ما المقصود بالبنية التحتية السحابية؟

يدير مزودو الخدمة السحابية (CSPs)، بما في ذلك Amazon Web Services (AWS) وGoogle Cloud وMicrosoft Azure وIBM Cloud، هذه الموارد في مراكز بيانات عالمية، ما يوفر وصولًا عند الطلب ويتيح للمستخدمين زيادة أو تقليل الموارد حسب الحاجة. يوفّر هذا التركيز المركزي مرونة وقابلية للتوسع وكفاءة في التكلفة للشركات مقارنة بالاستثمار في الأجهزة المحلية.

تُعدّ المحاكاة الافتراضية للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات، بما في ذلك الخوادم ومكونات الشبكات والتخزين، إحدى الخصائص الأساسية للحوسبة السحابية. وتربط المحاكاة الافتراضية الخوادم الفعلية التي يحتفظ بها مزود الخدمة السحابية (CSP) في العديد من المواقع، ثم تقسم الموارد وتستخرجها لجعلها في متناول المستخدمين النهائيين أينما كان هناك اتصال بالإنترنت. 

يُعد برنامج مراقب الأجهزة الافتراضية صميم المحاكاة الافتراضية. تنشئ هذه التقنية طبقة تجريد تُمكّن العديد من الأجهزة الافتراضية لكل منها نظام تشغيل خاصًا بها على خادم واحد. يجمع مراقب الأجهزة الافتراضية موارد الحوسبة وتخصيصها حسب حاجة الجهاز الافتراضي. تتمتع VMware بأكبر حصة في سوق منصات المحاكاة الافتراضية، بنسبة تقارب 42.77%^.1

توجد تقنية أساسية أخرى مرتبطة بالبنية التحتية السحابية الحديثة هي  الخدمات المصغرة  (أو بنية الخدمات المصغرة)، وهو النهج البنائي  للسحابة الأصلية الذي يتكون فيه تطبيق واحد من كثير من العناصر أو الخدمات الصغيرة المقترنة بشكل فضفاض ويمكن نشرها بشكل مستقل.

يتم نشر تطبيقات السحابة الأصلية في حاويات—وحدات برمجية قابلة للتنفيذ يتم فيها تجميع تعليمات برمجية للتطبيق مع مكتباته وتوابعه.ثم تقوم أدوات تنسيق الحاويات ، مثل حل  المصدر المفتوح Kubernetes بجدولة النشر الآلي لتلك التطبيقات وإدارتها وتوسيع نطاقها عبر جميع بيئات الحوسبة السحابية.

تتكوّن البنية التحتية لتقنية السحابة من مكوّناتٍ مادية وبرمجية تعمل معًا لتوفير قابلية التوسع والمرونة وسهولة الوصول المطلوبة للحوسبة السحابية.

تتكوّن بيئة البنية التحتية السحابية من مكوّنات أساسية رئيسية تشمل ما يلي:

• الخوادم

• التخزين

• الشبكة

• البرامج

 الخادم في السحابة هو بنية تحتية مادية أو افتراضية توفر التطبيقات وتعالج المعلومات وتوفر تخزين البيانات. تم تحسين هذه الموارد القوية لأحمال تشغيل محددة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والبيانات الكبيرة والحوسبة عالية الأداء (HPC).

اعتمادًا على احتياجات المؤسسة، يمكن أن يكون خادم السحابة فعليًا (العمل بدون نظام تشغيل) أو افتراضيًا أو مزيجًا من الاثنين. على سبيل المثال، تُعد خوادم العمل بدون نظام تشغيل بشكل عام هي الأفضل لأحمال التشغيل كثيفة البيانات، في حين أن الخوادم الافتراضية مناسبة بشكل أفضل لأحمال التشغيل شديدة التغير.

تعتمد خاصية التخزين السحابي على الخوادم لحفظ البيانات في مراكز البيانات المملوكة لمزودي الخدمة السحابية. وتكون غالبية هذه الخوادم هي أجهزة ظاهرية مستضافة على خادم فعلي. يوفر التخزين السحابي المرونة، وذلك يسمح للمستخدمين بتوسيع النطاق مع زيادة أحجام البيانات أو خفض السعة إذا لزم الأمر. 

