پردازش ابری

پردازش ابری (Cloud Computing) یک مدل تحویل (delivery model) برای ارائه زیرساخت‌ها و خدمات فناوری اطلاعات (IT) به صورت درخواستی از طریق اینترنت است. خدمات ابری مقیاس‌پذیر هستند، به این معنا که منابع محاسباتی، شبکه‌ای و ذخیره‌سازی می‌توانند به صورت دستی یا خودکار در زمان واقعی تنظیم شوند تا نیازهای متغیر برنامه‌ها و کاربران را برآورده کنند. مشتریان می‌توانند از طریق مدل‌های قیمت‌گذاری فریمیوم، اشتراکی یا مبتنی بر مصرف، به خدمات ابری دسترسی پیدا کنند و از آنها استفاده نمایند.

به طور کلی، محیط پردازش ابری، پنج ویژگی مهم دارد که آن را از محیط محاسباتی محلی و داخلی سنتی متمایز می‌کند:

• مشتری می‌تواند منابع محاسباتی را به صورت خودکار و درخواستی فراهم کند.   
• منابع از طریق اینترنت فراهم و قابل دسترسی می‌باشند.   
• منابع به صورت مشترک برای خدمت به نیازهای چندین مشتری تجمیع می‌شوند.   
• منابع می‌توانند مقیاس‌پذیر باشند و بنا به نیاز، افزایش یا کاهش یابند.   
• استفاده از منابع توسط مشتری کنترل و به صورت لحظه‌ای نظارت می‌شود.   

مدل تحویل ابری به خصوص برای استارتاپ‌ها و کسب‌وکارهای کوچک و متوسط (SMBs) که منابع مالی لازم برای تدارک زیرساخت‌ها و خدمات پیچیده IT را ندارند، مفید است. این قابلیت ها برای شرکت‌های بزرگ که می‌خواهند خدمات خاص فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) را برون‌سپاری کنند تا بتوانند بیشتر بر فعالیت‌های اصلی کسب‌وکار تمرکز کنند نیز جذابیت دارد.

در کامپیوترها، از یک آیکون به شکل ابر برای نمایش اینترنت استفاده می‌شود و باعث شده که برخی افراد فکر کنند “ابر” و “اینترنت” به یک معنا هستند. به عنوان مثال، ممکن است کسی بگوید، “عکس‌های من روی اینترنت ذخیره شده‌اند”، در حالی که منظور واقعی این است که عکس‌هایش در ابر ذخیره شده‌اند. در این مثال، ابر یک مرکز داده از راه دور است که توسط یک ارائه‌دهنده خدمات شخص ثالث مدیریت می‌شود.

مفهوم پردازش ابری از سال ۱۹۵۹ وجود داشته است، زمانی که جان مک‌کارتی، پیشگام پردازش که به عنوان مبدع اصطلاح هوش مصنوعی (AI) نیز شناخته می‌شود، سیستم‌های تقسیم زمانی را تصور کرد که به مشتریان امکان خرید منابع محاسباتی به عنوان یک ابزار عمومی را می‌داد.

در جشن صدسالگی MIT در سال ۱۹۶۱، مک‌کارتی پیش‌بینی کرد که در آینده، «هر مشترک فقط برای ظرفیت واقعی که استفاده می‌کند، هزینه پرداخت می‌کند … برخی مشترکان ممکن است خدماتی به سایر مشترکان ارائه دهند … و خدمات محاسباتی می‌تواند به پایه‌ای برای یک صنعت جدید و مهم تبدیل شود.»

در همان زمان، IBM به توسعه استراتژی‌هایی برای بخش‌بندی منطقی رایانه‌های اصلی خود پرداخت تا بتوانند به چندین مشتری خدمت کنند. هر مشتری منابع رایانه اصلی را طوری مشاهده می‌کرد گویی که تنها کاربر بود، در حالی که در واقعیت، منابع را با سایر کاربران به اشتراک می‌گذاشت.

تا اواخر دهه ۱۹۸۰، سازمان‌ها شروع به درک این موضوع کردند که به جای خرید یا اجاره رایانه‌های بزرگ و گران‌قیمت، می‌توانند چندین رایانه شخصی (PC) نسبتاً ارزان‌تر خریداری کنند و آنها را در شبکه‌ای به هم متصل کنند تا مانند یک ماشین واحد عمل کنند. اما اواخر دهه ۱۹۹۰ بود که ایده استفاده از اینترنت برای اتصال شبکه‌های توزیع‌شده از سخت‌افزارهای عمومی از نظر مالی قابل قبول شد. این پیشرفت به تبدیل مفهوم      پردازش ابری به یک مدل تحویلی واقعی کمک کرد.

