البنية التحتية كخدمة (IaaS) هي شكل من أشكال الحوسبة السحابية التي توفر موارد البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات عند الطلب مثل الخوادم والأجهزة الافتراضية (VMs) والحوسبة والشبكة والتخزين للمستهلكين عبر الإنترنت وعلى أساس الدفع أولا بأول.
تُمكّن البنية التحتية كخدمة (IaaS) المستخدمين من توسيع نطاق الموارد حسب الحاجة، خاصة في أحمال التشغيل "المتقلبة"، مما يقلل من الحاجة إلى نفقات رأس المال الأولية المرتفعة والتعقيدات التي تصاحب شراء البنية التحتية المحلية وإعدادها وصيانتها. تختار الشركات الناشئة والمؤسسات ذات أحمال التشغيل عالية الأداء IaaS لما توفره من بنية تحتية لتكنولوجيا المعلومات فعالة من حيث التكلفة ومرنة وقابلة للتوسع.
ظهرت IaaS كنموذج حوسبة مع إطلاق Amazon Compute Cloud (EC2) في عام 2006، والتي مكّنت الشركات من الوصول إلى موارد الحوسبة الافتراضية. ومنذ ذلك الحين، أصبحت IaaS نموذج التجريد القياسي للعديد من أنواع أعباء العمل.
من خلال نموذج IaaS، يقوم مزود الخدمة السحابية (CSP)—خدمات Amazon Web Services (AWS) أو Google Cloud أو Microsoft Azure أو IBM Cloud أو Oracle Cloud—بصيانة وإدارة مكونات البنية التحتية المادية (الخوادم، التصحيح، أجهزة ربط الشبكات). وفي الوقت نفسه، تظل المؤسسة تتحكم في تثبيت تطبيقاتها البرمجية وتهيئتها وإدارتها.
من المتوقع أن ينمو سوق البنية التحتية كخدمة (IaaS) بسرعة في السنوات القليلة المقبلة، ليصل إلى 562.53 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2031 بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 33.50% من عام 2024 إلى عام 2031. 1
في الفيديو التالي، يشرح Bradley Knapp أساسيات البنية التحتية كخدمة (IaaS):
تشتمل البنية التحتية كخدمة (IaaS) على مجموعة من الموارد المادية والافتراضية التي توفر للمستهلكين اللبنات الأساسية اللازمة لتشغيل التطبيقات وأحمال التشغيل في السحابة. يستضيف مزودو خدمة IaaS الموارد مثل الخوادم المادية اللازمة لتشغيل طبقات التجريد المختلفة فوقها في مراكز البيانات العالمية الكبيرة.
تقنية المحاكاة الافتراضية تعمل على جعل IaaS ممكنًا من خلال إنشاء أجهزة افتراضية متعددة (virtual machines)—لكل منها نظام التشغيل (OS) والتطبيقات الخاصة بها—على جهاز مادي واحد. يتيح ذلك تشغيل العشرات من التطبيقات وأعباء العمل وتوسيع نطاقها بنجاح. يدير مزود الخدمة السحابية مراقبي الأجهزة الافتراضية، المعروفة أيضًا باسم برامج مراقبة الأجهزة الافتراضية (VMMs)، التي تفصل الأجهزة الافتراضية منطقيًا عن بعضها البعض، وتقوم بتعيين شريحة خاصة بها من قوة الحوسبة الأساسية والذاكرة والتخزين. يمكن للمستخدمين بعد ذلك توفير "مثيلات" افتراضية بكميات مطلوبة من الحوسبة والذاكرة والتخزين. يمكن للمستخدمين بعد ذلك توفير مثيلات "افتراضية " بكميات مطلوبة من الحوسبة والذاكرة والتخزين.
يعتمد نشر الأجهزة الافتراضية والبنية التحتية الافتراضية الأخرى بشكل كبير على إنشاء وتنفيذ البرامج والعمليات الآلية بدلًا من الأنشطة اليدوية التي تستغرق وقتًا طويلًا. تعمل أتمتة إدارة البنية الأساسية على تبسيط المهام مثل إدارة التكوين والنشر والتزويد. واعتمادًا على احتياجات العمل، يمكن إقران البنية التحتية كخدمة (IaaS) بالترقيات والخدمات الآلية مثل التوسع التلقائي وموازنة التحميل والنسخ الاحتياطي والتعافي من الكوارث ومراقبة الأداء للمساعدة في تحسين توافر التطبيق وتقديم تجربة مستخدم إيجابية.
