Cloud computing – co to jest i jak działa?

Cloud computing, czyli przetwarzanie w chmurze, jest fundamentem nowoczesnych technologii informacyjnych. Jak dzięki tej technologii można poprawić elastyczność i skalowalność przedsiębiorstwa oraz jak dostęp do zasobów obliczeniowych z dowolnego miejsca na świecie wpływa na efektywność pracy?

Z tego artykułu dowiesz się m.in.:

• Czym jest cloud computing?
• Jakie są cechy charakterystyczne cloud computingu?
• Jakie są rodzaje cloud computingu?
• Jak działa cloud computing?
• Jakie są zastosowania cloud computingu?
• Jakie są ograniczenia cloud computingu?
• Jakie są korzyści z cloud computingu?

Cloud computing – definicja

Cloud computing (w języku polskim znane jako chmura, chmura obliczeniowa, przetwarzanie w chmurze lub platforma chmurowa) to model przetwarzania danych pozwalający na zdalny dostęp do zasobów komputerowych (np. mocy obliczeniowej, pamięci masowej czy aplikacji) za pośrednictwem Internetu. Usługi są dostarczane przez zewnętrzne serwery znajdujące się w centrum danych (można też spotkać się z angielskim wyrażeniem data center), co pozwala użytkownikom korzystać z potrzebnych zasobów bez konieczności posiadania i zarządzania własną infrastrukturą informatyczną^{[1] [2]}.

Cloud computing to dostarczanie usług obliczeniowych (serwery, przechowywanie danych, bazy danych, sieci, oprogramowanie, analiza danych i AI) przez Internet („chmura”) w celu poprawy innowacyjności i lepszego skalowania działalności.

Definicja cloud computingu

Historia cloud computingu sięga lat 50. XX wieku, kiedy to po raz pierwszy zastosowano koncepcję współdzielenia zasobów komputerowych. W tamtym czasie główne komputery, czyli tzw. mainframe, były wykorzystywane przez duże korporacje i instytucje akademickie, które udostępniały moc obliczeniową użytkownikom za pomocą terminali. Przełom nastąpił w latach 90., kiedy dynamiczny rozwój Internet stworzył podstaw do powstania nowoczesnego cloud computingu^{[3] [4]}.

We wczesnych lata 2000 cloud computing zaczął nabierać realnych kształtów dzięki firmom takim jak Amazon, Google i Microsoft – wprowadziły one na rynek pierwsze komercyjne usługi umożliwiające przechowywanie danych i przetwarzanie w chmurze. Amazon Web Services (AWS), uruchomiony w 2006 roku, był jednym z pierwszych i najbardziej wpływowych dostawców usług cmurowych^{[5] [6]}.

Obecnie cloud computing jest nieodłączną częścią infrastruktury IT na całym świecie i wykorzystują go zarówno startupy, jak i wielkie korporacje. W połączeniu ze sztuczną inteligencją, Internetem Rzeczy czy big data przetwarzanie chmurowe stało się podstawą wielu nowoczesnych rozwiązań technologicznych i biznesowych^{[7] [8]}.

Cechy charakterystyczne cloud computingu

Systemy chmurowe projektuje się z myślą o wysokiej dostępności i ciągłości działania, więc dane mogą być przechowywane w wielu lokalizacjach, co zwiększa ich odporność na awarie sprzętowe czy katastrofy naturalne. Wyróżniają się też elastycznością zasobów – użytkownicy mogą je skalować w górę lub w dół w zależności od potrzeb, a skalować można zarówno moc obliczeniową, jak i przestrzeń dyskową czy ilość dostępnej pamięci RAM. Usługi i zasoby są dostępne niemal natychmiast po złożeniu zamówienia przez użytkownika, często za pośrednictwem prostego interfejsu webowego.

Model płatności za cloud computing przypomina opłacanie rachunków za media – płaci się tylko za faktyczne zużycie. Zasoby są dostępne z każdego miejsca na świecie z połączeniem internetowym, dzięki czemu pracownicy mogą pracować zdalnie, a przedsiębiorstwa mogą obsługiwać klientów globalnie. Usługi chmurowe często oferują aplikacje biznesowe, które pozwalają automatyzować zadania, takie jak backupy, aktualizacje oprogramowania czy monitorowanie zabezpieczeń.

