آشنایی با رایانش ابری (قسمت چهارم)

ذخیره ­سازی ابری Cloud Storage چیست؟

ذخیره سازی ابری در واقع ارائه­ ی ظرفیت ذخیره ­سازی به عنوان یک سرویس است که معمولاً از یک مکان دور انجام می­گیرد. ذخیره­ سازی ابر، مدلی از فضای ذخیره سازی آنلاین شبکه ­ای است که در آن، داده­ ها در استخرهای مجازی (Virtual Pool) ذخیره ­سازی قرار دارند و توسط اشخاص ثالثی میزبانی می­شوند. کمپانی های میزبان، مراکز داده­ های بزرگ را اداره می­کنند و افرادی که نیاز دارند داده ­هایشان میزبانی شود، فضای ذخیره­ سازی را از آنها اجازه یا خریداری می­کنند.در پس این کار، اپراتورهای مراکز داده بر حسب نیاز مشریان، منابع را مجازی­ سازی می­کنند و به صورت استخرهای مجازی آن را در معرض دید قرار می­دهند تا اینکه خود مشتریان بتوانند از آن برای ذخیره فایل­ ها یا داده ­ها استفاده کنند.

به صورت ظاهری ممکن است منابع در سرورهای مختلفی باشد. خدمات ذخیره­ سازی ابر ممکن است از طریق API های بر اساس وب قابل دسترس باشند.نکته جالب این است که ذخیره سازی ابری نسبت به سیستم ­عامل و سیستم فایل بی ­تفاوت می باشد. روزانه به طور هنگفتی اطلاعات و داده  در حال تبادل است و میزان آن روز به روز  افزایش می­باشد، با افزایش سرعت دسترسی به اینترنت در سراسر دنیا و افزایش حجم اطلاعات تبادلی بین سایت­ ها و بازدید کنندگان، دارندگان سایت ­ها هر روز به فضای ذخیره­ سازی بیشتری احتیاج پیدا می­کنند. پس سرویس دهندگان، دائما با تقاضای فضای بیشتر از طرف دارندگان سایت­ ها مواجه می­شوند.بنابراین با توجه به بازار و رقابت ­های موجود بین شرکت­ ها و سازمان­ های بزرگ همچنین مزایای فناوری ابری امروزه ذخیره ­سازی ابری بسیار رواج پیدا کرده است. همانطور که در ابتدا اشاره شد بسیاری از سرویس­ دهندگان فضاهای رایگانی در اختیار کاربران قرار می­دهند. البته به علت استفاده از تجهیزات گران قیمت هزینه خدمات تا حدی افزایش پیدا می­کند.

در مبحث Cloud Storage، دستگاه ­های ذخیره­ سازی را در دو طبق ه­ی گسترده زیر جای می­دهند:

• ذخیره ­سازی بلوکی (Block Storage)­
  این دستگاه­ ها فضای ذخیره­ سازی خام و قابل پارتیشن را به مشتریان ارائه می­دهند، که دراین حالت اطلاعات به بلوک ­ها انتقال داده می­شوند.
• ذخیره ­سازی فایلی (File Storage)
  این نوع دستگاه­ ها نسبت به نوع بلوکی کندتر و ارزانتر می­باشند.

انواع مخازن ابری

ذخیره ­سازی ابری، تکامل جالبی در مدل ذخیره­ سازی است که باز تعریف  راه ­های ساخت، دسترسی، مدیریت و ذخیره سازی درون سازمانی می­باشد. شکل زیر انواع  مخازن ابری را نمایش می دهد.

