كتل بناء السحابة

توفر حوسبة السحابة استخدام موارد الحوسبة كخدمة عبر الشبكة. قبل مناقشة نماذج الخدمة المقدمة على السحابة، يجب أن نفكر في طبقات الأجهزة والبرامج المطلوبة المختلفة لبناء الخدمات السحابية. وبطبيعة الحال، ليست كل متطلبات الخدمة متطابقة؛ قد يرغب بعض مستخدمي السحابة فقط في الوصول إلى البنية الأساسية الخام لبناء التطبيقات عليها. وقد يرغب آخرون في عدم التعامل مع البنية الأساسية على الإطلاق، بل ببساطة تطوير ونشر التطبيقات باستخدام منصة سهلة الاستخدام. لتلبية هذه المتطلبات المتنوعة، يقوم موفرو الخدمات السحابية بتقسيم عروضهم إلى طبقات تجريدية مختلفة.

هنا، نقدم تجريدًا مكدسًا للسحابة من خلال تقديم كتل البناء النموذجية ومناقشة ارتباطها مع ثلاثة نماذج خدمة في حوسبة السحابة. نقدم أربعة كتل بناء رئيسية في حوسبة السحابة: برامج التطبيقات، ومنصات التطوير، وتشارك الموارد، والبنية الأساسية، كما هو موضح في الشكل 7. تتضمن البنية الأساسية الموارد المادية في مركز البيانات. عادةً ما تتضمن طبقة مشاركة الموارد تقنيات البرامج والأجهزة التي تسمح بمشاركة الموارد المادية مع تقديم مستوى معين من العزلة. وتُستخدم منصات التطوير لتطوير تطبيقات سحابية.

الكتل البرمجية الإنشائية في حوسبة السحابة.

الشكل 7: كتل بناء حوسبة السحابة

برنامج التطبيق: الطبقة العليا في المكدس هي برنامج التطبيق، والذي يكون عادة مكوّن النظام الذي يستخدمه المستخدم النهائي.

منصات التطوير: الطبقة التالية، منصات التطوير، تسمح لمطوري التطبيقات بكتابة برنامج التطبيق بشروط واجهة برمجة التطبيقات في السحابة. عادةً ما توفر منصات التطوير مواصفات يمكن للمطورين استخدامها للروتينات، وبنيات البيانات، وفئات الكائنات، والمكتبات، والمتغيرات.

تشارك الموارد: آليات تشارك الموارد، الطبقة الثالثة، تجسد بعض الأفكار السحابية الرئيسية:

توفير خدمات البرامج والحوسبة والشبكة والتخزين.
تسمح ببيئة مشتركة حيث يمكن تشغيل صور الأجهزة متعددة (على سبيل المثال، الأجهزة الظاهرية) وصور النظام (على سبيل المثال، OSs الأغراض العامة) جنبًا إلى جنب على بنية أساسية واحدة مع عزل الأمان والموارد والفشل. يتم توفير خصائص العزل هذه من قبل مجموعة من تقنيات الأجهزة والبرامج التي تتم تغطيتها لاحقًا.
تدمج الخوادم الفعلية في الخوادم الظاهرية التي تعمل على خوادم فعلية أقل.
تقديم خفة الحركة والمرونة للاستجابة السريعة لطلبات المستخدمين من الموارد والخدمات.

وعادة ما يتم تناول هذه الأفكار من خلال المحاكاة الظاهرية، وهي تقنية تتم مناقشتها في وحدة لاحقة.

البنية الأساسية: تؤلف الموارد الفعلية الطبقة السفلية، وفي حوسبة السحابة، يتم نشرها في المقام الأول على جانب موفر السحابة. تتضمن فئات الموارد العامة ما يلي:

موارد الحوسبة، عادةً الخوادم، وهي أجهزة كمبيوتر مُصممة للحوسبة المؤسسية (على عكس محطات عمل المستخدم). وعادة ما تكون مرتبة على رفوف من أجل الاستفادة من المساحة بكفاءة.
موارد التخزين التي تحافظ على بيانات السحابة. عادة ما يتم فرض تكلفة لتخزين التطبيقات من حيث استخدام السعة (على سبيل المثال، لكل جيجابايت أو تيرابايت).
موارد الشبكة التي تمكن الاتصال بين الخوادم وكذلك بين الخوادم والعملاء.
البرامج التي تدير البنية الأساسية للحوسبة والشبكة والتخزين.