Rodzaje cloud computingu

Cloud computing można podzielić na następujące modele:

• Infrastruktura jako usługa (IaaS) daje użytkownikom możliwość wynajęcia infrastruktury IT (serwerów, pamięci masowej czy innych zasobów fizycznych lub wirtualnych), którą zarządza przez dostawcę usług.
• Platforma jako usługa (PaaS) dostarcza środowisko oraz narzędzia programistyczne, biblioteki i systemy zarządzania bazami danych, w których deweloperzy mogą tworzyć, testować i rozwijać aplikacje bez konieczności zarządzania bazową infrastrukturą sprzętową i oprogramowaniem.
• Oprogramowanie jako usługa (SaaS) to model dostarczania aplikacji przez Internet jako gotowej do użytku usługi. Użytkownicy mogą uzyskiwać dostęp do aplikacji biznesowych i konsumenckich poprzez przeglądarkę internetową bez potrzeby instalacji i zarządzania oprogramowaniem na własnych komputerach.
• Funkcje jako usługa (FaaS) znane jako serverless computing (przetwarzanie bezserwerowe), to model, w którym klienci mogą pisać i uruchamiać fragmenty kodu w odpowiedzi na zdarzenia, bez konieczności jawnego zarządzania serwerami.

Oprócz tego można wyróżnić następujące rodzaje chmur:

• Chmura publiczna obejmuje usługi dostarczane przez zewnętrznego dostawcę i udostępniane użytkownikom przez Internet. Zasoby, takie jak serwery i pamięć masowa, są współdzielone między wieloma użytkownikami, co obniża koszty operacyjne i zapewnia skalowalność. Publiczne chmury są łatwo dostępne i oferują szeroki zakres usług, ale mogą nie być odpowiednie dla aplikacji wymagających wysokiego poziomu prywatności i bezpieczeństwa.
• Chmura prywatna służy jednej organizacji, co zapewnia większą kontrolę nad infrastrukturą i zwiększa bezpieczeństwo. Może być zarządzana przez firmę lub zewnętrznego dostawcę i funkcjonować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz firmy. Wybierają je organizacje, które potrzebują surowszego przestrzegania regulacji dotyczących danych lub mają specjalne wymagania dotyczące bezpieczeństwa.
• Chmura hybrydowa łączy elementy chmury publicznej i prywatnej, oferując równowagę między kontrolą a elastycznością. Organizacje mogą przechowywać wrażliwe dane w prywatnej chmurze, jednocześnie wykorzystując zasoby chmury publicznej do obsługi mniej krytycznych danych lub zwiększenia skalowalności podczas szczytów obciążenia. Hybrydowy cloud jest idealny dla firm, które potrzebują zarówno bezpieczeństwa danych, jak i elastyczności w zarządzaniu zasobami.

Działanie cloud computingu

Cloud computing funkcjonuje na zasadzie dostarczania mocy obliczeniowej, pamięci, aplikacji i innych usług przez Internet, co daje użytkownikom zdalny dostęp do zasobów bez potrzeby posiadania własnej infrastruktury technologicznej. Serwerami i centrami danych zarządzają dostawcy chmur, którzy obsługują też wszystkie operacje i zasoby.

Kiedy użytkownik chce wykonać określoną operację (np. uruchomienie aplikacji), zasoby są dynamicznie przydzielane z dostępnej puli w chmurze. Dzięki zaawansowanym technologiom wirtualizacji chmura może przydzielić i zarządzać zasobami w sposób transparentny dla użytkownika. Wirtualizacja pozwala równocześnie uruchamiać wiele instancji systemów operacyjnych i aplikacji na jednym fizycznym serwerze, co maksymalizuje wydajność i efektywność wykorzystania zasobów.