به طور کلی مخازن ابری در سه شکل مختلف: فضای ابر عمومی، فضای ابر خصوصی و فضای ترکیبی موجود می­باشند که برای کاربران ذخیره، حفظ، مدیریت و کنترل را فراهم می­کنند. فضای عمومی که ارائه دهنده­ی ظرفیت ذخیره سازی به عنوان یک خدمت می­باشند، رایج ­ترین نون این فضاها می­باشند. در این حالت سازمان­ ها ظرفیت خود را به یک شخص ثالث ارائه می­کنند که در یک مکان خارج از سازمان و در مرکز داده های ابری قرار دارد و از طریق یک شبکه ­ی عمومی مانند یک شبکه ­ی گسترده ­ی محلی WAN دسترسی به آن را برای کاربران خود فراهم می­کند. مشتریان سرویس­ هایی را که احتیاج دارند،

در مخزنی از سرویس ­ها که توسط ابر عمومی ارائه می­ گردد، بدست می­آورند. در واقع ابر عمومی فضایی از سرویس­ ها و داده هایی است که در فضایی به اشتراک گذاشته می­شود و توسط چندین مشتری مورد استفاده قرار می­گیرد، اما در ابر عمومی محیط هر مشتری از دیگران مجزاست، همچنین ابر عمومی رهیافتی مفید جهت افزودن یا حذف پردازش­ ها، فضاهای ذخیره­ سازی و ظرفیت­های شبکه است. در مخزن ابر خصوصی، شرکت ارائه دهنده به واسطه یک ابر خصوصی ظرفیت ذخیره سازی را برای سایر بخش ­های سازمانی اداره می­کند، این حالت تقریباً مفهومی از فضای عمومی می­باشند با این تفاوت که با دیوار آتش کاربران امن می­شود، در واقع هدف از ایجاد چنین مخازنی حفظ و برقراری امنیت برای داده های کاربران می باشد.

ابرهای خصوصی منحصراً برای یک مشتری خاص ایجاد می­شوند و نیازهای آن را مرتفع می­سازند. در این شکل یک ابر خصوصی را می­توان در همان مراکز داده ایجاد و مدیریت کرد. البته در سازمان ­های بزرگ مراکز ذخیره­ سازی را به جاهای دیگر منتقل می­کنند. ابرهای خصوصی به عنوان ابرهای داخلی میزبانی شده، داخل یک دیتاسنتر شناخته می­شوند و هر آن­چه را که مشتریان بخواهند نگه می­دارند. در این حالت ابر توسط مشتری کنترل می­شود. فضای ابری ترکیبی، این نوع از فضاها ظرفیت ذخیره­ سازی را از ارائه دهنده ­ی خدمت ذخیره­ سازی عمومی با یک وسیله ­ی محلی و خارج از مرکز داده ها به عنوان یک دروازه­ ی ذخیره­ سازی ترکیب می­کند. این دروازه فضای ذخیره ­سازی ابری را به صورت یک وسیله­ ی ذخیره­ سازی محلی درمی­ آورد و ترجمه ­ی پروتکل­ه ای آن­ها را در صورت نیاز انجام می­دهد.

در مطالب فوق با طبقه­ بندی مدل­ ها و دستگاه های ذخیره ­سازی تا حدودی آشنا شدیم، اکنون به ذخیره سازی قابل مدیریت و غیرقابل مدیریت می­پردازیم:

ذخیره­ سازی قابل مدیریت

 این روش فاضی دیسک را بنا به تقاضا فراهم می کند و به میزان خریده ها هزینه پرداخت می­کند. برای درک بهتر، یک کارتون خالی را درنظر بگیرید که فروشنده ­ای آن را به شما داده است، شما می توانید  بنا بر نیاز خود، از آن استفاده کنید، آن را به قسمت­های مختلفی تقسیم­ بندی نماید و در هر قسمت آن یک چیزی مناسبی قرار دهید. روش ذخیره ­سازی مدیریت شده نیز به همین صورت می­باشد، در این روش می­توان فضای ارائه شده را پارتیشن­بندی نمود و سیستم فایل مورد نظر را در آن پیاده کرد. سرویس ذخیره ­سازی IBM، Rackspace و S3 آمازون نمونه هایی از این مدل می­باشند.

