بوركو فورهت
قسم الحاسب الآلي والهندسة الكهربائية وعلوم الحاسب الآلي
جامعة فلوريدا أتلانتيك، بوكا راتون، فلويدا، الولايات المتحدة الأمريكية
1. مقدمة
في هذه المقالة، نقوم بتعريف مفهوم الحوسبة السحابية والخدمات السحابية، كما نُقدم طبقات وأنواع الحوسبة السحابية. وسنناقش الفرق بين الحوسبة السحابية والخدمات السحابية، أما التقنيات الجديدة التي وفرت الحوسبة السحابية فسوف تُعرض لاحقاً. كما نناقش أيضاً مميزات الحوسبة السحابية، ومعاييرها والقضايا الأمنية المتعلقة بها. هذا بالإضافة لعرض منصات الحوسبة السحابية الرئيسية، وبائعيها، وعروضها. فضلاً عن مناقشة تحديات الحوسبة السحابية ومستقبلها.
يمكن تعريف الحوسبة السحابية كنمط جديد للحوسبة يتم فيه توفير موارد قابلة للتطوير بشكل حيوي وظاهرية في كثير من الأحيان باعتبارها خدمات مقدمة عبر الإنترنت. لقد أصبحت الحوسبة السحابية اتجاها تقنياً هاماً، ويتوقع العديد من الخبراء أن الحوسبة السحابية ستعيد تشكيل عمليات تكنولوجيا المعلومات (IT)، وعمليات سوق تكنولوجيا المعلومات. فمع تقنية الحوسبة السحابية، يستخدم المستخدمين مجموعة متنوعة من الأجهزة بما فيها الحواسب المكتبية، الحواسب المحمولة، الهواتف الذكية وأجهزة المساعدة الرقمية للوصول إلى البرامج، ومساحات التخزين، ومنصات تطوير التطبيقات عبر الإنترنت، عن طريق خدمات مقدمة من قبل مزودي الحوسبة السحابية. وتشمل مزايا تقنية الحوسبة السحابية التوفير في التكاليف، ونسبة التوافر العالية، وسهولة الاستيعاب.
الشكل 1 يُظهر 6 مراحل من نماذج الحوسبة، بدءاً من محطات/مراكز وهمية، وصولاً إلى الحواسب المكتبية، حوسبة الشبكات، وحتى الحوسبة السحابية والشبكية.
في المرحلة 1، يتقاسم العديد من المستخدمين مراكز كبيرة قوية باستخدام محطات وهمية. وفي المرحلة 2، تُصبح الحواسب المكتبية القائمة بذاتها قوية بما فيه الكفاية لتلبية معظم احتياجات المستخدمين. أما المرحلة 3، فيتم فيها توصيل الحواسب المكتبية، والحواسب المحمولة، والخوادم مع بعضها البعض من خلال الشبكات المحلية لمشاركة المصادر وزيادة الأداء. وفي المرحلة 4، تم ربط الشبكات المحلية بالشبكات المحلية الأخرى لتشكيل شبكة عالمية مثل الإنترنت للاستفادة من التطبيقات عن بعد والمصادر الأخرى. وفي المرحلة 5، وفرت شبكة الحوسبة قوة حوسبة مشتركة ومساحة تخزين من خلال نظام الحوسبة الموزع. أما المرحلة 6، فقد وفرت الحوسبة السحابية المزيد من الموارد المشتركة على الإنترنت بطريقة متدرجة وبسيطة.
الشكل 1. 6 نماذج حوسبة، بدءاً من الحوسبة المركزية إلى حوسبة الإنترنت، ووصولاً إلى الحوسبة الشبكية والحوسبة السحابية(مقتبسة من[1])
وبمقارنة نماذج الحوسبة الستة هذه، يبدو لنا أن الحوسبة السحابية هي عودة إلى نموذج الحوسبة المركزي الأصلي. ومع ذلك، تمتلك هذه النماذج العديد من الاختلافات الهامة. فالحوسبة المركزية تقدم قوة حوسبة محدودة، بينما الحوسبة السحابية توفر قوة وسعة غير محدودة تقريباً. وبالإضافة لذلك، ففي الحوسبة المركزية تعمل المحطات الوهمية كأجهزة واجهة المستخدم، بينما في الحوسبة السحابية يمكن للحواسب القوية أن توفر طاقة حوسبة محلية ودعم تخزين المعلومات.
1.1 طبقات الحوسبة السحابية
يمكن استعراض الحوسبة السحابية على أنها مجموعة من الخدمات التي يمكن تقديمها كبنية طبقات من الحوسبة السحابية، كما هو مبين في الشكل 2. والخدمات المُقدمة من خلال الحوسبة السحابية عادة ما تشمل خدمات تكنولوجيا المعلومات والتي يُشار إليها بـ SaaS (برنامج كخدمة)، وتظهر في أعلى الحزمة. وتسمح SaaS للمستخدمين بتشغيل التطبيقات عن بعد من خلال الخدمات السحابية.