نقاط عطف استفاده از پردازش ابری در کسب‌وکار شامل موارد زیر است:

سال ۱۹۹۹	Salesforce ایده تحویل نرم‌افزارهای سازمانی از طریق اینترنت را معرفی کرد.
2002	Amazon Web Services (AWS) شروع به ارائه خدمات پایه ذخیره‌سازی و محاسباتی کرد.
2006	AWS Elastic Compute Cloud (EC2) و Simple Storage Service (S3) را با مدل کسب‌وکار پرداخت به ازای استفاده برای منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی مجازی راه‌اندازی کرد.
2006	Google Apps (که اکنون Google Workspace نامیده می‌شود) مجموعه‌های بهره‌وری مبتنی بر ابر را معرفی کرد.
2008	Google App Engine را برای ارائه ابزارهایی به توسعه‌دهندگان جهت ساخت برنامه‌های وب مقیاس‌پذیر بر زیرساخت‌های Google راه‌اندازی کرد.
2010	Microsoft Azure توسط Microsoft منتشر شد.
2010	Rackspace Hosting و NASA پروژه OpenStack را راه‌اندازی کردند.
2012	Oracle Cloud توسط Oracle معرفی شد.
2013	VMware خدمات vCloud Hybrid را معرفی کرد که می‌توانست مراکز داده محلی را با ابر ادغام کند. این خدمت اکنون VMware Cloud نامیده می‌شود.
۲۰۱۴-۲۰۱۶	ارائه‌دهندگان بزرگ مانند AWS، Microsoft Azure و Google Cloud Platform (GCP) خدمات خود را برای حمایت از ابتکارات اینترنت اشیا (IoT) و تأمین نیازهای زیرساختی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (ML) گسترش دادند.
۲۰۱۵	پذیرش فناوری کانتینر برای استقرار برنامه‌های ابری بیشتر شد.
۲۰۱۷-۲۰۱۹	استراتژی‌های ابر ترکیبی و چند ابری محبوبیت پیدا کردند. نیاز به محاسبات غیرمتمرکز بیشتر مشهود شد.
۲۰۲۰-۲۰۲۲	پاندمی COVID-19 پذیرش ابر را تسریع کرد زیرا سازمان‌ها به کار از راه دور روی آوردند.
۲۰۲۳-۲۰۲۴	ارائه‌دهندگان ابر شروع به ارائه سخت‌افزار و نرم‌افزار ویژه برای آموزش و استقرار مدل‌های AI در مقیاس کردند. امنیت ابر، حریم خصوصی و گسترش محاسبات بدون سرور همچنان از اولویت‌های اصلی ارائه‌دهندگان ابر و مشتریان آنها باقی ماند.

فناوری ابری به افراد و کسب‌وکارها این امکان را می‌دهد که به منابع محاسباتی مانند سرورها، فضای ذخیره‌سازی و نرم‌افزارها از طریق اینترنت دسترسی پیدا کنند و از آنها استفاده نمایند. منابع فیزیکی مجازی سازی می شوند و به عنوان یک سرویس به کاربران ارائه می‌شوند و مقیاسشان نیز می‌تواند با توجه به تقاضا بزرگ یا کوچک شود.

به عنوان مثال، اگر وب‌سایت یک شرکت با افزایش ترافیک مواجه شود، ارائه‌دهنده خدمات ابری می‌تواند منابع محاسباتی بیشتری را در زمان واقعی به آن اختصاص دهد تا این افزایش را مدیریت کرده و اطمینان حاصل کند که وب‌سایت بدون وقفه در دسترس باقی بماند. به همین ترتیب، هنگامی که تقاضا کاهش می‌یابد، منابع می‌توانند کاهش یابند تا هزینه‌ها نیز کمتر شوند.

کاربران معمولاً از طریق یک رابط وب یا داشبورد رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API) با خدمات ارائه‌دهنده ابری تعامل می‌کنند. برخی ارائه‌دهندگان ابری به توسعه‌دهندگان یا کاربران پیشرفته اجازه می‌دهند تا از طریق رابط خط فرمان (CLI) تعامل کنند. در پشت صحنه، ارائه‌دهنده مسئولیت حفظ امنیت داده‌های مشتریان خود و اطمینان از به‌روز بودن و قدرتمند بودن زیرساخت نرم‌افزاری و سخت‌افزاری را بر عهده دارد.

خدمات پردازش ابری توسط اجزای فیزیکی و مجازی پشتیبانی می‌شوند که به ارائه‌دهنده خدمات امکان می‌دهند منابع محاسباتی مقیاس‌پذیر، منعطف و کارآمد را از طریق اینترنت ارائه دهند.

