comprehensive cloud computing tutorial
このクラウドコンピューティングチュートリアルでは、クラウドコンピューティングの特徴、タイプ、モデル、例、長所、および短所について学習します。
このチュートリアルでは、ソフトウェアとネットワーキングの分野におけるクラウドとクラウドコンピューティングの概念を探ります。さまざまな例と図を使用して、クラウドコンピューティングのさまざまな側面、アーキテクチャ、タイプ、コンポーネント、長所、および短所について学習します。
学習内容：
クラウドとは？
クラウドコンピューティングの定義やその他の側面を理解する前に、まずクラウドネットワークの意味と重要性を理解する必要があります。
データストレージユニットを含む集中型サーバーに配置され、顧客がどこからでもインターネットを介してアクセスできるソフトウェアユニットとハードウェアユニットの組み合わせは、クラウドネットワークと呼ばれます。
これらのサーバーは互いに遠く離れて配置されており、さまざまな組織のデータセンターに基づいています。クラウドネットワークにアクセスできるため、組織はサーバーとマシンを物理的に管理したり、クライアントでソフトウェアを個別に実行したりする必要がありません。
主な要件は、高速で高帯域幅のインターネット接続です。
クラウドにより、クライアントのデスクトップまたはエンドユーザーは、テキスト、音声、ビデオなどの形式のデータにアクセスできます。また、ストレージと計算は、配置されているサーバーで行われるため、リモートの任意の場所からソフトウェアアプリケーションにアクセスできます。エンドユーザーシステムにローカルに保存する代わりに、ネットワークオペレーティングセンターで。
例： クラウドを使用すると、新しい電話でWhatsAppとFacebookアカウントにアクセスでき、古い電話と同じようにすべてのデータ（すべての写真、ビデオ、チャット履歴など）がそのまま残ります。
GoogleドライブとDropboxは、ユーザーが個人データを保存したり、他のユーザーと共有したり、リモートエンドデバイスや場所からいつでもアクセスしたりできるクラウドメールプロバイダーの例でもあります。データにアクセスするには、インターネット接続のみが必要です。
クラウドネットワークを使用すると、さまざまなアプリケーションを実行するためのセットアップを構築および管理する必要がないため、ソフトウェア組織インフラストラクチャの全体的なコストとオーバーヘッドも最小限に抑えられ、クラウドプラットフォームを利用できます。
クラウドにより、組織は同じプラットフォーム上でさまざまな都市や国で一緒に作業することが容易になり、組織のさまざまな部分からのデータを共有してアクセスできます。これにより、資産の使用を最小限に抑え、莫大な収入を得ることができ、世界中のソフトウェア組織の成長が急速に進んでいます。
エントリーレベルのヘルプデスク面接の質問
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クラウドコンピューティングの定義：
これはインターネットベースのコンピューティング方法であり、エンドユーザーは有料でデータサーバーにアクセスでき、仮想共有サーバーはインフラストラクチャ、ソフトウェアアプリケーション、プラットフォーム、ストレージ、およびその他のリソースをユーザーにプロビジョニングします。
デジタルシステムが提供できるすべてのタイプのサービスは、クラウドコンピューティングモデルで提供されます。消費者は、「クラウド」に含まれるアプリケーションの管理方法を理解していなくても、「クラウド」でサービスを利用できます。したがって、ユーザーは、インフラストラクチャの管理やプロジェクトモデルのインストールに関与することなく、プロジェクトのビジネス開発プロセスに集中できます。
クラウドコンピューティングを使用しているユーザーは、ユニットの物理インフラストラクチャを所有していません。注目すべきことに、サードパーティまたはクラウドサービスプロバイダーに使用したクラウドの一部に対してのみ料金を支払います。したがって、彼らは使用量に応じてのみ支払い、複数のクラウドサービスプロバイダーからさまざまな種類のサービスを借りることができます。彼らは使用法に従ってそれに応じてそれらを支払うことができます。
以下の画像は、クラウドコンピューティングアーキテクチャを示しています。
クラウドコンピューティングの特徴
それは企業と消費者の両方にいくつかの魅力的な機能を提供します。
機能の一部を以下に示します。
＃1）デバイスと場所の独立性 ：ユーザーは、任意の場所および任意のデバイスからクラウドネットワークに接続できます。 例、 ラップトップまたはスマートフォン。特定の場所中心に関係なく、インターネットおよび中央に配置された（オフサイト、サービスプロバイダーによって保守されている）サーバーを介してアクセスできるため。