يتصل المستخدمون بسحابة التخزين عبر الإنترنت أو اتصال خاص مخصص باستخدام بوابة ويب أو موقع ويب أو تطبيق الأجهزة المحمولة الذي يتواصل من خلال واجهة برمجة التطبيقات. يعيد الخادم المتصل بعد ذلك توجيه البيانات إلى مجموعة من الخوادم في مركز بيانات واحد أو أكثر.

تتضمن الأنواع الرئيسية لخدمات التخزين في السحابة تخزين الكائنات للبيانات غير المنظمة، وتخزين الملفات للملفات المشتركة، وتخزين الكتل لأحمال التشغيل المكثفة للإدخال والإخراج.  

الشبكة هي عنصر حساس في البنية التحتية السحابية لأنها تُمكن الاتصال وتبادل البيانات بين موارد السحابة المختلفة. تتضمن أجهزة الشبكات الأجهزة المادية مثل المحولات وأجهزة التوجيه وغيرها من المعدات.

في بيئات السحابة، غالبًا ما يتم محاكاة المعدات عبر الموارد المادية. على سبيل المثال، تدير المفاتيح الافتراضية حركة المرور بين الأجهزة الافتراضية، ما يضمن اتصالاً سلسًا. وإلى جانب ذلك، توزع أدوات موازنة الأحمال الافتراضية حركة المرور الواردة عبر الخوادم لتحسين الأداء والموثوقية، بينما تتحكم جدران الحماية الافتراضية في حركة المرور على الشبكة لحماية الموارد على السحابة.

تستخدم البنية التحتية السحابية شبكات المنطقة الواسعة (WANs) لربط الموارد الموزعة جغرافيًا وشبكات المنطقة المحلية (LANs) أو الشبكات المحلية الافتراضية (VLANs) داخل بيئة السحابة لإنشاء الشبكات الافتراضية وإدارتها. تعتمد العديد من بيئات البنية التحتية للسحابة اليوم أيضًا على الشبكات المحددة بالبرمجيات (SDN)، حيث تتيح إدارة مركزية للموارد يتم التحكم فيها من خلال البرمجيات.

توفر أدوات برمجيات إدارة السحابة محورًا مركزيًا لمراقبة موارد السحابة وإدارتها وتحسين التكاليف. تنشئ أدوات مثل لوحة المعلومات أو المنصة  طريقة العرض الواحدة (SPOG) التي توفر الرؤية وتوحد المعلومات. وتساعد هذه القدرة المستخدمين على اتخاذ قرارات أكثر استنارة فيما يتعلق بالأداء والمخزون والتسجيل.

توفر أدوات أتمتة البرامج أيضًا حلولاً للسحابة والأمان والتي تعالج الخصوصية المحيطة بالبيانات الحساسة وثغرات الخدمة السحابية. تساعد هذه الأدوات على ضمان أن تكون بروتوكولات الأمان محدثة دائمًا وفعّالة في التخفيف من التهديدات الجديدة. على سبيل المثال، تتضمن حلول إدارة الهوية والوصول (IAM) توفير المستخدمين والمصادقة والتفويض وإدارة الوصول. 

إلى جانب ذلك، تساعد برامج التحكم في تكاليف السحابة على أتمتة الإجراءات المهمة باستمرار في الوقت الفعلي من دون تدخل بشري، ما يوفّر التخصيص الأكثر فعالية لقوة الحوسبة والتخزين وموارد الشبكة للمؤسسة.

يحدد نموذج نشر السحابة كيفية الوصول إلى الموارد السحابية وإدارتها ونشرها، مع خيارات تشمل ما يلي:

• السحابة العامة

• سحابة خاصة

• السحابة الهجينة

• سحابة متعددة

• السحابة المتعددة الهجينة

في نموذج السحابة العامة، يوفر مزود السحابة الموارد مثل البرامج والأجهزة الافتراضية والبنية التحتية للمستخدمين عبر الإنترنت عند الطلب وبأسعار مرنة. يدير المزود جميع الأجهزة والبنية التحتية الأخرى ويمتلكها.

