Guide de l'architecture de l'informatique en nuage

Par rapport à une configuration matérielle classique, une architecture de cloud computing offre considérablement plus de flexibilité, de choix de conception et d'opportunités de réduction des coûts. Cependant, ces avantages ont un prix, car une plate-forme cloud est généralement plus complexe à comprendre et comporte plus de pièces mobiles qu'une infrastructure physique sur site moyenne.

Cet article est une introduction à l'architecture du cloud computing et les composants qui fonctionnent dans un environnement cloud. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment différents systèmes fonctionnent en tandem pour créer un cloud fonctionnel et fournir aux utilisateurs finaux des ressources informatiques à la demande (serveurs, applications, bases de données, réseaux, etc.).

Architecture de cloud computing expliquée

L'architecture de cloud computing fait référence à la combinaison de systèmes et de technologies qui, une fois intégrés, créent une infrastructure informatique qui résume, regroupe et partage les ressources à la demande sur un réseau. Chaque architecture cloud comporte deux composants principaux :

• Front-end (éléments visibles pour l'utilisateur final, tels que les applications Web et les navigateurs, les appareils mobiles, l'interface utilisateur, etc.).
• Back-end (la partie "cloud" du système avec le stockage des données, les serveurs dédiés, les systèmes d'exploitation, les mesures de sécurité, etc.).

Une architecture de cloud computing nécessite également un réseau via lequel le front et le back end communiquent. Les deux composants partagent généralement des données sur Internet, à moins qu'un architecte ne préfère utiliser un réseau privé (l'option incontournable dans l'architecture de cloud privé et hybride).

Quel que soit le type de réseau, la couche de communication entre le front et le back-end doit avoir :

• Bande passante élevée.
• Pas de latence.
• Haute disponibilité
• Sécurité réseau optimale.

Au cœur de sa conception, l'architecture de cloud computing est un mélange de :

• Architecture basée sur les événements (EDA) : Conception logicielle dans laquelle des services découplés produisent, détectent et réagissent aux événements système.
• Architecture orientée services (SOA) : Système dans lequel un ensemble de composants fournit des services à d'autres éléments via un protocole de communication.

Une entreprise a de nombreuses raisons de déployer une architecture de cloud computing, même si ces systèmes sont plus complexes qu'une configuration sur site. Certaines des principales raisons sont :

• Délai de mise sur le marché plus rapide.
• Provisionnement plus rapide des ressources
• Évolutivité en temps réel (haut et bas).
• La possibilité d'utiliser des solutions cloud natives (telles que Kubernetes).
• Conformité plus fiable grâce à une meilleure visibilité des données
• Économies (pas besoin de matériel sur site et contrôle strict de l'utilisation des ressources).

Architecture frontale de l'informatique en nuage

Le frontal agit en tant que client dans l'architecture et peut communiquer avec le back-end via Internet ou un réseau privé. Le composant frontal est visible pour l'utilisateur final et permet d'accéder à la plate-forme cloud.

Les deux principaux éléments du front-end sont :

• L'application ou le logiciel (généralement un navigateur Web ou une application native) que le client utilise pour accéder à la plate-forme cloud et interagir avec elle. L'application ou le navigateur dispose d'une interface utilisateur dédiée, que certains architectes cloud considèrent comme un composant frontal distinct.
• Appareil côté client par lequel l'utilisateur se connecte et interagit avec le navigateur ou l'application (téléphone portable, tablette, PC, ordinateur portable, etc.).

Les éléments du front-end sont responsables de :

• Permettre à l'utilisateur d'interagir avec le cloud.
• Envoi de requêtes au back-end via le middleware.
• Demander des services au back-end.
• Présentation de toutes les informations liées au cloud (utilisation des ressources, problèmes de sécurité, alertes de surveillance, modèles d'utilisation, etc.).

Le cloud gère plus de traitement que l'appareil côté client, ce qui est un autre avantage notable du cloud computing qui est particulièrement utile pour les équipes distantes et les entreprises ayant une politique BYOD.

Arrière-plan de l'architecture de cloud computing

Dans une architecture de cloud computing, le back-end fait référence au cloud lui-même. Ce composant contient divers systèmes, serveurs et unités de stockage qui ont plusieurs rôles clés :

• Exécuter des programmes et des applications liés au cloud.
• Donnez des fonctionnalités au frontal et répondez à toutes les requêtes envoyées par l'utilisateur.
• Déployer et faire évoluer les ressources
• Surveiller toutes les opérations et activités.
• Assurez la sécurité des données et des processus cloud.
• Connectez tous les services et applications.
• Exécuter des mécanismes de contrôle du trafic
• Gouverner les protocoles cloud.

