مقدمة في استضافة السحابة

المقدمة

استضافة السحابة هي طريقة لاستخدام خوادم افتراضية عبر الإنترنت يمكن إنشاؤها وتعديلها وتدميرها حسب الطلب. تُخصص موارد مثل نوى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة للخوادم السحابية من قبل الخوادم الفعلية التي يتم استضافتها عليها، ويمكن تكوينها بأي نظام تشغيل وبرامج مرافقة. يمكن استخدام استضافة السحابة لاستضافة المواقع الإلكترونية، وتوزيع التطبيقات القائمة على الويب، أو خدمات أخرى.

في هذا الدليل، سنقدم بعض المفاهيم الأساسية المتعلقة بالاستضافة السحابية، بما في ذلك كيفية عمل الافتراضية، والمكونات في بيئة افتراضية، والمقارنات مع أساليب الاستضافة الشائعة الأخرى.

ما هو “السحابة”؟

“السحابة” هو مصطلح شائع يشير إلى الخوادم المتاحة عبر الإنترنت والتي يمكن استخدامها للاستخدام العام، سواء من خلال الاستئجار المدفوع أو كجزء من خدمة برمجية أو منصة. يمكن أن تتخذ خدمة مستندة إلى السحابة العديد من الأشكال، بما في ذلك استضافة المواقع الإلكترونية، واستضافة ومشاركة الملفات، وتوزيع البرامج. يمكن أيضًا أن يشير “السحابة” إلى الحوسبة السحابية، أي توزيع مهمة بشكل شفاف عبر العديد من الخوادم. بدلاً من تشغيل عملية معقدة على جهاز واحد قوي، توزع الحوسبة السحابية المهمة عبر العديد من العقد الأصغر.

كيفية عمل التجازؤ

تنقسم بيئات الاستضافة السحابية إلى جزأين رئيسيين: الخوادم الظاهرية التي يمكن استضافة التطبيقات والمواقع عليها، والمضيفين الماديين الذين يديرون الخوادم الظاهرية. يجعل التجازؤ استضافة السحابة ممكنة: العلاقة بين المضيف والخادم الظاهري توفر مرونة وتوسعًا لا تتوفر من خلال أساليب الاستضافة الأخرى.

الخوادم الظاهرية

أشهر أشكال الاستضافة السحابية اليوم هو استخدام الخادم الظاهري الخاص، أو VPS. VPS هو خادم ظاهري يعمل مثل جهاز كمبيوتر حقيقي له نظام تشغيل خاص به. بينما تشترك الخوادم الظاهرية في الموارد التي تخصص لها من قبل المضيف، فهي معزولة تمامًا عمليًا، لذا لن تؤثر العمليات على خادم واحد ظاهري على الآخرين.

تتم نشر وإدارة الخوادم الظاهرية بواسطة المضيف الافتراضي للخادم البدني. يتم تثبيت نظام التشغيل في كل خادم ظاهري من قبل المضيف الافتراضي، الذي يتوفر للمستخدم. لأغراض عملية، يتميز الخادم الظاهري باستخدامه بشكل متطابق عن الخادم البدني المخصص، على الرغم من أن الخادم الظاهري يحتاج إلى مشاركة الموارد الأجهزة الفعلية مع الخوادم الأخرى على نفس المضيف.

المضيفون

يتم تخصيص الموارد لخادم افتراضي من قبل الخادم الفعلي الذي يستضيفه. يستخدم هذا المضيف طبقة برمجية تُعرف بالمفاعل لنشر وإدارة ومنح الموارد للخوادم الافتراضية التي تخضع لسيطرته. يُستخدم مصطلح “المفاعل” أيضًا غالبًا للإشارة إلى المضيف الفعلي الذي يتم تثبيت المفاعلات (وخوادمها الافتراضية) عليه.

يتولى المضيف تخصيص الذاكرة ونوى المعالج المركزي واتصال الشبكة لخادم افتراضي عند إطلاقه. واحدة من الواجبات المستمرة للمفاعل هي جدولة العمليات بين النوى المركزية الافتراضية والنوى المادية، حيث يمكن أن تكون العديد من الخوادم الافتراضية تستخدم نفس النوى المادية. تختلف المفاعلات عن بعضها البعض في تفاصيل جدولة العمليات ومشاركة الموارد.