تتيح بيئة متعددة المستأجرين هذه للمستخدمين مشاركة مجموعة من الموارد الافتراضية التي يتم توفيرها وتخصيصها تلقائيًا للمستأجرين الأفراد من خلال واجهة الخدمة الذاتية. تُعد السحابة العامة شائعة بفضل قابلية التوسع وفعاليتها من حيث التكلفة والقدرة على تقليل الحاجة إلى البنية التحتية في الموقع.

السحابة الخاصة هي بيئة مستأجر واحد تخصص جميع الموارد والبنية التحتية لمؤسسة واحدة، وتجمع بين مزايا الحوسبة السحابية والتحكم والأمان في الأنظمة المحلية. غالبًا ما تستخدمها المؤسسات الكبيرة أو تلك التي لديها احتياجات صارمة لخصوصية البيانات، ويمكن استضافتها إما في الموقع أو من قِبل مزود خارجي.

ومن الجدير بالذكر أن السحابة الخاصة تختلف عن السحابة الخاصة الافتراضية (VPC). تُدار السحابة الخاصة من قِبل مؤسسة، في حين أن السحابة الخاصة الافتراضية هي خدمة من مزود الخدمات السحابية التي تنشئ بيئة شبيهة بالسحابة الخاصة على البنية التحتية للسحابة العامة.

تتيح البنية التحتية للسحابة الهجينة، التي تجمع بين البيئات العامة والخاصة والمحلية، للشركات نقل أحمال التشغيل بين نماذج حلول السحابة المختلفة استنادًا إلى احتياجات العمل. يوفر هذا النهج المرونة والفعالية من حيث التكلفة مع السماح للمؤسسات بتلبية متطلبات محددة، مثل الأمان أو الأداء، لأحمال التشغيل.

يُظهر تحليل أجراه معهد IBM لقيمة الأعمال لأكثر من 50 مؤسسة عميلة عائدًا على الاستثمار (ROI) أعلى بثلاث مرات من برامج تكنولوجيا المعلومات على مدار 5 سنوات عندما تتبنى المؤسسات مبادئ التصميم الهجين.

يتضمن نموذج السحابة المتعددة استخدام خدمات سحابية متعددة من مزودي خدمات مختلفين. إذ يوفر للمؤسسات حرية اختيار أفضل التقنيات المتاحة، وتجنب الاحتكار لمنتج معين وضمان مجموعة واسعة من الميزات والخدمات. كما يساعد على تخفيف المخاطر المتعلقة بالأمان والتوافق والامتثال.

اليوم، تعتمد غالبية المؤسسات على نهج متعددة السحابة وهجينة. وبالإضافة إلى توفير المرونة في تحديد الخدمات السحابية المثلى والأكثر فعالية من حيث التكلفة، يجعل هذا النموذج المؤسسات أكثر تحكمًا في توزيع أحمال التشغيل، ما يسمح لهم بتعزيز الكفاءة وزيادة الأداء وخفض التكاليف.

ثمة ثلاثة أنواع رئيسية من نماذج التسليم السحابي (أو نماذج الخدمات)، والتي غالبًا ما تستخدم معًا:

• البنية التحتية كخدمة (IaaS)

• المنصة كخدمة (PaaS)

• البرمجيات كخدمة (SaaS)

خارج الثلاثة الرئيسية، تشمل نماذج الخدمة الشائعة الأخرى ما يلي:

• الحوسبة بدون خادم (بدون خادم)

• الوظيفة كخدمة (FaaS)

تتيح البنية التحتية كخدمة (IaaS) إمكانية الوصول عند الطلب إلى موارد الحوسبة (على سبيل المثال، الخوادم والتخزين والشبكات) لدعم أحمال تشغيل التطبيقات في السحابة. تساعد البنية التحتية كخدمة الشركات على توسيع نطاق بنيتها التحتية من دون صرف التكاليف الباهظة لصيانة مراكز البيانات المحلية.