Le fournisseur de cloud est celui qui gère le composant back-end. Cependant, certaines entreprises choisissent de développer et de maintenir leur cloud, auquel cas l'équipe interne devient responsable des opérations de back-end. Une entreprise peut également partager les tâches d'arrière-plan entre l'équipe interne et l'équipe du fournisseur (un choix courant dans les entreprises hautement réglementées qui doivent se conformer à HIPAA ou PCI).

Alors que le front-end n'est qu'une interface utilisateur avec une connexion, le back-end est ce qui donne au cloud ses principaux principes :

• Ressources à la demande qu'un utilisateur peut configurer sans l'aide d'un fournisseur de services.
• La possibilité pour un client de se connecter quel que soit l'emplacement.
• Mise en commun des ressources qui permet au fournisseur de mettre en commun les ressources et de servir plusieurs utilisateurs dans un environnement multilocataire dynamique.
• Élasticité rapide pour des réponses rapides à la demande des consommateurs
• Service mesuré qui permet à l'utilisateur final de surveiller en détail l'utilisation du cloud.

L'extrémité arrière a plus de composants et est nettement plus grande que son homologue avant. Vous trouverez ci-dessous un examen plus approfondi de chaque composant principal pouvant exister dans une architecture de cloud computing.

Couche d'application

Lorsqu'un utilisateur final interagit avec le frontal, la couche d'application du back-end reçoit la requête et gère les demandes du client. Cette couche a plusieurs rôles vitaux :

• Fournir aux utilisateurs un accès aux services cloud.
• Connectez l'arrière et l'avant.
• Répondre aux requêtes frontales
• Coordonner les besoins du client avec les ressources du back-end

Couche de service

La couche de service ajoute une utilité au back-end de l'architecture de cloud computing. Ce composant gère toutes les tâches et demandes via des services de stockage de données, des environnements de développement d'applications, des services Web, etc.

Les services peuvent effectuer diverses tâches et fonctions dans un environnement d'exécution cloud. Le type de services qu'un client peut utiliser dépend du modèle de prestation. Il existe trois principales méthodes de livraison basées sur le cloud :

• Infrastructure en tant que service (IaaS) : IaaS permet d'accéder et de contrôler les ressources de l'architecture de cloud computing (stockage de données, serveurs, infrastructure réseau, machines virtuelles, etc.).
• Logiciel en tant que service (SaaS) : SaaS permet à un client d'héberger un logiciel d'application dans le cloud. Dans un modèle SaaS, le fournisseur gère toutes les mises à niveau et le développement, et le fournisseur gère l'infrastructure sous-jacente.
• Plate-forme en tant que service (PaaS) : Le modèle PaaS fournit aux utilisateurs une plate-forme à la demande pour le développement de logiciels. Les fournisseurs hébergent la pile technologique complète et l'ensemble d'outils, mais l'utilisateur s'occupe du développement logiciel, de la gestion des applications et des mises à jour.

Les modèles de livraison ne sont pas des modèles de déploiement cloud (tels que hybride, communautaire ou multi-cloud). Alors que le modèle de livraison détermine le type de services auxquels les utilisateurs ont accès, le modèle de déploiement définit le type de cloud en question.

Middleware

Le middleware fait référence aux composants logiciels qui permettent aux appareils et aux applications en réseau de communiquer. Ce composant est responsable des connexions entre :

• Applications.
• Services.
• Nuages ​​d'exécution.
• Unités de stockage.
• Appareils d'infrastructure.
• Solutions de sécurité.
• L'avant.

Comme dans un centre de données traditionnel, le middleware s'appuie sur des bases de données et des applications de communication pour établir la coordination entre les différents systèmes.

Stockage en nuage

Le stockage est la section du back-end qui conserve toutes les données du cloud. Le type et la capacité de stockage dans le cloud varient en fonction du fournisseur de cloud et des exigences du client. Ce service de cloud computing permet à l'utilisateur de stocker des données dans le cloud au lieu d'un stockage de données sur site, ce qui est à la fois une option plus sûre et plus pratique.

Infrastructure cloud

Bien que l'utilisateur final ne voie ni n'interagisse jamais avec l'infrastructure cloud, les clouds nécessitent également du matériel. L'infrastructure cloud comprend toutes les fonctionnalités d'une salle de serveurs standard dans un centre de données, notamment :

• Serveurs.
• Unités centrales de traitement (CPU).
• Unités de traitement graphique (GPU).
• Cartes mères.
• Unités de stockage (disques durs et SSD).
• Équipement de mise en réseau avec routeurs et commutateurs
• Cartes réseau et accélératrices
• Infrastructure de refroidissement et d'alimentation.

