بود.

انواع معماری ابری

سه مدل اصلی برای ارائه خدمات در رایانش ابری وجود دارد که شامل IaaS، PaaS و SaaS هستند. این مدل‌ها به‌صورت جداگانه تعریف می‌شوند اما در عمل، بسیاری از سازمان‌ها به‌ویژه شرکت‌های بزرگ، از ترکیبی از هر سه مدل در ساختار ابری خود بهره می‌برند.

زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS)

این مدل دسترسی براساس تقاضا به منابع زیرساختی مانند سرورهای فیزیکی و مجازی، فضای ذخیره‌سازی و شبکه را فراهم می‌کند. همچنین IaaS امکان مقیاس‌پذیری انعطاف‌پذیر منابع را برای اجرای برنامه‌ها و پردازش بارهای کاری فراهم خواهد کرد. استفاده از IaaS کمک می‌کند تا سازمان‌ها بدون نیاز به صرف هزینه‌های سنگین برای ساخت و نگهداری مراکز داده فیزیکی، زیرساخت مورد نیاز خود را به‌صورت آنلاین تأمین کرده و به‌ راحتی با نوسانات حجم کار سازگار شوند.

پلتفرم به عنوان سرویس (PaaS)

در این مدل، یک پلتفرم کامل برای توسعه، اجرا و مدیریت برنامه‌ها در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. PaaS فرایند مهاجرت برنامه‌های موجود به فضای ابری را از طریق باز طراحی جزئی برای بهره‌برداری از مزایای ابر بومی مانند مقیاس‌پذیری و توزیع بار یا بازسازی کامل برنامه با استفاده از فناوری‌هایی مانند میکروسرویس، کانتینرها و سایر ابزارهای ابری، ساده‌تر می‌کند.

نرم افزار به عنوان سرویس (SaaS)

SaaS دسترسی فوری به نرم‌افزارهای کاربردی میزبانی‌ شده در فضای ابری را برای کاربران فراهم می‌کند. در این مدل، تمامی مراحل توسعه، نگهداری و مدیریت زیرساخت برعهده ارائه‌دهنده سرویس خواهد بود؛ یعنی نرم‌افزار از پیش نصب و پیکربندی شده است و کاربران می‌توانند تنها با چند کلیک از آن استفاده کنند. این موضوع زمان پیاده‌سازی را به شدت کاهش داده و بهره‌برداری از نرم‌افزار را تسریع می‌کند.

مدل های معماری ابری در رایانش ابری

رایانش ابری برای همه سازمان‌ها به یک شکل اجرا نمی‌شود و تصمیم‌گیری درباره نوع آن، باید با توجه به زیرساخت‌های فناوری موجود، نیازهای خاص کسب‌وکار و اهداف بلندمدت انجام شود. به طور کلی، سه نوع اصلی معماری ابری وجود دارد که عبارت‌اند از:

ابر عمومی

این مدل از منابع و زیرساخت‌هایی استفاده می‌کند که متعلق به یک ارائه‌دهنده خدمات ابری (مانند AWS یا Azure) هستند و توسط آن مدیریت می‌شوند. استفاده از ابر عمومی به کاربران این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به خرید سخت‌افزار یا نرم‌افزار، به‌ راحتی منابع موردنیازشان را مقیاس‌بندی کنند. با این وجود، این محیط به‌صورت اشتراکی بین چند مشتری استفاده می‌شود و ممکن است نگرانی‌هایی درباره امنیت برای کاربران ایجاد کند.

ابر خصوصی

این مدل مخصوص یک سازمان طراحی می‌شود و در مرکز داده اختصاصی آن میزبانی و مدیریت خواهد شد. ابر خصوصی کنترل و امنیت بیشتری را ارائه می‌دهد؛ اما هزینه‌های بالاتری دارد و برای راه‌اندازی و نگهداری به تخصص فنی نیاز خواهد داشت.

ابر ترکیبی

این مدل ترکیبی از هر دو مدل عمومی و خصوصی است و به سازمان‌ها این امکان را می‌دهد که با توجه به نوع وظایف و حساسیت داده‌هایشان، از مزایای هر دو مدل استفاده کنند. این مدل انعطاف‌پذیری بالایی را فراهم می‌کند و به شرکت‌ها این امکان را خواهد داد که تعادل مناسبی بین امنیت و مقیاس‌پذیری ایجاد کنند.