البنية التحتية كخدمة (IaaS) وتشير إلى مصادر الحوسبة كخدمة. وهذا يشمل الحواسب الظاهرية ذات قوة المعالجة المضمونة ومعدل نقل البيانات المحجوز للتخزين ودخول الإنترنت.
منصة كخدمة (PaaS) وهي مشابهة لطبقة IaaS، ولكنها تتضمن أيضاً أنظمة التشغيل والخدمات المطلوبة لتطبيق معين. بمعنى آخر، PaaS هي IaaS مع مجموعة برمجيات مخصصة لتطبيق معين.
تخزين البيانات كخدمة (dSaaS) توفر مساحة تخزين يستخدمها المستهلك بما في ذلك متطلبات معدل نقل البيانات للتخزين.
الشكل 2. بنية طبقات الحوسبة السحابية(مقتبسة من[2])
ويعرض لنا الشكل 3، مثال على طبقة منصة كخدمة (PaaS) في الحوسبة السحابية. حيث توفر PaaS بيئة تطوير متكاملة (IDE) تتضمن أمن البيانات، النسخ الاحتياطي والاسترداد، استضافة التطبيقات، وبنية قابلة للتطوير.
الشكل 3. مفهوم طبقة منصة كخدمة (PaaS)(مقتبسة من[3])
ووفقاً ل [4] هناك 3 فئات من الخدمات السحابية. الشكل 4 يعرض الخدمة السحابية SaaS، حيث يعمل التطبيق بأكمله في السحابة. ويحتوي العميل على متصفح بسيط للوصول إلى التطبيق. ومن الأمثلة المعروفة لخدمة SaaS موقع salesforce.com.
أما الشكل 4b فيوضح نوع آخر من الخدمات السحابية، حيث يعمل التطبيق على العميل، ورغم ذلك فإنه يصل إلى الوظائف المفيدة والخدمات المُقدمة على السحابة. ومثال على هذا النوع من الخدمات السحابية على أجهزة سطح المكتب هو منصة iTunes التابعة لأبل. حيث يقوم تطبيق سطح المكتب بتشغيل الموسيقى، بينما تستخدم الخدمة السحابية لشراء محتويات الصوت والصورة الجديدة. ومثال مؤسسي لهذه الخدمة السحابية هو مايكروسوفت لتبادل الخدمات المستضافة (Microsoft Exchange Hosted Services). ففي أماكن العمل تقوم خدمة " Exchange Server" باستخدام الخدمات المُضافة من السحابة بما في ذلك تصفية البريد المزعج، الأرشفة وغيرها من المهام.
وأخيراً، الشكل 4c يُظهر منصة سحابية لإنشاء التطبيقات، والتي تُستخدم من قبل المطورين. ويقوم مطوري التطبيقات بإنشاء تطبيق SaaS جديد باستخدام المنصة السحابية.
الشكل 4. فئات الخدمات السحابية(مقتبسة من[4])
1.2. أنواع الحوسبة السحابية
هناك ثلاثة أنواع من الحوسبة السحابية[5]: (أ) السحابة العامة، (ب) السحابة الخاصة، و(ج) السحابة الهجينة، كما هو موضح في الشكل 5.
في السحابة العامة (أو السحابة الخارجية) يتم توفير موارد الحوسبة بشكل حيوي عبر الإنترنت عن طريق تطبيقات الويب أو خدمات الويب من مزود طرف ثالث خارج الموقع. وتعمل السحابة العامة من قبل الأطراف الثالثة، ويحتمل أن تكون تطبيقات العملاء المختلفين مختلطة معاً على خوادم السحابة، وأنظمة التخزين والشبكات.
السحابة الخاصة (أو السحابة الداخلية) تشير إلى الحوسبة السحابية على الشبكات الخاصة. وتُبني السحب الخاصة للاستخدام الحصري لعميل واحد، وتوفير سيطرة كاملة على البيانات، والأمن، وجودة الخدمة. والسحب الخاصة يمكن أن تُبنى وتُدار من قبل قسم تقنية المعلومات في شركة ما أو من قبل مزود الخدمات السحابية.
أما بيئة السحابة الهجينة فتجمع نماذج سحابية عامة وخاصة متعددة. والسحب الهجينة تعرض العملية المعقدة لتحديد كيفية توزيع التطبيقات عبر كلاً من السحابة الخاصة والعامة.
الشكل 5. 3 أنواع من الحوسبة السحابية
1.3. الحوسبة السحابية مقابل الخدمات السحابية
في هذا القسم، سوف نقدم جدولين يُظهران الفروق والسمات الرئيسية للحوسبة السحابية مقابل الخدمات السحابية[6]. الحوسبة السحابية هي أساس تكنولوجيا المعلومات للخدمات السحابية، كما أنها تتكون من تقنيات تتيح الخدمات السحابية. وتظهر السمات الأساسية للحوسبة السحابية في الجدول 1.
