يشير أحمال التشغيل،، بالمعنى العام، إلى مقدار الوقت والموارد الحوسبية التي يحتاجها نظام أو شبكة لتنفيذ مهمة معينة أو إنتاج مخرجات محددة. وهو يُعبّر عن إجمالي الطلب على النظام من قِبل جميع المستخدمين والعمليات في لحظة زمنية معينة.
في مجال تكنولوجيا المعلومات، تطور معنى هذا المصطلح بشكل كبير، لا سيما مع ظهور الحوسبة السحابية. بشكل عام، يُستخدم "حمل التشغيل" للإشارة إلى مهمة حوسبية أو عملية معينة، إلى جانب الموارد التي تتطلبها مثل المعالجة والتخزين والذاكرة والشبكة.
في سياق الحوسبة السحابية، يشير حمل التشغيل إلى أي خدمة أو تطبيق أو وظيفة تستهلك موارد سحابية. ويشمل ذلك الآلات الافتراضية، وقواعد البيانات، والتطبيقات، والخدمات المصغّرة، والعُقد، وغيرها — فجميعها تُعد أحمال تشغيل.
ويمكن أن تتراوح أحمال العمل بين مهام بسيطة، مثل تشغيل تطبيق واحد أو إجراء حسابات محدودة، إلى عمليات معقدة مثل تحليل البيانات على نطاق واسع أو تشغيل مجموعة مترابطة من التطبيقات. يُعد إدارة أحمال التشغيل من الجوانب الحيوية في تحسين استخدام موارد تكنولوجيا المعلومات، لما له من تأثير مباشر على أداء الأنظمة وتكلفتها واستقرارها، وفي نهاية المطاف على نجاح العمليات التجارية.
مع انتشار الحوسبة السحابية وتقنيات المحاكاة الافتراضية ، أصبحت إدارة أحمال التشغيل أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى1. فمع استخدام موارد السحابة الهجينة والسحابة المتعددة والسحابة العامة، باتت أحمال التشغيل تنتقل عبر منصات ومواقع متعددة، لكل منها خصائص ومتطلبات إدارية فريدة.
ولمواكبة هذا التعقيد، بدأت المؤسسات بالاعتماد على أدوات متقدمة لإدارة أحمال التشغيل في مختلف بيئات الحوسبة ومهام سير العمل. تشمل هذه الأدوات: واجهات برمجة التطبيقات الخلفية (backend APIs)، وبرمجيات أتمتة أحمال التشغيل، وتحليلات تنبؤية مدعومة بالذكاء الاصطناعي، ومنصات إدارة السحابة مثل Amazon Web Services (AWS)، وGoogle Cloud Platform، وIBM Cloud®، وMicrosoft Azure.
كما تعتمد الشركات استراتيجيات مثل تحديد موضع أحمال التشغيل، حيث يتم تحديد البيئة المثلى لتشغيل كل حمل بناءً على عوامل مثل: التكلفة، الأداء، دورة الحياة، الامتثال، ومتطلبات الأعمال. وتُسهم هذه المقاربة في ضمان تشغيل كل حمل تشغيل ضمن البيئة التي تناسب احتياجاته بدقة.
النشرة الإخبارية الخاصة بالمجال
ابقَ على اطلاع دومًا بأهم—اتجاهات المجال وأكثرها إثارة للفضول—بشأن الذكاء الاصطناعي والأتمتة والبيانات وغيرها الكثير مع نشرة Think الإخبارية. راجع بيان الخصوصية لشركة IBM.
سيتم تسليم اشتراكك باللغة الإنجليزية. ستجد رابط إلغاء الاشتراك في كل رسالة إخبارية. يمكنك إدارة اشتراكاتك أو إلغاء اشتراكك هنا. راجع بيان خصوصية IBM لمزيد من المعلومات.
