رایانش ابری

سیر تکاملی محاسبات به گونه اي است که می توان آن را پس از آب، برق، گاز و تلفن به عنوان صنعت همگانی پنجم فرض نمود. در چنین حالتی، کاربران سعی می کنند بر اساس نیازهایشان و بدون توجه به اینکه یک سرویس در کجا قرار دارد و یا چگونه تحویل داده می شود، به آن دسترسی یابند. رایانش ابري از دید فرآهم کنندگان منابع زیرساخت، می­تواند با کمک ماشین هاي مجازي شبکه شده، به عنوان یک روش جدید براي ایجاد پویاي نسل جدید مراکز داده و مراکز پردازش فوق سریع، مورد استفاده قرارگیرد تا بتوانند یک زیرساخت قابل انعطاف براي ارائه انواع مختلف خدمات محاسباتی و ذخیره سازي در اختیار داشته باشند.

رایانش ابری، صنعت همگانی پنجم

تعاریف و ویژگی ها

سازمان ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا متداول‌ترین تعریف را برای مفهوم رایانش ابری ارائه کرده است. در این تعریف پنج مشخصة اساسی وجود دارد:

• ارائة خدمات براساس تقاضای مشتری، به‌صورت سلف‌سرویس: سرویس‌ها می‌توانند به‌صورت یک‌طرفه و برحسب نیاز و تقاضای مشتری، بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، به مشتری تخصیص داده شوند.
• دسترسی گسترده روی شبکه: سرویس‌ها به‌صورت درلحظه و ازطریق مکانیزم‌های استاندارد قابل‌دسترسی هستند.
• اشتراک منابع: کلیۀ منابع برای امکان ارائة سرویس و خدمات موازی به چند مشتری (معماری‌های چندمستاجره) به اشتراک گذاشته شده‌اند، درحالی‌که، به تقاضای همة مشتریان پاسخ داده می‌شود.
• قابلیت ارتجاع و الاستیسیته: منابع با سرعت زیاد و در مقیاس‌های مختلف قابل‌ارائه هستند و به این ترتیب سیستم‌ها می‌توانند در اندازۀ مورد نیاز پیاده‌سازی شوند و از دید مشتریان منابع نامحدود به‌نظر می‌رسند.
• تضمین کیفیت سرویس قابل‌اندازه‌گیری: خدمات و سرویس‌ها قابلیت اندازه‌گیری‌شدن به‌صورت کمی و کیفی را دارند که این امر امکان استفاده از سرویس و صدور صورتحساب براساس میزان استفاده و کیفیت سرویس را میسر می‌کند.

رایانش ابری فناوری است یا مدل

رایانش ابری مدلی است در خصوص نحوه ارائه و استفاده از خدمات فناوری اطلاعات که در آن مجموعه ای از فناوری ها مورد استفاده قرار میگیرد. ضمن اینکه خود این مدل سبب ظهور فناوری های جدیدتری شده است. اما لازم به ذکر است که رایانش ابری بر حسب موضوع بحث میتواند بعنوان فناوری، ابزار، راهکار و ... نیز در نظر گرفته شود:

• برای مثال، اگر دنبال راهکاری برای مدیریت اسناد و به اشتراک گذاری آنها در یک سازمان باشیم، رایانش ابری میتواند یک راهکار یا یک ابزار باشد. (در اینجا به معنای راهکار مبتنی بر رایانش ابری است)

• اگر بدنبال حل مساله ای نظیر کلان داده باشیم، رایانش ابری بعنوان یک ابزار یا یک فناوری میتواند در راهکارهای کلان داده مورد استفاده قرار بگیرد. (در اینجا فناوری، به مجموعه کل مدل، مفاهیم، معماری و ابزارهای مورد استفاده در آن اطلاق میشود که توانستند راهکاری برای حل مساله مورد نظر ارایه دهند)

• اگر بخواهیم در خصوص ماهیت خود ابر صحبت کنیم، نمیتوانیم یک مرکز داده را نشان دهیم و بگوییم که یک ابر است، در حقیقت مدل استفاده از منابع آن مرکز داده است که از سمت یک کاربر به آن عنوان ابر را نسبت میدهد. همانطور که میتوان از همان مرکز داده بصورت غیرابری هم استفاده کرد.