بعد ذلك سنناقش أيًا من هذه التجريدات يمكن توفيرها كخدمة مستأجرة عبر شبكة. على سبيل المثال، ستكون الخدمات والموارد المطلوبة من قبل مطور البرامج مختلفة مقارنة مع شخص يرغب في الوصول إلى تطبيق بريد ويب يعمل على السحابة.

خدمات حوسبة السحابة

بالمعنى الواسع، تختلف الخدمات السحابية بناءً على احتياجات المستخدمين المختلفين. يستعرض هذا القسم ثلاثة أنواع شائعة من الخدمات السحابية:

البرنامج كخدمة (SaaS)
النظام الأساسي كخدمة (PaaS)
البنية الأساسية باعتبارها خدمة (IaaS)

SaaS هو أي تطبيق يكون فيه للمستخدم النهائي حق الوصول إلى تطبيق برنامج عبر الشبكة ويدفع على أساس مجموعة متنوعة من نماذج الأعمال التجارية، وبعضها مجاني. PaaS هو تقديم منصات تطوير البرمجيات كخدمة، والتي تُستخدم لتطوير تطبيقات SaaS. وأخيرًا، IaaS هو تأجير البنية الأساسية الافتراضية عبر الشبكة. في هذا النموذج الأخير، تكون لدى المستخدم النهائي المرونة اللازمة لتثبيت واستخدام أي برنامج يحلو له على البنية الأساسية المستأجرة.

يستعرض الفيديو التالي هذه الخدمات:

نموذج SaaS

البرمجيات كخدمة (SaaS)

(تعريف) البرمجيات كخدمة (SaaS) هو نموذج تسليم البرامج الذي تتم عبره استضافة البرامج والبيانات المرتبطة بها على سحابة. عادة ما يتم الوصول إلى تطبيقات SaaS من قبل المستخدمين باستخدام كمبيوتر عميل رفيع عبر متصفح الويب.

SaaS هو واحد من نماذج خدمة السحابة الأكثر شيوعًا، والذي يقوم عبره موفر السحابة بتسليم البرمجيات كخدمة الإنترنت. يصف الفيديو التالي هذا السيناريو. يقوم مستخدمو SaaS ببساطة باستخدام المتصفحات الخاصة بهم للوصول إلى البرنامج، ومن ثم يقضي ذلك على الحاجة إلى تثبيت (التحديث، التصحيح، إعادة التكوين، وما إلى ذلك) التطبيق على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم وتشغيلها وصيانتها. يقوم متصفح الويب بتحميل خدمة تطبيق SaaS بشكل ديناميكي وشفاف.

وقد أصبح SaaS نموذج تسليم برامج شائعًا للعديد من تطبيقات الأعمال، بما في ذلك المحاسبة، والتعاون، وإدارة العلاقات مع العملاء (CRM)، ونظم المعلومات الإدارية (MIS)، وتخطيط موارد المؤسسات (ERP)، والفواتير، وإدارة الموارد البشرية (HRM)، وإدارة المحتوى (CM)، وإدارة مكتب الخدمات.

مع SaaS، يحافظ الموفر على البرنامج والبنية التحتية الأساسية لتشغيله. يقوم الموفر بتطوير البرنامج بشكل روتيني، ويتم توفير التحسينات تلقائيًا في المرة التالية التي يقوم فيها المستخدم بتسجيل الدخول إلى الخدمة. بالإضافة إلى ذلك، فإن أي بيانات تطبيق تنتج عن استخدام الخدمة موجودة على السحابة وهي متاحة للمستخدم من أي مكان.

خصائص SaaS

وتستند الغالبية العظمى من حلول SaaS على ما يشار إليه بالهيكل متعدد المستأجرين. في هذا الهيكل، يُستخدم إصدار واحد من التطبيق، مع تكوين واحد، لكل عميل (يشار إليه كمستأجر). لتمكين الخدمة من التحجيم بشكل جيد، قد يتم تثبيتها على عدة خوادم من جانب الموفر. يُستخدم التحجيم الديناميكي للسماح لمزيد من المستخدمين باستخدام الخدمة عندما تصبح أكثر شعبية.