الجدول 1. السمات الأساسية للحوسبة السحابية(مقتبسة من[6])
السمات | الوصف |
أنظمة البنية التحتية | تشمل الخوادم، ووحدات التخزين، والشبكات التي يمكن توسيع نطاقها حسب طلب المستخدم |
تطبيق البرمجيات | توفر واجهة مستخدم معتمدة على الويب، خدمات ويب لواجهات برمجة التطبيقات، ومجموعة كبيرة من التكوينات |
برنامج تطوير ونشر التطبيقات | يدعم تطوير وتكامل برنامج التطبيق السحابي |
برنامج إدارة النظام والتطبيقات | يدعم توفير الخدمات الذاتية السريعة والتكوين ومراقبة الاستخدام |
شبكات IP | تربط المستخدمين النهائيين بالسحابة ومكونات البنية التحتية |
أما السمات الأساسية للخدمات السحابية فتتلخص في الجدول 2.
الجدول 2. السمات الأساسية للخدمات السحابية(مقتبسة من[6])
السمات | الوصف |
مزود الطرف الثالث خارج الموقع | عند إنشاء السحابة، من المفترض أن يوفر طرف ثالث الخدمات. وهناك إمكانية أيضاً لتقديم الخدمات السحابية في المنزل |
الوصول إليها عبر الانترنت | يتم الوصول إلى الخدمات عبر أساس معياري، وشبكة وصول عالمية. ويمكن أن تشمل أيضاً الأمن وخيارات لجودة الخدمة |
الحد الأدنى أو أي المهارات التقنية المطلوبة | هناك مواصفات مُبسطة للمتطلبات |
التوفير | ويشمل طلب الخدمة الذاتية، النشر في الوقت الحقيقي تقريباً، والتدرج الحيوي والجودة العالية |
السعر | يعتمد السعر على قدرات الاستخدام القائمة وجودتها |
واجهة المستخدم | واجهة المستخدم تتضمن متصفحات لأجهزة متنوعة مع قدرات عالية |
واجهة النظام | تعتمد واجهات النظام على خدمات الويب الخاصة بواجهات برمجة التطبيقات لتوفير إطار معياري للوصول والدمج بين الخدمات السحابية |
الموارد المشتركة | يجري مشاركة الموارد بين مستخدمي الخدمات السحابية، ومع ذلك، فإنه عبر خيارات تكوين الخدمة تتوفر إمكانية التخصيص |
2. تفعيل التقنيات
التقنيات الرئيسية التي فعلت الحوسبة السحابية تُوصف في هذا القسم، وتتضمن المحاكاة الافتراضية، خدمة الويب والبنية الخدمية، تدفقات الخدمة وسير العمل، والويب 2.0 وMashup .
2.1 المحاكاة الافتراضية
إن ميزة الحوسبة السحابية هي القدرة على المحاكاة الافتراضية ومشاركة الموارد بين التطبيقات المختلفة بهدف تحقيق استخدام أفضل للخادوم. والشكل 6 يُظهر مثال لذلك[2]. في الحوسبة غير السحابية يوجد ثلاث منصات مستقلة لثلاث تطبيقات مختلفة تعمل على الخادوم الخاص بها. وفي السحابة، يمكن مشاركة الخوادم، أو محاكاتها لأنظمة التشغيل والتطبيقات مما يؤدي إلى تقليل عدد الخوادم.
الشكل 6. مثال على المحاكاة الافتراضية: في الحوسبة غير السحابية هناك حاجة لوجود ثلاث خوادم، أما الحوسبة السحابية تستخدم خادومين(مقتبسة من[2]).
وتشمل تقنيات المحاكاة الافتراضية تقنيات ماكينة ظاهرية مثل VMware و Xen، وشبكات افتراضية مثل VPN. وتوفر الماكينات الظاهرية بُنى تحتية ظاهرية لتقنية المعلومات وفقاً للطلب، بينما الشبكات الافتراضية تدعم المستخدمين ببيئة شبكة اتصال مخصصة للوصول إلى موارد السحابة.
2.2 خدمة الويب والبنية الخدمية
خدمات الانترنت والبنية الخدمية (SOA) ليست مفاهيم جديدة، إلا أنها تمثل التقنيات الأساسية للحوسبة السحابية. وقد صُممت الخدمات السحابية عادة كخدمات ويب، والتي تتبع معايير الصناعة بما في ذلك WSDL، SOAP و UDDI. وتقوم البنية الخدمية بتنظيم وإدارة خدمات الويب داخل السحب[7]. كما تتضمن البنية الخدمية أيضاً مجموعة من الخدمات السحابية، والتي تتوفر على منصات مختلفة موزعة.
2.3 تدفق الخدمات وسير العمل
إن مفهوم تدفق الخدمات وسير العمل يشير إلى رؤية متكاملة من الأنشطة القائمة على الخدمة المقدمة في السحب. وقد أصبح سير العمل واحد من المجالات الهامة للبحوث في مجال نظم قواعد البيانات والمعلومات[7].