تتضمن حوسبة البنية التحتية كخدمة (IaaS) وحدات معالجة مركزية (CPU) داخل الخوادم لمعالجة طلبات الويب وتشغيل التطبيقات. تتضمن أيضًا وحدات المعالجة الرسومية (GPU) التي تتعامل مع أحمال التشغيل عالية الأداء والذاكرة الداخلية (RAM). يمكن للمستخدمين طلب موارد الحوسبة عبر الأجهزة الافتراضية أو الخوادم الافتراضية أو الخوادم التي تعمل بدون نظام تشغيل.
الخوادم الافتراضية هي خوادم تعتمد على البرامج وتسمح بتشغيل العديد من الأجهزة الافتراضية (VMs) في وقت واحد على خادم مادي واحد من النوع الذي يعمل بدون نظام تشغيل.
تعتمد الخوادم الافتراضية على برامج مراقبة الأجهزة الافتراضية التي تعمل كطبقة بين الأجهزة المادية والبيئات الافتراضية الفريدة المتعددة. يمكن لكل من هذه البيئات الافتراضية تشغيل نظام التشغيل الخاص بها (مثل Microsoft Windows أو Linux® أو Ubuntu).
كثيرًا ما تختار المؤسسات الخوادم الافتراضية لتشغيل أعباء العمل لفترات قصيرة (أي اختبارات التطوير والنسخ الاحتياطي والاسترداد). تتضمن فوائد المحاكاة الافتراضية للخوادم استخدامًا أكبر للموارد، وتكاليف أقل وتزويد أسرع والمزيد.
على الرغم من أن الخوادم الافتراضية والخوادم التي تعمل بدون نظام تشغيل تعمل على "أجهزة بدون نظام تشغيل"، إلا أنها تعمل بشكل مختلف.
خوادم العمل بدون نظام تشغيل كخدمة سحابية هي أجهزة فعلية مخصصة لمستأجر واحد يحصل على تحكم كامل في الجهاز الفعلي. تسمح خوادم العمل بدون نظام تشغيل كخدمة (BMaaS) للمستخدم باختيار نظام التشغيل الخاص به، وتجنب تحديات الجار المزعج للبنية التحتية للحوسبة السحابية المشتركة، وضبط الأجهزة والبرامج بدقة لأحمال تشغيل محددة—غالباً ما تكون كثيفة البيانات. وعلى الرغم من أن خادم العمل بدون نظام تشغيل التقليدي لا يأتي مزوداً ببرنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية (hypervisor) مثبت مسبقاً، إلا أنه يمكن إضافة طبقة البرنامج هذه لمحاكاة الخادم لتحقيق الأداء الأمثل.
تستخدم معظم المؤسسات مزيجًا من الخوادم المخصصة أو خوادم العمل بدون نظام تشغيل عبر النظام البنائي السحابي الخاص بها. تختار المؤسسات عمومًا خوادم العمل بدون نظام تشغيل على مثيلات الخادم الافتراضي إذا احتاجت إلى الوصول إلى الأجهزة لتشغيل برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية. تعد خوادم العمل بدون نظام تشغيل مناسبة تمامًا لأحمال التشغيل الكبيرة في الحالة المستقرة (مثل التجارة الإلكترونية وإدارة علاقات العملاء) أو التطبيقات ذات المتطلبات الأمنية أو التنظيمية المعقدة (مثل التمويل والرعاية الصحية).
تعتمد البنية التحتية كخدمة (IaaS) على الشبكات المعرفة بالبرامج (SDN)، حيث تتيح واجهات برمجة التطبيقات أجهزة الشبكة (على سبيل المثال، أجهزة التوجيه والمحولات وجدار الحماية وموازنات التحميل). تعمل نماذج IaaS على محاكاة وظائف الشبكات لهذا الجهاز، ويمكن للعملاء الوصول إلى خدمات IaaS من أي مكان عبر الإنترنت العام أو باستخدام شبكة افتراضية خاصة (VPN).