غالبًا ما يُستخدم مصطلح "حمل التشغيل" بالتبادل مع "التطبيق"، وعلى الرغم من أن كلاً من حمل التشغيل والتطبيق هما عناصر مترابطة ومتكاملة ضمن البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات (ويمكن اعتبار التطبيقات أحمال تشغيل)، لكنهما يخدمان أغراضاً مختلفة إلى حد ما.
فالتطبيقات هي برامج أو مجموعات من البرامج مصمّمة لمساعدة المستخدمين النهائيين على أداء مهام محددة وتلبية احتياجات أعمال معينة. أما أحمال التشغيل، فتمثل متطلبات المعالجة لتلك المهام. بمعنى آخر، تُغذّي أحمال التشغيل التطبيقات (أو أجزاء منها). ومع ذلك، لا يُشترط أن يكون حمل التشغيل مرتبطًا بتطبيق واحد فقط، إذ إن كثيرًا من أحمال التشغيل تُنفّذ مهامًا تخدم عدة تطبيقات في آنٍ واحد.
تتغيّر دورة حياة التطبيق عادةً وفقًا لتطور الاحتياجات أو ظهور تقنيات جديدة، في حين تتغيّر أحمال التشغيل وفقًا لعوامل بنيوية مثل: أداء النظام، وعدد المستخدمين، وتخصيص الموارد، واحتياجات المعالجة.
كما ذكر سابقًا، قد يكون استخدام أحمال التشغيل بسيطًا مثل تشغيل تطبيق واحد، أو معقّدًا مثل إدارة نظام مترابط من التطبيقات، مع وجود العديد من الاختلافات بين هذين الطرفين. لذا، قد تتطلب عمليات النشر الناجحة لأحمال التشغيل استخدام أنواع متعددة منها.
الأنواع الرئيسية لأحمال التشغيل
تشمل هذه الأحمال التفاعل المباشر مع المستخدمين في الوقت الفعلي، وغالبًا ما تتم على شكل العديد من المعاملات القصيرة عبر الإنترنت. يتطلب نشر أحمال التشغيل التفاعلية أنظمة قادرة على التعامل مع عدد كبير من المستخدمين المتزامنين، وتقديم استجابات سريعة ومتّسقة.ولهذا، تُستخدم بكثرة في مواقع التجارة الإلكترونية لمعالجة عمليات الشراء والدفع، والبحث عن المنتجات، وغيرها.
تشير إلى مهام غير تفاعلية يتم تنفيذها على دفعات وبشكل تسلسلي في كثير من الأحيان. نظرًا لما تتطلبه من قدرة معالجة عالية، تنتشر هذه الأحمال في البيئات التي تتعامل مع كميات ضخمة من البيانات، مثل أنظمة الرواتب، وإعداد الفواتير، ونمذجة الطقس. غالبًا ما تُشغَّل هذه المهام خلال ساعات الخمول لتجنّب تأثيرها على الأحمال التفاعلية أو المعاملاتية. وتحتاج هذه الأحمال في كثير من الأحيان إلى المعالجة المتوازية، حيث تُقسّم المهام إلى مهام فرعية تُنفّذ بالتزامن عبر خوادم ومعالجات متعددة.
تتّسم أحمال التشغيل التحليلية بتشغيل استعلامات معقّدة على مجموعات بيانات ضخمة. وعلى عكس أحمال التشغيل التفاعلية التي تنفّذ معاملات صغيرة وبسيطة، تقوم هذه الأحمال بإجراء تحليلات بيانات معمّقة — غالبًا باستخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي — بهدف الكشف عن الاتجاهات والعلاقات والرؤى. ونظرًا لمعدلات نقل البيانات المرتفعة التي تتطلبها، تُستخدم هذه الأحمال على نطاق واسع في مستودعات البيانات وتحليلات البيانات الضخمة.