المفاعلات

هناك عدة مفاعلات شائعة متاحة للمضيفين السحابيين اليوم. تختلف هذه الأساليب المختلفة لتقنين الافتراضي في بعض الاختلافات الرئيسية، لكنها جميعًا توفر الأدوات التي يحتاجها المضيف لنشر وصيانة ونقل وتدمير الخوادم الافتراضية حسب الحاجة.

كي في ام، وهو اختصار لـ “الجهاز الظاهري المبني على النواة”، هو بنية للتظاهر الافتراضي مدمجة في نواة Linux. عند تفعيله، يحول هذا الوحدة النواة Linux إلى مضيف ظاهري، مما يسمح له ببدء استضافة الخوادم الظاهرية. تتناقض هذه الطريقة مع كيفية عمل الأنظمة الظاهرية الأخرى عادةً، حيث لا يحتاج KVM إلى إنشاء أو تقليد مكونات النواة التي تستخدم لاستضافة الظاهرية.

زين هو واحد من أشهر الأنظمة الظاهرية. على عكس KVM، يستخدم زين نواة صغيرة خاصة به، والتي توفر الأدوات اللازمة لدعم الخوادم الظاهرية دون تعديل نواة المضيف. يدعم زين طريقتين متميزتين للظاهرية: الظاهرية الجزئية، التي تتجاوز الحاجة إلى تقليد الأجهزة ولكنها تتطلب تعديلات خاصة تُجرى على نظام تشغيل الخوادم الظاهرية، والظاهرية المساعدة بالأجهزة (أو HVM)، التي تستخدم ميزات الأجهزة الخاصة لتقليد خادم ظاهري بكفاءة بحيث يمكنها استخدام أنظمة التشغيل غير المعدلة. أصبحت HVM شائعة على معالجات المستهلكين حوالي عام 2006، مما يسمح لمعظم أجهزة سطح المكتب وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بتحقيق أداء مماثل عند تشغيل الأجهزة الظاهرية أو الحاويات المبنية على النواة الصغيرة (مثل Docker).

إي إس إكس آي هو أحد أنظمة الظاهرية على مستوى المؤسسات التي تقدمها شركة VMware. إي إس إكس آي فريد من نوعه بحيث لا يتطلب من المضيف أن يكون لديه نظام تشغيل أساسي. يُشار إلى هذا بـ “النوع 1” من الأنظمة الظاهرية وهو فعّال للغاية بسبب عدم وجود “وسيط” بين الأجهزة والخوادم الظاهرية. مع الأنظمة الظاهرية من النوع 1 مثل إي إس إكس آي، لا يحتاج تحميل نظام تشغيل على المضيف لأن الظاهري نفسه يعمل كنظام تشغيل.

هايبر-في هو واحد من أكثر الطرق شهرةً لتحجيم خوادم Windows بشكل افتراضي وهو متاح كخدمة نظام في Windows Server. وهذا يجعل Hyper-V اختيارًا شائعًا للمطورين العاملين داخل بيئة برمجيات Windows. يتم تضمين Hyper-V في الإصدارات الحديثة من Windows وهو متاح أيضًا كخادم مستقل بدون تثبيت موجود لـ Windows Server. WSL2، النظام الفرعي لـ Linux لنظام Windows، مُنفذ عبر Hyper-V.

لماذا استضافة سحابية؟

الميزات التي يقدمها التحجيم يمكن أن تندمج بشكل جيد في بيئة استضافة سحابية. يمكن تكوين الخوادم الافتراضية بمجموعة واسعة من تخصيصات موارد الأجهزة، ويمكن إضافة الموارد أو إزالتها كما تتغير الاحتياجات مع مرور الوقت. يمكن لبعض مضيفي السحابة نقل خادم افتراضي من مفرز الخدمة إلى آخر مع الحد الأدنى من التوقف أو بدونه، أو تكرار الخادم لتحقيق التوازن في حالة فشل العقدة.