تشمل الخصائص النموذجية لـ SaaS ما يلي:

إن الوصول إلى خدمة البرامج مستند إلى الويب.
تتم إدارة البرامج من موقع مركزي من قبل موفر السحابة.
يتم تقديم البرنامج في نموذج «واحد إلى العديد» حيث "واحد" هو مزود سحابة و"العديد" هو مستخدمو السحابة.
يعالج مُوفر خدمة السحابة ترقيات البرامج والتصحيحات.

نماذج تسعير SaaS

على عكس البرامج التقليدية، التي تباع بموجب نموذج ترخيص البرامج (مع تكلفة ترخيص مقدمة ورسم دعم مستمر اختياري)، يقوم موفرو SaaS عمومًا بالتسعير باستخدام رسوم اشتراك شهرية أو سنوية. يمكّن هذا النموذج SaaS من تحقيق واحدة من المزايا الرئيسية المزعومة لحوسبة السحابة - خفض النفقات الرأسمالية أو التكلفة الأولية للبرنامج. عادةً ما يتقاضى مُوفرو خدمة تأجير البرامج رسومًا بناءً على معلمات الاستخدام، مثل عدد المستخدمين الذين يستخدمون التطبيق.

حالات استخدام SaaS

SaaS هو نموذج جيد لأنواع معينة من التطبيقات، مثل:

التطبيقات التي يتم توحيدها إلى حد ما ولا تتطلب حلولًا مُخصصة. البريد الإلكتروني هو مثال جيد على التطبيق المُوحد إلى حد ما.
التطبيقات التي لأمس الحاجة للوصول عن بعد أو على شبكة الإنترنت أو الهاتف المحمول، مثل برامج إدارة المبيعات عِبر الهاتف المحمول.
التطبيقات التي لها حاجة مُؤقتة، مثل البرامج التعاونية لمشروع معين.
التطبيقات التي يرتفع الطلب عليها بشكل كبير، مثل برامج الضرائب أو الفواتير التي تُستخدم مرة واحدة في الشهر.

ومع ذلك، هناك حالات قد لا تكون فيها خدمة تأجير البرامج الخيار الصحيح، مثل:

التطبيقات التي تتطلب الوصول إلى البيانات دون اتصال.
التطبيقات التي تتطلب تخصيصًا كبيرًا.
التطبيقات التي لا تسمح فيها السياسات أو الأنظمة باستضافة البيانات خارجيًا.
التطبيقات التي تلبي فيها الحلول الداخلية جميع احتياجات المنظمة.

أمثلة SaaS

بريد الويب هو واحد من الأمثلة المبكرة من SaaS. يتيح بريد الويب للمستخدمين الذين لديهم مستعرض واتصال بالإنترنت الوصول إلى بريدهم الإلكتروني في أي مكان وفي أي وقت. العروض مثل Outlook، Yahoo Mail، وGmail هي شعبية للغاية. وتستند بعض هذه الخدمات إلى نموذج "freemium"، حيث تكون الخدمات الأساسية مجانية، وتتوفر ميزات أكثر تقدمًا مع الاشتراك. وعلاوة على ذلك، يحصل مُوفرو الخدمات على إيرادات من الإعلانات التي يتم عرضها للمستخدمين أثناء استخدامهم للخدمة.

ومن الأمثلة الشائعة الأخرى عن SaaS هي مجموعات المكاتب عبر الإنترنت، مثل Microsoft 365، والتي تسمح للمستخدمين بإنشاء المستندات وتحريرها ومشاركتها عبر الإنترنت.

نموذج PAAS

النظام الأساسي كخدمة (PaaS)

(تعريف) المنصة كخدمة (PaaS) هو منصة الحوسبة التي تسمح بإنشاء تطبيقات الويب بطريقة مبسطة دون تعقيدات الشراء وصيانة أي من البرامج الأساسية والبنية الأساسية.