＃2）使用ごとに支払う ：ユーザーは、利用可能なアプリケーションとサービスのプールから使用したリソースに対してのみ支払う必要があり、インフラストラクチャ全体に対して支払う必要はありません。
＃3）マルチテナンシー ：大規模ユーザー間でサービス、ソフトウェアアプリケーション、プラットフォーム、およびそれらのコストを共有できます。サーバーやハードウェア機器などの同じ物理インフラストラクチャは多くのユーザー間で共有されますが、それらはすべて情報のプライバシーとデータのセキュリティを保持します。
リソースプールは、相互のサービスを中断することなく、複数の組織と顧客に同時にサービスを提供するのに十分な大きさです。この機能はまた、負荷分散と共有アクティビティを実行することにより、通常はピーク時に10％から20％のように使用率が低くなる傾向がある、適切なタイミングでリソースを効果的に使用します。
＃4）信頼性 ：アプリケーションとデータストレージに複数の冗長サーバーを使用することでシステムの信頼性が向上し、障害が発生した場合にデータを簡単に復元できます。
＃5）生産性とパフォーマンス ：複数のユーザーが同じデータベースとソフトウェアで同時に作業するため、実行中のアプリケーションにクラウドネットワークを使用するプロジェクトの生産性が向上します。したがって、同時に同じ方法で分析することにより、より良い出力が得られます。
クラウドモデルの種類
最も一般的なタイプのクラウドモデルについて、以下で説明します。
＃1）プライベートクラウド： この種のクラウドインフラストラクチャは、単一の固有の組織のみを管理するために構築されています。ここでは、アプリケーション、データセキュリティ、およびサービスの制御は1つの組織専用であり、他の組織とは共有されていません。
プライベートクラウドは、内部ホストによって内部的に管理でき、サードパーティのリソースによって外部的に管理することもできます。
プライベートクラウドには2種類あり、1つは オンプレミスのプライベートクラウド、 これは、組織のメンバーとITチームによって内部的にホストされています。また、クラウドのすべてのインフラストラクチャと運用コストも負担します。ただし、クラウドネットワークのアプリケーションの使用率を全体的に制御できます。
2つ目は 外部でホストされているプライベートクラウド これは単独の組織によって使用されますが、クラウドのすべてのインフラストラクチャと運用は、クラウドサービスを専門とするサードパーティによって管理されます。サードパーティはまた、クラウドのリソースを1つの組織のみに使用することのプライバシーの信頼性を保証します。
＃2）パブリッククラウド： パブリッククラウドサービスは、外部のクラウドサービスプロバイダーによって管理および実行され、さまざまなデータセンターに配置されているいくつかの種類のデータサーバーとアプリケーションソフトウェアが含まれています。パブリッククラウドプラットフォームは、複数の組織で共有できます。
仮想マシンとサーバーのモデルを展開することで、リソースを一度にさまざまな企業で共有できます。これは、マルチテナンシーシチュエーションとも呼ばれます。このような状況では、複数のユーザーが1つのサーバー内でスペースを共有して賃貸しています。
パブリッククラウドプロバイダーの例は、クラウドインフラストラクチャを所有し、インターネットベースでエンドユーザーにアクセスを提供するAmazon AWS、Google、Yahoo、Microsoftです。この種のモデルでは、エンドユーザーはクラウドネットワークのセキュリティやその他の操作を制御するためのアクセスと可視性を持っていません。
しかし、パブリッククラウドの使用は、消費者がさまざまな種類のデータやソフトウェアアプリケーションにアクセスし、データを保存したり、他のユーザーとリソースを共有したり、クラウドインフラストラクチャで電子メールプラットフォームやその他のサービスを使用したりできるため、非常に経済的です。リソース。
複数の組織または複数の政府PSUが1つのプロジェクトで協力している場合、パブリッククラウドプラットフォームを使用してソフトウェアツールをテストし、リソースと日々の活動レポートを共有できます。それらはすべて、物理的に互いに存在しなくても一緒に作業できます。
＃3）ハイブリッドクラウド： ハイブリッドクラウドには、プライベートクラウドネットワークとパブリッククラウドネットワークの両方のサービスとインフラストラクチャが含まれています。これらは、両方のモデルの利点を提供するために一緒に購入されますが、一意のエンティティとして残ります。
ハイブリッドクラウドは、リソースの使用状況に応じて、高レベルのセキュリティを必要とする機密サービス用のプライベートクラウドネットワークを選択するか、リソースの日常的な管理にパブリッククラウドネットワークを使用できるため、コンピューティングモデルの柔軟性を高めます。 。