التخصيص

المطورون يفضلون غالبًا العمل في خوادم VPS بسبب السيطرة التي يمتلكونها على البيئة الافتراضية. معظم الخوادم الافتراضية التي تعمل بنظام Linux توفر الوصول إلى حساب الجذر (المسؤول) أو امتيازات sudo افتراضيًا، مما يمنح المطور القدرة على تثبيت وتعديل أي برمجيات يحتاجون إليها.

هذا الحرية في الاختيار تبدأ مع نظام التشغيل. معظم المضيفين الأساسيين قادرون على استضافة أي نظام تشغيل ضيف تقريبًا، من البرمجيات مفتوحة المصدر مثل Linux وBSD إلى الأنظمة الممتلكة مثل Windows. من هناك، يمكن للمطورين البدء في تثبيت وتكوين العناصر الأساسية اللازمة لما يعملون عليه. قد تشمل تكوينات خادم السحابة خادم ويب أو قاعدة بيانات أو تطبيقًا تم تطويره وهو جاهز للتوزيع.

قابلية التوسع

تعتبر خوادم السحابة مرنة للغاية في قدرتها على التوسع. تتنوع طرق التوسع في اتجاهين رئيسيين: التوسع الأفقي والتوسع العمودي. يمكن لمعظم أساليب الاستضافة التوسع بطريقة أو بأخرى، ولكن استضافة السحابة فريدة في قدرتها على التوسع سواء أفقيًا أو عموديًا. يعود ذلك إلى البيئة الافتراضية التي يتم بناء خادم السحابة عليها: حيث إن موارده هي جزء مخصص من حوض فيزيائي أكبر، يمكن تعديل هذه الموارد أو تكرارها إلى مضيفين آخرين.

التوسيع الأفقي، المعروف أيضا بـ “التوسيع الخارجي”، هو عملية إضافة المزيد من العُقَد إلى نظام مجمَّع. قد ينطوي ذلك على إضافة المزيد من خوادم الويب لإدارة حركة المرور بشكل أفضل، أو إضافة خوادم جديدة إلى منطقة ما لتقليل التأخير، أو إضافة المزيد من أجهزة العمل في قواعد البيانات لزيادة سرعة نقل البيانات.

التوسيع الرأسي، أو “التوسيع الداخلي”، هو عندما يتم ترقية خادم واحد بموارد إضافية. يمكن أن يكون ذلك توسيعًا للذاكرة المتاحة، أو تخصيص مزيد من نوى وحدة المعالجة المركزية، أو ترقية أخرى تزيد من قدرة ذلك الخادم. تمهيد الطريق لتشغيل مثيلات برمجية إضافية، مثل أجهزة العمل في قواعد البيانات، عادةً ما يتم عن طريق هذه الترقيات. قبل أن يصبح التوسيع الأفقي مكلفًا من الناحية المادية، كان التوسيع الرأسي الطريقة الافتراضية للاستجابة للطلب المتزايد.

مع استضافة السحابة، يمكن للمطورين توسيع النظام اعتمادًا على احتياجات تطبيقهم – يمكنهم التوسيع الخارجي عن طريق نشر عقد VPS إضافي، أو التوسيع الداخلي عن طريق ترقية الخوادم الحالية، أو القيام بالاثنين عندما تزيد احتياجات الخادم بشكل كبير.

الاستنتاج

الآن، يجب أن تكون قد فهمت كيفية عمل استضافة السحابة، بما في ذلك العلاقة بين المراقبين الافتراضيين والخوادم الافتراضية التي يكونون مسؤولين عنها، بالإضافة إلى كيفية مقارنة استضافة السحابة بطرق الاستضافة الشائعة الأخرى. بمعرفة هذه المعلومات، يمكنك اختيار أفضل استضافة تلبي احتياجاتك.

من أجل رؤية أوسع للمشهد العام لمناظر الحوسبة السحابية، يمكنك قراءة مقالة “مقدمة عامة للحوسبة السحابية”.