چند ابری

چند ابری (Multi-Cloud) به استفاده هم‌زمان از خدمات رایانش ابری چند ارائه‌دهنده مختلف، مانند AWS، Google Cloud و Azure گفته می‌شود تا سازمان‌ها بتوانند از مزایای متنوع هر پلتفرم بهره‌مند شوند و وابستگی به یک ارائه‌دهنده خاص را کاهش دهند.

مزایا و معایب معماری رایانش ابری

استفاده از معماری ابری با مزایای متعددی برای سازمان‌ها همراه است؛ اما نباید از معایبی که این موضوع دارد نیز موقع استفاده از محصولات بر پایه رایانش ابری غافل شوید. از جمله رایج‌ترین مزایا و معایب معماری رایانش ابری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

اجزای معماری رایانش ابری

معماری ابری شامل بخش‌ها و اجزای مختلفی از فرانت‌اند تا بک‌اند و سرویس‌های ذخیره‌سازی است. از جمله این قسمت‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• زیرساخت کلاینت: بخشی از قسمت فرانت‌اند معماری رایانش ابری است که شامل نرم‌افزارها و رابط‌های گرافیکی (GUI) برای تعامل کاربر با پلتفرم ابری می‌شود.
• اپلیکیشن: در بخش بک‌اند قرار دارد و همان نرم‌افزاری است که خدمات مورد نیاز کلاینت را در فضای ابری ارائه می‌دهد.
• سرویس‌ها: شامل سه مدل اصلی SaaS، PaaS و IaaS هستند که نوع و نحوه دسترسی کاربران به خدمات ابری را تعیین و مدیریت می‌کنند.
• محیط زمان اجرا: بستری در بک‌اند است و امکان اجرای ماشین‌های مجازی و اپلیکیشن‌ها را فراهم می‌کند.
• ذخیره‌سازی ابری: سیستمی انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر برای نگهداری و مدیریت داده‌ها در سرورهای ابری فراهم می‌کند. (همچنین بخوانید: سرور ابری چیست؟)
• زیرساخت ابری: شامل اجزای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مانند سرورها، تجهیزات شبکه و ابزارهای مجازی‌سازی است.
• مدیریت ابری: بر کنترل و هماهنگی همه اجزای بک‌اند از جمله برنامه‌ها، سرویس‌ها، امنیت و منابع نظارت دارد.
• امنیت ابری: با اجرای سازوکارهای حفاظتی، از داده‌ها، سیستم‌ها و زیرساخت‌ها در برابر تهدیدها محافظت می‌کند. (همچنین بخوانید: امنیت رایانش ابری)
• اینترنت: نقش پل ارتباطی میان فرانت‌اند و بک‌اند را ایفا می‌کند و امکان تعامل میان کاربر و سرور را فراهم می‌کند.
• پایگاه داده ابری: داده‌های ساختاریافته را در قالب SQL یا NoSQL ذخیره و مدیریت می‌کند؛ نمونه‌هایی از این مدل Amazon RDS و Azure SQL است. (همچنین بخوانید: دیتابیس ابری چیست؟)
• شبکه‌سازی ابری: شامل خدماتی مانند لود بالانسر و DNS و شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN) است که پایداری و اتصال سیستم‌ها را تضمین می‌کند. (همچنین بخوانید: VPN چیست؟)
• تجزیه و تحلیل ابری: ابزارهایی برای تحلیل داده‌ها، هوش تجاری و یادگیری ماشین در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

معماری ابری چگونه کار می کند؟

در معماری رایانش ابری، تمام اجزا به‌صورت هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا بستری یکپارچه و مقیاس‌پذیر برای ارائه خدمات و منابع براساس نیاز کاربران فراهم کنند. بک‌اند شامل همه منابع اصلی رایانش ابری است؛ این قسمت شامل سرویس‌ها، فضای ذخیره‌سازی، ماشین‌های مجازی و برنامه‌هایی که توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری مدیریت می‌شوند. شبکه نقش واسطه را بین فرانت‌اند و بک‌اند ایفا کرده و امکان ارتباط، انتقال داده‌ها و اجرای درخواست‌ها را بین این دو بخش فراهم می‌کند.