ذخیره­ سازی غیرقابل مدیریت

این روش همان­طور که از نامش هم پیداست، مشتریان مدیریتی بر روی فضای ذخیره­ سازی ندارد. با توجه به مثالی که برای روش قبل بیان شد، در این جا مغازه داری که از او خرید کردید، کارتون را قبل تقسیم­ بندی می­ کند و به نحوی مشخص می­ کند که در هر قسمت چه چیزی را قرار دهید. در روش غیرقابل مدیریت کاربران فقط می­توانند از حیطه مشخص شده برای آنان استفاده نمایند. jDrive، freeDrive، MyVirtual مثال ­هایی از روش غیرمدیریتی نیز می­باشند.

تفاوت ذخیره ­سازی ابری با روش معمولی یا سنتی

یک زیرساخت ذخیره­ سازی مبتنی بر فناوری ابری، احتمال قطعی ­های ناشی از حرکت داده ها را با ایجاد انعطاف­ پذیری عملیاتی برای انجام بسیاری از کارهای مدیریت ذخیره­ سازی در عین صرف زمان کمتر و با هزینه ­ی سربار کمتر کاهش می­دهد. در محیط­های سنتی ذخیره ­سازی داده ها، انتقال فایل­ها یک عملیات مختل کننده­ی روال عادی کار مرکز داده ها است و نیازمند طرح­ریزی، زمان بندی سیستم و پیکر ­بندی جدید کلاینت­ ها است. در حالی که در ذخیره­ سازی ابری با تجزیه­ ی ابری با تجزیه ­ی دسترسی منطقی به فایل­ ها در مکان فیزیکی ­آن­ها نگه­داری و دسترسی به فایل ­ها بدون وابستگی به مکان فعلی آن­ ها ممکن می­شود. این امر آزادی عملی به شما می­ دهد که نیز هست انتقال و در عین حال هزینه ­ی سرباز این کار را به شدت کاهش دهید.

برخی تفاوت­ های ذخیره ­سازی سنتی با ذخیره ­سازی ابری شامل موارد زیر است:

• دسترسی به فایل­ ها از راه دور از طریق شبکه: ذخیره ­سازی ابری امکان استفاده پراکنده ­ی کاربران از نظر جغرافیایی و مدیریت ذخیره­ سازی را از یک مکان مرکزی در دوره دست ارائه می­کند. طبق تعریف، این کار شامل ذخیره سازی داده ها در مکانی مختلف از مکانی است که در آن داده ها ایجاد یا استفاده می­شوند. کاربران معمولاً باید از راه دور به داده ها دسترسی پیدا کنند. نا گفته نماند که این مزیت، چالش ­های خاص خود را دارد.
• دسترسی به فایل­ها بر مبنای ذخیره­ سازی شی­ء­محور. بسیاری از حالت ­های ذخیره­ سازی ابری، داده ها بر یک سکّوی مبتنی بر اشیاء قرار دارد. این سکّوها مقیاس ­پذیری بالایی دارند(از نظر ظرفیت و عملکرد) و دسترسی به داده ها در این حالت از طریق پروتکل http امکان­پذیر است. اما در یکپارچه­ سازی این ابرها با ساختارهای سنتی سازمان­ ها برای ذخیره ­سازی این امر مشکل­ ساز می ­شود. دسترسی به داده ها با ذخیره­ سازی مبتنی بر اشیاء از طریق یک واسط برنامه­ نویسی نرم ­افزار خدمات وب (API) و بر اساس پروتکل SOAP یا RESP انجام می­شود. اما سازمان ­ها به فایل های خود از طریق سیستم استاندارد همکانی صنعت برای فایل ­های اینترنتی(CIFS) یا سیستم فایل شبکه(NTS) به عنوان پروتکل استفاده می­کنند.