تتيح العروض المستندة إلى PaaS للمستخدمين تطوير التطبيقات ونشرها وتوسيع نطاقها على الأنظمة الأساسية التي يقدمها موفرو السحابة. PaaS هو مماثل لـ SaaS، إلا أنه بدلاً من أن يكون عبارة عن برامج يتم تقديمها عبر شبكة الإنترنت، يكون منصة لإنشاء البرامج التي يتم تقديمها عبر شبكة الإنترنت.

خصائص SaaS

تختلف عروض النظام الأساسي كخدمة بين مُوفري الخدمات ولكنها تتميز عادة ببعض الوظائف الأساسية، والتي تشمل:

خدمات لتطوير التطبيقات واختبارها ونشرها واستضافتها وصيانتها في نفس بيئة التطوير المتكاملة (IDE).
أدوات إنشاء واجهة المستخدم (UI) المستندة إلى ويب للمساعدة في إنشاء سيناريوهات واجهة المستخدم المختلفة، وتعديلها، واختبارها.
الهيكل متعدد المستأجرين، والذي يقوم فيه عدد من المستخدمين المتزامنين باستخدام نفس أدوات التطوير.
آليات التحجيم المدمجة للبرامج المنشورة، والتي يمكن معالجتها تلقائيًا من قبل موفر السحابة بواسطة آليات موازنة التحميل وتجاوز الفشل.

نماذج تسعير PaaSaaS

على عكس نموذج تسعير SaaS (وهو نموذج قائم على الاشتراك أو الإعلان)، عادة ما يتم تسعير PaaS من حيث استخدام المنصة. على سبيل المثال، يتقاضى نموذج تسعير Azure Functions بحسب العدد الإجمالي لعمليات التنفيذ بالإضافة إلى وقت التنفيذ. ومن ثم، كلما تم استخدام تطبيق تم تطويره باستخدام PaaS، تترتب التكاليف على مطور PaaS.

حالات استخدام SaaS

PaaS هو نموذج جيد لأنواع معينة من التطبيقات، مثل:

سيناريوهات تطوير التطبيق السريع.
التطبيقات التي تتطلب بنية أساسية مستندة إلى الويب لمعالجة الأحمال المختلفة من المستخدمين.
التطبيقات التي قد لا تحتاج إلى إعادة نشر أو ترحيل إلى منصات أخرى في المستقبل.

هناك بعض السيناريوهات التي قد لا يكون فيها النظام الأساسي كخدمة مثاليًا، مثل:

عندما يحتاج التطبيق إلى أن يكون محمولًا بدرجة عالية من حيث المكان الذي تتم استضافته فيه لأن واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بالنظام الأساسي كخدمة يُمكن أن تختلف من مُوفر النظام الأساسي كخدمة إلى آخر.
عندما يُمكن للغات الخاصة أو واجهات برمجة التطبيقات أن تؤثر على عملية التطوير أو تسبب مشاكل في المستقبل بسبب التقيد بمُورد مُعين.
عندما يتطلب أداء التطبيق تخصيص الأجهزة والبرمجيات الأساسية.

أمثلة PAAS

Azure Functions هي أحد الأمثلة على PaaS. باستخدام Azure Functions، يمكن للمطورين تشغيل أجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية على البنية الأساسية لـ Azure دون القلق بشأن إدارة البنية الأساسية الخاصة بهم.

نموذج IaaS

البنية الأساسية باعتبارها خدمة (IaaS)

(تعريف) البنية الأساسية كخدمة (IaaS) هي نموذج حوسبة السحابة الذي يوفر من خلاله موفرو السحابة موارد الحوسبة للعملاء، وعادة ما تكون على شكل مثيلات أو أجهزة افتراضية.

في نموذج IaaS، يقوم الموفرون بتأجير موارد الحوسبة على شكل مثيلات أو أجهزة ظاهرية، والتي تحتوي على شكل ما من وحدات المعالجة المركزية القابلة للتكوين والذاكرة والقرص وعرض النطاق الترددي للشبكة. بعد التزويد، يمكن لمستخدمي IaaS الاتصال عن بعد بهذه المثيلات وتكوين اختيارهم من الأنظمة الأساسية والتطبيقات. يوفر هذا النموذج أقصى مرونة لمستخدمي IaaS من حيث تطوير البرامج ونشرها. بدلاً من شراء خوادم أو برامج أو مساحة مركز بيانات أو معدات الشبكة، يقوم المستخدمون بتأجير هذه الموارد كخدمة خارجية بالكامل عند الطلب.

