حالات استخدام الحوسبة بدون خادم: كيف تستفيد المؤسسات من التقنية لإتاحة المزيد من الابتكار للمطوّرين

الحوسبة بدون خادم هي نهج لتطوير البرمجيات يتيح للمطوّرين إنشاء تعليمات برمجية للتطبيق وتشغيلها دون القلق بشأن مهام الصيانة مثل تثبيت تحديثات البرامج، والأمان، والمراقبة، وغير ذلك. ومع انتشار الحوسبة السحابية، أصبحت الحوسبة بدون خادم أداة شائعة لدى المؤسسات التي تسعى إلى إتاحة وقت أكبر للمطورين لكتابة التعليمات البرمجية ونشرها.

وعلى الرغم من اسمها، فإن إطار العمل بدون خادم لا يعني التشغيل دون وجود خوادم. في بنية بدون خادم، يتولى مزوّد الخدمة السحابية (CSP) مهام إدارة الخوادم، والبنية التحتية الخلفية، وتوفير الخوادم، وإنشاء النسخ الاحتياطية، وغير ذلك. ومن المزايا الأخرى للحوسبة بدون خادم أنها تتيح لمقدّمي الخدمات السحابية توفير الموارد وفق نموذج يعتمد على الطلب. وفي نموذج بدون خادم، تبدأ الفوترة عند بدء تنفيذ التعليمات البرمجية وتنتهي عند انتهائها.

مع تزايد اعتماد الحوسبة السحابية، أصبح الأفراد والشركات بحاجة إلى استخدام البيانات وتخزينها بطريقة مختلفة عمّا كان عليه الحال في السابق. ولتحقيق ذلك، تعتمد المؤسسات، أكثر من أي وقت مضى، على وظائف السحابة وتقلّل من اعتمادها على البنية التحتية المحلية. تقدّم اليوم جميع مقدّمي الخدمات السحابية الرائدين، مثل Amazon Web Services (AWS Lambda)، وMicrosoft Azure (Azure Functions)، وIBM (IBM Cloud Code Engine)، منصّات للحوسبة بدون خادم.

وإلى جانب تقنيات البنية التحتية الحيوية الأخرى، مثل البنية التحتية كخدمة (IaaS)، والمنصّة كخدمة (PaaS)، والوظيفة كخدمة (FaaS)، تساعد الحوسبة بدون خادم المؤسسات بعدّة طرق مهمة:

• زيادة التركيز على منطق الأعمال: تتيح الوظائف بدون خادم للمطورين التركيز بشكل أكبر على كتابة التعليمات البرمجية، وأقل على إدارة البنية التحتية الأساسية.
• تقليل تنفيذ عمليات تطوير الواجهة الخلفية والأمامية للتطبيقات: تعتمد بيئات الحوسبة بدون خادم على مزوّد خارجي لتنفيذ العمليات التي تتم في الخلفية عند كتابة تعليماتك البرمجية ونشرها.
• تقليل زمن الانتقال: في بيئة بدون خادم، يتم تشغيل التعليمات البرمجية بالقرب من المستخدم النهائي، مما يقلّل من زمن الانتقال — وهو المدة التي تستغرقها البيانات للانتقال من نقطة إلى أخرى عبر الشبكة.
• دورات عمليات تطوير أقصر: تعمل الحوسبة بدون خادم على تبسيط عمليات التطوير من خلال تمكين المطورين من تقليل الوقت الذي يقضونه في تحديد البنية الأساسية اللازمة لنشر التعليمات البرمجية.

تمثّل الحوسبة بدون خادم أحدث جيل من البنى الخاصة ببيئات البرمجة، والتي تطوّرت لتمكين المبرمجين من التركيز على ما يجيدونه — كتابة التعليمات البرمجية ونشرها. أما البنى الثلاث الأخرى المرتبطة بتطوّر الحوسبة بدون خادم فهي: العمل بدون نظام تشغيل، والأجهزة الافتراضية (VMs)، والحاويات. وفيما يلي نظرة تفصيلية على كل واحد منها.