• نکته دیگر اینکه معمولا وقتی یک مدل کلی ارایه میشود، از روی آن میتوان چندین معماری ارایه کرد و برای هر معماری چندین پیاده سازی قابل انجام است. در خصوص رایانش ابری نیز به همین ترتیب بوده است. از روی مدل کلی ارایه شده برای رایانش ابری تا کنون معماری های مختلفی ارایه شده است و برای کدام توسط شرکت های مختلف پیاده سازی های مختلفی انجام شده است. نقطه اشتراک همه این پیاده سازی ها و معماری ها همان مدل و تعریف اولیه است ولی در جزییات همه با هم متفاوت هستند.

به همین دلیل گفته میشود که رایانش ابری مدلی است که صنعت رایانش را توصیف میکند ولی خودش به تنهایی فاقد فناوری، ابزار یا روش های انجام کار است و این جزییات در معماری و پیاده سازی های بعدی مشخص میشود. ولی بعد از اینکه پیاده سازی انجام شد، مجازا به آن رایانش ابری گفته میشود.

میتوانید روی این موضوع در پرسش و پاسخ بحث کنید.

تحقیقات در حوزه رایانش ابری

مباحث مرتبط با رایانش ابری از سال 2007 توسط صنعت مطرح شد که پس از آن تحقیقات بسیار زیادی برای پیش برد فناوری های مرتبط با رایانش ابری صورت پذیرفت. در جدول زیر، گزارشی از حجم تحقیقات انجام شده را تا سال 2013 مشاهده مینمایید.

Number of publications per year

Database	2008	2009	2010	2011	2012	2013	Total
Scopus	74	641	1926	4038	5146	3551	15376
ISI WoS	5	441	719	1543	3106	2448	8262

حوزه های مرتبط با رایانش ابری

رایانش ابری مدلی از تکامل فناوری اطلاعات است که بسیاری از حوزه های صنعتی و علمی دیگر را تحت تاثیر قرار داده است. استفاده از رایانش ابری در کارهای تحقیقاتی مرتبط با حوزه های دیگر که میزان بحث در خصوص آنها بیش از 1 درصد میانگین کل بوده است، در جدول زیر نشان داده شده است:

Subject areas

Subject area	2008 (%)	2009 (%)	2010 (%)	2011 (%)	2012 (%)	2013 (%)	Avg. (%)
Computer Science	54.55	59.57	58.87	60.74	59.46	49.29	57.1
Engineering	20.66	11.65	11.24	13.82	14.90	23.48	16.0
Mathematics	4.13	11.55	14.85	13.82	10.43	11.03	11.0
Social Sciences	2.48	5.07	4.36	3.35	3.45	4.02	3.8
Business, Management and Accounting	7.44	3.04	2.08	2.52	2.22	1.61	3.2
Decision Sciences	1.65	2.03	2.11	1.33	1.65	1.33	1.7
Economics, Econometrics and Finance	4.13	0	0.85	0.89	0.34	0.22	1.1
Materials Science	0.83	0.91	1.19	1.14	0.78	1.11	1.0

انواع سندهای منتشر شده

انواع کارهای تحقیقاتی انجام شده در حوزه رایانش ابری از نظر نوع انتشار در جدول زیر مشاهده میشود.

Number of publications by document type

Outlet	2008 (%)	2009 (%)	2010 (%)	2011 (%)	2012 (%)	2013 (%)	Overall (%)
Conference Paper	71.62	75.04	81.52	79.49	77.36	58.24	73.88
Journal Article	24.32	21.06	15.42	17.31	18.15	33.17	21.57
Journal Article in Press	0	0.16	0.31	0.07	0.82	5.74	1.42
Review	0	0.47	0.88	1.09	1.28	1.55	1.05
Other	4.05	3.28	1.87	2.03	2.39	1.30	2.07
n	74	641	1926	4038	5146	3551	15376

کلمات کلیدی پرکاربرد

کلمات کلیدی پر کاربرد که میزان استفاده از آنها بیش از 100 بار بوده است، در جدول زیر ارائه شده است.

