مقاله مرور و بررسی کامل پایگاه داده های ابری

مقدمه
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت افزارها و نرم افزارهای گران بتوانند از طریق خدماتی انجام دهند. رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است.

شما محدود به یک سخت افزار نخواهید بود: اگر لپ تاپ یا تبلت خود را در خانه جا گذاشته اید و همان ساعت یک ارائه دانشگاهی دارید، نگران نباشید، با استفاده از لپ تاپ دوستتان می توانید وارد اکانت خود شوید و هر آنچه را که جا گذاشته اید با خود همراه کنید.

در این تحقیق سعی شده که پایگاه داده ابری توضیح داده شود و چون پایگاه داده ابری بر بسترهای محاسبات ابری پایه ریزی شده بنابراین ابتدا پردازشهای ابری و معماری آن مورد بررسی قرار گرفته است سپس با بررسی چند مقاله پیرامون پایگاه داده ابری موارد مورد اهمیت در آن نیز بررسی گردیده است.

فهرست مطالب:
پایگاه داده ابری 6
پردازش ابری چیست 6
آشنایی بیشتر با پردازش ابری 8
مقیاس و کشش 9
پایش و اندازه گیری 9
تامین امنیت مشتریان 10
تفاوت ارائه دهندگان پردازش ابری و ارائه دهندگان خدمات IT سنتی چیست؟ 10
همه چیز به عنوان یک سرویس 11
مزایای استفاده از ابر 12
حمایت از چابکی کسب و کار 12
صرفه جویی در زمان 13
نقص و خرابی کمتر 14
بسیج خدمات 14
مطابق با تمایلات مصرف کننده 14
کاربرد در رسانه های اجتماعی 15
سازگاری با هر نوع برنامه ای 15
معماری پردازش ابری 16
زیرساخت های پردازش ابری 16
مجازی سازی 16
پردازش شبکه ای 17
تفاوت های عمده پردازش ابری و پردازش شبکه ای 18
وب 19
لایه های تشکیل دهنده پردازش ابری 20
انواع ابرها در پردازش ابری 26
کنترل ایمنی دسترسی و ذخیره سازی داده در پایگاه داده های مبتنی بر ابر 35
راهکارهای کنترل دسترسی و کنترل ذخیره سازی 35
کنترل دسترسی 35
یک پیاده سازی پایگاه داده ابری SeaBase 41
معماری سیستم 41
CCEVP Model 42
طرح تبدیل پرس و جو برای پایگاه داده های ابری رمزنگاری شده 45
SQL GATEWAY 45
پرس و جوی انبوه تحقیق پذیر و انعطاف پذیر عمومی برای برون سپاری پایگاه داده در ابر 46
منابع 49

پایگاه داده ابری
پایگاه داده ابری (Cloud database) یک پایگاه داده است که به طور معمول روی بسترهای نرم افزاری رایانش ابری مستقر می شود، مانند Amazon EC2، GoGrid و Rackspace. دو مدل استقرار معمول وجود دارد: کاربران می توانند به طور مستقل و با استفاده از یک ماشین مجازی پایگا ه های داده را روی ابر راه اندازی نمایند و یا اینکه کاربران یک اکانت دسترسی به سرویس های پایگاه داده که توسط ارائه دهندگان پایگاه داده ابری نگهداری می شوند را خریداری نمایند. برخی از آن ها بر اساس اس کیوال هستند و برخی دیگر از مدل داده نواس کیوال استفاده می کنند.

در ابتدا مقدمه ای بر پردازش ابری گفته خواهد شد.

پردازش ابری چیست
پردازش ابری مدلی رایانهای است که تلاش میکند دسترسی کاربران را بر اساس نوع تقاضایی که از منابع اطلاعاتی و رایانشی دارند، آسان کند. این مدل سعی دارد با کمترین نیاز به منابع نیروی انسانی و کاهش هزینه ها و افزایش سرعت دسترسی به اطلاعات، جواب گوی نیاز کاربران باشد.

از آنجا که اکنون این فناوری دوران طفولیت خود را می گذراند، هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است اما بیشتر صاحبنظران بر روی قسمت هایی از تعریف این پدیده هم رای هستند . موسسه ملی فناوری و استانداردها رایانش ابری را اینگونه تعریف میکند.

رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعهای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی(مثل: شبکه ها، سرورها، فضای ذخیره سازی، برنامه های کاربردی و سرویسها)که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد(رها) گردد.

وکی پدیا رایانش ابری را اینگونه تعریف می کند
رایانش ابری مدل رایانشی بر پایه شبکه های بزرگ کامپیوتری مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویسهای فناوری اطلاعات(شامل سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات، و سایر منابع اشتراکی رایانشی)با به کارگیری اینترنت ارائه میکند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائه ی خدمات فناوری اطلاعات به شیوه های مشابه با صنایع همگانی(آب، برق، تلفن و . . . ) پیشنهاد میکند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونهای انعطافپذیر و مقیاسپذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل داده میشود.

واژه ابر واژهای است استعاری که به اینترنت اشاره میکند و در نمودارهای شبکه های رایانهای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکه اینترنت استفاده میشود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابری جزئیات فنیاش را از دید کاربران پنهان میسازد و لایهای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود میآورد. به عنوان مثال آنچه یک ارائه دهنده سرویس نرم افزاری رایانش ابری ارائه میکند، برنامه های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم افزارهای دیگر به کاربران ارائه میشود . نرم افزارهای کاربردی و اطلاعات، روی سرورها ذخیره میگردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار میگیرد.

جزئیات از دید کاربر مخفی میمانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده میکنند ندارند.

عموما مصرف کننده های رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایهای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره میکنند. آن ها منابع را در قالب سرویس مصرف میکنند و تنها بهای منابعی که به کار میبرند را میپردازند. بسیاری از سرویس های رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویس ها را به گونهای مشابه با صنایع همگانی(مانند برق) فراهم میسازند. این در حالی است که سایر گونه های عرضه کنندگان بر مبنا یا اشتراک سرویس های خود را عرضه میکنند.

به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی”مصرف شدنی و ناملموس” میان چند مستاجر میتواند باعث بهبود نرخ بهره وری شود؛ زیرا با این شیوه دیگر سرور ها بدون دلیل بیکار نمی مانند (که سبب میشود هزینه ها به میزان قابل توجهی کاهش یابند در عین حال که سرعت تولید و توسعه برنامه های کاربردی افزایش مییابد) یک اثر جانبی این شیوه این است که رایانه ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار میگیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین سقفی برای بار حداکثر خود ندارند

پردازش ابری مرحله بعدی در تحول اینترنت است.این برنامه، وسیله ایست که از طریق آن، همه چیز- قدرت محاسباتی و فرآیندهای کسب و کار و… به عنوان یک سرویس به شم ا تحویل داده می شود؛ در هر کجا و هر زمان که شما به آن نیاز دارید شما می توانید ازپردازش ابری به عنوان یک راه بر ای دسترس ی به انواع جد یدی ازخدمات تکنولوژی استفاده کنید. سازمان های امروزی حق انتخاب منابع و پیاده سازی خدمات کسب و کار و توانایی دسترسی این خدمات در خانه را دارند.در پایان اکثر سازمان ها خدمات متفاوت وگوناگونی را با استفاده از منابع گوناگون به شما خواهند داد.این به این معنی است که تمام تکنولوژ ی فعال فرآیندهای کسب و کار به پردازش ابری منتقل خواهد شد.

با این حال، شرکت ها در حال حاضر شروع به پیدا کردن بعض ی ازمنابع جدید مهم ارزش در پردازش ابری کرده اند. ابرمی تواند بسیاری از محدودیت های ذاتی پیچیده معماری سن تی و مدل های تحویل خدمات را از بین ببرد ، و منجر به صرفه جویی در هزینه و بهره وری شود . اما شاید جالب ترین اثر پردازش ابری تغییر راه دسترسی کسب و کارمردم و به اشتراک گذار ی اطلاعات است.

آشنایی بیشتر باپردازش ابری
یکی از مهم ترین شاخص های استفاده از خدمات ابری این است که این تکنولوژی به دور از کاربر است.

