ابر بومی (cloud-native) چیست؟

کلود نیتیو یا ابر بومی رویکردی نرم‌افزاری برای ایجاد، دیپلوی و مدیریت اپلیکیشن‌های مدرن در محیط ابری است. شرکت‌های امروزی برای ایجاد یک اپلیکیشن مقیاس‌پذیر، منعطف و پایدار از تکنولوژی Cloud Native استفاده می‌کنند.

با استفاده از تکنولوژی‌های مبتنی بر ابر بومی شما قابلیت آن را خواهید داشت که بتوانید به سرعت تغییرات اپلیکیشن را اعمال و دیپلوی کنید. بنابراین سرعت بالا در ارائه محصولات و تغییرات به مشتریان یک فاکتور مهم جهت انتخاب این تکنولوژی به حساب می‌آید.

در این مطلب از وبلاگ هم‌روش قصد داریم شما را با چیستی تکنولوژی ابر بومی یا Cloud Native آشنا کنیم و همچنین از مزایا و کاربردهای آن بگوییم.

نرم‌افزار ابر بومی چیست؟

خیلی وقت‌ها شروع کار با تعریف مفاهیم کار سختی است. چون معمولا نمی‌توان تعریف یک‌دستی از این مفاهیم و رویکردها پیدا کرد. 

کلاد-نیتو هم مثل بسیاری از این موضوعات، تعاریف متعددی دارد که در هر کدام از آن‌ها روی یکی از بخش‌های این رهیافت تاکید بیشتری شده است. اما تقریبا رسمی‌ترین و دقیق‌ترین تعریف از این مفهوم را Cloud Native Computing Foundation یا CNCF ارائه داده است:

سازمان‌ها با استفاده از تکنولوژی‌های کلاد-نیتیو می‌توانند در محیط‌های مدرن و پویا، مانند ابر عمومی، خصوصی و هیبرید، اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر بسازند.

cncf برای اینکه به خوانندگان درک بهتری از این مفهوم بدهد چند مثال از این تکنولو‌ژی‌ها ارائه می‌کند: کانتینرها، service meshها، میکروسرویس‌ها و…

اما باید حواسمان باشد ابر بومی را صرفا تا حد استفاده از این ابزارها پایین نیاوریم.

در واقع، این رهیافت و ابزارهایی که بالاتر درباره‌شان صحبت کردیم برای حل مشکلاتی پدید آمدند که در ساختار سنتی‌تر توسعه و استقرار اپلیکیشن‌ها وجود داشت. 

برای آشنایی بیشتر با ابر بومی، نیاز است که آن را با رویکردهای سنتی توسعه نرم افزار مقایسه کنیم. به همین دلیل در ادامه تفاوت این دو رویکرد را بررسی می‌کنیم.

تفاوت معماری نرم‌افزارهای سنتی و Cloud Native

معماری نرم افزار سنتی (معماری یکپارچه یا Monolithic)  و معماری Cloud Native دو رویکرد متفاوت برای طراحی و توسعه نرم افزار هستند. معماری نرم افزار سنتی برای محیط های درون سازمانی طراحی شده است، حالتی که کلاینت‌ها به نرم‌افزار نهایی دسترسی نخواهند داشت. اما معماری Cloud Native برای محیط های ابری طراحی شده و هدف‌ش توسعه یک نرم‌افزار بزرگ و البته منعطف است .

تفاوت‌های اصلی بین معماری نرم افزار سنتی و Cloud Native عبارت‌اند از:

معماری

معماری نرم افزار سنتی معمولاً مبتنی بر سرورهای فیزیکی است که در یک مرکز داده قرار دارند. معماری Cloud Native مبتنی بر منابع و پردازش‌های ابری مانند ماشین های مجازی، کانتینر، ذخیره سازی ابری و شبکه های ابری است.

توسعه

معماری نرم افزار سنتی معمولاً بر روی توسعه محلی تمرکز داشته و اغلب تغییرات به صورت دستی اعمال می‌شود. از طرفی دیگر معماری Cloud Native بر روی توسعه مداوم و تحویل مداوم (CI/CD) تمرکز داشته و هدف آن انجام کارها براساس الگوهای خودکارسازی شده است.

استقرار

معماری نرم افزار سنتی معمولاً شامل استقرار دستی نرم افزار در سرورهای فیزیکی است. معماری Cloud Native شامل خودکارسازی استقرار نرم افزار در منابع ابری است.

مدیریت

معماری نرم افزار سنتی معمولاً شامل مدیریت دستی منابع فیزیکی است. معماری Cloud Native  شامل مدیریت خودکار منابع ابری و تخصیص منابع براساس نیاز (Pay as you Go) است.