Top keywords (f>100)

R.	Keyword	f	R.	Keyword	f
1	cloud computing	9354	28	scalability	158
2	virtualization	680	30	middleware	156
3	security	510	31	performance	153
4	cloud	439	32	energy efficiency	152
5	MapReduce	398	33	resource management	150
6	grid computing	370	34	cloud security	144
7	computer systems	365	35	PaaS	140
8	web services	309	36	load balancing	138
9	virtual machines	270	36	distributed computer systems	138
10	Hadoop	267	38	data mining	133
10	internet	267	39	computer simulation	132
12	cloud services	266	40	SOA	131
13	SaaS	259	41	algorithms	130
14	information technology	253	41	architecture	130
15	resource allocation	229	43	computing resource	126
16	privacy	227	43	interoperability	126
17	scheduling	225	45	QoS	120
18	data centers	222	46	data center	119
18	quality of service	222	46	distributed systems	119
20	IaaS	200	48	computer science	115
21	virtualizations	188	49	fault tolerance	110
22	virtual machine	185	49	clouds	110
23	cloud storage	175	51	internet of things	109
24	access control	173	52	information management	108
24	optimization	173	53	virtual reality	107
26	distributed computing	165	54	service provider	102
27	software as a service	164	55	monitoring	101
28	mobile cloud computing	158

کلمات کلیدی دو گانه پرکاربرد

کلمات کلیدی پر کاربرد که بصورت دوگانه با هم بیشتر استفاده شده است، در جدول زیر ارائه شده است.

Top keyword clusters of length 2 (f >= 35)

R.	Keyword cluster	f
1	Hadoop , MapReduce	124
2	privacy , security	88
3	SaaS , PaaS	81
4	PaaS , IaaS	77
5	SaaS , IaaS	75
6	virtual machines , computer simulation	71
7	computing environments , computer systems	63
8	virtual machines , virtualizations	61
9	cloud services , distributed database systems	58
10	virtualizations , virtual reality	55
11	cloud services , web services	44
12	virtualization , security	40
12	computing system , computer systems	40
14	virtualization , cloud	39
15	data centers , virtual machines	38
16	cloud computing environments , computer systems	37
16	service oriented architecture (soa) , information services	37

کلمات کلیدی سه گانه پرکاربرد

کلمات کلیدی پر کاربرد که بصورت سه گانه و با هم بیشتر استفاده شده است، در جدول زیر ارائه شده است.

Top keyword clusters of length 3 (f >= 15)

R.	Keyword cluster	f
1	PaaS , IaaS , SaaS	70
2	cloud services , distributed database systems , Web services	30
3	computer program , internet , software	22
4	virtualizations , virtual reality , virtual machines	20
5	computer simulation , virtualizations , virtual machines	18
5	information retrieval , internet , information storage and retrieval	18
7	methodology , computer program , software	17
8	computational biology , biology , methodology	16
8	software as a service , platform as a service , infrastructure as a service	16
10	PaaS , IaaS , virtualization	15
10	computer program , computational biology , software	15

محققین فعال در این حوزه

در این جدول، فعال ترین محققین حوزه رایانش ابری بر اساس میزان مقالات منتشر شده توسط آن ها ارائه شده است.

Individual productivity (equal credit method, score > 10)

R.	Author	Affiliation	Country	Score
1	Buyya, Rajkumar	U. of Melbourne	Australia	29.360
2	Brandic, Ivona	Technische U. Wien	Austria	11.426
3	Chen, Jinjun	U. of Technology Sydney	Australia	10.936
4	Puliafito, Antonio	U. degli Studi di Messina	Italy	10.525
5	Dustdar, Schahram	Technische U. Wien	Austria	10.327

مقایسه رایانش ابری در ایران و جهان

طی تحقیقات مستمر انجام شده در مرکز تحقیقات رایانش ابری که در راستای رصد فناوری در کشور و جهان صورت می گیرد، منحنی وضعیت بخشی از فناوری های مرتبط با رایانش ابری در ایران و جهان در شکل 1 رسم شده است. در این منحنی، فناوری ها در هنگام ظهور از سمت چپ وارد می شوند که پس از مدتی در صورت کسب محبوبیت، انتظارات از آنها به شدت اوج می گیرد و به صورت یک تب ظاهر می شوند. به تدریج برخی از این فناوری استفاده می کنند و برخی دیگر بنا به دلایل مختلف دچار سرخوردگی در استفاده از فناوری می شوند (انتظارات بیشتر از حد، فقدان دانش و ...). عده ای که پس از شیب سرخوردگی باقی می مانند، با نگاه واقع بینانه تری به توسعه فناوری می پردازند که در صورت موفقیت و وجود تقاضا، می توانند وارد شیب باروری و تولید شوند.