اجزای فیزیکی پردازش ابری

• مراکز داده: تأسیسات فیزیکی هستند که زیرساخت‌های لازم برای ارائه خدمات ابری را در خود جای داده‌اند.
• سرورها: رایانه‌هایی هستند که توان محاسباتی لازم برای پردازش و اجرای برنامه‌ها را فراهم می‌کنند.
• فضای ذخیره‌سازی: شامل دستگاه‌های فیزیکی است که داده‌ها را ذخیره می‌کنند، همچنین نرم‌افزاری که برای مدیریت نحوه سازماندهی، دسترسی و حفاظت از داده‌های ذخیره شده استفاده می‌شود.
• زیرساخت شبکه: شامل روترها، سوئیچ‌ها و کابل‌هایی است که مراکز داده را به اینترنت متصل می‌کنند و جریان داده بین سرورها، برنامه‌های نرم‌افزاری و کاربران نهایی را مدیریت می‌کنند.

اجزای مجازی پردازش ابری

اجزای مجازی شامل نرم‌افزارها و سیستم‌هایی است که به مجازی‌سازی منابع فیزیکی و مدیریت آنها کمک می‌کنند. این اجزا شامل سیستم‌های عامل مجازی، نرم‌افزارهای مدیریت ماشین‌های مجازی و ابزارهای نظارت و مدیریت منابع ابری است.

خدمات پردازش ابری معمولاً بر اساس مدل استقرار یا مدل خدمات خود دسته‌بندی می‌شوند، که هر کدام نیازهای مختلفی را برآورده می‌کنند و موارد استفاده متفاوتی دارند.

مدل‌های استقرار پردازش ابری

• ابر عمومی (Public Cloud): منابع محاسباتی توسط یک ارائه‌دهنده شخص ثالث به عموم کاربران ارائه می‌شود.
• ابر خصوصی (Private Cloud): منابع محاسباتی به صورت اختصاصی برای یک سازمان خاص فراهم می‌شود.
• ابر ترکیبی (Hybrid Cloud): ترکیبی از ابر عمومی و خصوصی که امکان انتقال داده‌ها و برنامه‌ها بین آنها را فراهم می‌کند.

مدل‌های خدمات پردازش ابری

• نرم‌افزار به عنوان خدمت (SaaS): ارائه نرم‌افزارها از طریق اینترنت که کاربران می‌توانند به آنها دسترسی داشته باشند.
• پلتفرم به عنوان خدمت (PaaS) : ارائه پلتفرم‌ها و ابزارهای توسعه نرم‌افزار از طریق اینترنت.
• زیرساخت به عنوان خدمت (IaaS) : ارائه زیرساخت‌های محاسباتی مانند سرورها و ذخیره‌سازی از طریق اینترنت.

این مدل‌ها به کسب‌وکارها و کاربران این امکان را می‌دهند که منابع مورد نیاز خود را به صورت انعطاف‌پذیر و بهینه مدیریت کنند.

مدل‌های استقرار پردازش ابری، نحوه ارائه خدمات ابری به مشتریان را تعریف می‌کنند. مدل‌های استقرار شامل موارد زیر هستند:

–    ابر عمومی (Public Cloud): اجازه دسترسی به منابع برای مشترکان مجاز را می‌دهد.

–    ابر خصوصی (Private Cloud): دسترسی به منابع را به یک گروه یا سازمان خاص محدود می‌کند.

–    ابر جامعه (Community Cloud): اجازه اشتراک منابع بین دو یا بیشتر سازمان را می‌دهد.

–    ابر ترکیبی (Hybrid Cloud): دو یا چند محیط ابری را یکپارچه می‌کند.

–    ابر چندگانه (Multi-Cloud): استفاده از چندین سرویس ابری از ارائه‌دهندگان مختلف برای بهینه‌سازی عملکرد، انعطاف‌پذیری، کنترل هزینه، یا پایداری.

پردازش ابری نقش مهمی در تحول دیجیتال ایفا کرده است. در ده سال گذشته، مدل تحویل ابری به طور قابل توجهی هزینه‌ها و پیچیدگی‌های IT را کاهش داده و نحوه دسترسی و استفاده افراد و سازمان‌ها از فناوری را تغییر داده است.

یکی از اولین موارد استفاده از پردازش ابری در میزبانی وب و پلتفرم‌های تجارت الکترونیک بود. خدمات ابری، منابع مقیاس‌پذیر و درخواستی را ارائه می‌دهند که می‌توانند سطوح مختلف ترافیک وب‌سایت را مدیریت کرده و اطمینان حاصل کنند که دسترسی بالا (HA) و عملکرد شبکه قوی بدون نیاز به زیرساخت‌های فیزیکی گسترده فراهم می‌شود.