در دسترس بودن

یکی از مشکلات اساسی معماری نرم‌افزارهای سنتی نرخ پایین در دسترس بودن یا Availability است. به این معنا که با از کار افتادن بخشی از نرم‌افزار، دیگر بخش‌ها نیز متوقف می‌شوند. اما در معماری کلاود-نیتیو، از آنجایی که هر سرویس به‌صورت مستقل کار می‌کند، روی سرویس دیگر به لحاظ اجرایی تاثیر نگذاشته و آن‌ها را از کار نمی‌اندازد.

معماری ابر بومی چگونه است؟

معماری کلود نیتیو شامل اجزا و بخش‌های نرم‌افزاری مختلفی می‌شود که تیم‌های توسعه از آن برای ایجاد نرم‌افزارهای ابر بومی استفاده می‌کنند.

زیرساخت غیرقابل تغییر، میکروسرویس‌ها، API، کانتینر و سرویس مِش از جمله این اجزاء بوده که در ادامه راجع به هر کدام توضیحات مفصلی را ارائه خواهیم داد.

زیرساخت غیر قابل تغییر یا Immutable Infrastructure

منظور از زیرساخت غیر قابل تغییر این است که سرورها که اپلیکیشن‌های کلود-نیتیو را میزبانی می‌کنند، بعد از انجام فرایند دیپلویمنت (استقرار) بدون تغییر باقی بمانند. در این حالت اگر اپلیکیشن به منابع مصرفی بیشتری نیاز داشته باشد، سرور قدیمی از کار افتاده و اپلیکیشن به یک سرور قدرتمند‌تر انتقال می‌یابد. این کار باعث می‌شود تا بروزرسانی و ارتقاء سخت‌افزاری به صورت دستی انجام نشده و اپلیکیشن‌های کلود-نیتیو براساس تغییرات، میزان نیاز به منابع مصرفی خود را تطبیق دهند.

میکروسرویس‌ها

میکروسرویس‌ها، اجزاء نرم‌افزاری کوچک و مستقلی هستند که هر کدام برای یک هدف خاص توسعه داده می‌شوند. در واقع معماری اصلی اپلیکیشن‌های کلود-نیتیو مبتنی بر Microservices بوده و به همین دلیل است که میزان مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالایی را ارائه می‌کنند. البته این موضوع را در نظر بگیرید که این سرویس‌ها یا اجزا کوچک از طریق API با همدیگر ارتباط برقرار کرده و دیتا خودشان را به اشتراک می‌گذارند.

مزایای بسیار زیادی را برای میکروسرویس می‌توان نام برد. مهمترین این مزایا، مستقل بودن سرویس‌ها از همدیگر است که باعث می‌شود در صورت از کار افتادن یکی از آن‌ها، کلیت اپلیکیشن از کار نیافتاده و به کار خود ادامه دهد.

API

 یا Application Programming Interface روشی برای برقراری ارتباط میان دو یا چند نرم افزار برای انتقال اطلاعات است. همانطور که در بالا به آن اشاره کردیم، API اصلی‌ترین روش برای برقراری ارتباط میان سرویس‌ها در معماری میکروسرویس است. پیاده‌سازی یک API دقیق و امن به ایجاد نرم‌افزار ابر بومی بسیار کمک می‌کند.

سرویس مِش یا Service Mesh

سرویس مِش یک لایه نرم‌افزاری در زیرساخت‌های ابری است که ارتباطات میان چند میکروسرویس را مدیریت می‌کند. توسعه دهندگان از سرویس مِش برای افزودن ویژگی‌های جدید به اپلیکیشن بدون نیاز به نوشتن کدهای جدید، استفاده می‌کنند.

کانتینرها

کانتینرها کوچکترین واحد محاسباتی و اجرایی در نرم افزار ابر بومی است. با استفاده از کانتینر می‌توانید کدهای میکروسرویس و ابزارهای مورد نیاز برای اجرا آن را در یک بسته یا در واقع همان کانتینر قرار دهید. در این صورت، شما یک فایل در اختیار دارید که هر چیزی برای اجرا برنامه‌تان نیاز است را در خود ذخیره می‌کند. برای مطالعه بیشتر راجع به کانتینرها، پیشنهاد می‌کنم مطلب «کانتینر ابری چیست؟ چرا container مهم است؟» را مطالعه کنید.