المنصة كخدمة (PaaS) هي منصة سحابية كاملة لتطوير التطبيقات وتشغيلها وإدارتها. تتيح منصات PaaS الوصول إلى أنظمة التشغيل  والبرامج الوسيطة وقواعد البيانات وأدوات التطوير . تتيح هذه القدرة للمؤسسات إنشاء التطبيقات واختبارها ونشرها في السحابة بدلاً من الاستثمار في البنية التحتية المادية المطلوبة لتشغيلها.

تبسّط PaaS عملية نقل التطبيقات إلى السحابة، سواء من خلال إعادة المنصّة، (أي تعديل التطبيقات للاستفادة من مزايا السحابة)، أو من خلال إعادة الهيكلة، (أي إعادة إنشاء التطبيقات باستخدام تقنيات سحابية أصلية مثل الخدمات المصغرة والحاويات).

يوفر نموذج البرمجيات كخدمة (SaaS) تطبيقات جاهزة للاستخدام ومستضافة على السحابة (على سبيل المثال، Zoom وSlack). يلغي SaaS حاجة المؤسسة إلى تطوير البرمجيات وإدارة البنية التحتية، نظرًا إلى أن مزود الخدمة السحابية يتولى عملية التثبيت والتكوين والصيانة.

بدون خادم هو نموذج حوسبة يلغي تحميل جميع مهام إدارة البنية التحتية الخلفية—التوفير والتوسع والجدولة والتصحيح. تتيح الحوسبة بدون خادم لمطوري البرامج إمكانية تكريس المزيد من الاهتمام للتعليمات البرمجية ومنطق الأعمال الخاص بتطبيقاتهم.

الوظيفة كخدمة (FaaS) هي مجموعة فرعية من SaaS، حيث يتم تشغيل التعليمات البرمجية للتطبيق فقط استجابةً لأحداث أو طلبات محددة. باستخدام نموذج FaaS، يتم توفير كل شيء إلى جانب التعليمات البرمجية—الأجهزة المادية، والآلة الافتراضية (VM)، ونظام التشغيل، وإدارة برامج خادم الويب—يتم توفيره تلقائيًا بواسطة موفر الخدمة السحابية في الوقت الفعلي أثناء تشغيل التعليمات البرمجية، ويتم إيقافه بمجرد اكتمال التنفيذ. تبدأ الفوترة عند بدء التنفيذ وتتوقف عند توقف التنفيذ.

يتم الخلط بين مصطلح البنية التحتية السحابية أحيانًا وبنية السحابة، ولكن هناك فرق واضح بينهما. مثل مخطط إنشاء مبنى، تعمل البنية السحابية بوصفها خطة تصميم لبناء البنية التحتية السحابية وتقديم التطبيقات والخدمات. وعلى النقيض من ذلك، تشير البنية التحتية السحابية إلى الموارد المادية والافتراضية (مثل الخوادم والتخزين وخدمات الشبكات) التي تُشغِّل البنية التحتية السحابية.

على سبيل المثال، مهندس السحابة هو متخصص في تكنولوجيا المعلومات يشرف على إستراتيجية الحوسبة السحابية للمؤسسة، ويعمل على وضع خطط اعتماد السحابة والإشراف على مبادرات الترحيل السحابي. تشمل مسؤولياتهم توفير السحابة—وهي عملية إعداد هذه العناصر الأساسية، إلى جانب الموارد والتطبيقات والخدمات القائمة على السحابة، لإنشاء بيئة سحابية كاملة الوظائف. كما يعملون أيضًا على مواءمة البنية التحتية السحابية مع إستراتيجية البنية التحتية السحابية لتلبية احتياجات العمل بشكل عام، بما في ذلك الأداء وكفاءة التكلفة.

تقدّم البنية التحتية السحابية العديد من المزايا، ما يجعلها حلاً مطلوبًا للشركات التي تسعى إلى تحسين عمليات تكنولوجيا المعلومات وتعزيز الابتكار.

• الموثوقية

• المرونة والسرعة

• قابلية التوسع

• المرونة

• تحسين التكلفة

• استمرارية الأعمال والتعافي من الكوارث