ما المقصود بالحوسبة الشبكية؟
الحوسبة الشبكية هي بنية أساسية للحوسبة تجمع بين موارد الكمبيوتر اَلْمُوَزَّعَةِ على مواقع جغرافية مختلفة لتحقيق هدف مشترك. تُجمَّع جميع الموارد غير المستخدمة على أجهزة كمبيوتر متعددة معًا وإتاحتها لمهمة واحدة. تستخدم المؤسسات الحوسبة الشبكية بهدف أداء مهام كبيرة أو حل المشكلات المعقدة التي يصعب القيام بها على جهاز كمبيوتر واحد.
على سبيل المثال، يستخدم علماء الأرصاد الحوسبة الشبكية لنمذجة الطقس. نمذجة الطقس هي مشكلة حسابية مكثفة تتطلب إدارة البيانات المعقدة وتحليلها. تعتبر معالجة كميات هائلة من بيانات الطقس على جهاز كمبيوتر واحد بطيئة وتستغرق وقتًا طويلاً. لهذا السبب، يدير علماء الأرصاد الجوية التحليل على البنية التحتية للحوسبة الشبكية الموزّعة جغرافيًا ويجمعون النتائج.
ما سبب أهمية الحوسبة الشبكية؟
تستخدم المؤسسات الحوسبة الشبكية لعدة أسباب.
الكفاءة
باستخدام الحوسبة الشبكية، يمكنك تقسيم مهمة ضخمة ومعقدة إلى عدة مهام فرعية. يمكن أن تباشر عدة أجهزة كمبيوتر العمل على المهام الفرعية بشكل متزامن، ما يجعل الحوسبة الشبكية حلاً حسابيًا كفءً.
التكلفة
تعمل الحوسبة الشبكية مع الأجهزة الموجودة، ما يعني أنه يمكنك إعادة استخدام أجهزة الكمبيوتر الموجودة. يمكنك توفير تكاليف أثناء الوصول إلى مواردك الحاسوبية الزائدة. يمكنك أيضًا الوصول بشكل فعال من حيث التكلفة إلى الموارد من السحابة.
المرونة
لا تقتصر الحوسبة الشبكية على مبنى أو موقع معين. يمكنك إعداد شبكة حوسبة شبكية تغطي مناطق متعددة. ويسمح هذا للباحثين في الدول المختلفة بالعمل بشكل تعاوني باستخدام طاقة الحوسبة الفائقة نفسها.
ما حالات استخدام الحوسبة الشبكية؟
يرد فيما يلي بعض تطبيقات الحوسبة الشبكية الشائعة.
الخدمات المالية
تستخدم المؤسسات المالية الحوسبة الشبكية في المقام الأول لحل المشكلات التي تنطوي على إدارة المخاطر. من خلال الاستفادة من قوى الحوسبة المجمّعة في الشبكة، يمكنها تقليل مدة التنبؤ بتغييرات المحفظة الاستثمارية في الأسواق المتقلبة.
الألعاب
يستخدم مجال الألعاب الحوسبة الشبكية لتوفير موارد حاسوبية إضافية لمطوري الألعاب. يُقَسِّمَ نظام الحوسبة الشبكية المهام الكبيرة، مثل إنشاء تصميمات داخل اللعبة ويخصصها لأجهزة متعددة. ويؤدي هذا إلى إنجاز مطوري الأعمال المهام بوتيرة أسرع.
الترفيه
تحتوي بعض الأفلام على تأثيرات خاصة معقدة تتطلب جهاز كمبيوتر قويًا لإنشائها. يستخدم مصممو التأثيرات الخاصة حوسبة شبكية لزيادة سرعة الجدول الزمني للإنتاج. لديهم برمجيات مدعومة بالشبكة تشارك موارد حاسوبية لعرض الرسومات ذات التأثير الخاص.
الهندسة
يستخدم المهندسون الحوسبة الشبكية لإجراء محاكات وإنشاء نماذج وتحليل تصميمات. فهم يقومون بتشغيل تطبيقات متخصصة بشكل متزامن على عدة أجهزة لمعالجة كميات هائلة من البيانات. على سبيل المثال، يستخدم المهندسون الحوسبة الشبكية لتقليل مدة محاكاة مونت كارلو، وهي عملية برمجية تستخدم البيانات السابقة لعمل تنبؤات مستقبلية.