مقایسه وضعیت رایانش ابری در ایران و جهان

همانطور که مشاهده می شود وضعیت مجازی سازی در جهان و برای شرکت های صاحب فناوری در حال قرارگیری بر روی شیب باروری است و شرکت های مختلف نظیر سیسکو، مایکروسافت، وی ام ویر، اوراکل و ... در حال تولید و توسعه محصولات خود و رقابت برای کسب سهم بیشتری از بازار هستند. بکارگیری این فناوری در ایران در سال 91 تقریبا به نقطه اوج خود از نظر سطح انتظارات رسیده بود. علی رغم اینکه بسیاری از سازمان ها شروع به استفاده از محصولات مجازی سازی کردند، ولی این فناوری پاسخگوی نیاز برخی دیگر نبود که بنابراین سال 92 مشاهده شده است که این فناوری در برخی مراکز در شیب سرخوردگی قرار گرفته است و توجه زیادی به سمت ارائه خدمات زیرساخت رایانش ابری (IaaS) معطوف شده است و احتمالا شاهد قرارگیری آن در تب انتظارات خواهیم بود.

نکته قابل توجه این است که ترتیب توجه به خدمات زیرساخت و نرم افزار در ایران بر عکس ترتیب آنها در جهان است. این موضوع سبب شده است که بطور کلی، تحلیل های مربوط به مفاهیم و همچنین تحلیل بازار رایانش ابری در ایران متفاوت از تحلیل های آن در جهان شود. برای مثال آنچه در جهان باعث رشد سرویس زیرساخت شده است، وجود تقاضا در سطح ارائه سرویس های نرم افزاری است، ولی در ایران، نبود این تقاضا معادلات را تغییر داده است و آنچه که فعلا در حال ظهور به صورت یک تب برای ارائه خدمات زیرساخت است، به صورت کاذب و بیشتر تحت تاثیر بازاریابی صنایع پیشروی دنیا ایجاد شده است و تحت تاثیر نیاز داخل نبوده است. با این حال این موضوع در حال حاضر فراتر از بحث این مقاله است و انشاا... در مقالات بعدی به آن پرداخته خواهد شد.

رایانش ابری در آمریکا

برنامه های مرکز NIST

برنامه های این مرکز شامل تعیین نقشه راهی برای کلیه آژانس ها و مراکز دولتی آمریکا جهت برنامه ریزی و فعالیت در حوزه رایانش ابری می شود. [۱]

همچنین این مرکز تعاریف واحد، مدل مرجع و استانداردهای مورد نیاز جهت استفاده در ایالات متحده را تدوین کرده است و کارگروه هایی در آن جهت مشارکت در تدوین استانداردهای مرتبط با رایانش ابری تشکیل شده است. [۲]

برنامه های DARPA

برنامه ها و پروژه های این مرکز حول محور امن سازی ابرها در برابر حملات می باشد.

• پروژه DARPA's Mission-oriented Resilient Clouds

با حرکت از سمت سیستم های سنتی به سمت رایانش ابری، ملاحظات مربوط به قرارگیری اطلاعات حساس در ابرها اهمیت بیشتری پیدا کرده است و روشهای سنتی تامین امنیت برای این مدل کافی نیستند. این پروژه که با نام MRC در DARPA از سال ۲۰۱۱ شروع شده است برخی این چالش های امنیتی را هدف قرار داده است تا تکنولوژی های مورد نیاز برای تشخیص، خطا یابی و پاسخ به حملات در ابرها توسعه داده شود. [۳] [۴]

• پروژه DARPA's CORONET

این پروژه از سال ۲۰۰۷ شروع شده است و شرکت هایی نظیر IBM، AT&T و ACS در آن مشارکت دارند. هدف این پروژه ایجاد ابرهایی است که بتوانند به راحتی به هم متصل شوند تا سرویس دهی در اینترنت و دولت دچار وقفه نشود. از جمله ویژگی های کلیدی این پروژه طراحی شبکه نوری چند ترابایتی بین ابرها و مدل پهنای باند الاستیک می باشد تا بتوان پهنای باند را به سرعت و بر حسب نیاز به سرویس ها اختصاص داد. [۵] [۶]

• پروژه DARPA's CRASH

هدف این پروژه طراحی سیستم های میزبانی است که در مقابل حملات مقاومت بیشتری داشته باشند و ضمن اینکه بعد از وقوع حمله موفق بتوانند به سرویس دهی خود ادامه دهند، توان یادگیری از حملات را نیز داشته باشند. [۷]