ハイブリッドクラウドアーキテクチャは、オンプレミスサーバーとサードパーティベースのサーバーの両方を組み合わせたものです。それは非常に効率的なビジネス環境を提供します。このモデルの問題は、消費者が使用された複数のクラウドプラットフォームの実績を保持し、それらの間の調整を維持して、すべてが通信のためにシンクに残るようにする必要があることです。
各ハイブリッドネットワークには、少なくとも1つのパブリックネットワークが必要です。
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＃4）マルチクラウド ：マルチクラウドとは、複数のクラウドネットワーク、主にパブリッククラウドを指し、プライベートクラウドネットワークの場合もあります。したがって、クラウドコンピューティングでは、組織が異なるクラウドサービスプロバイダーからの複数のパブリッククラウドネットワークを組み込んで、異なるプラットフォームでアプリケーション、ストレージ、およびその他のサービスを使用する場合、マルチクラウドネットワークと呼ばれます。
マルチクラウドネットワークは、さまざまなサービスにさまざまなベンダーを使用すると優れたQoSが提供されるため、組織が重要なリソースの冗長性とバックアップを提供するために使用することもできます。
このネットワークでは、ネットワークのストレージとサービスが複数のベンダーネットワークに分割されているため、プロバイダーインフラストラクチャの1つがフォールバックした場合、サービスの移行が容易になります。したがって、これは組織に柔軟性と冗長性を提供します。このように、複数のクラウドネットワークを使用することも費用効果が高いと見なされます。
ただし、このモデルにはいくつかの問題もあります。複数のベンダーにサービスを展開する場合、サービスの管理に関連して相互に通信するために、ベンダーは相互にインターフェイスする必要があります。
これにより、プロジェクトの運用と管理が複雑になり、プロジェクトの作業モデルに待ち時間が発生します。同時に、複数の組織やベンダーがアクセスできるため、さまざまな種類のウイルス攻撃に対して脆弱になります。
クラウドコンピューティングのモデル
＃1）Software-as- a -Service（SaaS）
Webベースのソフトウェアアプリケーションはクラウドサーバーで利用でき、エンドユーザーはインターネット接続を介してそれらにアクセスできます。サービスには任意のリモートエンドデバイスからアクセスでき、ユーザーはソフトウェアをインストールしてデスクトップにアプリケーションをセットアップして実行する必要はありません。
このモデルでは、ユーザーはアプリケーションソフトウェアとデータベースにアクセスできます。クラウドプロバイダーは、プラットフォーム上で実行されるサービスのインフラストラクチャを管理します。 SaaSは、使用量ベースまたはサブスクリプションベースで支払うために使用されるため、「オンデマンドソフトウェア」とも呼ばれます。
SaaSモデルの欠点は、ユーザーデータがクラウドプロバイダーのサーバーに保存されているため、サードパーティによるデータへの不正アクセスが発生する可能性があることです。
SaaSの例 オンラインでドキュメントを作成および保存し、オンラインでゲームをプレイするサービスを提供するWebサイトです。 Salesforce、Slack、Google Docs、Word online、MailchimpはSaaSアプリケーションの例です。
＃2）Platform-as-a-Service（PaaS）
このモデルでは、組織はストレージ、ツール、インフラストラクチャ、およびオペレーティングシステムをレンタルして、クラウドサーバーからアプリケーションを構築します。組織は、インフラストラクチャ全体を制御および維持する役割を果たしていません。彼らは、アプリケーションの開発プロセスを保持し、それらを所有しているだけです。
したがって、PaaSは、ソフトウェア開発およびテスト環境をユーザーと組織に提供します。クラウドプロバイダーは、オペレーティングシステム、プログラミング言語、データベース、ソフトウェア開発ツール、およびWebサーバーを含むコンピューティングプラットフォームのみをユーザーに提供します。
ソフトウェアアプリケーションのテスターまたは開発者は、アプリケーションのハードウェアとソフトウェアを直接購入して管理しているにもかかわらず、そのクラウドプラットフォーム上でアプリケーションを構築して実行します。
PaaSアプリケーションの例： MicrosoftAzureとHeroku。
エンドツーエンドのテストシナリオの例
＃3）Infrastructure-as-a-Service（IaaS）