خصائص IaaS

تتميز خدمة تأجير البنية التحتية بالخصائص التالية:

يتم توفير موارد الحوسبة لمستخدمي IaaS كخدمة.
يوفر موفرو IaaS أدوات تمكّن مستخدمي IaaS من تكوين التحجيم الديناميكي للموارد.
عادة ما يكون لدى موفري IaaS عروض موارد مختلفة بتكاليف مختلفة ويتبعون نموذج تسعير المنفعة (عادةً ما يتم حسابه كل ساعة).
تتم مشاركة الموارد الفعلية نفسها بين عدة مستخدمين.

نماذج تسعير IaaS

على عكس نموذج تسعير SaaS (وهو نموذج قائم على الاشتراك أو الإعلان) أو نموذج PaaS (الذي عادة ما يتم تسعيره من حيث عدد المعاملات أو عرض النطاق الترددي أو التخزين المستخدم)، عادة ما يتم تسعير IaaS على أساس كل ساعة، لكل مثيل. على سبيل المثال، توفر Azure Virtual Machines طيفَا واسعًا من موارد الحوسبة كمثيلات نظام تشغيل ظاهرية، والتي تختلف في الحوسبة والذاكرة والتخزين وعرض النطاق الترددي.

كما يُمكن لموفري خدمة السحابة إصدار الفاتورة على أساس نسبي أو غير نسبي. في حالة إصدار الفاتورة على أساس نسبي، يتم فوترة كل جزء من الساعة على حِدى، بينما في حالة إصدار الفاتورة على أساس غير نسبي، يتم فوترة كل جزء من الساعة كساعة كاملة. ويبرز هذا الاختلاف عندما يحتاج مستخدمو خدمة تأجير البنية التحتية إلى عدد كبير من المثيلات لفترة قصيرة من الوقت لمعالجة الاندفاع.

حالات استخدام IaaS

من المنطقي استخدام خدمة تأجير البنية التحتية في عدد من الحالات:

عندما يكون الطلب على موارد الحوسبة متقلبًا. على سبيل المثال، تواجه مواقع التجارة الإلكترونية أكبر طلب خلال مواسم العطلات.
بالنسبة إلى المؤسسات الجديدة التي ليس لديها رأس المال للاستثمار في البنية الأساسية محليًا.
عندما تحتاج المؤسسات إلى تنمية موارد تكنولوجيا المعلومات الخاصة بها بسرعة (على سبيل المثال، شركات الإنترنت الناشئة).
بالنسبة للمشاريع المؤقتة أو احتياجات مؤقتة للبنية الأساسية (عندما تحتاج المؤسسات لكمية كبيرة من قدرة الحوسبة لفترة محدودة من الوقت).

قد لا يكون IaaS الخيار الأفضل عندما:

لا يسمح الامتثال التنظيمي للبيانات بأن تكون خارجية أو واردة من مصادر خارجية.
في التطبيقات التي لها متطلبات صارمة لجودة الخدمة (QoS).
المؤسسات التي تملك بنية أساسية داخلية مخصصة لتلبية احتياجاتها من تكنولوجيا المعلومات.

أمثلة IaaS

جميع موفري الخدمات السحابية الرئيسيين يقدمون منتجات IaaS. تقوم Azure VMs بتأجير المثيلات من مواقع مراكز البيانات المختلفة المنتشرة في جميع أنحاء العالم. يمكن للمستخدمين الاختيار من بين أنواع المثيلات المختلفة، من وحدة المعالجة المركزية الأحادية منخفضة الذاكرة (التي تكلف حوالي عدة سنتات في الساعة)، حتى المثيلات متعددة النواة وعالية الأداء ومسرعة GPU (والتي يمكن أن تكلف ما يصل إلى عدة دولارات أمريكية في الساعة).

كتل بناء السحابة