مقایسه زیرساخت سنتی با رایانش ابری و بررسی مدل‌های IaaS ،PaaS و SaaS

برای اجرای هر سرویس آنلاین، مجموعه‌ای از اجزای زیرساختی مانند سرورها، شبکه، فضای ذخیره‌سازی و نرم‌افزارها در کنار هم کار می‌کنند. در گذشته سازمان‌ها مجبور بودند تمام این زیرساخت‌ها را در دیتاسنترهای داخلی خود راه‌اندازی و مدیریت کنند. اما با ظهور رایانش ابری، امکان استفاده از این منابع به صورت آنلاین و بدون نیاز به مدیریت مستقیم سخت‌افزار فراهم شده است. با این حال برای درک بهتر مدل‌های مختلف خدمات ابری، ابتدا باید با اجزای اصلی زیرساخت در یک سیستم آشنا شویم. در ادامه این مقاله از بلاگ نوبر کلاد، این اجزا را معرفی می‌کنیم و بررسی می‌کنیم که در مدل‌های On‑Premise ،IaaS ،PaaS و SaaS هر کدام توسط چه کسی مدیریت می‌شوند.

آشنایی با اجزای زیرساخت در رایانش ابری

برای درک بهتر مدل‌های خدمات رایانش ابری و مقایسه آن‌ها با زیرساخت‌های سنتی، ابتدا باید با اجزای اصلی تشکیل‌دهنده یک سیستم در معماری رایانش ابری آشنا شویم. در هر محیط فناوری اطلاعات، مجموعه‌ای از مؤلفه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در کنار هم کار می‌کنند تا برنامه‌ها اجرا شوند و داده‌ها در دسترس کاربران قرار گیرند. این مؤلفه‌ها همان بخش‌هایی هستند که در مدل‌های مختلف Cloud Computing مانند IaaS ،PaaS و SaaS بین کاربر و ارائه‌دهنده سرویس ابری تقسیم می‌شوند.

در واقع تفاوت اصلی میان زیرساخت On‑Premise و مدل‌های ابری در این است که مدیریت این اجزا تا چه حد بر عهده سازمان یا ارائه‌دهنده سرویس قرار دارد. در زیرساخت‌های سنتی، سازمان باید تقریباً تمام بخش‌های سیستم را خودش مدیریت کند؛ اما با حرکت به سمت رایانش ابری، بخشی از این مسئولیت‌ها به ارائه‌دهنده سرویس منتقل می‌شود. اجزای اصلی زیرساخت در مدل‌های خدمات رایانش ابری معمولاً شامل چند بخش کلیدی هستند که هر کدام نقش مهمی در عملکرد سیستم دارند:

۱. شبکه (Networking)

شبکه زیرساخت ارتباطی سیستم را فراهم می‌کند و امکان انتقال داده‌ها بین سرورها، کاربران و سرویس‌ها را ایجاد می‌کند. در محیط‌های Cloud Computing، مدیریت شبکه می‌تواند شامل تنظیمات امنیتی، ترافیک داده و ارتباط میان منابع مختلف ابری باشد.

۲. ذخیره‌سازی (Storage)

بخش ذخیره‌سازی مسئول نگهداری داده‌ها و فایل‌های مورد استفاده در سیستم است. در سرویس‌های ابری مانند Amazon S3 یا Google Cloud Storage، این بخش توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شود و کاربران می‌توانند بدون نیاز به مدیریت سخت‌افزار، داده‌های خود را ذخیره و بازیابی کنند.

۳. سرورها (Servers)

سرورها منابع پردازشی مورد نیاز برای اجرای برنامه‌ها و پردازش داده‌ها را فراهم می‌کنند. در مدل‌های IaaS، ارائه‌دهنده سرویس ابری سرورهای فیزیکی را مدیریت می‌کند، در حالی که کاربران کنترل بیشتری بر سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای نصب‌شده دارند.

۴. مجازی‌سازی (Virtualization)

مجازی‌سازی یکی از فناوری‌های اصلی در رایانش ابری است که امکان ایجاد چندین ماشین مجازی روی یک سرور فیزیکی را فراهم می‌کند. این فناوری باعث استفاده بهینه از منابع و افزایش انعطاف‌پذیری در زیرساخت‌های ابری می‌شود.