Dostawcy chmury oferują swoje usługi na zasadzie subskrypcji lub opłat za rzeczywiste użycie, dzięki czemu klienci płaca jedynie za to, co faktycznie wykorzystają. Nie tylko redukuje to koszty operacyjne, ale także umożliwia skalowanie zasobów zależnie od aktualnych potrzeb biznesowych. Cloud computing zapewnia też wysoki poziom automatyzacji, co pozwala organizacjom skupić się na najważniejszych aspektach swojej działalności.

Zastosowania cloud computingu

Cloud computing jest stosowany w firmach każdej wielkości do uruchamiania aplikacji biznesowych, przechowywania i analizy dużych ilości danych, hostowania stron internetowych i aplikacji e-commerce, a także dla potrzeb backupu i odzyskiwania danych.

Startupy technologiczne często wykorzystują chmurę publiczną, aby szybko rozwinąć usługi i skalować działalność bez konieczności inwestycji początkowych w sprzęt i oprogramowanie. Większe przedsiębiorstwa mogą preferować rozwiązania hybrydowe, które pozwalają utrzymać wrażliwe dane w chmurze prywatnej, podczas gdy mniej krytyczne zasoby mogą być przetwarzane w chmurze publicznej.

Sektory takie jak ochrona zdrowia wykorzystują cloud computing do zarządzania elektronicznymi dokumentami medycznymi i wspierania telemedycyny. W edukacji uczelnie i szkoły korzystają z chmury do oferowania kursów online, przechowywania materiałów edukacyjnych i ułatwiania współpracy pomiędzy studentami a nauczycielami. Również sektor rozrywkowy i media używają cloud computingu go do streamingu, hostowania dużych bibliotek cyfrowych oraz zarządzania ogromnymi ilościami danych generowanych przez interakcje z użytkownikami.

Ograniczenia cloud computingu

Jednym z głównych wyzwań cloud computingu jest bezpieczeństwo danych. Ponieważ informacje przechowuje się na zewnętrznych serwerach, organizacje muszą polegać na środkach bezpieczeństwa stosowanych przez dostawców chmury, co może budzić pewne obawy, zwłaszcza w branżach regulowanych.

Kolejnym aspektem jest zależność od dostawcy usług – firmy mieć trudności ze zmianą dostawcy lub przeniesieniem danych z powrotem na lokalne serwery, co jest znane jako problem „vendor lock-in”. Może to ograniczać elastyczność firmy i jej zdolność do adaptacji do zmieniających się potrzeb biznesowych lub technologicznych.

Nie można też zapominać o problemach z wydajnością, szczególnie gdy aplikacje i dane użytkownika muszą być przesyłane przez Internet. W takich sytuacjach opóźnienia w dostępie do danych lub ich przetwarzaniu mogą wpływać na działanie krytycznych systemów biznesowych.

Warto też pamiętać, że chociaż przetwarzanie chmurowe jest postrzegane rozwiązanie efektywne kosztowo, oszczędności zależą od m.in. skali użytkowania, wymagań dotyczących przechowywania danych i specyficznych potrzeb aplikacji. W niektórych przypadkach koszty mogą być porównywalne lub nawet wyższe niż w przypadku utrzymania infrastruktury na miejscu.

Korzyści z cloud computingu

Cloud computing dzięki elastyczności, którą oferuje, pozwala organizacjom łatwo skalować zasoby do bieżących potrzeb, a także zdejmuje z organizacji konieczność inwestowania w drogie, stałe infrastruktury. Wykorzystując chmurę, przedsiębiorstwa mogą też korzystać z najnowszych technologii i innowacji bez konieczności ponoszenia kosztów ich zakupu i utrzymania, co pozwala szybciej wprowadzać innowacje i skraca czasu potrzebny na wprowadzenie nowego produktu na rynek.

Cloud computing poprawia też mobilność pracy, dając pracownikom dostęp do danych i aplikacji z dowolnego miejsca z dostęp do sieci. Dzięki temu mogą oni pracować zdalnie, co może przyczynić się do większej produktywności i efektywności operacyjnej. Warto też pamiętać, że większość dostawców chmurowych oferuje zaawansowane środki bezpieczeństwa, które często przewyższają te, które firmy mogłyby stosować samodzielnie.