تعتمد معظم تطبيقات المؤسسات على قواعد بيانات أساسية لتأدية وظائفها. وعندما لا تعمل قاعدة البيانات بكفاءة، قد تتسبب في اختناقات تؤثر على التطبيقات المرتبطة بها. تهدف أحمال قواعد البيانات إلى معالجة هذه المشكلات. يتم ضبط أحمال تشغيل قواعد البيانات لتسريع وتحسين وظائف البحث للتطبيقات الأخرى التي تعتمد على قاعدة البيانات. كما تتيح للفرق تحليل مؤشرات مثل: استخدام الذاكرة ووحدة المعالجة المركزية (CPU)، ومعدلات الإدخال/الإخراج (I/O)، وسرعة تنفيذ الاستعلامات.
تُشغّل أحمال الحوسبة عالية الأداء (HPC) محاكاة معقدة وحسابات رياضية تتطلب قدرات حوسبية ضخمة. فعلى سبيل المثال، قد يُجري فريق بحث في الأرصاد الجوية محاكاة لنماذج مناخية مرتبطة بظاهرة إل نينيو (El Niño). وكما هو الحال مع الأحمال الدفعية، تتّسم هذه الأحمال بمستويات عالية من المعالجة المتوازية.
خلال مراحل تطوير البرمجيات واختبارها، تعتمد الفرق غالبًا على أحمال التشغيل الخاصة بالاختبار والتطوير، والتي تتولى مهام مثل تجميع التعليمات البرمجية، وتشغيل اختبارات الوحدات، وإجراء اختبارات التحميل. ومثل عملية التطوير نفسها، قد تكون هذه الأحمال غير متوقعة وتتطلب من المطورين توفير الموارد وإلغاء توفيرها بسرعة استجابً لتغيّر الاحتياجات.
تعد هذه الأحمال غالباً حيوية في بيئات تكنولوجيا المعلومات التي تتطلب معالجة البيانات في الوقت الفعلي وبسرعة فائقة لتقديم نتائج فورية، كما في تطبيقات تداول الأسهم، وخدمات بث مقاطع الفيديو، ومنصات المراهنات الرياضية.
أصبحت بيئات تكنولوجيا المعلومات أكثر تعقيدًا، مما تطلب استخدام أدوات وموارد قادرة على التعامل مع مجموعة متنوعة من المهام في آنٍ واحد. وهنا تبرز أهمية أحمال التشغيل الهجينة - التي تجمع بين عناصر من أنواع مختلفة من أحمال التشغيل.
ومن الأمثلة على أحمال التشغيل الهجينة تطبيق التحليلات الفورية. يُعالج التطبيق البيانات الواردة باستخدام أحمال تفاعلية، ويُجري استعلامات معقّدة باستخدام أحمال تحليلية، ثم يُولّد التقارير باستخدام أحمال دفعية.
أدى ظهور الحوسبة السحابية على مدار العقد الماضي إلى تطوير أنواع جديدة من أحمال التشغيل، من بينها البرمجيات كخدمة (SaaS)، والتطبيقات القائمة على الحاويات والخدمات المصغرة، والأجهزة الافتراضية (VM)، والحوسبة دون خادم. كما بدأت المؤسسات في استكشاف حالات استخدام لأحمال الذكاء الاصطناعي التوليدي (Gen AI).2 وبغض النظر عن نوعها، يمكن أيضًا تصنيف أحمال التشغيل حسب حالتها (أحمال تشغيل أي ذات حالة أو عديمة الحالة)، وفي حالة أحمال التشغيل السحابية، حسب أنماط استخدامها (أي أحمال تشغيل ثابتة أو ديناميكية).
تتطلب أحمال التشغيل ذات الحالة الاحتفاظ بالمعلومات والحالة من جلسة إلى أخرى، أي أنها "تتذكر" البيانات من التفاعلات السابقة. فعلى سبيل المثال، إذا سجّل المستخدم الدخول ثم خرج وعاد لاحقًا، يتذكّر التطبيق معلوماته ونشاطه السابق. تُعد أنظمة قواعد البيانات، التي تحتفظ بالبيانات حتى بعد انتهاء الجلسة، من أبرز أمثلة الأحمال ذات الحالة.
