الخدمات السحابية
يقدم موفرو الخدمات السحابية (CSPs) مجموعة متنوعة من الخدمات التي يمكن استخدامها بمفردها أو دمجها بطرق مختلفة لحل مشاكل تجارية محددة أو تحديات تقنية. ويمكن اعتبار بعض هذه الخدمات "أساسية" من حيث إنها توفر طبقة تجريدية على الموارد المادية في مركز البيانات السحابية. تتضمن أنواع الموارد الأساسية موارد الحوسبة والتخزين وشبكة الاتصال.
كان هناك وقت عندما كانت أنواع الموارد الأساسية هذه تتألف من الجزء الأكبر من الخدمات التي يقدمها موفرو الخدمة السحابية (CSPs). ومع ذلك، تتضمن اليوم منصات السحابة الرئيسية مئات الخدمات المختلفة. وتندرج هذه الخدمات في الفئات العامة التالية:
- خدمات الحوسبة
- خدمات التخزين
- خدمات الشبكات
- الخدمات التحليلية
- الخدمات المتعلقة بالهوية
- خدمات إنترنت الأشياء (IoT)
- خدمات التعلم الآلي
- خدمات الإدارة والحوكمة
- خدمات تجهيز الوسائط وتقديمها
- الخدمات الأخرى
لنقم بإيجاز مدى اتساع وعمق الخدمات السحابية التي يقدمها موفرو الخدمة السحابية (CSPs)، بدءًا من الخدمات الأساسية التي تدعم الحوسبة والتخزين والشبكات.
خدمات الحوسبة
تشكل الخدمات السحابية المحور الرئيسي للمنصات السحابية المعاصرة، ما يسمح للعملاء بتشغيل البرامج على الموارد التي يقدمها. وتشمل الأمثلة الشائعة الأجهزة الظاهرية والخدمات التي تعمل على تشغيل حاويات Docker في السحابة، ومجموعات الحوسبة عالية الأداء (HPC) أوقات تشغيل الوظائف التي تدعم التنفيذ غير المزود بخادم للتعليمات البرمجية التي تم تحميلها إلى السحابة، واستضافة تطبيقات الويب.
خدمات التخزين
تدعم الأنظمة السحابية الحديثة مجموعة متنوعة من الطرق لتخزين البيانات والوصول إليها. تبدأ هذه الأنظمة بالعنصر الأساسي وتخزين الملفات مع خيارات لإدارة سلوكيات الاحتفاظ قصيرة وطويلة الأجل. وتشمل أيضًا خدمات قاعدة البيانات العلائقية وغير العلائقية (NoSQL)، التي تُقدم عادة كخدمات PAAS بحيث يتحمل موفرو الخدمات السحابية الحديثة (CSP) عبء الترخيص والصيانة. ويمكن لمعظم المستخدمين الآن تسجيل الدخول إلى موقع الويب الخاص بموفري الخدمات السحابية (CSPs) وتوزيع قاعدة بيانات MySQL أو PostgreSQL في غضون دقائق. أو، إذا كانوا يفضلون ذلك، يمكنهم إنشاء قاعدة بيانات رسومية أو قاعدة بيانات ذات قيمة مفتاحية أو قاعدة بيانات مستندية باستخدام خدمات مثل AWS Neptune وAzure Cosmos DB. بالإضافة إلى دعم قواعد بيانات الملكية مثل Microsoft SQL Server وOracle، فإن معظم موفري السحابة الرئيسيين يدعمون أيضًا إصدارات PaaS من قواعد البيانات المفتوحة المصدر الشائعة مثل Cassandra وMariaDB وMongoDB.
تتضمن خدمات التخزين الأخرى التي يقدمها موفرو الخدمة السحابية (CSPs) آليات للمساعدة في نقل البيانات إلى السحابة. وتشمل هذه الأجهزة المخصصة الأجهزة التي يمكن تثبيتها في مراكز البيانات المحلية، والتي تتفاعل مع التخزين المستند إلى السحابة. كما تشمل مجموعة من خدمات نقل البيانات، بما في ذلك شاحنات البضائع التي تنقل كميات هائلة من البيانات من موقع العميل إلى مركز بيانات السحابة.
