مقدمه ای بر معماری برنامه های ابری

محاسبات توری، ساده ترين نوع معماری برنامه کاربردی است که می تواند در ابر قرار بگیرد. يک برنامه محاسبات توری، نرم افزاری است که به پردازش نیاز دارد و پس از آنکه بخش های پردازشی آن به قطعات کوچکتر شکسته شد، هر بخش بطور مجزا پردازش می شود. اگر تا کنون از SETI@home استفاده کرده باشید، شما در يک نوع خاص از برنامه های محاسبات توری شرکت کرده ايد. SETI دارای تلسکوپ های راديويی است که بطور مداوم فعالیت های فضايی را بررسی می کند.
آنها حجم زيادی اطلاعات جمع آوری می کنند که اين اطلاعات نیاز به پردازش برای جستجوی يک نشانه غیرطبیعی دارد که ممکن است تلاشی برای برقراری ارتباط توسط يک تمدن ديگر باشد. اين کار برای يک رايانه مدت زمان زيادی طول می کشد که بتواند اين حجم زياد از داده را پردازش کند، اما تعداد زيادی رايانه می توانند زمان بیکار پردازنده خود را به اين کار اختصاص دهند تا مسئله زودتر حل شود.
همه اين رايانه ها، برنامه  SETI@home را از روی شبکه اجرا می کنند  .به صورت Desktop وقتی که امکان پردازش داشتند، به سرورهای SETI درخواست مجموعه داده می فرستند. سپس مجموعه داده را پردازش کرده و نتیجه را به SETI برمی گردانند . نتايج شما توسط ديگر شرکت کنندگان نیز دوباره بررسی می شود و نتايجی که جالب باشد، بیشتر بررسی می شود .
از 1991 ، سیستم های دولتی و تجاری زيادی برای ايجاد شبکه ای از ابررايانه ها به هم متصل شدند تا محاسباتی با حجم زياد مشابه SETI@home را انجام دهند. اخیراً مجموعه سرورهايی برای کارهای محاسبات توری نظیر video rendering نیز ايجاد شده است. هم ابررايانه ها و هم مجموعه سرورها، بسیار گران هستند و سرمايه زيادی برای حل مسائل محاسبات توری تحمیل می کنند. رايانش ابری انجام اين کار را ارزان تر و ساده تر کرده است تا بتوان برنامه های کاربردی محاسبات توری را ايجاد کرد.
وقتی شما داده هايی داريد که بايد پردازش شوند، به آسانی سروری در اختیار خواهید داشت تا آنها را پردازش کند، بعد از اتمام کار، می توانید سرور را خاموش کنید، يا اينکه به پردازش داده های ديگری اختصاص دهید. شکل بالا جريان فرآيند را در يک برنامه محاسبات توری نشان می دهد.
اول، يک سرور يا کلاستری از سرورها داده ای که بايد پردازش شود را دريافت می کند. سپس کاری که بايد انجام شود به يک صف پیغام ارسال می شود.  ديگر سرورها که معمولا worker  نامیده می شوند صف پیغام را مشاهده می کنند و منتظر worker مجموعه داده جديد می شوند. وقتی مجموعه داده ظاهر شد، اولین رايانه که آن را ببیند، آن را پردازش می کند و نتايج را به صف پیغام می فرستد . اين دو بخش می توانند بطور مستقل از هم کار کنند.
محاسبات توری به بازارهای کوچکی محدود است علمی، مالی، و ديگر کاربردهای با داده زياد، اما رايانش ابری در اينجا به کمک محاسبات توری می آيد، زيرا ديگر نیاز نیست وقتی داده ای برای پردازش نداريد، سروری داشته باشید. همچنین می توانید تعداد سرورها را برای پشتیبانی از پردازش داده های بیشتری که برای کاربرد خاص خود داريد، افزايش دهید. به عبارت ديگر، بجای اينکه پردازش داده را به رايانه های بیکار بدهید، سرورهايی خواهید داشت که با توجه به سرعت ورود داده، خودشان را روشن می کنند و وقتی نرخ داده کم شد، خود را خاموش می کنند.