La couche d'infrastructure comprend également les logiciels nécessaires pour exécuter et gérer tout le matériel.

Hyperviseur

Un hyperviseur est un logiciel qui crée et exécute des machines virtuelles. Un hyperviseur alloue les ressources d'un seul appareil (processeur, mémoire, stockage, etc.) et permet à plusieurs machines virtuelles avec des systèmes d'exploitation distincts de s'exécuter sur le même appareil.

La virtualisation fournie par un hyperviseur augmente l'efficacité des serveurs, du stockage et de la mise en réseau dans un cloud multi-tenant. Cependant, ce composant peut avoir un impact sur les performances globales si le périphérique hôte possède trop de machines virtuelles.

Logiciel de gestion

Le logiciel de gestion d'une architecture de cloud computing garantit que toutes les opérations et tous les programmes se déroulent de manière fluide et efficace. Certaines des tâches que ces systèmes effectuent sont :

• Audit de sécurité et de conformité
• Surveillance des performances et de la capacité.
• Suivi de l'utilisation.
• Déploiement de nouvelles applications.
• Intégration des données.
• Gestion de la reprise après sinistre

Le logiciel de gestion comprend également des programmes et des outils d'automatisation. L'automatisation est une valeur fondamentale du cloud et l'un des principaux arguments de vente de la technologie. Dans une architecture de cloud computing, les outils d'automatisation ont trois tâches essentielles :

• Augmenter ou réduire pour répondre aux besoins d'utilisation ou de trafic
• Assurez la gouvernance dans l'ensemble de l'environnement cloud.
• Réagissez aux événements en suivant les instructions d'un seuil prédéfini ou d'une politique cloud.

Couche de sécurité

La couche de sécurité est un aspect vital de l'architecture cloud. Étant donné que la plupart des clouds au niveau des fournisseurs constituent un environnement mutualisé à haut risque, les fournisseurs s'appuient généralement sur diverses techniques pour garantir la sécurité du cloud computing, telles que :

• Sauvegardes de données régulières et immuables.
• Chiffrement des données (au repos, en mouvement et en cours d'utilisation)
• Outils de débogage haut de gamme
• Pare-feu virtuels (à la fois pour l'ensemble de la configuration et entre les locataires).
• Principes de sécurité zéro confiance
• Authentification multifacteur et mots de passe forts.
• Systèmes de détection d'intrusion (IDS).
• Logiciel anti-programme malveillant et antivirus.
• Prévention contre les ransomwares

Bonnes pratiques d'architecture de cloud computing

Il n'existe pas de manière unique de créer une architecture de cloud computing efficace, mais quelques directives s'appliquent à chaque conception. Voici les bonnes pratiques à prendre en compte lors de la conception d'une nouvelle architecture ou de l'adaptation d'une architecture existante :

• Adoptez une approche axée sur la sécurité : Lors de la création d'une architecture, votre équipe de sécurité ou SecOps doit intégrer la protection dans la conception dès le départ. Plus le système de sécurité est robuste au départ, moins vous courez de risques de fuites et de violations de données à mesure que vous développez l'environnement.
• Planifier les pics d'utilisation : Essayez de prévoir et de comprendre comment la configuration se comportera pendant les charges de travail régulières et de pointe. Assurez-vous que l'architecture fonctionne correctement dans n'importe quel scénario et préparez des mécanismes optimaux pour la mise à l'échelle.
• Ne prenez aucun risque avec la cybersécurité : Outre la planification de la sécurité dès le départ, vous devez également protéger votre architecture avec toutes les mesures de cybersécurité disponibles. Trouvez un fournisseur qui propose le chiffrement des données, la gestion régulière des correctifs, la protection des points de terminaison, la reprise après sinistre dans le cloud et des politiques robustes.
• Configurez une surveillance continue : La surveillance continue de l'environnement avec un outil tel que Nagios pour les problèmes de performances et d'utilisation crée des modèles perspicaces qui aident à optimiser la configuration.
• Optimiser et réduire les coûts : Tirez parti des processus automatisés et du suivi de l'utilisation pour éliminer les dépenses inutiles et vous assurer que vous ne dépensez pas trop en ressources.

Prêt à abandonner le matériel sur site ?

Le concept d'architecture de cloud computing reste vague pour de nombreux managers et équipes. Fournir cet article aux membres du personnel non technique vous aidera à démystifier le cloud et à rapprocher votre entreprise de la migration vers le cloud.