• پروژه DARPA's PROCEED

هدف این پروژه با عنوان (Programming Computation on Encrypted Data) امن کردن اطلاعات در هنگام ورود به ابر و انجام محاسبات بر روی داده های رمز شده است تا امنیت اطلاعات در داخل ابرها حفظ شود. [۸]

برنامه های DoD

استراتژی این مرکز مبتنی بر استفاده از رایانش ابری برای افزایش نوآوری و کارآیی در بهره برداری از خدمات فناوری اطلاعات متناسب با ماموریت های این مرکز در حوزه دفاعی می باشد. از جمله پروژه های پایلوت و موارد کاربردی این مرکز میتوان به استفاده از رایانش ابری برای تحلیل های حوزه کلان داده اشاره کرد. [۹]

برنامه های NSA

برنامه های این مرکز در راستای استانداردها و مساپل امنتی مرتبط با رایانش ابری می باشد که از جمله آنها میتوان به برنامه نظارتی PRISM اشاره کرد که از سال ۲۰۰۷ اجرا شده است و بر اساس آن این آژانس میتواند کلیه داده های ذخیره شده در ابرها و داده های مربوط به ارتباطات اینترنتی آنها را جمع آوری و پردازش کند. [۱۰] این پروژه به تنهایی باعث شد که شرکت های فعال در حوزه رایانش ابری و میزبانی وب در آمریکا حدود ۱۸۰ میلیارد دلار از بازار خارجی خود را از دست بدهند. [۱۱]

از جمله دیگر پروژه های این مرکز، ایجاد مرکز داده Utah بعنوان بزرگترین مرکز جاسوسی داده ها و اطلاعات می باشد و حدود ۲ میلیارد دلار برای ایجاد آن هزینه شده است. [۱۲]

برنامه های NSF

برنامه های این مرکز شامل تخصیص گرنت به مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی جهت انجام پروژه های مرتبط با رایانش ابری می باشد. از جمله گرنت های تخصیص داده شده میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

Computing in the Cloud

این گرنت که با عنوان (CiC) شناخته میشود در سال ۲۰۰۹ با ارزش اولیه در حدود ۵ میلیون دلار به پروژه هایی تخصیص پیدا کرده بود که پردازش خود را روی ابر انجام دهند. [۱۳] مجموع اعتبار تخصیص داده شده از طریق این گرنت تا سال ۲۰۱۴ حدود ۲۵ میلیون دلار می باشد.

NSFCloud

این برنامه مربوط به حمایت از ایجاد زیرساخت های پردازشی ابری با مقیاس متوسط می باشد تا توسط پروژه های تحقیقاتی مورد استفاده قرار بگیرد. [۱۴] دو نمونه از پروژه های انجام شده در این برنامه، Chameleon و Cloudlab میباشند که ۲۰ میلیون دلار روی آنها سرمایه گذاری شده است. پروژه CloudLab یک زیرساخت علمی انعطاف پذیر و پروژه Chameleon یک زیرساخت مقیاس بالای قابل پیکربندی، برای مطالعه بر روی آینده رایانش ابری می باشند.

پرسش و پاسخ های رایج در خصوص بومی سازی رایانش ابری

• آیا در حال حاضر ایجاد ابر بومی در کشور ضرورت دارد؟
• با توجه به زیرساختهای موجود، آیا امکان ایجاد ابر بومی در کشور وجود دارد؟
• در ایجاد ابر بومی، بر روی چه حوزه های اولویت داری باید تاکید شود؟
• به منظور توسعه ابر بومی، چه سازمانها یا نهادهایی قابلیت اجرا دارند و چگونه؟

لینک های مرتبط

• رایانش ابری سیار
• مدل اقتصادی رایانش ابری
• مدل های برنامه نویسی در رایانش ابری
• مجموعه داده های مرتبط با رایانش ابری
• برای فعالیت در حوزه رایانش ابری از کجا شروع کنیم؟
• موضوعات تحقیقاتی مرتبط با رایانش ابری
• ابزارهای مرتبط با رایانش ابری
• معرفی کنفرانس ها و مجلات مرتبط با رایانش ابری
• وضعیت پذیرش رایانش ابری در ایران

منابع چندرسانه ای

• وبینار آموزشی مجازی سازی با وی ام ویر
• وبینار رایانش ابری: مفاهیم و بررسی های موردی