با استفاده از کانتینرها شما از مزایا مختلفی برخوردار خواهید بود. برای مثال:

•  استفاده از کانتینر می‌تواند میزان منابع مصرفی و پردازشی شما را به نسبت روش‌های سنتی کاهش دهد
• امکان دیپلوی بسیار سریع و بدون دردسر وجود دارد
• مقیاس‌دهی به پروژه و منابع مصرفی به آسانی قابل انجام است

مزایا اپلیکیشن‌های ابر بومی یا Cloud Native Applications

مزایا بی‌شماری را برای استفاده از رویکرد Cloud-Native در نظر گرفت. اما در این مطلب ما به سه مورد از اصلی‌ترین این موارد اشاره خواهیم کرد:

مزایا اپلیکیشن‌های ابر بومی یا Cloud Native Applications

مزایا بی‌شماری را برای استفاده از رویکرد Cloud-Native در نظر گرفت. اما در این مطلب ما به سه مورد از اصلی‌ترین این موارد اشاره خواهیم کرد:

توسعه سریع‌تر

توسعه دهندگانی که از رویکرد ابر بومی استفاده می‌کنند، میزان قابل توجهی از زمان توسعه اپلیکیشن‌های‌شان کاهش پیدا می‌کند و همچنین با کیفیت بهتری یک نرم افزار را تحویل می‌دهند. استفاده از منابع زیرساختی براساس نیاز، کانتینرهای آماده استقرار و قابلیت استفاده از امکانات DevOps همگی جزو امکاناتی است که با استفاده از رویکرد کلود نیتیو می‌توانید در اختیار بگیرید.

استقلال پلتفرم

با ایجاد و استقرار اپلیکیشن‌ها در محیط ابری، می‌توانید یک محیط قابل اعتماد و سازگار در اختیار داشته باشید. دیگر نیازی به نگرانی از ناسازگاری‌های سخت‌افزاری و یکپارچه نبودن محیط توسعه نخواهید داشت چرا که همه این موارد را سرویس دهنده ابری شما برطرف خواهد کرد.

صرفه‌جویی در هزینه

با استفاده از رویکرد ابر بومی، از شر هزینه‌های ثابت برای خریداری زیرساخت خلاص می‌شوید. در واقع در محیط ابری شما تنها به میزانی هزینه می‌کنید که از منابع استفاده می‌کنید. Pay As You Go دقیقا به این نکته اشاره دارد. برای مثال تصور کنید که در یک بازه زمانی نیاز اپلیکیشن شما به مصرف منابع سخت‌افزاری کاهش پیدا می‌کند، در چنین شرایطی هزینه شما بسیار کاهش پیدا خواهد کرد.

 چالش‌های استفاده از رویکرد Cloud Native

در کنار تمام مزایا و سهولت‌هایی که رویکرد ابر بومی دارد، با استفاده از آن، یکسری چالش برای توسعه دهندگان نیز ایجاد می‌شود. برخی از این موارد را در ادامه مشاهده خواهید کرد:

• مدیریت چند نسخه از اپلیکیشن که نزد سرویس‌دهندگان (Cloud Provider) مختلف است کار ساده‌ای نیست.
• از آنجایی که اپلیکیشن‌ها در این ساختار به سرویس‌های کوچکی تبدیل می‌شوند، مدیریت و نگهداری همه آن‌ها چالش برانگیز است.
• مراقبت همیشگی از میزان مصرف منابع براساس الگوی Pay As You Go کار راحتی نیست. برخی از اوقات ممکن است بدلیل بهینه نبودن ساختار اپلیکیشن، هزینه بسیار زیادی برای زیرساخت پرداخت کنید. 
• پیاده‌سازی و نگهداری راه‌های ارتباطی میان تمام اجزا و سرویس‌ها می‌تواند کار سختی باشد.

هم‌روش در این مسیر چگونه به شما کمک خواهد کرد؟

هم‌روش با داشتن سرویس ابری دارکوب تمام امکانات زیرساختی و اجرایی برای داشتن یک محیط یکپارچه در جهت توسعه اپلیکیشن‌های Cloud-Native را در اختیارتان قرار خواهد داد. از این جهت می‌توانید با تهیه این سرویس از مزایا و نکات گفته شده در این مطلب به صورت کامل بهره برده و با خیال راحت مشغول توسعه اپلیکیشن‌تان باشید.

جمع‌بندی

ابر بومی یا Cloud Native مهمترین رویکرد برای توسعه و پیاده‌سازی اپلیکیشن‌های مدرن امروزی است. استفاده نکردن از چنین معماری در ساخت ابزارهای امروزی مطمئنا چالش‌های بسیاری خواهد داشت و همچنین کارایی یا Performance شما را کاهش می‌دهد.

در این مطلب از وبلاگ هم‌روش سعی کردیم تا شما را با کلود نیتیو، مزایا، معایب، معماری، چالش‌ها و… آن آشنا کنیم.