به عنوان مثال؛ مسئولیت دارایی های فناوری اطلاعات و نگهداری از آن دارایی ها ، به ارائه دهنده خدمات پردارش ابری منتقل شده است. کاربران پردازش ابری قادر به تمرکز بر روی ارزش دریافت شده از ابر، بعنوان یکی از راه های سنجش کیفیت پردازش ابری هستند. پردازش ابری می تواند بسیاری از انواع مختلف از حجم کارها را در یک زمان انجام دهد .

مدیریت خدمات ،در خط مقدم پردازش ابری است.خدمات ابر باید بگونه ای معماری یا طراحی شده باشد که قادر به اشتراک منابع ، به صورت اجاره ای – به کمپانی ها – را داشته باشد و این سازمان ها، قادر به اشتراک گذاشتنِ همان منابع را داشته باشند .همچنین باید قادر به مدیریت داده ها در حین انتقال بطور دقیق و مطمئن باشد و همچنین انعطاف پذیر باشد مانند وقتی که قطع برق اتفاق می افتد. پردازش ابری مجبور به ارائه برخی از ویژگی ها مانند قابلیت اطمینان، امنیت، و قابلیت اداره و مدیریت در جهان تغییرات است.

مقیاس و کشش
در چشم انداز ارائه دهنده های خدمات پردازش ابری ، یک چیز جهانی است: حجم استفاده و یا تقاضا برای خدمات قابل پیش بینی نیست و یا این که، چگونه این خدمات توسط مشتریان استفاده خواهد شد. یک مشتری ممکن است از این سرویس سه بار در سال در اوج فصل فروش استفاده کند در حالی که یکی دیگر از مشتری ها از ابر به عنوان یک پلت فرم توسعه اولیه استفاده کند برای همه این کاربران کپی رایت ، توزیع، یا استفاده غیر مجاز ممنوع است. که لزوم رعایت این موارد تنها به پیچیدگی می افزاید:. یک قیاس خوب مثال شبکه راه آهن است.

فرض کنید ریل های راه آهن به انواع مختلف طراحی شده بود ( این موضوع زمانی ممکن است که کمپانی های مختلف در رقابت با هم باشند) با این حال، در طول زمان این رویکرد هزینه و پیچیدگی شبکه حمل و نقل را افزایش می دهد

خدمات پردازش ابری رایگان نخواهد بود و اندازه مشخصی دارد. و به تناسب مقدار استفاده از منابع و خدمات برای مشتری صورت حساب فرستاده می شود. حتی خدمات ابری(مانند: جی میل گوگل یا zoho ) کاملا رایگان نخواهد بود.

پایش و اندازه گیری
ابر ارائه دهنده خدمات باید قادر به ارائه یک محیط مدیریت کامل را داشته باشد.این ویژگی بسیار ضروری است زیرا پردازش ابری ملزم است، خدمات خود را بطور مداوم مدیریت کند . این نیز نیازمند نظارت و اندازه گیری میزان دسترسی خدمات توسط مشتریان به منظور بازار رقاب تی است .همچنین مشتریان می توانند نظارت داشته باشند بر خدماتی که از سوی شرکت های خدماتی به آن ها ارائه می شود…

تامین امنیت مشتریان
برای بسیاری از مشتریان،تنها امن بودن پردازش ابری ملاک اعتماد به این تکنولوژی است اگر شما می خواهید به نوبه خود اطلاعات مهم یا زیرساخت های برنامه ها ی کاربرد ی را به پردازش ابری منتقل کنید ،شما باید ازاین نکته که “اطلاعات نباید تصادفا در دسترس یک شرکت دیگر باشد” اطمینان حاصل کنید. بسیاری از شرکت ها شرایط تعیین شده ای توسط سازمان خود یا صنعت یا دولتشان برای امنیت اطلاعات داخلی و بیرونی دارند ،. شما نیاز به ارز یابی خطرات امنیتی و الزامات دارید و این ممکن است با خدماتی که ارائه می دهید متفاوت باشد . بدون داشتن سطح مناسبی از امنیت، شما قادر به استفاده از خدمات یک ارائه دهنده نیستید

تفاوت ارائه دهندگان پردازش ابری و ارائه دهندگان خدماتIT سنتی چیست؟
ارائه دهندگان خدمات IT سنتی خدمات گوناگونی از قبیل ، میزبانی وب شرکت ها،اشتراک فضا ، برون سپاری (برون سپاری عبارت است از عمل انتقال بعضی از فعالیت های داخلی یک سازمان و واگذاری حق تصمیم گیری به عرضه کننده بیرون از سازمان) ،و مدیریت ارائه دهندگان خدمات را به سازمان ها و مشتریان خود ارائه می دهند ..