توفر البنية التحتية كخدمة (IaaS) ثلاثة أنواع من التخزين السحابي:
تتضمن البنية التحتية كخدمة (IaaS) دعمًا للنقل بالحاويات، التي تحزم التعليمات البرمجية للبرامج باستخدام مكتبات نظام التشغيل (OS) والتبعيات المطلوبة فقط لتشغيل التعليمات البرمجية لإنشاء ملف تنفيذي واحد خفيف الوزن—حاوية—يعمل باستمرار على أي بنية تحتية. أصبحت الحاويات أكثر قابلية للنقل وأكثر كفاءة في استخدام الموارد من الأجهزة الافتراضية، وقد أصبحت وحدات الحوسبة الفعلية لتطبيقات السحابة الأصلية الحديثة.
في كثير من الحالات، حلت الحاويات محل الأجهزة الافتراضية كوحدة قياسية للعمليات أو نشر الخدمة. تعمل أدوات تنسيق الحاويات مثل Kubernetes على أتمتة نشر التطبيقات المعبأة في حاويات وتوسيع نطاقها وإدارتها. توفر نماذج البنية التحتية كخدمة (IaaS) الموارد الأساسية لتوسيع أو تقليص نطاق Kubernetes والتطبيقات المعبأة في حاويات حسب احتياجات العمل.
يلتزم مقدمو الخدمات السحابية التابعون لجهات خارجية بأطر عمل الامتثال والأمن السحابي من خلال نموذج المسؤولية المشتركة. في الأساس، يدير مقدم الخدمة السحابية الأمان المادي لمراكز البيانات (الكاميرات وموظفي الأمن) والبنية التحتية الأساسية (الحوسبة والتخزين والشبكة المادية).
في الوقت نفسه، يكون عميل السحابة مسؤولاً عن تأمين أحمال التشغيل والتطبيقات والبيانات الخاصة به. ويسمح مورّد الخدمة السحابية للعميل بتشفير الأجهزة الافتراضية وغير ذلك من الطرق لحماية بيانات العميل والحد من مخاطر الهجمات الإلكترونية.
يمثل نموذج السحابة كخدمة IaaS الموارد العامة، وبالتالي يمكنه دعم حالات الاستخدام من جميع الأنواع.
توفر البنية التحتية كخدمة (IaaS) بيئة اختبار وتطوير مثالية يمكن للمستخدمين إعدادها بشكل أسرع من البيئة المحلية. توفر هذه الميزة لفريق عمليات التطوير والفرق الأخرى المرونة لتوسيع أو تقليص نطاق بيئات التطوير/الاختبار بسرعة، مما يسمح للمؤسسات بطرح تطبيقات جديدة في السوق بشكل أسرع.
توفر البنية التحتية كخدمة (IaaS) حلول النسخ الاحتياطي والتعافي من الكوارث المستندة إلى السحابة، مما يسمح للمؤسسات بتكرار أنظمتها وبياناتها ونسخها احتياطيًا في السحابة. على سبيل المثال، يمكن للمؤسسات تكرار التطبيقات عبر خوادم متعددة. إذا فشل أحد الخوادم، يتولى خادم آخر المهمة، مما يساعد على ضمان استمرارية الأعمال.
توفر البنية التحتية كخدمة (IaaS) طريقة فعالة من حيث التكلفة لاستضافة مواقع الويب وتطبيقات الويب الموجهة للعملاء والتي تتسم بالأمان وقابلية التوسع ويمكن تصميمها لتحسين تجربة المستخدم.
مدفوعة بأحدث التقنيات مثل الذكاء الاصطناعي (AI) وإنترنت الأشياء (IoT)، تتضمن تحليلات البيانات الكبيرة استخدام تقنيات تحليلية متقدمة مقابل البيانات الكبيرة الواسعة والمتنوعة. تدعم البنية التحتية كخدمة (IaaS) قوة المعالجة الهائلة اللازمة لتحليل كميات هائلة من البيانات وتقديم أفضل الرؤى.