خدمات الشبكات
وبالنظر إلى أن الأجهزة الظاهرية القائمة على السحابة، والتي يتم الوصول إليها عبر الإنترنت، فإن خدمات الجهاز الظاهري ستكون عديمة الفائدة إذا لم تحتوِ على شبكات ظاهرية لدعمها. وفي واقع الأمر، يعني إنشاء جهاز ظاهري في السحابة عادة إنشاء شبكة ظاهرية للاستخدام. تنشئ بعض الأدوات أجهزة ظاهرية وشبكة لاستخدامها في خطوة واحدة؛ بينما تتطلب بعض الأدوات الأخرى إنشاء الشبكة والمكونات التي تتكون منها بشكل منفصل.
تدعم مراكز خدمات المعلومات إنشاء شبكات ظاهرية (VNets) وأجهزة شبكة مثل بطاقات واجهة الشبكة الظاهرية (NICs) وعناوين IP للسماح بالوصول إلى الأجهزة الظاهرية عبر الإنترنت وترابطها. تتوفر الاتصالات المباشرة لربط الشبكات المحلية باللوحات الإلكترونية المعززة التي يديرها موفرو الخدمات السحابية (CSPs). توفر بوابات الشبكة الخاصة الظاهرية (VPN) خيارًا آخر للتكامل مع الشبكات المحلية، وكذلك مع الشبكات الأخرى المستضافة على السحابة. وتنظم جدران الحماية الظاهرية نسبة استخدام الشبكة التي تدخل أو تتحرك عبر الشبكات الظاهرية، في حين يقوم المديرون القائمون على صد نسبة استخدام الشبكة بالمهمة الهامة المتمثلة في موازنة التحميل ويسمحون للعملاء بتحديد كيفية توجيه حركة المرور إلى مراكز البيانات المختلفة - على سبيل المثال، توجيه حركة المرور من المستخدمين في الهند إلى تطبيق ويب في مركز البيانات في جنوب آسيا في أثناء خدمة المستخدمين في الولايات المتحدة بنفس التطبيق الذي يعمل في مركز البيانات الأمريكي.
يمكن إنجاز أي شيء تقريباً يمكن القيام به باستخدام شبكة فعلية مع شبكة ظاهرية أيضاً، ويمكن عادة أن يتم ذلك في دقائق، في أي مكان في العالم دون استثمار دولار واحد في مفاتيح الشبكة وبطاقات الواجهة أو غيرها من أجهزة الشبكات.
الخدمات التحليلية
تقع مسؤولية عصر البيانات الضخمة على عاتقنا، حيث تقوم المؤسسات الكبيرة والصغيرة بالاستثمار في التحليلات للاستفادة من البيانات التي قاموا بمراكمتها وأيضًا تنمية مجالات أعمالها وخدمة عملائها بشكل أفضل. غالبًا ما تتطلب البيانات الضخمة كميات هائلة من التخزين وكميات هائلة متناسبة من طاقة الحوسبة. ولهذا السبب استثمر موفرو الخدمات السحابية في تزويد الخدمات التحليلية لعملائهم بشكل كبير، ولهذا تعد السحابة واحدة من أكبر العوامل في تحديد إجمالي المكونات المطلوبة لأحمال العمل التحليلية.
وتشمل الأمثلة على الخدمات التحليلية مستودعات البيانات وبحيرات البيانات على نطاق كبير بأحجام تيرابايت، وبروتوكول الدفق في الوقت الفعلي ومعالجة استخراج التحويل والتحميل (ETL)، والفهرسة التلقائية للبيانات، والبحث كخدمة، وحلول التقارير. كما يقدم العديد من مراكز خدمات المعلومات إصدارًا مدارًا من أدوات البيانات الضخمة الشائعة مثل Apache Hadoop وApache Spark. قد يستغرق الأمر شهوراً للتخطيط لمجموعة Spark المحلية وشرائها وتوزيعها وتكوين مكان داخلي بها - وهي مهمة ليست غير شائعة في الجامعات والمؤسسات البحثية الكبيرة - ولكن يمكن تزويد المجموعة في دقائق في السحابة ثم حذفها عندما لا تكون هناك حاجة إليها لتجنب دفع ثمن الموارد التي لا يتم استخدامها.