همه این شرکت ها بر اساس قرارداد ؛ خدمات، فن آوری، ویا امکانات به مشتری می دهند.قراردادها به طور معمول دراز مدت (یک سال یا بیشتر)،و دارای خواص نسبتا ثابت است. ارائه دهندگان خدمات سنتی معمولا زمانی خوشحال هستند که نیازهای مشتری هایشان را سفارش بگیرند و در مقابل، ارائه دهندگان خدمات پردازش ابری نسبت به تقاضا و ارائه خدمات،و به نسبت هر خدمت و برنامه ارائه شده ،هزینه شان را دریافت می کنند.مثل آب یا برق که به هر میزان در اختیار شما قراردارد اما میزان استفاده از آن بر عهده شماست با این حال، استفاده کمتر انرژی در یک روز، منتج به کاهش هزینه برای آن روز است.

همه چیز به عنوان یک سرویس
سازمان ها تمایل دارند به گونه ای بنظر برسند که آن ها، سازمانی لازم، برای پاسخگویی به نیازهای مشتریان و یا برای کمک به برآورده کردن اهداف کسب و کار هستند. به طور سنتی، یک شرکت یک مرکز داده هارا، (برای ارائه به سازمان با قابلیت های محاسباتی ) ایجاد می کند. با وجود آن که فناوری اطلاعات مرکز داده ها را مدیریت می کند تا نیازهای کسب و کار را ارائه بدهد ، گاهی اوقات فناوری اطلاعات مجبور است برای کمک به کسب و کار انتظارات خود را واقع گرایانه تر کند.

هر کس در کسب و کار 100 درصد بازدهی و درست کار کردن و در دسترس بودن (برای تمام برنامه های کاربردی)، تغییرات مکرر (در برنامه های کاربردی به منظور پیشرفت) و قابلیت وصول بیشتر داده ها و فن آوری اطلاعات را(بدون صرف پول بسیار بیشتر برای کارکنان) می خواهد.

مدیریت فناوری اطلاعات قادر به کمک برای حمایت از کسب و کار است و به این درک رسیده است که هرچه هزینه کند بیشتر از آن، ارزش نصیبش می شود.

مدیریت کسب و کار ،اغلب نمی خواست درخواست سازشی را که از آن خواسته بودند، بپذیرد .واضح است، مصالحه ، بر اساس ایجاد توازنِ واقعی و یا نیاز به پول در دسترس وجود دارد . در واقع، برای اطمینان حاصل شود که کسب و کار خوب است، سازمان های فناوری اطلاعات اغلب مقدار زیادی سخت افزار از آنجه بطور واقعی نیاز دارند خریداری می کنند، تا مطمئن شو ند که برنا مه های کاربردی در زمان اجرا از دسترس خارج نمی شوند. نرم افزارها اغلب حجیم ، پیچیده ، وابسته به هم (که بدون تلاش قابل توجهی تغییر نمی کنند) طراحی می شوند . معمولا در بعضی از موارد از سخت افزار، برای پشتیبانی از نرم افزار به منظور به اوج رساندن تمام قابلیت های نرم افزار استفاده می کنند.

پس از این اتفاق جالبی افتاد آمازون و گوگل شروع به ارائه اضافی ظرفیت ذخیره و پردازشان برای کسب وکار کردند و همچنین شروع به ارائه ، خدمات نرم افزار کردند که در سرویس های داخلی می تواند مورد استفاده قرار گیرد(این مزیت ر ا به قابلیت ها ی خارجی در محیط خود افزودند. ) بنابراین، اگر یک سازمان می خواست یک برنامه کاربردی جدید را بدون داشتن پردازش اضافی و ظرفیت ذخیره سازی، بسازد آن ها می توانستند ظرفیت را برای تست کردن اجاره کنند و بعد به شرایط قبلی خویش برگردند.