このモデルでは、組織は、クラウドサービスプロバイダーからのプロジェクト要件を満たすために必要なストレージとサーバーをリースします。次に、クラウドストレージとサーバーを使用して、ソフトウェア開発ツール、オペレーティングシステム、プログラミング言語などを使用してアプリケーションを構築します。
リースでストレージとサーバーを提供するほかに、IaaSクラウドには、上の図に示すように、仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）、IPアドレス、仮想マシン、ソフトウェアバンドル、ファイアウォール、負荷分散などのサービスも提供されます。ただし、クラウドプロバイダーは、クラウドプロバイダーのさまざまなデータハブで利用可能な幅広いリソースからの消費者の需要に基づいて、これらのサービスを提供します。
IaaSは、ワイドエリアネットワーク（WAN）システムに広く使用されています。
＃4）サービスとしての機能（FaaS）
クラウドリソースとアプリケーションを、アプリケーションに対して生成されたリクエストがある場合にのみデプロイおよび実行できる小さなユニットに分割します。したがって、これはサーバーレスコンピューティングとも呼ばれます。
アプリケーションを使用している組織またはユーザーは、サーバーや仮想マシンを購入、レンタル、管理する必要はありませんが、アプリケーションの一部が必要なときに使用します。
クラウドファイアウォール
セキュリティは、組織だけでなく、データストレージとインフラストラクチャ管理にクラウドプラットフォームを採用しているユーザー、特にパブリッククラウドドメインにとっても大きな懸念事項です。
したがって、サーバーとユーザーデータにアクセスするためのログイン資格情報が必要です。クラウドネットワークで利用可能なすべてのリソースへのフルアクセスを取得する権利は、クラウドサービスを管理しているサービスプロバイダーのIT部門のシステム管理者、またはそれを管理している組織の個人によって留保されるべきです。
クラウドには分散したリソースがあるため、一方のサーバーではデータをドキュメントや画像の形式で保存し、もう一方のサーバーでは計算能力を割り当て、3番目のサーバーではプラットフォームを実行するソフトウェアなどを割り当てます。
したがって、許可されたユーザーは、複数のデバイスおよび異なるリモートエンドネットワークからデータにアクセスします。したがって、クラウドファイアウォールは、クラウドネットワークのすべてのインフラストラクチャとプラットフォームおよびデータストレージサーバーへのサイバー攻撃を阻止する必要があります。
クラウドファイアウォールはクラウド資産内から動作し、通常のファイアウォールがあらゆる組織の内部ネットワークで機能するように、クラウドネットワークとその実行中のアプリケーションの周囲に仮想バリケードを形成します。
このようにして、クラウドファイアウォールは、クラウドプラットフォーム、アプリケーション、インフラストラクチャ、およびストレージサーバーに一元化されたセキュリティを提供します。
クラウドネットワークを管理しているサービスプロバイダーまたは組織は、ファイアウォールが機能するための特定のルールセットを実装します。指示に基づいて、ファイアウォールは許可されたユーザーのみがクラウドネットワークにアクセスすることを許可し、不要な人やウイルスがネットワークにアクセスするのを防ぎます。
クラウドコンピューティングの例
- GoogleドキュメントとMSOfficeオンライン： エンドユーザーは、インターネットを介してこれらのサービスの両方にアクセスできます。また、ユーザーは、クラウドネットワーク上で準備および保存したデータ、スプレッドシート、プレゼンテーションに、任意のリモートエンドデバイスから、いつでもどこからでもアクセスできます。これにより、ユーザーの生産性が向上し、最高の結果が得られます。
- メール、WhatsApp、Skype： これらのアプリケーションは、ユーザーの個人データ、チャット履歴、受信トレイ、送信された電子メールなどをクラウドサーバーに保存します。クラウドにデータを保存する利点は、ユーザーがラップトップやスマートフォンなどの任意のデバイスでデータにアクセスできることです。いつでもどこでも。
- ズーム： これは、ビデオおよび音声会議機能を提供し、会議の議事録をクラウドストレージに保存するため、ユーザーが任意のデバイスおよび場所から録音にアクセスできるようにするソフトウェアプラットフォームです。
- AWS Lambda： これにより、ソフトウェア開発者は、サーバーを管理しなくても、バックエンドで実行されるソフトウェアやその他のサービスを開発するためのアプリケーションやスクリプトを実行できます。これにより、プロジェクトでのデータ変更とデータストレージのリアルタイムの変更が容易になります。組織は、使用した限られたリソースに対してのみ支払う必要があります。