۵. سیستم‌عامل (Operating System)

سیستم‌عامل محیطی را فراهم می‌کند که نرم‌افزارها و برنامه‌ها بتوانند روی آن اجرا شوند. در برخی مدل‌های Cloud Service Models مانند PaaS، مدیریت سیستم‌عامل به عهده ارائه‌دهنده سرویس است.

۶. میان‌افزار (Middleware)

میان‌افزار لایه‌ای است که ارتباط میان سیستم‌عامل و برنامه‌های کاربردی را برقرار می‌کند. این بخش می‌تواند شامل سرورهای وب، سیستم‌های مدیریت پایگاه داده و ابزارهای ارتباطی میان سرویس‌ها باشد.

۷. محیط اجرا (Runtime)

محیط اجرا بستری است که برنامه‌ها در آن اجرا می‌شوند. برای مثال، محیط‌های اجرایی مربوط به زبان‌هایی مانند Java ،Python یا Node.js در این بخش قرار می‌گیرند. در مدل‌های PaaS معمولاً این محیط‌ها از قبل توسط ارائه‌دهنده سرویس آماده شده‌اند.

۸. داده‌ها (Data)

داده‌ها یکی از ارزشمندترین دارایی‌های هر سیستم اطلاعاتی هستند. مدیریت، امنیت و دسترسی به داده‌ها نقش مهمی در طراحی معماری رایانش ابری دارد و در بسیاری از مدل‌های ابری همچنان مسئولیت اصلی آن بر عهده سازمان استفاده‌کننده است.

۹. برنامه‌ها (Applications)

در بالاترین سطح، برنامه‌های کاربردی قرار دارند که کاربران نهایی با آن‌ها تعامل دارند. در مدل SaaS، این برنامه‌ها به‌طور کامل توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شوند و کاربران تنها از طریق اینترنت به آن‌ها دسترسی دارند.

درک این اجزای زیرساختی کمک می‌کند تا تفاوت میان On‑Premise ،IaaS ،PaaS و SaaS بهتر مشخص شود. در واقع هرچه از زیرساخت سنتی به سمت مدل‌های پیشرفته‌تر رایانش ابری حرکت می‌کنیم، بخش بیشتری از این مؤلفه‌ها توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شود و در نتیجه مسئولیت فنی کاربران کاهش پیدا می‌کند.

۱. زیر ساخت سنتی 

مدل On‑Premise به روشی از مدیریت زیرساخت فناوری اطلاعات گفته می‌شود که در آن تمام تجهیزات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در محل سازمان قرار دارند و مدیریت آن‌ها به طور کامل بر عهده خود سازمان است. در این مدل که معمولاً به عنوان زیرساخت سنتی فناوری اطلاعات نیز شناخته می‌شود، سرورها، تجهیزات شبکه، سیستم‌های ذخیره‌سازی و نرم‌افزارهای مورد استفاده در دیتاسنتر داخلی شرکت نگهداری می‌شوند و سازمان کنترل کامل بر تمامی بخش‌های زیرساخت دارد.

در یک زیرساخت On‑Premise یا همان زیرساخت سنتی، تیم فناوری اطلاعات سازمان مسئول راه‌اندازی، پیکربندی، نگهداری و به‌روزرسانی تمام اجزای سیستم است. این مسئولیت‌ها شامل مدیریت سرورها، تنظیمات شبکه، نصب و نگهداری سیستم‌عامل‌ها، مدیریت پایگاه‌های داده، امنیت سیستم‌ها و پشتیبان‌گیری از داده‌ها می‌شود. در واقع در این مدل، تمام اجزای زیرساختی از Networking و Storage گرفته تا Applications توسط سازمان مدیریت می‌شوند؛ درست همان چیزی که در مدل‌های زیرساخت سنتی مشاهده می‌شود.

یکی از مهم‌ترین مزایای این مدل، کنترل کامل بر زیرساخت و داده‌ها است. سازمان‌ها می‌توانند تمام تنظیمات امنیتی، سیاست‌های دسترسی و نحوه ذخیره و پردازش داده‌ها را مطابق نیازهای خود مدیریت کنند. به همین دلیل بسیاری از سازمان‌هایی که با داده‌های حساس سروکار دارند، همچنان از زیرساخت سنتی On‑Premise استفاده می‌کنند.

با این حال، این مدل معایبی نیز دارد. مهم‌ترین چالش آن هزینه بالای راه‌اندازی و نگهداری زیرساخت سنتی است. خرید سرورها، تجهیزات شبکه، سیستم‌های ذخیره‌سازی و همچنین تأمین فضای فیزیکی مناسب برای دیتاسنتر هزینه قابل توجهی دارد. علاوه بر این، سازمان‌ها نیاز به یک تیم IT متخصص برای مدیریت و نگهداری مداوم این نوع زیرساخت دارند. به همین دلیل بسیاری از شرکت‌ها در سال‌های اخیر به سمت رایانش ابری و استفاده از مدل‌های خدماتی مانند IaaS، PaaS و SaaS حرکت کرده‌اند که بخشی از مسئولیت‌های مدیریت زیرساخت را از دوش سازمان‌ها برمی‌دارند.

۲. مدل IaaS (Ioftware as a Service)

مدل IaaS یا Infrastructure as a Service یکی از اصلی‌ترین مدل‌های خدمات در رایانش ابری است که در آن زیرساخت‌های پایه مانند سرورها، فضای ذخیره‌سازی و شبکه به صورت مجازی و از طریق اینترنت در اختیار کاربران قرار می‌گیرند. در این مدل، سازمان‌ها دیگر نیازی به خرید و نگهداری تجهیزات فیزیکی مانند آنچه در زیرساخت سنتی (On‑Premise) وجود دارد ندارند و می‌توانند از منابع محاسباتی ارائه‌شده توسط ارائه‌دهندگان سرویس ابری استفاده کنند.

در مدل IaaS، ارائه‌دهنده سرویس ابری مسئول مدیریت بخش‌هایی از زیرساخت مانند Networking ،Storage ،Servers و Virtualization است. این یعنی نگهداری سخت‌افزار، دیتاسنتر و تجهیزات شبکه توسط شرکت ارائه‌دهنده انجام می‌شود. در مقابل، کاربران همچنان مسئول مدیریت بخش‌هایی مانند سیستم‌عامل، Middleware، Runtime، داده‌ها و برنامه‌های کاربردی هستند.

یکی از تفاوت‌های مهم IaaS با زیرساخت سنتی این است که دیگر نیازی به سرمایه‌گذاری اولیه برای خرید و نگهداری سخت‌افزار وجود ندارد. در این مدل، منابع به‌صورت پرداخت بر اساس مصرف (Pay‑as‑you‑go) ارائه می‌شوند؛ یعنی دقیقاً به اندازه‌ای که از منابع استفاده می‌کنید هزینه پرداخت می‌کنید. ما در نوبرکلاد همین رویکرد را در زیرساخت ابری خود ارائه می‌دهیم تا تیم‌ها بتوانند بدون درگیر شدن با هزینه‌های سنگین اولیه و پیچیدگی‌های مدیریت زیرساخت، سریع‌تر سرویس‌های خود را راه‌اندازی و مقیاس‌پذیر کنند.

از مهم‌ترین مزایای مدل Infrastructure as a Service می‌توان به مقیاس‌پذیری بالا، کاهش هزینه‌های سخت‌افزاری، دسترسی سریع به منابع و انعطاف‌پذیری در مدیریت زیرساخت اشاره کرد. سازمان‌ها می‌توانند در هر زمان میزان منابع مورد نیاز خود را افزایش یا کاهش دهند، بدون اینکه مجبور باشند تجهیزات جدید خریداری کنند.

با این حال، در این مدل همچنان بخشی از مسئولیت مدیریت سیستم بر عهده کاربران است. برای مثال، سازمان باید سیستم‌عامل‌ها، تنظیمات امنیتی، نرم‌افزارها و داده‌ها را مدیریت کند. بنابراین همچنان نیاز به دانش فنی و مدیریت IT وجود دارد، هرچند که پیچیدگی آن نسبت به زیرساخت سنتی کمتر است.

۳. مدل PaaS (Poftware as a Service)

مدل PaaS یا Platform as a Service یکی از مدل‌های مهم در رایانش ابری است که تمرکز اصلی آن بر فراهم کردن بستری مناسب برای توسعه و اجرای نرم‌افزارها است. در این مدل، ارائه‌دهندهٔ سرویس ابری علاوه بر زیرساخت، بسیاری از ابزارها و محیط‌های موردنیاز برای توسعهٔ نرم‌افزار را نیز در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

در مدل PaaS، بخش‌هایی مانند مجازی‌سازی، سرورها، استوریج، سیستم‌عامل، محیط اجرا و Middleware توسط ارائه‌دهندهٔ سرویس مدیریت می‌شوند. در نتیجه توسعه‌دهندگان نیازی به درگیر شدن با مسائل مربوط به مدیریت زیرساخت ندارند و می‌توانند تمرکز خود را بر توسعهٔ Application و مدیریت Data قرار دهند.