2.4 ويب 2.0 و Mashup
ويب 2.0 هو مفهوم جديد يشير إلى استخدام تكنولوجيا الإنترنت وتصميم المواقع لتحسين الإبداعية، وتبادل المعلومات، والتعاون بين المستخدمين[8]. ومن ناحية أخرى، فإن Mashup هو تطبيق ويب يجمع البيانات من أكثر من مصدر مختلف إلى أداة تخزين واحدة متكاملة. وكلا التقنيتان مفيدتان جداً للحوسبة السحابية.
ويبين الشكل 7 بنية الحوسبة السحابية، والتي يقوم فيها تطبيق ما بإعادة استخدام المكونات المختلفة. والمكونات الموجودة في هذه البنية تعتبر حيوية بطبيعتها، وتعمل في نموذج SaaS، كما أنها قوية البنية الخدمية. والمكونات الأقرب للمستخدم تكون أصغر بطبيعتها وأكثر قابلية لإعادة الاستخدام. أما المكونات الموجودة في المركز فتحتوي على خدمات كلية وواسعة النطاق عن طريق خوادم ومنافذ Mashup. والبيانات الناتجة من خدمة واحدة (مثل العناوين في قاعدة البيانات) يمكن مزجها مع معلومات الخرائط (مثل خرائط ياهو أو جوجل) لإنتاج وجهة نظر مجمعة للمعلومات.
الشكل 7. بنية الحوسبة السحابية تستخدم مكونات متنوعة في مستويات مختلفة(مقتبسة من [9])
3. مميزات الحوسبة السحابية
توفر الحوسبة السحابية عدد من المميزات الجديدة مقارنة بنماذج الحوسبة الأخرى (8، 10). وهذه المميزات يتم وصفها باختصار في هذا الجزء.
قابلية التطوير وتوفر الخدمات عند الطلب
توفر الحوسبة السحابية المصادر والخدمات للمستخدمين عند الطلب. كما أن المصادر قابلة للتطوير عبر مراكز بيانات متعددة.
واجهة تعتمد على المستخدم
واجهات السحابة تُعد مستقلة الموقع ويمكن الوصول إليها عن طريق واجهات راسخة مثل خدمات الويب ومتصفحات الإنترنت.
ضمان جودة الخدمة (QoS)
يمكن للحوسبة السحابية ضمان جود الخدمة للمستخدمين من حيث أداء الأجهزة/وحدة المعالجة المركزية، وعرض معدل نقل البيانات، وسعة الذاكرة.
نظام التحكم الذاتي
إن أنظمة الحوسبة السحابية هي أنظمة مستقلة تدار بشفافية للمستخدمين. ومع ذلك، فإن البرامج والبيانات الموجودة داخل السحابة يمكن إعادة تكوينها ودمجها تلقائياً لمنصة بسيطة تبعاً لاحتياجات المستخدم.
السعر
الحوسبة السحابية لا تتطلب تمويل كبير. فلا حاجة لوجود نفقات رأسمالية. حيث يمكن للمستخدمين دفع ثمن الخدمات والسعة حسب الحاجة.
3.1 معايير الحوسبة السحابية
حتى الآن، لم يتم تطوير معايير الحوسبة السحابية بالكامل، ورغم ذلك، هناك عدد من المعايير القائمة الخفيفة والمفتوحة والتي سهلت نمو الحوسبة السحابية[5]. الجدول 3 يوضح العديد من هذه المعايير المفتوحة والتي تستخدم حالياً في مجال الحوسبة السحابية.
الجدول 3. معايير الحوسبة السحابية[5]
البرامج | الاتصالات: HTTP و XMPP الأمن: OAuth، OpenID و SSL/TLS تعريب: Atom |
العميل | المتصفحات: AJAX بدون انترنت: HTML5 |
تطبيقات | المحاكاة الافتراضية: OVF |
المنصة | حزمة الحل: LAMP |
الخدمة | البيانات: XML و JSON خدمات الويب: REST |
3.2 أمن الحوسبة السحابية
أحد القضايا الهامة في تطبيق الحوسبة السحابية هي نقل الأجهزة الظاهرية، والتي تحتوي على تطبيقات هامة وبيانات حساسة، إلى البيئات العامة والسحابة المشتركة. ولذلك، فإن مستخدمي الحوسبة السحابية المحتملين يشعرون بالقلق حول القضايا الأمنية التالية[12]:
هل سيظل المستخدمين يمتلكون نفس سياسة السيطرة الأمنية على التطبيقات والخدمات الخاصة بهم؟
هل يمكن أن تثبت للمنظمة أن النظام لا يزال آمن ويتوافق مع اتفاقيات مستوى الخدمة (SLAs)؟
هل النظام مُدعي ويمكن إثبات ذلك لمدققي حسابات الشركة؟
في مراكز البيانات التقليدية، تتضمن النهج العامة للأمن جدار الحماية، مناطق خاضعة للإدارة الأمنية، تجزئة الشبكة، كشف التسلل ونظم الوقاية، وأدوات مراقبة الشبكة.