مقارنة بإعداد البنية التحتية المحلي التقليدي، توفر البنية التحتية كخدمة (IaaS) طريقة فعالة من حيث التكلفة لدعم الحوسبة عالية الأداء (HPC). تستخدم HPC أجهزة الكمبيوتر الفائقة ومجموعات الكمبيوتر لحل المشكلات الحاسوبية المتقدمة التي تدعم التقدم في المعرفة البشرية وتخلق مزايا تنافسية كبيرة (على سبيل المثال، تسلسل الحمض النووي وأتمتة تداول الأسهم).
يجمع ويوحد نهج السحابة الهجينة بين السحابة العامة والسحابة الخاصة والبنية التحتية المحلية لإنشاء بنية تحتية واحدة مرنة ومثالية من حيث التكلفة لتكنولوجيا المعلومات. اليوم، يتم دمج السحابة الهجينة مع نهج السحابة المتعددة، والذي يسمح للشركات باختيار أفضل الخدمات السحابية في فئتها من بائعي الخدمات السحابية المتعددين وتجنب الاحتكار لمنتج معين.
تلعب البنية التحتية كخدمة (IaaS) دورًا أساسيًا في استراتيجية السحابة المتعددة الهجينة، حيث توفر المرونة ينشر الموارد عبر بيئات السحابة الهجينة بناءً على احتياجات العمل. على سبيل المثال، تدعم IaaS عملية "الرفع والنقل" للترحيل، حيث يتم نقل التطبيق من إعداد محلي إلى البنية التحتية للحوسبة والتخزين وربط الشبكات في مركز بيانات خاص بمزود الخدمات السحابية.
تسمح منصات البنية التحتية كخدمة (IaaS) للمؤسسات باستخدام قدرات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML). على سبيل المثال، باستخدام IaaS، يمكن لعلماء البيانات والمطورين إنشاء نماذج التعلم الآلي وتدريبها ونشرها باستخدام البنية التحتية والأدوات ومهام سير العمل المُدارة بالكامل. توفر IaaS أيضًا قوة الحوسبة ونماذج أساس دعم البنية التحتية الأساسية لبناء تطبيقات الذكاء الاصطناعي التوليدي وتوسيع نطاقها.
تشير عبارة "كخدمة" عادةً إلى خدمة الحوسبة السحابية حيث يدير مورّد السحابة الخدمات للمؤسسة. إلى جانب المنصة كخدمة (PaaS) والبرامج كخدمة (SaaS)، تعد البنية التحتية كخدمة (IaaS) من بين أفضل ثلاثة نماذج للخدمات السحابية شيوعًا. هذه الفئات من خدمات الحوسبة السحابية ليست متعارضة. تستخدم معظم المؤسسات أكثر من واحدة، وتستخدم معظم المؤسسات الكبيرة جميع الخدمات السحابية المُدارة الثلاث كجزء من مجموعة السحابة التي يقدمها موفرو الخدمات السحابية.
تعتمد IaaS و PaaS و SaaS على موارد متعددة المستأجرين—يتم مشاركة كمبيوتر فعلي واحد أو جهاز افتراضي واحد بين العديد من المستخدمين أو مجموعة العملاء. يقدم مقدمو الخدمات السحابية عادة حلول استضافة متعددة المستأجرين كبديل منخفض التكلفة لحلول الاستضافة لمستأجر واحد أو المخصصة.
في إعداد تكنولوجيا المعلومات التقليدي، يكون المستخدم مسؤولًا عن إدارة المجموعة بأكملها بشكل شامل، بدءًا من الأجهزة المادية لموارد الخوادم والشبكات وصولا إلى المحاكاة الافتراضية وأنظمة التشغيل والبرامج الوسيطة وما إلى ذلك. تقدم كل من IaaS و PaaS و SaaS طبقة تجريد تدريجية بعد ذلك.