آن ها می توانستند از یک سرویس از همان ابتدا استفاده کنند همان طور که ما پرداش ابری را فراتر از تکنیک های پردازش سنتی توسعه دادیم در حال ورود به دوره ای هستیم که در آن همه چیز تبدیل به یک سرویس می شود . این فلسفه نه تنها یک راه انقلابی در مورد محاسبات است بلکه” ما چطور کسب و کارمان را بهتر و موفق تر اجرا کنیم ” نیز هست

مزایای استفاده از ابر
حمایت از چابکی کسب و کار
یکی از فوری ترین مزایای استفاده از خدمات مبتنی بر ابرتوانایی اضافه کردن سریع قابلیت های جدید و یا ظرفیت است.این ویژگی کسب و کار را قادر می سازد پاسخ سریع تر و موثر به بازار و رقابت در حال تغییر بدهد.

ارائه دهنده خدمات ابر معمولی از صرفه جوئى هاى امکان پذیر در روند تولید انبوه استفاده می کنند که یک سازمان شخصی، فاقد آن است. توانایی سلف سرویس ابر بدان معنی است که سازمان های فناوری اطلاعات براحتی می توانند چرخه محاسبه را اضافه کنند و یا ذخیره سازی مورد نیاز را تامین کنند.

با ظهور ابر، یک سازمان می تواند یک نرم افزار جدید را تولید و یا حتی توسعه یک نرم افزار جدیدرا بدون سرمایه گذاری در سخت افزار، نرم افزار، و شبکه امتحان کند . این عمل روی شرکت هایی که نوآوری می خواهند بکنند تاثیر مثبت دارد و تجربه ای بدون خطر است.

بار اقتصادی کمپانی ها، چالش بزرگی برای فناوری اطلاعات است در حالی که به حداقل رساندن هزینه های سرمایه ای از اهداف پردازش ابری است. به عنوان مثال، ممکن است شرکت شما یک کسب و کار جدید نرم افزار بخواهد، اما نشانی از بودجه های اضافی برای سخت افزار و یا نرم افزار و مدیریت این نرم افزار نیست. ممکن است شما نیاز به افز ایشِ مقدار فض ای ذخیره ساز یِ دردسترس، برای بخش های مختلف داشته باشید، ارائه دهندگان سرو یس پردازش ابری این نوع خدمات را با قیمت مناسب و سرشکن(نسبت به قیمت پایه پیش بینی شده) ارائه می دهند فروشنده خدمات پردازش ابری ممکن است ذخیره سازی داده هایتان را بر اساس هر پتا بایت یا گیگابایت به شما اجاره بدهند .

فروشندگان دیگر نرم افزار این سرویس را به ازای هر کاربر بر ای یک برنامه محاسبه می کنند. برخی از فروشندگان ارائه خدمات پردازش ابری م ی توانن د هر دو

خدمات داخلی سیستم ها و نرم افزار به عنوان سرویس دهنده را -مبتنی بر برنامه ها ی کاربرد ی- با هم ترکیب کنند. بنابراین، این شرکت ها می توانند تنها با دریافت هزینه ای برای کاربران که نیاز به نرم افزاردارند (بدون سرمایه گذاری آن ها در زیرساخت های فیزیکی) این خدمات را ارائه کنند .

ممکن است، یک برنامه کاربردی، که توسط هزاران نفر از کاربران داخلی بسیاری مورد استفاده قرار گرفته است، مقرون به صرفه تر از پیاده سازی آن در خانه باشد.یک فروشنده ممکن است یک نرم افراز را به صورت خاص یا تخصصی به تعداد کمی از مشتریان علاقه مند ارائه دهد . در این مورد، اجاره این قابلیت ممکن است ارزشمند نباشد زیرا هزینه ها به ازای هر مشتری ، بالا هستند. با این حال، در شرایط دیگر، هزینه های داخلی، بالاترازهزینه ی خدما تی است که از طر یق ابر به آن دسترسی پیدا می کنند.