وتبدأ المتطلبات الأمنية لمقدمي الحوسبة السحابية بنفس الأساليب والأدوات الموجودة في مراكز البيانات التقليدية، والتي تتضمن تطبيق محيط أمني قوي للشبكة. ومع ذلك، فإن التجزئة المادية والأمن المعتمد على الأجهزة لا يمكنه الحماية ضد الهجمات بين الأجهزة الظاهرية على نفس الخادوم. حيث أن الحوسبة السحابية تستخدم نفس أنظمة التشغيل، وتطبيقات المشاريع والويب مثل الأجهزة الظاهرية محددة الموقع والخوادم الفعلية. ولذلك، يمكن للمهاجم استغلال نقاط الضعف عن بعد في هذه الأنظمة والتطبيقات. وبالإضافة لذلك، فإن مشاركة الموقع بين عدد من الأجهزة الظاهرية المتعددة يزيد سطح الهجوم ومخاطر فضح الأجهزة الظاهرية. كما أن كشف التسلل وأنظمة المنع يجب أن تكون قادرة على كشف الأنشطة الضارة في مستوى الأجهزة الظاهرية، بغض النظر عن مكان وجود الجهاز الظاهري ضمن بيئة السحابة.[12]
باختصار، إن البيئات الافتراضية التي تنشر آليات الأمن على الأجهزة الظاهرية بما فيها جدران الحماية، كشف التسلل والوقاية، ومراقبة السلامة، وتفتيش السجلات، سوف تجعل سُحب الأجهزة الظاهرية آمنة بشكل فعال وجاهزة للنشر.
4. منصات الحوسبة السحابية
إن الحوسبة السحابية تمتلك إمكانيات تجارية كبيرة. فوفقاً لشركة أبحاث السوق IDC، فإن إنفاق خدمات تقنية المعلومات السحابية سوف تنمو من حوالي 16 مليار دولار في 2008 إلى حوالي 42 مليار دولار في 2012، وسوف تزيد حصتها من الإنفاق على تكنولوجيا المعلومات من 4.2% إلى 8.5%. ويعرض الجدول 4، اللاعبين الرئيسيين في منصات الحوسبة السحابية وعروضهم الرئيسية.
الجدول 4. اللاعبين الرئيسيين في منصات الحوسبة السحابية(مقتبس من[13])
الشركة | منصة الحوسبة السحابية | سنة الإطلاق | العروض الرئيسية |
Amazon. com | خدمات أمازون للويب (AWS) | 2006 | البنية التحتية كخدمة (التخزين، الحوسبة، قوائم انتظار الرسائل، قواعد البيانات، توزيع المحتوى) |
Microsoft | Azure | 2009 | منصة التطبيقات كخدمة (خدمات بيانات .Net و SQL) |
محرك تطبيقات جوجل | 2008 | منصة تطبيقات الويب كخدمة (بيئة وقت تشغيل Python) | |
IBM | Blue Cloud | 2008 | مركز بيانات Blue Cloud الظاهري |
Salesforce.com | Force.com | 2008 | إطار تطبيقات الويب لملكية 4GL كمنصة تحت الطلب |
الجدول 5، يقارن بين ثلاث منصات للحوسبة السحابية هي أمازون، وجوجل، ومايكروسوفت، من حيث قدراتها على تعيين نماذج وسيناريوهات التطوير المختلفة[14].
4.1 التسعير
إن تحديد أسعار منصات وخدمات السحابة تعتمد على ثلاثة أبعاد رئيسية هي: (أ) سعة التخزين، (ب) معدل نقل البيانات، و(ج) الحوسبة.
تُقاس سعة التخزين عادة كمتوسط كمية البيانات المُخزنة يومياً بالجيجا بايت على مدى فترة شهر.
أما مُعدل نقل البيانات، فيُقاس عن طريق حساب كمية البيانات الكلية المنقولة داخل وخارج خدمة المنصة من خلال معالجة المعاملات والدفعات. وبشكل عام، يعتبر نقل البيانات بين الخدمات داخل نفس المنصة مجاني في العديد من المنصات.
وتُقاس الحوسبة كوحدات الوقت اللازمة لتشغيل نموذج، أو تطبيق، أو آلة لتقديم الخدمات. الجدول 6، يُقارن سعر المنصات الثلاثة الرئيسية للحوسبة السحابية.