لا تقوم أحمال التشغيل هذه بحفظ بيانات المستخدم لجلسة المستخدم التالية. يُنفَّذ كل تفاعل كجلسة جديدة، وتكون الردود مستقلة عن بيانات المستخدم السابقة. يمكن أن تُبسّط أحمال التشغيل عديمة الحالة تصميم التطبيقات، لأن المطورين لا يحتاجون إلى إدارة معلومات الحالة، غير أن ذلك قد يزيد من تعقيد تخصيص تجربة المستخدم.
تستخدم أحمال التشغيل الثابتة قدرًا ثابتًا نسبيًا من موارد الحوسبة على مدى فترات طويلة وبجدول زمني منتظم.
أما أحمال التشغيل الديناميكية، والتي تُعرف أيضًا باسم أحمال التشغيل المؤقتة، فتقوم بتعديل وتكوين موارد الحوسبة استنادًا إلى الطلب على الحوسبة.
مع ازدياد اعتماد الحوسبة السحابية، تتغير ممارسات إدارة أحمال التشغيل تبعًا لذلك. وغالبًا ما تستخدم المؤسسات الحديثة مزيجًا من مراكز البيانات التقليدية المحلية والبُنى التحتية السحابية لإدارة أحمال التشغيل بكفاءة.
تُشغَّل أحمال التشغيل المحلية على البنية التحتية الخاصة بالمؤسسة، والمستضافة محليًا في منشآتها. أما أحمال التشغيل المعتمدة على السحابة العامة، فتُشغَّل على خوادم تديرها جهة خارجية مزوّدة لخدمات السحابة، وتكون غالبًا موزّعة في مواقع متعددة حول العالم. ويقدّم كل من النموذجين مزايا لإدارة أحمال التشغيل المؤسسية.
مزايا أحمال التشغيل المحلية:
توفّر الحلول المحلية للمؤسسات تحكمًا كاملاً في أحمال التشغيل الخاصة بها. ويشمل ذلك القدرة على اختيار وتخصيص جميع مكوّنات الأجهزة والبرمجيات، وهو أمر مفيد خصوصًا للمؤسسات التي لديها احتياجات في تكنولوجيا المعلومات لا تلبيها العروض السحابية القياسية بسهولة.
يمكن أن توفر الحلول المحلية مستوى أعلى من الأمان والتحكم في الامتثال، خاصةً للمؤسسات التي تعمل في قطاعات أو مناطق تخضع لمتطلبات صارمة تتعلق بسيادة البيانات وعمليات التدقيق. ونظرًا لأن البيانات تُخزَّن محليًا، وليس في بيئة سحابية مشتركة، يكون من الأسهل فرض بروتوكولات أمان صارمة والتحكم في إمكانية وصول كل عضو في الفريق إلى البيانات.
وعلاوة على ذلك، تتطلب بعض القوانين واللوائح تخزين البيانات ضمن حدود جغرافية معيّنة، ويمكن للمؤسسات ضمان الامتثال لتلك المتطلبات بسهولة أكبر عند استخدام أحمال التشغيل المحلية.
رغم أن تكلفة إنشاء البنية التحتية المحلية قد تكون مرتفعة في البداية، فإن تكاليف التشغيل والصيانة المستمرة عادةً ما تكون مستقرة وأسهل من حيث التخطيط المالي. وإذا كانت المؤسسة تملك رأس المال اللازم للاستثمار وتتوقع ثبات احتياجاتها على المدى الطويل، فقد يكون اعتماد أحمال التشغيل المحلية خيارًا مجديًا ماليًا.