يک سیستم تراکنشی، سیستمی است که در آن يک يا چند بخش از داده ورودی با هم بصورت يک تراکنش واحد پردازش می شود مثلا تراکنش های مالی و تجاری و ممکن است با داده های ديگری که قبلا در سیستم وجود دارد، رابطه ای داشته باشد. هسته سیستم تراکنش، پايگاه های داده رابطه ای است که روابط بین همه داده هايی که سیستم ايجاد می کند، مديريت می کند. شکل زیر لايه بندی منطقی يک سیستم تراکنش با دسترس پذيری زياد را نشان می دهد.
در اين معماری، يک برنامه سرور معمولا داده ها را در پايگاه داده قرار می دهد و امکان دسترسی به آنها را از طريق يک واسط تحت وب فراهم می کند. اکثر وب سايت ها و برنامه های وب که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند، نمونه ای از سیستم های تراکنشی هستند. برای دسترس پذيری بالاتر، همه اين اجزا می توانند بصورت يک کلاستر در پشت يک تعديل کننده بار 1 قرار بگیرند. استقرار يک سیستم تراکنشی در ابر نسبت به سیستم های توری کمی پیچیده تر است.
در حالی که عمر نودها در يک سیستم توری کوتاه است، نودها در يک سیستم تراکنشی بايد عمر طولانی تری داشته باشند. يک نکته کلیدی برای هر سیستمی که در زيرساخت ابری، نودهای با طول عمر بالا نیاز داشته باشد، اين است که زمان بین بروز خطا (MTBF) mean time between failures در سرورهای مجازی بايد کمتر از سخت افزارهای زيرين آن باشد.
هرچه تعداد نودهای فیزيکی کمتر شود، MTBF افزايش پیدا می کند. در سیستم های ابری راه کارهايی فراهم شده است که نه تنها به کاهش نرخ خطای کمتر در هر نود کمک می کند، بلکه بصورت بالقو، MTBF کل سیستم تراکنشی را افزايش می دهد.

را برای SaaS اگر شما بتوانید همه سیستم نرم افزار خود را روی سخت افزار ابری قرار دهید و سیستم های بسته نرم افزاری خود بکار بگیريد، قادر خواهید بود که يک زيرساخت ابری کامل داشته باشید. در جدول ذیل اجزای معمولی يک کسب و کار کوچک تا متوسط لیست شده است.
تاثیر بالقوه ابر بسیار زياد است. برای بعضی سازمان ها، باعث شده است که ديگر نیاز به خريد يک سرور يا مجوز استفاده از نرم افزار وجود نداشته باشد. به عبارت ديگر، همه اين نگرانی ها با همديگر يا کاهش پیدا کرده است و يا از بین رفته است:

نتیجه گیری

رایانش ابری در سال‌های اخیر به یکی از مهم‌ترین فناوری‌های حوزه فناوری اطلاعات تبدیل شده و توانسته است شیوه طراحی، استقرار و مدیریت سامانه‌های نرم‌افزاری را متحول کند. همان‌طور که بررسی شد، این فناوری با فراهم کردن منابع پردازشی منعطف و مقیاس‌پذیر، امکان اجرای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله محاسبات توری، سیستم‌های تراکنشی و سرویس‌های نرم‌افزاری مبتنی بر SaaS را با هزینه‌ای کمتر و کارایی بیشتر فراهم کرده است.
در محاسبات توری، تقسیم وظایف پردازشی میان چندین گره باعث افزایش سرعت پردازش داده‌های حجیم می‌شود، در حالی که سیستم‌های تراکنشی با بهره‌گیری از زیرساخت ابری، دسترس‌پذیری، پایداری و امنیت بیشتری را برای خدمات مالی، تجاری و سازمانی به ارمغان می‌آورند.

از سوی دیگر، حذف هزینه‌های سنگین خرید و نگهداری تجهیزات، کاهش پیچیدگی مدیریت زیرساخت، امکان افزایش یا کاهش منابع متناسب با نیاز و به‌روزرسانی آسان نرم‌افزارها، از مهم‌ترین مزایایی هستند که سازمان‌ها را به سمت استفاده از خدمات ابری سوق داده‌اند. این ویژگی‌ها به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا به جای صرف زمان و سرمایه برای مدیریت زیرساخت، تمرکز خود را بر توسعه خدمات و ایجاد ارزش برای مشتریان قرار دهند.

امروزه بسیاری از شرکت‌ها برای بهره‌مندی از این مزایا، به خرید سرور ابری روی آورده‌اند؛ زیرا این راهکار علاوه بر کاهش هزینه‌های اولیه، امکان استفاده از منابع پردازشی قدرتمند، مقیاس‌پذیری سریع و دسترسی پایدار را فراهم می‌کند. در مجموع، رایانش ابری دیگر تنها یک فناوری نوظهور نیست، بلکه به زیرساختی راهبردی برای تحول دیجیتال، افزایش بهره‌وری و ارتقای توان رقابتی سازمان‌ها تبدیل شده است و انتظار می‌رود نقش آن در آینده فناوری اطلاعات بیش از پیش گسترش یابد.