كما نوقش أعلاه، تقوم البنية التحتية كخدمة (IaaS) بتلخيص الحوسبة المادية والشبكة وتخزين البيانات والتكنولوجيا اللازمة لمحاكاة هذه الموارد. وتذهب المنصة كخدمة (PaaS) إلى أبعد من ذلك وتلخص إدارة نظام التشغيل والبرامج الوسيطة ووقت التشغيل. توفر PaaS للعملاء منصة سحابية كاملة—الأجهزة والبرامج والبنية التحتية—لتطوير التطبيقات وتشغيلها وإدارتها دون التكلفة والتعقيد وعدم المرونة التي غالبًا ما تأتي مع بناء وصيانة هذه المنصة في مركز بيانات محلي.
Red Hat® OpenShift® عبارة عن نظام PaaS شائع تم بناؤه حول حاويات Docker و Kubernetes.
البرمجيات كخدمة (SaaS) هو برنامج تطبيقي يتم استضافته في السحابة، وهو بمثابة نموذج التسليم الأساسي لمعظم البرامج التجارية اليوم. تشمل حلول الأعمال SaaS الشائعة تخطيط موارد المؤسسات (ERP) وبرامج إدارة المشاريع والمزيد.
بينما تقوم البنية التحتية كخدمة (IaaS) بتلخيص العديد من المكونات منخفضة المستوى حتى يتمكن المطورون من التركيز على منطق الأعمال الذي يميز الأعمال، إلا أنها لا تزال تتطلب من المستخدمين إدارة أنظمة التشغيل والبرامج الوسيطة ووقت التشغيل. كنموذج لتطوير التطبيقات وتنفيذها، يوفر نموذج بدون خادم ميزة من خلال تمكين المطورين من إنشاء وتشغيل التعليمات البرمجية للتطبيق دون تزويد أو إدارة الخوادم أو البنية التحتية الخلفية، وبالتالي تقليل فترة التعطل.
حالة الاستخدام الأكثر شيوعًا للنموذج بدون خادم اليوم هي دعم الخدمات المصغرة (تسمى أيضًا بنية الخدمات المصغرة)، والتي تركز على إنشاء خدمات صغيرة تقوم بعمل واحد وتتواصل مع بعضها البعض باستخدام واجهات برمجة التطبيقات. تعد الخدمات المصغرة جزءًا حيويًا من عمليات التطوير وأدوات التطوير، والتي تدعمها بدون خادم حيث لا يحتاج المطورون إلى قضاء الوقت في تحديد البنية التحتية المطلوبة لدمج واختبار وتسليم ونشر إصدارات التعليمات البرمجية في الإنتاج.
إن توفير المزيد من الأمان والخصوصية داخل السحابة العامة أمر مرغوب فيه بالنسبة للعديد من المستخدمين، وخاصة الشركات التي لديها بيانات حساسة أو متطلبات امتثال صارمة (على سبيل المثال، شركات التكنولوجيا المالية والرعاية الصحية). يمكن للسحابة الخاصة الافتراضية (VPC) خلق عزلة أكبر لموارد البنية التحتية للسحابة دون التضحية بالسرعة أو النطاق أو الوظائف.
تتم استضافة السحابة الخاصة الافتراضية (VPC) على بنية سحابية عامة متعددة المستأجرين. ومع ذلك، فإن بيانات وأحمال تشغيل كل عميل الخاصة به منفصلة منطقيًا عن جميع المستأجرين الآخرين لإنشاء إعداد "شبيه بالسحابة الخاصة". تتيح هذه الميزة للمستخدمين التحكم في جوانب متعددة (على سبيل المثال، جدران الحماية الافتراضية ومجموعات الأمان وموازنات التحميل).
كما هو الحال مع جميع الخدمات السحابية العامة، تتطلب IaaS اتفاقية مستوى الخدمة (SLA)—وهي عقد بين موفر الخدمة السحابية والعميل يحدد الخدمات التي سيقدمها البائع، ومستوى الأداء المتوقع، وكيفية قياس الأداء وما يحدث إذا لم يتم استيفاء مستويات الأداء.
يتم تسعير IaaS على أساس الاستهلاك، مما يعني أن المستخدمين يتم محاسبتهم على ما يستخدمونه فقط. وتشمل طرق التسعير الأخرى ما يلي:
تتضمن بعض أهم مزايا البنية التحتية كخدمة (IaaS) ما يلي: