إدارة الموارد والبنية التحتية تمثل جوهر النجاح في عصر تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، حيث تلعب دوراً حيوياً في تحقيق الاستدامة والكفاءة في تقديم الخدمات التكنولوجية. في هذا السياق، يهدف هذا المقال إلى استكشاف المزيد حول إدارة الموارد والبنية التحتية، بالإضافة إلى استعراض بعض النماذج المهمة في هذا المجال.

إدارة الموارد والبنية التحتية

يمكن تعريف إدارة الموارد بالنسبة للأنظمة الموزعة على أنها مسؤولية نظام التشغيل، حيث يكون المتحكم الرئيسي في إدارة الأجهزة المادية، من خلال تكليف الموارد بالمهام المختلفة، ويقوم نظام التشغيل بهذا الدور من خلال بعض الخوارزميات التي تخصص الموارد وفقا لقواعد معينة، ولكي تساعد المستخدم في تلبية طلباته.

بينما تشير إدارة الموارد في الحوسبة السحابية على أنها العمليات التي تتحكم في كيفية إتاحة الموارد، وتخصيص إمكانياتها.

مصطلح البنية التحتية هو مفهوم يشمل الأدوات، والعمليات، والبيئة المستخدمة لبناء تطبيقات البرمجيات، ووجود بنية تحتية قوية مفيد من الناحية التجارية، حيث تساهم في تحسين إنتاجية الموظفين وكفاءتهم، وتقديم حلول قيمة للعملاء.

ويعد استخدام أنظمة إدارة الموارد والبنية التحتية من أهم العوامل التي تساعد الشركات، لتقليل المشاكل والمخاطر الأمنية، مثل: الانتهاكات الغير شرعية، والحصول على أفضل إنتاجية ممكنة.

نماذج إدارة الموارد

نموذج الحوسبة Compute Model

يتم مشاركة الموارد بين المستخدمين عند استخدام الخدمات السحابية، حيث تسمح هذه الخدمات للمستخدم بحجز ذاكرة خاصة بجهاز افتراضي (VM’s Memory)، للتأكد أن حجم الذاكرة المتطلب من قبل الجهاز الافتراضي متاح للعمل بشكل صحيح، مع توفير مستوى جيد من جودة الخدمة المقدمة للمستخدم النهائي.

تعمل شبكة الكهرباء بدقة على إدارة الأحمال في وضع الحوسبة، ويقوم مدير الموارد المحلي مثل: نظام الحزم المتنقلة (Portable Batch System)، في إدارة الموارد والبنية التحتية داخل الشبكة الكهربية.

نموذج البيانات Data Model

 

• التخزين في استضافات غير موثوقة (Storing at an Un-Trusted Host): قد لا تبدو من أفضل الطرق والممارسات الفعالة في تخزين البيانات والسماح للآخرين باستخدامها بدون إذن، فنقل البيانات خارج الأجهزة المحلية للمؤسسات قد يؤدي إلى مخاطر أمنية محتملة.
• تكرار البيانات على مساحات كبيرة (Data Replication over Large Areas): توافر البيانات ووجودها دائما عند الطلب هو أمر في غاية الأهمية لمقدمي خدمات التخزين السحابية، حيث يمكن تحقيق توفر ودقة البيانات من خلال وجود عدة نسخ موزعة في أماكن مختلفة، وموزعة على خوادم حول العالم، ويمكن تنفيذ هذه العملية بشكل تلقائي بدون تدخل من العميل.
• مشاكل إدارة البيانات (Problems with Data Management): إدارة بيانات التعاملات، مثل بيانات البنوك، من أكبر المشاكل في إدارة البيانات، فمن الصعب ضمان تناسق البيانات، ودقتها، وعزلها بشكل صحيح، أثناء نسخ تلك البيانات عبر مسافات كبيرة، أيضا من الخطورة تخزين هذه البيانات في أماكن تخزين غير موثوقة، ويفضل استخدام إدارة الموارد والبنية التحتية المحلية بدلا من الخدمات السحابية.

النموذج البرمجي Programming Model

تستخدم لغات البرمجة في الدخول إلى خدمات السحابة، وإدارة الموارد والبنية التحتية بداخلها بكل سهولة، وتشغيل الخدمات المطلوبة، وكل لغة برمجة تحتوي على المكتبة الخاصة بالتعامل مع كل نوع من أنواع مقدمي الخدمات السحابية، مثل الثلاثي المشهور: Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform (GCP)

• في حالة البنية التحتية المبنية على السحابة، يتم استخدام خدمات الويب.
• في حالة البنية التحتية المحلية، يتم استخدام التوازي، وبيئة الحوسبة الموزعة، من خلال توزيع العمليات الحسابية على عدة موارد.
• يتميز أيضا في جوانب زيادة الكفاءة مثل مرونة النظام وقابليته للصيانة.

توجد بعض التحديات في هذا النموذج، ومنها:

• يسمح الكثير من مقدمي الخدمات السحابية للمستخدمين بالوصول إلى البيانات مع ضعف العمليات الأمنية مثل الترخيص (Authorization)، والمصادقة (Authentication).
• تنوع الموارد قد يؤثر على ثبات وكفاءة البرنامج، لذا لابد من إدارة الموارد والبنية التحتية بشكل سليم للحصول على أفضل أداء.
• صعوبة معالجة الأخطاء في بيئة العمل المتغيرة باستمرار.

نموذج الأمان Security Model

يسمح للمستخدمين بالتحكم في مقاييس أمان البيانات، من خلال تحسين كلمات المرور، والحصول على الاخبار والإشعارات حول الأنشطة المشبوهة في البيانات عبر البريد الإلكتروني، ويساعد هذا النموذج في تنفيذ تجربة مميزة في إدارة الموارد والبنية التحتية في النظام، وصد الهجمات الأمنية والاختراقات.

يواجه هذا النموذج بعض المشاكل، مثل: موقع البيانات، وتقسيم تلك البيانات، واستعادة البيانات.

مكونات البنية التحتية السحابية

مختلف المكونات في البنية التحتية السحابية تدعم متطلبات الحوسبة الخاصة بنموذج الحوسبة الذي قد ذكرناه في الجزء الخاص بنماذج إدارة الموارد، وتوجد عدة مكونات للبنية التحتية، ولا يقتصر الأمر على الخادم فقط.

وقبل الدخول إلى المكونات دعونا نشرح مفهوما ليساعد على فهم المكونات بشكل أسرع وهو مفهوم الافتراضية (Virtualization):

والافتراضية هي طريقة يمكن من خلالها إنشاء محاكاة لبرنامج على الحاسوب الخاص بك، مثل استخدام نظام التشغيل لينكس على حاسوب يعمل بنظام تشغيل ويندوز.

مراقب الأجهزة الافتراضية Hypervisor

هو برنامج معين يقوم بتفعيل الافتراضية، ويساهم في إدارة الموارد والبنية التحتية بشكل كبير، مثل تقسيم وتخصيص الموارد بين العديد من العملاء، والتي تعد من أصعب المهام، وتحتاج إلى بناء برنامج قوي بخوارزميات معقدة، ولأنه يدير ويراقب خدمات وموارد البنية التحتية السحابية، فيطلع عليه اسم: مدير الآلة الافتراضي (Virtual Machine Manager).

برامج الإدارة Management Software

تساهم برامج الإدارة في تحسين وتخصيص إدارة الموارد والبنية التحتية، مثل: مراقبة أداء الموارد وتتبعها، وتحسين استخدام الموارد بالتوزيع بين العملاء والخدمات بشكل صحيح، واستخدام البيانات بكفاءة، وتحسين التطبيقات والخدمات المفعلة بتخصيص موارد معين حسب الحاجة، وأيضا تحسين التكلفة.

برامج النشر Deployment Software

من مكونات البنية التحتية السحابية، وتساعد في نشر البرنامج، وتكامله مع التطبيق من خلال الخدمات السحابية، حيث تقوم بشكل دقيق ببناء بيئة الحوسبة الافتراضية.

الشبكة Network

واحدة من أهم مكونات إدارة الموارد والبنية التحتية، والمسؤولة عن التوصيل بين الخدمات السحابية عبر الإنترنت، للقيام بعمليات مهمة مثل: نقل البيانات بين الموارد والبرامج المختلفة، وترابط الموارد بشكل خارجي وداخلي من خلال شبكة معينة من أهم الممارسات الصحيحة في تصميم الأنظمة الكبيرة.

الخادم Server

هو الجزء الذي يقوم بتنفيذ العمليات الحسابية في البنية التحتية، فهو مهم في إدارة الموارد والبنية التحتية، وتنفيذ الخدمات للعملاء، وتحسين الأمان والصيانة.

التخزين Storage

وحدة التخزين في البنية التحتية، ويتم توفيرها للعملاء لتخزين وإدارة البيانات، ويوفر أيضا وسيلة لاستخراج موارد أخرى في حالة فشل أحد الموارد المستخدمة، لأنه يحتفظ بالعديد من النسخ.

بالإضافة إلى ذلك يمكن اعتبار الافتراضية مكون رئيسي من مكونات البنية التحتية السحابية، لأنه تعمل على تجريد سعات التخزين للبيانات الحالية وقوة الحوسبة بعيدا عن الأجهزة الفعلية، ويمكن للمستخدم التفاعل مع البنية التحتية الخاصة به عن طريق واجهة أمامية مصممة خصيصا من أجل إدارة الموارد والبنية التحتية بشكل فعال، ويقدم معظم مقدمي الخدمات السحابية هذه الواجهات.

تخطيط وإدارة الموارد اللازمة للنظام، بما في ذلك البنية التحتية الحاسوبية والشبكية، تساعد في حماية النظام وتقليل التكاليف الزائدة، والتي تتخطى حاجة العملاء في بعض الأوقات، وتقوم إدارة الموارد والبنية التحتية على بعض الأساليب والنماذج لتحسين إدارة الأجهزة والبرمجيات بأفضل طريقة ممكنة.