• خوادم Bare Metal Servers: تتطلّب بنية العمل بدون نظام تشغيل من المطوّرين تكوين كل خادم يدويًا وإدارته، بالإضافة إلى البيئة التي يتم فيها نشر التعليمات البرمجية. وفي بيئة العمل بدون نظام تشغيل، يجب على المطوّرين تثبيت نظام التشغيل (OS)، وإدارة التصحيحات، إلى جانب مهام روتينية أخرى غالبًا ما تستغرق وقتًا طويلًا.
• الأجهزة الافتراضية: تُعدّ الأجهزة الافتراضية (VMs) أفضل في تحسين استخدام الموارد مقارنةً بخوادم Bare Metal Servers، كما أنها أكثر كفاءة في التعامل مع أوقات عدم النشاط. ولكن مع الأجهزة الافتراضية، يظل المطوّرون مسؤولين عن إعداد بيئتهم الخاصة، وتثبيت نظام التشغيل، والتعامل مع التصحيحات.
• الحاويات: تتيح الحاويات التي انتشرت بفضل Docker تجميع تطبيقاتك وتعليماتك البرمجية بطريقة يمكن تشغيلها على أي بنية تحتية أساسية. ومن حيث النشر، تُعدّ الحاويات بنية أبسط بكثير مقارنةً بالعمل بدون نظام تشغيل أو الأجهزة الافتراضية، لكنها ليست مثالية عند الحاجة إلى توسيع نطاق التطبيقات.

في بيئة بدون خادم، تُعدّ الوظيفة كخدمة (FaaS)، وهي خدمة تتيح للعملاء تشغيل التعليمات البرمجية استجابةً للأحداث، عنصرًا أساسيًا في تحرير المطوّرين من إدارة البنية التحتية الأساسية. باستخدام الوظيفة كخدمة (FaaS) والحوسبة بدون خادم، يمكن للمطوّرين التركيز حصريًا على تطوير التطبيقات.

كما رأينا مع العمل بدون نظام تشغيل، والأجهزة الافتراضية، والحاويات، فإن استضافة أي تطبيق تتطلّب عادةً توفير خادم وإدارته، إضافةً إلى تثبيت نظام التشغيل وإدارته. وباستخدام FaaS، يتولّى مزوّد الخدمة السحابية (CSP) إدارة الأجهزة المادية، ونظام تشغيل الأجهزة الافتراضية (VM OS)، وبرامج خادم الويب. تتيح FaaS للمطوّرين نشر التطبيقات وسير العمل بدون خادم بسلاسة، وغالبًا ما يُستخدَم مصطلحا FaaS وبدون خادم بالتبادل.

المنصّة كخدمة (PaaS) هو نموذج للحوسبة السحابية يوفّر للعملاء منصّة سحابية متكاملة، أكثر فعالية من حيث التكلفة وأقلّ تعقيدًا من بناء منصّة محلية وصيانتها. وعلى الرغم من أن بنية بدون خادم وبنية PaaS تُبقيان الواجهة الخلفية غير مرئية للمطوّرين، فإن أوجه التشابه بينهما تنتهي عند هذا الحد. توفّر بيئات PaaS قدرًا أكبر من التحكم في بيئات النشر، لكنها تتطلّب أيضًا قدرًا أكبر من الإدارة. يجب تكوين التطبيقات في PaaS يدويًا ليتمكّن النظام من التوسّع، وقد يستغرق تشغيلها الأولي وقتًا أطول مقارنة بالتطبيقات في بيئة بدون خادم.

البنية التحتية كخدمة (IaaS) هي خدمة سحابية توفّر موارد مثل الحوسبة، والخوادم، والأجهزة الافتراضية (VMs) عبر الإنترنت وفق نموذج الدفع حسب الاستخدام. يتيح IaaS للمستخدمين التوسّع بسرعة، مما يقلّل من الحاجة إلى النفقات الرأسمالية العالية المسبقة المرتبطة بشراء البنية التحتية المحلية وإعدادها وصيانتها. في نموذج IaaS، يشتري المستخدمون السعة مسبقًا. وفي نموذج بدون خادم، يعمل الحدث كعامل محفّز لتشغيل تعليمات التطبيق البرمجية. وباختصار، يفرض IaaS رسومًا مسبقة مقابل الموارد، بينما لا يفرض نموذج بدون خادم رسومًا إلا مقابل الوقت الفعلي لتنفيذ التعليمات البرمجية.

ومع استمرار توسّع الحوسبة السحابية، وسعي الشركات إلى إيجاد طرق جديدة للاستفادة من التقنية لتحقيق قيمة جديدة للأعمال، تتزايد حالات الاستخدام بدون خادم بسرعة.

شهدت السنوات القليلة الماضية نموًا كبيرًا في حالات استخدام الأعمال في تطبيقات الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلّم الآلي (ML)، خاصة في الذكاء الاصطناعي التوليدي. على وجه التحديد، تساعد الحوسبة بدون خادم في تمكين ما يُعرف بالذكاء الاصطناعي القائم على الأحداث، حيث يوفّر التدفق المستمر للمعلومات الذكية دعمًا لقدرات اتخاذ القرار في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للحوسبة بدون خادم أن تساعد في حل تحدّي قابلية التوسّع عند تطوير حلول جديدة للذكاء الاصطناعي والتعلّم الآلي، من خلال إتاحة الفرصة للمطوّرين للتركيز على التدريب بدلًا من البنية التحتية الأساسية.

تُعدّ بنى الخدمات المصغّرة واحدة من أكثر حالات الاستخدام شيوعًا للحوسبة بدون خادم. نماذج الخدمات المصغّرة هي نهج بنائي سحابي أصلي، حيث يتكوّن التطبيق الواحد من العديد من المكوّنات أو الخدمات الأصغر حجمًا، والتي يمكن نشرها بشكل مستقل وترتبط بقدر قليل من الاقتران. إن قدرات الحوسبة بدون خادم، بما في ذلك أجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية، والتوسّع التلقائي، والتوفير السريع، ونموذج التسعير عند الطلب، تجعلها مثالية لهندسة الخدمات المصغّرة.

تجمع السحابة الهجينة بين السحابة العامة، والسحابة الخاصة والبنية التحتية المحلية لإنشاء بنية تحتية واحدة مرنة ومثالية من حيث التكلفة لتكنولوجيا المعلومات. تساعد الحوسبة بدون خادم المؤسسات التي تتبنّى استراتيجية السحابة الهجينة من خلال توفير المرونة والرشاقة وقابلية التوسّع اللازمة لاستيعاب أحمال التشغيل المتقلّبة عبر بيئات السحابة المختلفة، بما في ذلك السحابة العامة والخاصة وسحابة الحافة.

تقلّل الحوسبة بدون خادم بشكل كبير من تكلفة وتعقيد كتابة ونشر التعليمات البرمجية لتطبيقات البيانات الكبيرة. تتيح البيئات بدون خادم للمطوّرين التركيز على التعليمات البرمجية ومنطق الأعمال بدلًا من المهام الروتينية المتعلقة بإدارة البنية التحتية. إضافة إلى ذلك، فإن القدرات الدائمة للحوسبة بدون خادم تتيح تصميم مسارات البيانات بطريقة تستجيب للتغييرات في البيانات في الوقت الفعلي، وتعديل منطق التطبيق وفقًا لذلك. اليوم، تساعد الحوسبة بدون خادم المطوّرين على إنشاء مسارات بيانات كبيرة قابلة للتوسّع دون الحاجة إلى إدارة البنية التحتية الأساسية.

إن الإمكانات المستندة إلى الأحداث، والأتمتة، وقابلية التوسّع العالية في الحوسبة بدون خادم، تجعلها مثالية لمعالجة البيانات التي تتطلّبها تطبيقات إنترنت الأشياء (IoT). تكون الوظائف المؤتمتة بدون خادم عديمة الحالة ومصممة للتعامل مع الأحداث الفردية. بالإضافة إلى ذلك، تتيح قدرات الحوسبة المرنة في البيئة بدون خادم للمطورين الذين يبنون تطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) التكيّف مع مجموعة واسعة من احتياجات الاتصال ومعالجة البيانات، خصوصًا عند العمل مع عُقد موزّعة على نطاق واسع. ومع تزايد عدد أجهزة إنترنت الأشياء (IoT)، تصبح الحوسبة بدون خادم خيارًا مميزًا لمساعدة المطوّرين على توفير أساس قوي للتحليلات القائمة على الأحداث، وهي عنصر حاسم لتطبيقات إنترنت الأشياء.

بوابة واجهة برمجة التطبيقات (API Gateway) هي برنامج يستقبل طلب المستخدم، ويعيد توجيهه إلى خدمة خلفية واحدة أو أكثر، ويجمع البيانات المناسبة، ثم يقدّمها للمستخدم في حزمة مجمّعة.تُستخدَم نماذج بدون خادم كوكلاء لإجراءات تطبيقات الويب، وتوفّر توجيه أساليب HTTP، ومعرّف العميل، وأسراره، وحدود الأسعار، ودعم CORS، وعرض استخدام واجهة برمجة التطبيقات، وعرض سجلات الاستجابة، وسياسات مشاركة واجهات برمجة التطبيقات.

في نموذج بدون خادم، يمكن استخدام بوابة واجهة برمجة التطبيقات لبناء خدمات REST API وتشغيل التعليمات البرمجية المرتبطة بكل حدث. يمكن تحويل الأحداث والوظائف في بيئة بدون خادم إلى نقاط نهاية HTTP. ويمكن تجميع هذه الإجراءات — المعروفة باسم “إجراءات الويب” — في واجهة برمجة تطبيقات متكاملة باستخدام API Gateway، والتي تضيف طبقة إضافية من الأمان والدعم المخصّص. بالإضافة إلى ذلك، توفّر بوابات واجهة برمجة التطبيقات للمطورين إمكانية الوصول إلى مجموعة من عمليات التكامل المخصّصة للمصادقة، مما يساعد على تقليل وقت الوصول إلى السوق وتعزيز إنتاجية المطورين.

تُعدّ روبوتات المحادثة مثل IBM watsonx Assistant وChatGPT من Microsoft مناسبة تمامًا لبيئات بدون خادم بفضل نموذج التسعير بالدفع حسب الاستخدام، الذي لا يتطلّب من المستخدمين الدفع مقابل الموارد غير المستخدمة. تساعد الحوسبة بدون خادم المؤسسات من جميع الأحجام على استخدام روبوتات المحادثة في مجموعة متنوعة من المهام، مثل تعزيز مشاركة العملاء وأتمتة الخدمات التي كانت تتطلّب سابقًا تدخّلًا بشريًا.

تُعدّ أطر التشغيل بدون خادم مناسبة جدًا للمهام المتوازية القابلة للتقسيم بسهولة، وهي مهام حسابية يمكن تقسيمها إلى مهام أصغر وتنفيذها بالتوازي. وذلك لأن كل مهمة قابلة للتوازي في بنية بدون خادم قد تؤدي إلى استدعاء إجراء مستقل. وفي بيئة بدون خادم، يمكن تقسيم أحمال التشغيل المتوازية القابلة للتقسيم بسهولة إلى العديد من المهام الفرعية، وكلّها تعمل بشكل مستقل عن الأخرى.

تشمل أمثلة المهام المتوازية في وقت التشغيل بدون خادم محاكاة Monte Carlo، ومعالجة التصحيحات، وترميز الفيديو، ومعالجة الكائنات في تخزين الكائنات، وتقييم النماذج، واستخلاص البيانات من الويب، وتدفّقات بيانات الأعمال.

ومع سعي المؤسسات من مختلف الأحجام وضمن مجموعة واسعة من الصناعات إلى الاستفادة من الحوسبة السحابية لتحقيق أهداف التحوّل الرقمي لديها، تؤدي الحوسبة بدون خادم دورًا محوريًا. ومن خلال إعفاء المطوّرين من المهام الروتينية مثل تثبيت نظام التشغيل وتحديثه، وتوفير الخوادم، وتوسيع البنية التحتية، تتيح البيئات بدون خادم للمطوّرين التركيز على منطق الأعمال وكتابة التعليمات البرمجية ونشرها.