الجدول 5. منصات الحوسبة السحابية والسيناريوهات المختلفة(مقتبس من[14])
(1) السيناريو | تطبيق موجود في مكان العمل دون تغيير في السحابة |
الخصائص | تطبيقات تعتمد على Red Legacy متعددة، جافا، .NET |
أمازون | تهدد الجهاز كخادوم آخر في مركز البيانات وتقوم بالتغييرات اللازمة لعملية التكوين |
جوجل | تحتاج لإعادة هيكلة كبيرة للتطبيقات والبيانات لتطبيق الجافا القائم |
مايكروسوفت | إذا كان التطبيق القائم هو تطبيق ASP.NET، إذن أعد هيكلة البيانات، وإلا إعادة هيكلة الجهد يمكن أن تكون كبيرة جداً وفقاً لدرجة التعقيد |
(2) السيناريو | تطبيق الويب المتدرج |
الخصائص | تطبيق ويب متوسط إلى عالي مع متجر نهائي وموازنة الحمل |
أمازون | اقتراح تهديد الجهاز كخادوم آخر في مركز البيانات وتقوم بالتغييرات اللازمة لعملية التكوين. ولكن قابلية التدرج والمرونة يتم تكوينها يدويا |
جوجل | استخدم مميزات قابلة للتطوير بشكل حيوي لـ AppEngine، وتقنيات البرمجة لبناء تطبيقات غنية |
مايكروسوفت | قم ببناء تطبيقات ويب متطورة باستخدام تقنيات .NET. توسيع النطاق لأعلى/أسفل مدفوع بشكل بحت بواسطة التكوين. |
(3) السيناريو | تطبيق حوسبة المعالجة المتوازية |
الخصائص | معالجة تلقائية طويلة مع قليل أو بدون تدخل المستخدم |
أمازون | تحتاج لتكوين حالات متعددة للآلات اعتماداً على النطاق اللازم وإدارة البيئات |
جوجل | منصة تمتلك الحد الأدنى المدمج من الدعم لبناء تطبيقات حوسبة كثيفة. وسيناريوهات بعض التطبيقات المعينة مثل معالجة الصور تكون أسهل عند تطويرها باستخدام مميزات المنصة المدمجة. |
مايكروسوفت | مع أدوار العامل ومميزات التخزين مثل طوابير الانتظار والنقاط، فمن السهل بناء تطبيق حوسبة كثيف يمكن إدارته والسيطرة عليه من أجل التدرج والمرونة. |
(4) السيناريو | التطبيق الموجود في السحابة يتفاعل مع البيانات الموجودة في مكان العمل |
الخصائص | التطبيقات المعتمدة على السحابة تتفاعل مع التطبيقات الموجودة في مكان العمل لإدارة معاملات البيانات |
أمازون | التطبيقات الموجودة في سحابة خادوم EC2 يمكن تكوينها بسهولة للتفاعل مع التطبيقات التي تعمل في مكان العمل. |
جوجل | لا يوجد دعم من المنصة لتفعيل هذا السيناريو. ولكنه متاح من خلال كل تطبيق يستخدم متجر وسيط للاتصال. |
مايكروسوفت | من مميزات مثل Service Bus إلى مزامنة مكونات المنصة، من الممكن بناء تكامل مقنع بين البيئتين. |
(5) السيناريو | التطبيق الموجود في السحابة يتفاعل من التطبيق الموجود في مكان العمل |
الخصائص | تطبيقات موجودة في مكان العمل |
أمازون | التطبيقات الموجودة في سحابة خادوم EC2 يمكن تكوينها بسهولة للتفاعل مع التطبيقات التي تعمل في مكان العمل. |
جوجل | لا يوجد دعم من المنصة لتفعيل هذا السيناريو. ولكنه متاح من خلال كل تطبيق يستخدم متجر وسيط للاتصال. |
مايكروسوفت | من مميزات مثل Service Bus إلى مزامنة مكونات المنصة، من الممكن بناء تكامل مقنع بين البيئتين. |
الجدول 6. مقارنة بين أسعار منصات الحوسبة السحابية الرئيسية(مقتبس من[14])
المصدر | الوحدة | أمازون | جوجل | مايكروسوفت |
البيانات المُخزنة | جيجا بايت في الشهر | $0.10 | $0.15 | $0.15 |
عملية التخزين | طلبات لكل 10K | $0.10 |
| $0.10 |
معدل نقل البيانات الصادر | جيجا بايت | $0.10 - $0.17 | $0.12 | $0.15 |
معدل نقل البيانات الوارد | جيجا بايت | $0.10 | $0.10 | $0.10 |
وقت الحوسبة | ساعات فورية | $0.10 - $1.20 | $0.10 | $0.12 |
باختصار، من خلال تحليل تكاليف الحوسبة السحابية اعتمادا على خصائص التطبيق، فإن تكاليف نشر تطبيق ما، ربما تختلف وفقاً للمنصة المُختارة. ومن الجدول 6، يبدو أن سعر الوحدة للمنصات الثلاثة الرئيسية مماثلة إلى حد كبير. وبجانب سعر الوحدة، من المهم ترجمتها إلى تكاليف تطوير، ونشر، وصيانة شهرية للتطبيق.