وقتی کاربر از طریق فرانت‌اند (رابط کاربری) به سیستم متصل می‌شود، درخواست یا کوئری او از طریق میان‌افزار (middleware) به بک‌اند ارسال می‌شود. در این نقطه بر اساس مدل سرویس ابری انتخاب‌شده، وظیفه مشخص‌شده اجرا شده و نتیجه به کاربر بازگردانده می‌شود.

به نقل از IBM

معماری ابری، چگونگی یکپارچه‌سازی فناوری‌های مختلف برای ایجاد ابر است که منابع فناوری اطلاعات با استفاده از مجازی‌سازی و مدیریت خودکار برای دستیابی به مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری، تجمیع می‌شوند.

چرا کسب ‌و کارها باید از معماری رایانش ابری استفاده کنند؟

کسب‌وکارهای مختلف با استفاده از معماری رایانش ابری می‌توانند هزینه‌های زیرساخت و نگهداری‌شان را کاهش دهند. این فناوری امکان مقیاس‌پذیری سریع منابع را فراهم کرده و پاسخگویی به نیازهای متغیر را آسان‌تر می‌کند. همچنین، در رایانش ابری امکان دسترسی به داده‌ها و خدمات از هر مکان و در هر زمان برای تیم‌های مختلف سازمان فراهم خواهد بود. امنیت و پشتیبان‌گیری متمرکز فضای ابری و استفاده از ابزارهای تحلیلی پیشرفته در این بستر، از دیگر مزیت‌های استفاده از معماری رایانش ابری برای سازمان‌ها محسوب می‌شود.

راهکار ابرآراز

سرور ابری ابرآراز یک سرویس قابل اعتماد، انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر است. این سرور با هدف پاسخ‌گویی به نیازهای سازمان‌ها و کسب‌وکارهای مختلف طراحی شده و امکان توسعه، استقرار و اجرای برنامه‌های مختلف در فضای ابری را برای تیم‌های توسعه دهنده فراهم می‌کند. از جمله کاربردهای سرور ابری ابرآراز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• میزبانی وب (Web Hosting): اجرای وب‌سایت‌ها با دسترسی بالا، امنیت مناسب و مقیاس‌پذیری سریع
• محیط‌های توسعه و آزمایش (Development & Testing Environments): ایجاد محیط‌های تست و توسعه با قابلیت راه‌اندازی سریع و مدیریت آسان منابع
• میزبانی برنامه‌های کاربردی (Application Hosting): اجرای نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های سازمانی بدون نیاز به زیرساخت فیزیکی
• پشتیبان‌گیری و ذخیره‌سازی داده‌ها (Data Backup & Storage): ذخیره‌سازی امن، در دسترس و منعطف برای فایل‌ها و نسخه‌های پشتیبان

جمع‌بندی: معماری رایانش ابری

معماری رایانش ابری یک ساختار منسجم برای طراحی و اجرای راه حل‌های ابری فراهم می‌کند. این مدل با ارائه قابلیت‌هایی مانند مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری، پاسخ‌گویی به نیازهای متغیر را ساده‌تر کرده و هزینه‌های زیرساخت را کاهش می‌دهد. استفاده از این رویکرد به مدیریت چالش‌هایی مانند امنیت، پایداری و کارایی سیستم‌ها کمک کرده و بستری مناسب برای توسعه و بهره‌برداری از خدمات نوین دیجیتال را برای سازمان‌ها فراهم می‌کند.

سوالات متداول

• امنیت در معماری رایانش ابری چگونه تأمین می‌شود؟

امنیت در معماری رایانش ابری با استفاده از روش‌های مختلفی مانند رمزگذاری داده‌ها، احراز هویت چند عاملی و شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN) تأمین می‌شود.

• مهم‌ترین مزایایی معماری رایانش ابری برای کسب‌وکارها چیست؟

کاهش هزینه‌ها با حذف نیاز به سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های فیزیکی، افزایش انعطاف‌پذیری با دسترسی آسان به منابع ابری بر اساس تقاضا و افزایش دسترس‌پذیری و قابلیت اطمینان از جمله مزایای این روش است.