برای ب­کارگیری آسان مخازن ابری سازمان ­ها باید از یک دروازه ­ای ذخیره ­سازی ابری استفاده کنند. یک دروازه­ ای ذخیره­ سازی ابری یک واسط سیستم فایل محلی را برای سکوی ذخیره­ سازی شی­ء­محور از راه دور فراهم می­کند. کاربران و نرم ­افزارها به این داده ها از طریق پروتکل­های CIFS دسترسی پیدا می­کنند. آن­ها دروازه های دسترسی را به صورت خدمات وب مناسب API  ترجمه می­کند. آن­ها دورازه های دسترسی را به صورت خدمات وب مناسب API ترجمه می­کنند و از این طریق، فایل را از ابر بازیابی و آن را در سیستم فایل محلی برای استفاده و دسترسی کاربر قرار می­دهند.

• ساختار هزینه­ ای منحصر به­ فرد. ابرهای عمومی و ترکیبی ساختار هزینه­ ای متفاوتی از مخازن سنتی دارند، زیرا آن­ها چند تفاوت کلیدی دارند: مبتنی بر خدمات هستند، و ماهیت آن­ها مبتنی بر دسترسی فایل­ها بر اساس یک مخزن را راه دور است.

معماری ذخیره ­سازی ابری

در گذشته، که حافظه های خارجی 32 گیگابایتی، به نوعی حکومت می­کردند، با امروزه که رسانه های ذخیره ­سازی با ظرفیت بیش از  2 ترابایت  آمده­ اند، به نوعی داده ها، نیازها و توقعات ذخیره ­سازی ما نیز بالاتر و بالاتر رفته است، و دیگر هیچ­کدام جوابگو نمی­باشند، داده ها به سرعت درحال رشد می­باشند. و جای هیچگونه تعجب نیست که امروزه خیره ­سازی ابری در نگاه و عمل مردم این­قدر محبوب شده است. این داده های در حال رشد، داده هایی بایگانی شده ­ای می­باشند که ایده آل برای ذخیره­ سازی ابر با توجه به تعدادی از عوامل، از جمله هزینه، فرکانس دسترسی، حفاظت، و در دسترس بودن می­باشد. البته همه دخیره ­سازی­ های ابری مثل هم نیستند بعضی از آنها بر روی هزینه تمرکر دارند، بعضی بر روی ظرفیت برخی دیگر بر روی عملکرد نیز متمرکز می­باشند.

در واقع هیچ کدام بر روی یک معماری مفردی متمرکز نیستند. اما تقریباً در ویژگی ­های ارائه سرویس، تشابه دارند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت. معماری ذخیره­ سازی ابری در درجه اول، در مورد تحویل ذخیره ­سازی مبتنی بر تقاضا در یک راه بسیار مقیاس­ پذیر و چند مستأجری است.همانطور که در شکل زیر نیز مشاهده می­کنید معماری دخیره ­سازی ابر، متشکل از بخش نرم افزار نهایی، جهت صادرات API برای دسترسی به دخیره ­سازی می باشند. در روش ذخیره سازی سنتی این APIها پروتکل­های SCSI بودند که اکنون در روش ابری این پروتکل­ها به پایان رسیده­اند. بخش بعدی، لایه میانی یا منطقه ذخیره­ سازی می­باشد. این لایه پیاده ­سازی­ های مختلفی از ویژگی ­هایی مانند کاهش داده ها و همانندسازی آنها را بر عهده دارد و لایه بعدی لایه پشتیبان می باشد، که پیاده ­سازی فیزیکی برای ذخیره­ سازی داده ها را نیز متحمل می­شود.

در یک محیط ابر، ارائه دهنده سرویس مراقب مسائل ذخیره سازی است و شرکت های کوچک نیاز ندارند تا پول زیادی برای وسایل ذخیره سازی فیزیکی بپردازد. همچنین ذخیره سازی مبتنی بر ابر، راهی برای متمرکز کردن سریعتر و به صورت بالقوه ارزان تر ارائه می کند. این موضوع به طور ویژه برای شرکت های کوچک مفید است که نمی توانند پول اضافی به متخصصان امنیتی برای نظارت بر داده ها بپردازند.