یک مورد استفاده مهم دیگر، پشتیبان‌گیری از داده‌ها و بازیابی آن‌ها پس از وقوع فاجعه است. ذخیره‌سازی ابری خارج از محل (off-site) است و این می‌تواند به تداوم کسب‌وکار کمک کند. جداسازی جغرافیایی مهم است زیرا از داده‌ها در برابر بلایای محلی (مانند آتش‌سوزی، سیل، یا خرابی‌های سخت‌افزاری) که می‌توانند پشتیبان‌های داده‌های محلی را نابود کنند، محافظت می‌کند. از آنجا که می‌توان به داده‌های ذخیره شده در ابر از هر جایی و در هر زمانی (به شرطی که اتصال به اینترنت وجود داشته باشد) دسترسی داشت، کسب‌وکارها می‌توانند سریعاً داده‌های خود را بازیابی کرده و عملیات خود را حتی اگر سایت اصلی آنها با مشکل مواجه باشد، از سر بگیرند.

منابع ابری برای تأمین قدرت محاسباتی و ظرفیت ذخیره‌سازی لازم برای تحلیل داده‌های بزرگ و اتخاذ تصمیمات مبتنی بر داده‌ نیز استفاده می‌شوند. به همین دلیل، خدمات ابری برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشین (ML) و استقرار مدل‌های زبان بزرگ (LLM) و برنامه‌های هوش مصنوعی چندوجهی (multimodal AI) به کار می‌روند.

محیط‌های توسعه و آزمایش میزبان در ابر به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهند که به سرعت محیط‌ها را بر حسب نیاز ایجاد یا حذف کنند، که می‌تواند توسعه تکراری را تسهیل کرده و به نوآوری کمک کند. علاوه بر این، ابر از استقرار و مدیریت برنامه‌های اینترنت اشیاء (IoT) با ارائه‌ی یک پلتفرم که می‌تواند برای جمع‌آوری، تجزیه و تحلیل و ذخیره‌سازی داده‌ها از صدها یا حتی میلیون‌ها دستگاه متصل استفاده شود، پشتیبانی می‌کند.

علاوه بر این، ابر برای پشتیبانی از کار از راه دور و همکاری آنلاین به‌وسیله‌ی ارائه مجموعه‌های بهره‌وری مبتنی بر ابر مانند Microsoft 365 و ابزارهای مدیریت پروژه که به تیم‌ها امکان می‌دهند از هر مکانی به طور یکپارچه با هم کار کنند، ضروری شده است.

در مدل تحویل پردازش غیرمتمرکز (Edge Computing)، خدمات ابری نزدیک به کاربران نهایی و دستگاه‌های IoT، از طریق یک زیرساخت توزیع شده، مستقر می‌شوند. پردازش غیرمتمرکز می‌تواند بار پردازش داده‌ها را از خدمات ابری مرکزی کاهش داده و استفاده‌ی بهینه‌تر از منابع را امکان‌پذیر سازد.

قرار دادن خدمات ابری به نزدیک‌ترین مکان ممکن به منابع داده می‌تواند تأخیر را به طور قابل توجهی کاهش داده، پهنای باند را حفظ کرده و زمان پاسخگویی را بهبود بخشد.

ابرهای غیرمتمرکز(Edge clouds) به‌ویژه برای برنامه‌های اینترنت صنعتی اشیاء (IIoT) و دستگاه‌های غیرمتمرکز مانند وسایل نقلیه خودران که نیاز به پردازش سریع داده‌ها برای اتخاذ تصمیمات مهم دارند، مفید هستند.

پردازش ابری به طور قابل توجهی نحوه استفاده کسب‌وکارها و افراد از فناوری اطلاعات را تغییر داده است. به جای سرمایه‌گذاری، مدیریت و نگهداری سخت‌افزار و نرم‌افزار فیزیکی، سازمان‌ها می‌توانند به ارائه‌دهندگان ابر تکیه کنند تا منابع IT را بر حسب تقاضا از طریق اینترنت دریافت کنند.

با این حال، مهم است به یاد داشته باشیم که پذیرش خدمات ابری نیز چالش‌های مخصوص به خود را به همراه دارد. سازمان‌ها باید عواملی مانند قفل شدن به یک فروشنده خاص، پیامدهای احتمالی نقض داده‌ها توسط شخص ثالث، نیاز به اتصال به اینترنت و نگرانی‌های مربوط به انطباق با قوانین حاکمیت داده را به دقت در نظر بگیرند.