این مدل به‌ویژه برای تیم‌های توسعهٔ نرم‌افزار بسیار مفید است، زیرا بسیاری از ابزارهای موردنیاز مانند محیط‌های برنامه‌نویسی، دیتابیس‌ها و ابزارهای استقرار برنامه به‌صورت آماده در اختیار آن‌ها قرار می‌گیرد. به همین دلیل PaaS می‌تواند فرآیند توسعهٔ نرم‌افزار را سریع‌تر و ساده‌تر کند.

از مهم‌ترین مزایای این مدل می‌توان به افزایش سرعت توسعهٔ نرم‌افزار، کاهش پیچیدگی مدیریت زیرساخت و امکان تمرکز بیشتر بر کدنویسی و توسعهٔ برنامه‌ها اشاره کرد. این ویژگی‌ها باعث شده است که بسیاری از استارتاپ‌ها و تیم‌های توسعهٔ نرم‌افزار از این مدل استفاده کنند.

۴. مدل SaaS (Software as a Service)

مدل SaaS یا Software as a Service بالاترین سطح در میان مدل‌های خدمات رایانش ابری محسوب می‌شود. در این مدل، نرم‌افزارها به صورت کامل از طریق اینترنت در اختیار کاربران قرار می‌گیرند و کاربران می‌توانند بدون نیاز به نصب یا مدیریت زیرساخت، از آن‌ها استفاده کنند. در واقع در SaaS تمام اجزای زیرساخت و نرم‌افزار توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شود.

در مدل SaaS، تمام اجزای زیرساخت از جمله شبکه، ذخیره‌سازی، سرورها، مجازی‌سازی، سیستم‌عامل، میان‌افزار، محیط اجرا، داده‌ها و نرم‌افزار اصلی (اپلیکیشن) توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شوند. کاربران تنها از طریق مرورگر وب یا یک رابط کاربری ساده به نرم‌افزار دسترسی دارند و نیازی به نصب، نگهداری یا مدیریت بخش‌های فنی سیستم نخواهند داشت.

یکی از تفاوت‌های اصلی SaaS با زیرساخت سنتی در این است که در زیرساخت سنتی سازمان‌ها باید نرم‌افزارها را روی سرورها یا سیستم‌های داخلی خود نصب و نگهداری کنند، در حالی که در SaaS همه این مسئولیت‌ها بر عهده ارائه‌دهنده سرویس است. این موضوع باعث می‌شود کاربران بتوانند بدون نیاز به تیم فنی بزرگ یا تجهیزات سخت‌افزاری از نرم‌افزارهای پیشرفته استفاده کنند.

از مهم‌ترین مزایای مدل Software as a Service می‌توان به دسترسی آسان، عدم نیاز به نصب و نگهداری نرم‌افزار، به‌روزرسانی خودکار، کاهش هزینه‌های زیرساخت و امکان استفاده از هر مکان اشاره کرد. کاربران تنها با اتصال به اینترنت می‌توانند به نرم‌افزار دسترسی داشته باشند.

با این حال، در این مدل میزان کنترل کاربران بر تنظیمات زیرساخت و حتی برخی از قابلیت‌های نرم‌افزار محدودتر است، زیرا همه چیز توسط ارائه‌دهنده سرویس مدیریت می‌شود.

جمع‌بندی

رایانش ابری با مدل‌های مختلفی مانند IaaS، PaaS و SaaS نحوه مدیریت زیرساخت‌های فناوری اطلاعات را تغییر داده است. در زیرساخت سنتی (On‑Premise) سازمان‌ها مسئول مدیریت تمام اجزای سیستم هستند، اما در مدل‌های ابری بخشی از این مسئولیت‌ها به ارائه‌دهنده سرویس منتقل می‌شود. هرچه از IaaS به سمت SaaS حرکت می‌کنیم، میزان مدیریت زیرساخت توسط ارائه‌دهنده بیشتر می‌شود و در نتیجه پیچیدگی فنی برای کاربران کاهش پیدا می‌کند.