با توجه به شکل بالا برخی از خصوصیات ذخیره سازی ابری را نیز به طور مختصری بیان می کنیم:

1. مدیریت (Manageability) : توانایی مدیریت یک سیستم با حداقل منابع
2. روش دستیابی(Access method): یکی از قابل توجه ­ترین تفاوت بین ذخیره سازی ابری و ذخیره سازی سنتی، است که اطلاعات ذخیره شده همه جا قابل دسترسی هستند. اغلب ارائه دهندگان روش­ های چندگانه(مختلفی) را پیاده ­سازی می­کنند، اما تقریباً همه آنها از API های مشترکی استفاده می­کنند. بسیاری از رابط ­های برنامه کاربردی در حال اجرا بر اساس اصول REST، پیاده ­سازی شده­ اند. رابط­های برنامه کاربردی REST بدون وضعیت هستند بنابراین برای ارائه، ساده و کارآمد می­باشند.

سرویس ذخیره­ سازی ساده آمازون Amazon S3، Windows Azure و  Mezeo از جمله ارائه دهندگانی می­باشند که از رابطه ­های کاربردی، بر اساس REST پیاده سازی می­شوند.

یکی از مشکلات API های وب سرویس، این است که آنها برای بهره مندی از ذخیره­سازی ابری، نیازمند ادغام با نرم ­افزار می­باشند. بنابراین، روش ­های دسترسی مشترک نیز به منظور ارائه یکپارچه ­سازی با ذخیره ­سازی ابری استفاده می­شود. به عنوان مثال پروتکل­های مبتنی بر فایل مانند  NFS، سیستم فایل اینترنت مشترک(CIFS) و یا FTP به عنوان پروتکل­ های بلوکی، مورد استفاده قرار می­گیرند. ارائه دهندگان ذخیره ­سازی ابر مانند  Nirvanix، Zetta، CeleverSafe  این روش دسترسی را ارائه می­دهند.

•  کارایی (performance):جنبه های بسیاری برای سنجش عملکرد وجود دارد، اما توانایی برای انتقال داده ها بین کاربر و ارائه دهنده ذخیره­ سازی ابر از راه دور، یکی از بزرگترین معیارها و چالش­ ها بری ذخیره­ سازی ابری است. باتوجه به استفاده بیش از حد پروتکل TCP در اینترنت و مشکلات و معایبی که این پروتکل دارد از جمله، کندبودن، مستلزم به استفاده از منابع زیادی است، همچنین این پروتکل برای انتقال حجم ­های گسترده داده مناسب نمی باشد. بنابراین باتوجه به تعاریف و مزایای رایانش ابری چنین پروتکلی نامناسب و تقریباً مشکل­ ساز می­باشد، به همین دلیل، Amazon از طریق نرم­ افزار Aspera این مشکل را با پاک ­کردن TCP و جایگزین­سازی یک پروتکل سریع و امن (FASP) به شکلی مناسب رفع نمود. کلید و مبنی این پروتکل استفاده از UDP است که بخشی از UDP به میزبان اجازه میدهد که تراکم را مدیریت نماید. البته ناگفته نماند که از UDP  در شرایطی استفاده می­کنیم که برای ارسال و دریافت اطلاعات به یک سطح بالا از اطمینان، نیاز نداشته باشیم.