4.2. مكونات الحوسبة السحابية وباعتها
إن العناصر الرئيسة التي تضم منصات الحوسبة السحابية تتضمن أجهزة كمبيوتر، ومساحات تخزين، وبنية تحتية، وبرمجيات، وأنظمة تشغيل، ومنصة افتراضية. أما بالنسبة لأفضل الشركات المزودة لمكونات الحوسبة السحابية، فتُعرض في الجدول 7.[5]
الجدول 7. الشركات الرائدة في مجال مكونات الحوسبة السحابية
مكونات الحوسبة السحابية | الشركات |
أجهزة الكمبيوتر | Dell, HP, IBM, Sun |
مساحة التخزين | Sun, EMC, IBM |
البنية التحتية | Cisco, Juniper Networks, Brocade Communication |
البرمجيات | 3tera. Eucalyptus. G-Eclipse. Hadoop |
أنظمة التشغيل | Solaris, AIX, Linux (Red Hat, Ubuntu) |
المنصة الافتراضية | Citrix, VMWare, IBM, Xen, Linux KVM, Microsoft, Sun xVM |
5. مثال على نشر تطبيق ويب
في هذا القسم، سوف نقدم مثال يبين كيفية الجمع بين المحاكاة الافتراضية والخدمة الذاتية لتسهيل نشر التطبيق [15]. في هذا المثال، نستخدم نشر تطبيق ويب ذو مستويين باستخدام السحابة، كما هو موضح في الشكل 8.
الشكل 8. مثال على نشر تطبيق في بنية خادوم ويب ذو مستويين باستخدام الحوسبة السحابية (مقتبسة من [15])
الخطوات التالية تمثل عملية نشر التطبيق:
يختار المطور موازن التحميل، ومخدم الويب، وتطبيقات مخدم قاعدة البيانات من مكتبة صور الجهاز الظاهري المُعدة مسبقاً.
يقوم المطور بتكوين كل مكون لإعداد صورة مخصصة. حيث يتم تكوين موازن التحميل، وملء مخدم الويب بمحتواه الثابت عن طريق رفعه إلى سحابة التخزين، وتعبئة أدوات مخدم قاعدة البيانات بالمحتوي الديناميكي للموقع.
ثم يقوم المطور بعد ذلك بتركيب الكود المخصص في البنية الجديدة، وبهذه الطريقة يجعل المكونات تتلاءم مع متطلبات تطبيق معين.
يختار المطور نمط يأخذ صور كل طبقة ويقوم بنشرها، والتعامل مع الشبكات، والأمن، ومهام التطور.
إن تطبيق الويب الآمن، والمتوفر بكثرة موجود الآن ويعمل. وعندما يحتاج التطبيق لتحديث، يمكن تحديث صور الجهاز الظاهري، ونسخها عبر سلسلة التطوير، ويمكن إعادة نشر البنية التحتية بأكملها.
في هذا المثال، يمكن استخدام مجموعة معيارية من المكونات لنشر تطبيق بسرعة. ومع هذا النموذج، يمكن تلبية احتياجات المشاريع التجارية بسرعة بدون الحاجة لاستهلاك الكثير من الوقت، وشراء دليل الاستخدام، والتركيب، والكابلات، وتكوين الخوادم، ووحدات التخزين، والبنية التحتية للشبكة.
وقد كانت المشاريع الصغيرة والمتوسطة هي أول من تبنى الحوسبة السحابية. ومع ذلك، فقد ظهرت مؤخراً عدداً من الأمثلة لاستخدام الحوسبة السحابية في الشركات الكبيرة. ويوضح الجدول 8 ثلاثة أمثلة لاستخدام الحوسبة السحابية في الشركات الكبيرة.[13]
الجدول 8. أمثلة الحوسبة السحابية في الشركات الكبيرة
الشركة | السيناريو | الاستخدام | الفوائد |
Eli Lilly | حوسبة البحث والتطوير عالية الأداء | خادوم أمازون ووحدة التخزين العنقودية لتحليل اكتشاف المخدرات والنمذجة | وقت نشر سريع بتكلفة أقل |
New York Times | تحويل البيانات | تحويل المواد الأرشيفية (3مليون) إلى صيغ بيانات جديدة باستخدام خدمة حوسبة أمازون المرنة | توفير سريع ومرونة عالية على موارد البنية التحتية |
Pitney Bowes | تطبيقات الأعمال الموجهة للأعمال | استضافة تطبيق نموذج الطباعة الالكتروني للعملاء. يستخدم خدمات MS Azure.net و SQL من أجل خيار النموذج المُستضاف (انطلقت عام 2009) | مرونة بتكلفة أقل وفرصة عمل جديدة |
6. تحديات الحوسبة السحابية
باختصار، النموذج الجديد للحوسبة السحابية يوفر عدداً من الفوائد والمزايا تتفوق على نماذج الحوسبة السابقة وهناك العديد من المنظمات التي تعتمده وتتبناه. ومع ذلك، لا يزال هناك عدد من التحديات، والتي تُعالج حالياً من قبل الباحثين والممارسين على أرض الواقع. وفيما يلي عرض لهذه التحديات بإيجاز.
الأداء
المشكلة الكبرى في الأداء ربما تكون بالنسبة لبعض التطبيقات الموجهة نحو المعاملات وغيرها من تطبيقات البيانات الكثيفة، وفيها، قد تفتقر الحوسبة السحابية للأداء المناسب. كما أن المستخدمين البعيدين عن مزودي السحابة ربما يواجهون تأخير وخمول عالي.
الأمن والخصوصية
لا تزال الشركات تشعر بالقلق إزاء الأمن عند استخدام الحوسبة السحابية. فالعملاء قلقون بخصوص التعرض لهجمات عندما تكون المعلومات الهامة ومصادر تقنية المعلومات خارج جدار الحماية. وحل مشكلة الأمن تفترض أن مقدمي الحوسبة السحابية يتبعون ممارسات الأمان المعيارية، كما هو موضح في القسم 3.2.
التحكم
تشعر بعض أقسام تكنولوجيا المعلومات بالقلق لأن مقدمي الحوسبة السحابية يمتلكون السيطرة الكاملة على المنصات. كما أن مقدمي الحوسبة السحابية لا يقومون عادة بتصميم منصات لشركات محددة وممارساتها التجارية.
تكاليف معدل نقل البيانات
مع الحوسبة السحابية، يمكن للشركات توفير الأموال المهدرة على الأجهزة والبرمجيات، إلا أنها يمكن أن تتحمل ارتفاع رسوم معدل نقل البيانات للشبكة. وقد تكون تكلفة معدل نقل البيانات منخفضة بالنسبة لتطبيقات الإنترنت الصغيرة، والتي لا تُعد كثيفة البيانات، ولكنها يمكن أن ترتفع بشكل كبير بالنسبة لتطبيقات البيانات الكثيفة.
الدقة والموثوقية
لا تزال الحوسبة السحابية لا تقدم موثوقية دائمة على مدار الساعة. حيث كانت هناك بعض الحالات التي تعاني فيها خدمات الحوسبة السحابية من انقطاع التيار لعدد قليل من الساعات. وفي المستقبل، نتوقع أن نرى المزيد من مزودي الحوسبة السحابية، وخدمات أكثر ثراء، ومعايير معمول بها، وممارسات أفضل.
وفي ساحة الأبحاث، أطلقت معامل HP، إنتل، وياهو اختبارات Cloud Research Test Bed الموزعة، مع عدد من المرافق في آسيا، أوروبا، وأمريكا الشمالية، بهدف تطوير الابتكارات بما فيها رقائق الحوسبة السحابية المحددة. كما أطلقت IBM، بحوث الحوسبة السحابية والتي تعتبر بمثابة مجموعة من مصادر الحوسبة المتاحة للوصول عالميا حسب الطلب، والتي تدعم العمليات التجارية.
7. الحوسبة السحابية في المستقبل
باختصار، إن الحوسبة السحابية هي بالتأكيد نوع من نماذج/بنية الحوسبة التي ستبقى متوفرة لفترة طويلة قادمة. وفي المستقبل القريب، يمكن أن تنبثق الحوسبة السحابية في اتجاهات مختلفة. وأحد السيناريوهات المحتملة للمستقبل هو أن المؤسسة ربما تستخدم سحابة هجينة موزعة كما هو موضح في الشكل 9.
ووفقاً لهذا السيناريو، فإن المؤسسة سوف تستخدم التطبيقات الأساسية على سحابتها الخاصة، في حين سيتم توزيع بعض التطبيقات الأخرى على عدة سحب خاصة والتي عُدلت من أجل تطبيقات محددة.
الشكل 9. بنية سحابة هجينة موزعة( مقتبسة من 13)
المراجع
1. J. Voas and J. Zhang, “Cloud Computing: New Wine or Just a New Bottle?” IEEE ITPro, March/April 2009, pp. 15-17.
2. M. T. Jones, “Cloud Computing with Linux,”
www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing.
3. “Platform as a Service”,
http://www.zoho.com/creator/paas.htm
4. D. Chappell, “A Short Introduction to Cloud Platforms: An Enterprise-Oriented View,” Chappel and Associates, August 2008.
5. “Cloud Computing,” Wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing.
6. F. Jens, “Defining Cloud Services and Cloud Computing,” September 2008.
http://blogs.idc.com/ie/?p=190
7. M. A. Vouk, “Cloud Computing – Issues, Research and Implementations,” Proceedings of the ITI 30th Int. Conference on Information Technology Interfaces, June 2008, Cavtat, Croatia, pp. 31-40.
8. L. Wang, J. Tao, and M. Kunze, “Scientific Cloud Computing: Early Definition and Experience,” Proceedings of the 10th IEEE Int. Conference on High Performance Computing and Communications, 2008, pp. 825-830.
9. C. Hutchinson and J. Ward, “Navigation the Next-Generation Application Architecture,” IEEEE ITPro, March/April 2009, pp. 18-22.
10. R. L. Grossman, “The Case for Cloud Computing,” IEEE ITPro, March/April 2009, pp. 23-27.
11. N. Leavitt, “Is Cloud Computing Really Ready for Prime Time?” IEEE Computer, January 2009, pp.15-20.
12. “Cloud Computing Security,” Third Brigade, www.cloudreadysecurity.com.
13. G. Lakshmanan, “Cloud Computing – Relevance to Enterprise,” Infosys White Paper, April 2009.
14. “Which Cloud Platform is Right for You?” www.cumulux.com.
15. “Introduction to Cloud Computing Architecture,” White Paper, Sun Microsystems, June 2009.
مصدر المقالة من هنا
ترجمة محمد مصباح