ما المكونات الموجودة في الحوسبة الشبكية؟
في الحوسبة الشبكية، تعمل شبكة من أجهزة الكمبيوتر معًا لإجراء المهمة نفسها. فيما يلي مكونات شبكة الحوسبة الشبكية.
العقد
تُسمى أجهزة الكمبيوتر أو الخوادم الموجودة على شبكة الحوسبة الشبكية بالعقد. توفر كل عقدة موارد حوسبة غير مستخدمة، مثل CPU والذاكرة وسعة التخزين لشبكة الحوسبة الشبكية. وفي الوقت نفسه، يمكنك استخدام العقد كذلك بهدف أداء مهام أخرى غير مرتبطة. لا يوجد حد لعدد العقد في الحوسبة الشبكية. هناك ثلاثة أنواع رئيسة من العقد: عقد التحكم والمزوّد وعقد المستخدم.
البرنامج الوسيط للشبكة
البرنامج الوسيط للشبكة هو تطبيق برمجي متخصص يربط مورد الحوسبة في عمليات الشبكة بتطبيقات عالية المستوى. على سبيل المثال، يتعامل مع طلبك للحصول على قوة معالجة إضافية من نظام الحوسبة الشبكية.
يتحكم في مشاركة المستخدم للموارد المتاحة لمنع إجهاد أجهزة الكمبيوتر الشبكية. يوفر البرنامج الوسيط للشبكة أيضًا أمانًا لمنع إساءة استخدام الموارد في الحوسبة الشبكية.
بنية الحوسبة الشبكية
تمثل بنية الشبكة الهيكلة الداخلية لأجهزة الكمبيوتر الشبكية. الطبقات التالية موجودة على نطاق واسع في عقدة الشبكة:
- تتكون الطبقة العليا من تطبيقات عالية المستوى، مثل تطبيق لأداء النمذجة التنبؤية.
- تدير الطبقة الثانية، المعروفة كذلك بالبرنامج الوسيط، الموارد التي تطلبها التطبيقات وتخصصها.
- تتكون الطبقة الثالثة من موارد الكمبيوتر المتاحة، مثل CPU والذاكرة وسعة التخزين.
- تسمح الطبقة السفلى لجهاز الكمبيوتر بالاتصال بشبكة حوسبة شبكية.
كيف تعمل الحوسبة الشبكية؟
تعمل العقد الشبكية والبرنامج الوسيط معًا بهدف إجراء مهمة حوسبة شبكية. في عمليات الشبكة، تؤدي الأنواع الثلاثة الأساسية للعقد الشبكية ثلاثة أدوار مختلفة.
عقدة المستخدم
عقدة المستخدم عبارة عن جهاز كمبيوتر يطلب موارد تتشارك فيها أجهزة كمبيوتر أخرى في الحوسبة الشبكية. عندما تطلب عقدة المستخدم موارد إضافية، يمر الطلب من خلال البرنامج الوسيط ويُسلَّم إلى عقد أخرى في نظام الحوسبة الشبكية.
عقدة المزوّد
في الحوسبة الشبكية، يمكن للعقد غالبًا التبديل بين دور المستخدم والمزوّد.
عقدة المزوّد هي جهاز كمبيوتر يشارك موارده من أجل الحوسبة الشبكية. عندما تتلقى أجهزة المزوّد طلبات موارد، فإنها تؤدي مهام فرعية لعقد المستخدم، مثل التنبؤ بأسعار الأسهم للأسواق المختلفة. وفي نهاية العملية، يقوم البرنامج الوسيط بجمع جميع النتائج وتصنيفها للحصول على توقعات عالمية.
عقدة التحكم
تدير عقدة التحكم الشبكة وتخصيص موارد الحوسبة الشبكية. يعمل البرنامج الوسيط على وحدة التحكم. عندما تطلب عقدة المستخدم موردًا، يتحقق البرنامج الوسيط من الموارد المتاحة ويعين المهمة إلى عقدة مُزود محددة.
ما أنواع الحوسبة الشبكية؟
تُصنف الحوسبة الشبكية بشكل عام على النحو التالي.
الشبكة الحاسوبية
تتكون الشبكة الحاسوبية من أجهزة كمبيوتر فائقة الأداء. وتسمح للباحثين باستخدام قوة الحوسبة المجمّعة لأجهزة الكمبيوتر. يستخدم الباحثون الحوسبة الشبكية الحاسوبية في أداء المهام كثيفة الاستخدام للموارد، مثل المحاكات الحسابية.