الخدمات المتعلقة بالهوية
يعد الأمان أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات التي تعمل محليًا، ولا يقل أهمية عن أحمال العمل التي يتم تنفيذها في السحابة. أحد الأركان الأساسية للأمان هو الهوية، التي تحدد المستخدمين ومجموعات المستخدمين وتوفر أساسًا للتحكم في الوصول إلى موارد السحابة عبر التحكم بالوصول القائم على الأدوار (RBAC). توفر خدمات الهوية لعملاء موفر الخدمات السحابية الأدوات التي يحتاجونها لإدارة ومراقبة المستخدمين والمجموعات والأدوار. تعمل هذه الخدمات جنبًا إلى جنب مع خدمات الدليل لإدارة المصادقة والتخويل والحوكمة.
يمكن تكوين التطبيقات للاستفادة من هذه الخدمات كمنصة لتحديد موفري الهوية (IdPs) التي تحكم وصول المستخدم الداخلي والخارجي. باستخدام منصات السحابة الحديثة، على سبيل المثال، من السهل نسبيًا إنشاء تطبيقات تصادق المستخدمين باستخدام هويات خارجية تم تأسيسها على منصات الوسائط الاجتماعية مثل Facebook، أو باستخدام حسابات Microsoft أو Google. هذا يعفي مطوري التطبيقات من مسؤولية إدارة وتأمين بيانات اعتماد تسجيل الدخول ويقلل من إمكانيات خرق البيانات. ويمكن أيضًا استخدام خدمات الهوية في إدارة العلاقات والتفاعلات بين التطبيقات نفسها والموارد التي تستخدمها.
خدمات إنترنت الأشياء (IoT)
أحد برامج تشغيل انفجار البيانات التي حدثت في السنوات الأخيرة هو إنترنت الأشياء (IoT)، حيث تقوم أجهزة الاستشعار والهواتف المحمولة وتطبيقات الويب وحتى الأجهزة المنزلية العادية بإرسال البيانات عبر الإنترنت لتجميعها في مستودعات البيانات أو تحليلها في الوقت الفعلي باستخدام محركات معالجة الدفق مثل Spark Streaming. تقدر شركة Gartner أن عدد أجهزة إنترنت الأشياء المستخدمة سيرتفع من 14 مليارًا في عام 2019 إلى 25 مليارًا بحلول عام 20211. ويأتي مع هذا الأمر ضرورة استخدام الخدمات السحابية التي يمكنها أن توائم حجمها لمعالجة البيانات من ملايين الأجهزة ومستودعات البيانات وعمليات استخراج نتائج التحليلات من البيانات، مع الحفاظ على أمن البيانات في أوقات الهدوء والنقل.
يقدم موفرو الخدمات السحابية الحديثة مجموعة متنوعة من الخدمات للتعامل مع أعباء عمل إنترنت الأشياء. تدعم الخدمات مثل Azure IoT Hubs الاتصالات الآمنة بين الأجهزة والخدمات السحابية ومقياسها بحيث تكون قادرة على التعامل مع ملايين الأحداث في الثانية. تسمح خدمات مثل Amazon Kinesis بمعالجة البيانات المرسلة من الأجهزة التي تعمل بإنترنت الأشياء وتحليلها في الوقت الفعلي. وتوفر خدمات مثل Google BigQuery مستودعات على نطاق المستودع للبيانات وتجعل الاستعلام عنها بسيطًا مثل الاستعلام عن قاعدة بيانات محلية.
لا يتم استخدام خدمات إنترنت الأشياء القائمة على السحابة فقط لتطوير الأعمال التجارية؛ بل إنها تستخدم فقط في مجال الأعمال التجارية. إنها وسيلة لتطوير أوضاع الكوكب أيضًا. ومن الأمثلة على ذلك الغابات المطيرة البرازيلية، حيث قامت شركة Microsoft Research بالشراكة مع Sao Paulo Research Foundation وجامعة Campinas بنشر مئات أدوات الاستشعار في جميع أنحاء الغابة للحصول على فهم أفضل بشأن كيفية تدوير ثاني أكسيد الكربون والماء والنيتروجين والمواد المغذية الأخرى عبر النباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة2. هناك مثال آخر يتمثل في أحد المشاريع التي تم الاضطلاع بها في عام 2018 لمكافحة قطع الأشجار في الغابات المطيرة من خلال تضمين أدوات الاستشعار في الأشجار وتعقب حركتها حيث يتم نقلها بالشاحنات إلى مناشر الخشب[3][^3].