クラウドコンピューティングのメリット
＃1）費用対効果： ネットワークと計算でクラウドインフラストラクチャを使用すると、組織のプロジェクトのハードウェアとソフトウェアの機器を購入して管理するための全体的なコストが削減されます。
このように、これらのサービスはすべてクラウドによって管理されるため、組織はデータセンターの構築、ハードウェアの購入、ソフトウェアのアップグレード、およびプロジェクトの実行に必要なその他のリソースにお金をかける必要がないため、プロジェクトは費用対効果が高くなります。サービスプロバイダー。
また、クラウドのこれらのリソースをレンタルするコストは、購入するのではなく管理する場合と比較して、企業にとって非常に経済的です。
＃2）モビリティ： クラウドコンピューティングインフラストラクチャを使用すると、インターネットに接続するだけで、いつでもどこからでもデータを抽出、保存、共有できる柔軟性とモビリティがエンドユーザーに提供されます。
これは、ユーザーがデータをある場所から別の場所に運ぶためにハードディスクやCDを持ち歩く必要がないことを意味します。 GoogleドライブまたはDropBoxにデータを保存するだけで、どこからでもインターネット経由でデータにアクセスできます。
また、会社の他の従業員と同じように、このプラットフォーム上の他のパートナーとこれらのデータを共有したり、ユーザーはクラウドネットワーク上に家族グループを作成して自分の画像を親戚と共有したりできます。
＃3）データとアプリケーションの簡単な管理 ：組織は、作業中のアプリケーションやプロジェクトのソフトウェアとハードウェアを構成する必要がないため、ソフトウェアアプリケーションの開発に簡単に集中できます。
また、すべてのデータが1つの集中サーバーに保存されるため、データの管理と、管理者がその場所で誰がどの種類のデータにアクセスしているかを簡単に追跡できます。
＃4）デバイスの柔軟性： クラウドコンピューティングでは、スマートフォン、ラップトップ、デスクトップPC、iPadなどのさまざまなデバイスで同じデータとアプリケーションにアクセスできます。
＃5）拡張ストレージ容量： データを保存するサーバーの容量は、ユーザーデバイスのストレージ容量をはるかに超えています。したがって、クラウドコンピューティングにより、ユーザーと組織は、クラウドネットワークのデータサーバーに個人データとプロジェクト関連データの膨大な単位を簡単に保存できるようになります。
＃6）ソフトウェアのアップグラデーションの自動化： クラウドコンピューティングは、プラットフォーム上で実行されているすべてのアプリケーションとソフトウェアプログラムの自動アップグレードをタイムリーに提供します。
クラウドコンピューティングのデメリット
＃1）安定した高速インターネット接続の必要性： クラウドコンピューティングの全体的な概念は、永続的なインターネット接続の可用性に依存しています。
ユーザーに接続がないか、ネットワーク接続の速度が遅い場合、ユーザーはクラウドサーバー上のデータや他のアプリケーションにアクセスできません。インターネットの速度が遅く、帯域幅が限られているため、組織とエンドユーザーはデータやWebベースのアプリケーションにさえアクセスできなくなります。
＃2）セキュリティの問題： 複数の組織がパブリッククラウドネットワーク上の同じサーバースペースを共有してデータとアプリケーションを保存およびアクセスするため、サービスとアプリケーションのセキュリティと機密性はクラウドコンピューティングに関する最大の懸念事項です。
したがって、組織の頭の中にあるユーザーのデータと情報のプライバシーに関しては、セキュリティ上の懸念が常にありました。ユーザーは同じことについての可視性を持っていないからです。
この問題を克服するために、クラウドサービスプロバイダーは、ネットワークへの不正アクセスを保護するファイアウォールをインストールし、ユーザーに資格情報を割り当てて、ユーザーが個々のアカウントにのみアクセス権を制限できるようにしました。
＃3）移行の問題： いずれにせよ、何らかの理由でサービスプロバイダーのサービスが停止した場合、ユーザーが膨大な量のデータとアプリケーションを他のクラウドネットワークに移行することは非常に困難です。それは多くの時間とお金を浪費し、また完全なデータ移行の保証はなく、接続の問題のために失われる可能性があります。
結論
このチュートリアルでは、ネットワーキングシステムにおけるクラウドコンピューティングの概念とその長所と短所を理解しました。また、例と図を参考にして、さまざまな種類のクラウドモデルと種類のクラウドネットワークを理解しました。
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