• چند مستأجری(multi Tenancy): یکی دیگر از مشخصه ­های معماری ذخیره ­سازی ابر، چند مستأجری نامیده می­شود. به این معنا است که ذخیره­ سازی توسط بسیاری از کاربران استفاده می­شود. چند مستأجری به لایه ­های بسیاری از پشته ذخیره ­سازی ابری و حتی زیرساخت­ه ای شبکه نیز افزوده می­شود.
• مقیاس پذیری(Scalability):در بحث ذخیره­ سازی ابری اینکه بتوانیم به اندازه­ای که در حال حاضر نیاز داریم از ظرفیت­ های ابری استفاده کنیم بحثی مهم و حیاطی است. باتوجه به این قابلیت که در قسمت اول هم اشاره­ای به آن شده است، می­توان ظرفیت را ارتقاء یا کاهش داد. اینکه تأثیری بر کاربران بگذارد.
• در دسترس بودن داده(Data Availability): کاربران داده ­های خود را در منابع ذخیره ­سازی ابری ذخیره می­کنند. سرویس­­ دهنده نیز هر وقت که کاربر درخواست استفاده از داده را داشته باشد، باید به بهترین شکل ممکن داده­ ها را در اخیتار آن قرار دهد. حال با توجه به مشکلاتی که در بحث شبکه­ ها وجود دارد ارائه ­دهندگان ذخیره ­سازی ابری باید از روش­ها و مکانیزم ­هایی استفاده نمایند تا داده ­ها در تمام شرایط در دسترس باشند. برای این منظور راهکارهای زیادی ارائه شد،  از جمله استفاده از پراکندگی داده با استفاده از الگوریتم IDA می­باشد.
• کنترل (control): ­توانایی مشتری برای کنترل و مدیریت چگونگی ذخیره داده­ های خود و هزینه ­های مرتبط با آن مهم است. تعداد زیادی از ارائه دهندگان خدمات ذخیره­ سازی ابری کنترلی را پیاده ­سازی می­کنند که کاربران کنترل بیشتری بر روی داده­ های خود دارند. آمازون،ذخیره ­سازی کاهش افزونگی(RRS) را پیاده ­سازی می­کند، که برای کاربران خود کمترین هزینه ذخیره ­سازی را فراهم می­کند.
• بهره­ وری ذخیره­ سازی(storage efficiency):  برای ایجاد یک سیستم ذخیره ­سازی کارآمدتر باید اطلاعات بیشتری ذخیره شود.

ویژگی­ها و معیارهای مورد توجه در ذخیره­ سازی ابری

باتوجه به مطالبی که تاکنون بیان شد، قاعدتاً باید ذخیره­ سازی ابری یکسری ویژگی­ هایی داشته باشد. در زیر به برخی از ویژگی ­ها اشاره کنیم:

ویژگی­ های عمومی:

• قیمت، فضای ذخیره ­سازی، قابلیت اطمینان و سرعت آپلود
• سیستم­ عامل­ها و پلتفرم ­های قابل پشتیبانی: سازگاری با سیستم­ های شخصی، مک و …
  پشتیبانی و دارابودن امکاناتی از قبیل: چت یا گفت­وگوهای زنده، پشتیبانی از پست­های الکترونیک و آموزش­های تصویری

ویژگی­های اصلی:

• پشتیبان­گیری خودکار و زمان­بندی شده، اشتراک گذاری پوشه ­ها و تصاویر، رمزگذاری و قابلیت Drag&Drop برای انتقال فایل
• ویژگی­ های عمومی مانند: قیمت، فضای ذخیره ­سازی، قابلیت اطمینان و سرعت آپلود
• سیستم­ عامل­ ها و پلتفرم ­های قابل پشتیبانی: سازگاری با سیستم­ های شخصی، مک و …
• پشتیبانی و دارابودن امکاناتی از قبیل: چت یا گفت­وگوهای زنده، پشتیبانی از پست­های الکترونیک و آموزش ­های تصویری
• ویژگی­ های اصلی: پشتیبان­ گیری خودکار و زمان­بندی شده، اشتراک گذاری پوشه­ ها و تصاویر، رمزگذاری و قابلیت Drag&Drop برای انتقال فایل

مطالب مرتبط

آشنایی با رایانش ابری (قسمت اول)

آشنایی با رایانش ابری (قسمت دوم)

آشنایی با رایانش ابری (قسمت سوم)