خدمات التعلم الآلي
يحتل التعلم الآلي الصدارة اليوم في عالم الحوسبة وتُعرف المجموعة الفرعية التي تندرج تحت التعلم الآلي باسم التعلم العميق، الذي يكمن وراء معظم الأشكال المعاصرة للذكاء الاصطناعي (AI|). تتطلب العديد من نماذج التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي مجموعة الحوسبة عالية الأداء (HPC) مجهزة بوحدات معالجة الرسومات المتخصصة (GPUs) للتدريب في فترة زمنية معقولة. وقد ساعدت السحابة في تطوير حالة التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي من خلال إضفاء طابع السلع على الوصول إلى هذه الموارد، ما يجعل الأدوات الشائعة مثل Jupyter notebook متاحة كخدمة تقدم الأجهزة الظاهرية المعدة مسبقًا، والتي تحتوي على الأطر الشائعة للتعلم الآلي/ الذكاء الاصطناعي مثل مكتبة Scikit-Learn وTensorFlow كما تقدم التطبيقات لإنشاء نماذج التعلم الآلي والتدريب عليه واختباره، ويكتمل الأمر مع تقديمها دعم GPU في شكل خدمات SaaS التي يتم الوصول إليها من خلال مستعرض الويب.
كما يقوم موفرو الخدمات السحابية الرئيسيون باستخدام التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي المتاح كخدمة من خلال الخضوع إلى النماذج الذي تم التدريب عليها مسبقًا من خلال واجهة برمجة تطبيقات REST. سهّلت واجهة برمجة التطبيقات هذه من تحليل النصوص للمشاعر وإنشاء روبوتات المحادثة وترجمة الكلام من لغة إلى أخرى في الوقت الفعلي وتحديد الكائنات بالصور والوجوه بالصور الفوتوغرافية وتحديد العاطفة في تلك الوجوه وغير ذلك الكثير. يمكن دمج المهام التي كانت تتطلب فريقًا من علماء البيانات المدربين جيدًا إلى جانب استثمارًا في موارد الحوسبة عالي النطاق، إمّا على نطاق داخلي أو في السحابة، داخل برامج التطبيق من قبل المطورين الذين ليست لديهم خبرة على الإطلاق أو لديهم خبرة قليلة في مجال التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.
خدمات الإدارة والحوكمة
توفر خدمات الإدارة والحوكمة لعملاء موفري الخدمات السحابية القدرة على تحليل عمليات توزيع السحابة الخاصة بهم وحمايتها وضبطها. تتضمن هذه الخدمات وظائف التعافي عقب وقوع الكوارث مثل النسخ الاحتياطي والنسخ المتماثل، وخدمات تنظيم التوزيع التي تفرض قواعد على أنواع وتكوين الخدمات التي يمكن استخدامها، والتشغيل التلقائي للتكوين، وخدمات الرصد التي توفر نتائج للتحليلات (وفي بعض الحالات، تنبيهات الوقت الحقيقي أو في الوقت الحقيقي القريب) في مشكلات الأداء والأمان.
خدمات تجهيز الوسائط وتقديمها
غالبًا ما تفرض معالجة وتخزين الفيديو ضرائب على الحوسبة الداخلية وموارد التخزين إلى حدودها القصوى. إنّ الاستفادة من موارد السحابة لهذه المهام توفر العديد من الفوائد الاقتصادية والإنتاجية. ولهذا الغرض، يقدم موفرو السحابة الحديثة خدمات تسهل ترميز الوسائط وتخزينها مؤقتًا وبثها عند الطلب.
خدمات أخرى
يقدم موفرو الخدمات السحابية العديد من الخدمات الأخرى التي لا تندرج في الفئات المذكورة أعلاه. تشمل الأمثلة:
خدمات رسم الخرائط التي توفر الوصول إلى البيانات الجغرافية المكانية والتوجيه ونسبة استخدام الشبكة.
خدمات دعم المحمول التي توفر إدارة توزيع التطبيقات ووظيفة الإعلام المؤقت لتطبيقات الجوال.
خدمات الواقع المختلط التي توفر دعمًا مكانيًا ثلاثي الأبعاد وتقديمًا للتطبيقات الغامرة.