في بعض الحالات، تؤدي أحمال التشغيل المحلية أداءً أفضل من نظيراتها القائمة على السحابة. إذ لا حاجة لنقل البيانات خارج الشبكة المحلية، مما يؤدي إلى تقليل زمن الاستجابة وتفادي مشكلات التأخير التي قد تتسبب في اختناقات الأداء.
تظل أحمال التشغيل المحلية متاحة حتى في حال عدم استقرار الاتصال بالإنترنت أو انقطاعه مؤقتًا. يُعد توفر التطبيقات دون اتصال ميزة كبيرة للمؤسسات العاملة في مناطق تعاني من ضعف البنية التحتية للإنترنت، أو في البيئات التي تتطلب الوصول إلى التطبيقات على مدار الساعة.
من ناحية أخرى، توفّر أحمال التشغيل المعتمدة على السحابة العامة ما يلي:
تعتمد أحمال التشغيل السحابية عادةً على نموذج النفقات التشغيلية، حيث يدفع المستخدمون فقط مقابل الموارد التي يستخدمونها، وقت استخدامها. ويمكن أن يجعل هذا النموذج من الحوسبة السحابية نقطة انطلاق أكثر توفيرًا لإدارة أحمال التشغيل، لا سيّما بالنسبة للشركات الصغيرة والشركات الناشئة.
يمتلك مزودو الخدمات السحابية موارد ضخمة يمكن تخصيصها أو سحبها حسب الطلب، ما يتيح للمؤسسات توسيع نطاق أحمال التشغيل أو تقليصها بسهولة تبعًا لتغيُّر الطلب على الموارد.
رغم أن المؤسسة تبقى مسؤولة عن إدارة وتأمين تطبيقاتها وبياناتها، فإن أحمال التشغيل السحابية تضع العديد من مهام الصيانة، مثل إصلاح الأجهزة، وتحديث البرمجيات، وتطبيق التصحيحات الأمنية، في عهدة مزود الخدمة.
تتضمن الخدمات السحابية غالبًا قدرات مدمجة للتعافي من الكوارث، إضافة إلى وجود نُسخ احتياطية للبنية التحتية لضمان استمرارية أحمال التشغيل حتى عند تعطل الخوادم أو مراكز البيانات.
يمكن تنفيذ وتعديل أحمال التشغيل السحابية بسرعة، ما يسمح بابتكار أسرع ويمنح الشركات التي تعتمد على السحابة ميزة تنافسية. وباستخدام منصات الحوسبة السحابية، يمكن للمؤسسات نشر تطبيقات وخدمات جديدة خلال دقائق، في حين أن العملية نفسها قد تستغرق أسابيع أو شهورًا على البنية التحتية المحلية.
تتجه العديد من الشركات إلى استخدام السُّحب الخاصة (المعروفة أيضًا باسم السحب المؤسسية)، والتي تجمع بين بعض مزايا كل من البنية التحتية المحلية والسحابة العامة.
يمكن للشركة اختيار تشغيل أحمال التشغيل محليًا أو عبر السحابة العامة أو من خلال مزيج من الاثنين معًا. وعند استخدام هذه أحمال التشغيل وإدارتها بشكل فعّال، يمكن أن تسهم في تحسين عملية اتخاذ القرار داخل المؤسسة، وزيادة الكفاءة، وتعزيز الأداء، ورفع الجدوى الاقتصادية للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات على مستوى المؤسسة.
يُعَد IBM Cloud Infrastructure Center منصة برمجية متوافقة مع OpenStack، تتيح إدارة البنية التحتية للسحابات الخاصة على أنظمة IBM zSystems و IBM LinuxONE.
استكشف الخوادم ووحدات التخزين والبرامج المصممة لتعزيز استراتيجية مؤسستك في البيئة السحابية الهجينة والذكاء الاصطناعي.
العثور على حل البنية التحتية السحابية الذي يلبي احتياجات أعمالك وتوسيع نطاق الموارد عند الطلب.