الشبكة الكاسحة
على الرغم من أنها تشبه الشبكات الحاسوبية، إلا أن الشبكات الكاسحة لوحدة المعالجة المركزية (CPU) بها العديد من أجهزة الكمبيوتر العادية. يصف مصطلح الكسح عملية البحث عن موارد الحوسبة المتاحة في شبكة من أجهزة كمبيوتر عادية. بينما يصل مستخدمو الشبكة الآخرون إلى أجهزة الكمبيوتر لإجراء المهام غير المتعلقة بالشبكة، يستخدم برنامج الشبكة هذه العقد عندما تكون مجانية. تُعرف الشبكة الكاسحة أيضًا باسم كسح وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو كسح الدورات.
شبكة البيانات
شبكة البيانات هي شبكة حوسبة شبكية تتصل بالعديد من أجهزة الكمبيوتر لتوفير سعة تخزين كبيرة للبيانات. يمكنك الوصول إلى البيانات المخزنة كما لو كانت موجودة على جهازك المحلي بدون القلق بشأن الموقع الفعلي لبياناتك على الشبكة.
ما المقصود بالحوسبة الموزّعة؟
تشير الحوسبة المُوَزَّعَة إلى نظام حوسبة حيث تُشارك مكونات البرمجيات بين مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة. ومع ذلك، سيرى مستخدمو البرنامج واجهة مترابطة واحدة. على سبيل المثال، محرك البحث على الويب هو نظام حوسبة موزّع. يسمح لك بالبحث في موقع إلكتروني محدد عن طريق إرسال طلب إلى عدة خوادم.
الحوسبة الموزّعة مقارنة بالحوسبة الشبكية
تهدف الحوسبة الموزّعة إلى تحقيق هدف واحد في جميع الأوقات. في المقابل، لا تتصرف الحوسبة الشبكية بشكل متسق ولكن تخصص مواردًا على شبكتها لتأدية العديد من المهام الفرعية ذات الصلة. قد تتكون شبكة الحوسبة الشبكية من العديد من أنظمة الحوسبة الموزّعة.
ما المقصود بالحوسبة العنقودية؟
تصف الحوسبة العنقودية نظام شبكي يتكون من أجهزة كمبيوتر متجانسة. تحتوي أجهزة الكمبيوتر المتجانسة على الأجهزة والبرمجيات نفسها. يمكنك توصيلها بشبكة محلية عالية السرعة لإنشاء مجموعة من أجهزة الكمبيوتر التي تقوم بتشغيل مهام مشابهة. خادم مركزي يتحكم في الأجهزة ويُنَسِّقُهَا.
الحوسبة العنقودية مقارنةً بالحوسبة الشبكية
تحتوي الحوسبة العنقودية على هيكل تحكم ومهام وأجهزة ثابتة ومحددة. وفي الوقت نفسه، تتسم الحوسبة الشبكية بالمرونة من حيث مشاركة الموارد. تعمل أجهزة الكمبيوتر الموجودة على شبكة الحوسبة الشبكية بشكل مستقل وليست ملزمة بمشاركة الموارد. لديها مدير موارد يشارك الموارد غير المستخدمة أثناء وقت التشغيل.
كيف تعمل AWS HPC في الحوسبة الشبكية؟
الحوسبة عالية الأداء (HPC) على AWS هي مجموعة من المنتجات والخدمات التي يمكن أن تستخدمها للتغلب على حدود الحوسبة التقليدية، وخاصةً فيما يتعلق بقوة المعالجة، والاتصال بالشبكة، وإدارة نظام الملفات. على سبيل المثال، يمكنك تقليل وقت معالجة البيانات وأداء بحث عميق باستخدام هذه الخدمات:
- سحابة الحوسبة المرنة لـ Amazon (Amazon EC2) تخزّن أعباء العمل في بيئات سحابية آمنة وقابلة للتكيف وعالية الأداء.
- AWS Batch تقوم بجدولة الآلاف من أعباء عمل الحوسبة وتحجيمها عبر خدمات AWS.
- Amazon FSx for Lustre تعالج مجموعات البيانات كبيرة الحجم حسب الطلب وعلى نطاق واسع باستخدام نظام ملفات عالي الأداء له أزمنة انتقال أقل من مللي ثانية.
ابدأ اليوم استخدام الحوسبة الشبكية على AWS من خلال إنشاء حساب مجاني.