خدمات سلسلة الحركات التي توفر منصات لإنشاء التطبيقات التي تعزز تكنولوجيا دفتر الأستاذ الموّزع.
خدمات التكامل التي تساعد تطبيقات الموّزع بشكل فعال وموثوقية التواصل مع بعضها.
تتطور السحابة باستمرار، ومع هذا التطور تظهر أنواع جديدة من الخدمات والتحسينات على الخدمات القائمة. لقد قطعنا شوطًا طويلاً منذ تناولنا لنشأة الحوسبة السحابية عندما كانت «السحابة» تشكل مكانًا أساسيًا لإدارة أحمال العمل في الأجهزة الظاهرية وإيقاف مجلدات البيانات الكبيرة إيقافًا مؤقتًا. ويمكن وصف السحابة الآن على أفضل وجه بأنها مجموعة متنوعة من الخدمات المصممة لحل مشاكل الأعمال بطريقة قابلة للتطوير للغاية وفعالة من حيث التكلفة للعملاء.
دراسة حالة: أنقذوا الدببة القطبية!
تعمل جميع الخدمات المذكورة أعلاه بشكل مستقل، ولكن يجمع المهندسون المعماريون المتخصصون في شؤون السحابة هذه الخدمات بشكل متكرر لتشكيل حلول من البداية إلى النهاية مصممة لحل مشاكل تجارية محددة. ويبين الشكل 2.1 أحد هذه الحلول - الحل الذي يجمع بين عدة خدمات تقدمها Microsoft Azure لتقديم تحليل شبه واقعي لمشاهدات الدب القطبي في منطقة من القطب الشمالي.
الشكل 2.1: الجمع بين الخدمات لوضع حلول متطورة.
في هذا الحل، تلتقط الكاميرات المنشطة للحركة في مواقع استراتيجية في جميع أنحاء القطب الشمالي صورًا للحياة البرية. تُودع كل صورة في مخزن البيانات الثنائية الكبيرة في Azure، ومع التقاط الصورة في كل مرة، يتم نقل الحدث على معلومات بشأن الصورة، بما في ذلك موعد ومكان التقاطها وعنوان URL الخاص بها في Blob Storage بأمان عبر الإنترنت إلى Azure IoT Hub. ومن هناك، تتم إعادة توجيه الحدث إلىAzure Stream Analytics، الذي يفحص في الحدث في سياق الأحداث الحديثة ويحدد ما إذا كانت الصورة قد تحتوي على صورة للدب القطبي.
إذا كانت الإجابة بالموافقة، تقوم وظيفة Azure باسترداد الصورة المقابلة من تخزين النقطة وتمريرها إلى خدمة Custom Vision من Azure، والتي تم تدريبها على تحديد ما إذا كانت الصورة تحتوي على دب قطبي بشكل مؤكد. تسجل وظيفة Azure النتيجة لقاعدة بيانات SQL في Azure. يراقب Microsoft Power BI قاعدة البيانات ويقوم بتحديث لوحة المعلومات لإظهار مكان رصد الدببة القطبية (الشكل 2.2).
الشكل 2.2: تُظهر لوحة المعلومات في Power BI مشاهد الدب القطبي.
يعمل النظام بأكمله في السحابة باستثناء الكاميرات التي تلتقط الصور. تعد مثل هذه الحلول نموذجًا من أحد نماذج الحلول القويّة التي يتم توزيعها في السحابة من قبل المنظمات الكبيرة والصغيرة. يصمم المهندسون المعماريون الحلول، ولكن يتحمل مسؤولو النظام مسؤولية توزيعها وتشغيلها وإبقائها قيد التشغيل. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل مسؤولي النظام بالسحابة يواجهون ارتفاعاً في الطلب بالقوى العاملة اليوم، ولماذا يمكن للاستثمار في تعلم الحوسبة السحابية أن يؤتي ثماره بشكل كبير في المستقبل.
المراجع
Network World (2018). Gartner's top 10 IoT trends for 2019 and beyond. https://www.networkworld.com/article/3322517/a-critical-look-at-gartners-top-10-iot-trends.html
"Microsoft Research Blog (2014). Cloud computing helps make sense of cloud forests." https://www.microsoft.com/research/blog/cloud-computing-helps-make-sense-of-cloud-forests/.
Gemalto (2018). Gemalto and Cargo Track team up for a Successful Sting Operation.