AWS Certified Solutions Architect 05 - Adding a Compute Layer Using Amazon EC2

في هذه الوحدة نضيف طبقة حوسبة إلى بنية المقهى باستخدام خدمة الحوسبة المرنة Amazon EC2 من AWS. سنتعلم أساسيات EC2 من التهيئة والإقلاع ودورة الحياة. سنعرف كيف نختار الصورة المناسبة AMI وأنواع المثيلات (Instance Types) وكيف نختار الأنسب لحملك (workload). سنتعمق في خيارات التخزين (EBS, Instance Store, EFS, FSx) وتهيئة بيانات المستخدم (User Data) والبيانات الوصفية (Metadata) ومجموعات الموضع (Placement Groups). وأخيراً، سنستعرض نماذج تسعير EC2 (On-Demand, Reserved, Spot, Savings Plans) ونطبق ركائز البنية الجيدة التصميم (Well-Architected).

1️⃣ خيارات الحوسبة في AWS عند التشغيل

تقدم خدمة AWS عدة خدمات حوسبة لتناسب احتياجات مختلفة. تنقسم خيارات الحوسبة الرئيسية إلى خمس فئات: الآلات الافتراضية (Virtual Machines) مع خدمة Amazon EC2، والحاويات (Containers) مع خدمة Amazon ECS وخدمة Amazon EKS، والخوادم الافتراضية الخاصة (VPS) مع خدمة Amazon Lightsail، والنظام الأساسي كخدمة (PaaS) مع خدمة AWS Elastic Beanstalk، وخدمة بدون خادم (Serverless) مع خدمة AWS Lambda وخدمة AWS Fargate. توفر خدمة Amazon EC2 آلات افتراضية آمنة وقابلة لتغيير الحجم في السحابة. يمكنك استخدامها لتشغيل أحمال العمل بأحجام مختلفة. تتيح خدمة Amazon ECS تشغيل تطبيقات حاويات Docker على AWS. أما خدمة Amazon EKS فهي خدمة Kubernetes مُدارة تعمل في السحابة ومراكز البيانات المحلية. توفر خدمة Amazon Lightsail سعة حوسبة وتخزين وشبكات للمطورين لنشر المواقع وتطبيقات الويب بسرعة.

مطور يطلق تطبيقاً جديداً. لو كان التطبيق بسيطاً (موقع ثابت)، يستخدم خدمة S3. لو كان تطبيق ويب متوسطاً، يستخدم خدمة EC2 مع خدمة Elastic Beanstalk. لو كان تطبيق خدمات مصغرة (microservices)، يستخدم خدمة EKS أو خدمة ECS. لو كان وظيفة واجهة برمجة تطبيقات (API) تنفذ عند حدث، يستخدم خدمة Lambda. الاختيار يعتمد على متطلبات التطبيق.

2️⃣ خدمة Amazon EC2

توفر خدمة Amazon EC2 آلات افتراضية (VMs) في السحابة. توفر لك خوادم في دقائق. تتوسع تلقائياً صعوداً أو نزولاً حسب الحاجة. تدفع فقط مقابل السعة التي تستخدمها. تقدم خدمة EC2 أوسع منصة حوسبة في السحابة. يمكنك استخدامها لتوفير خوادم افتراضية (تسمى مثيلات EC2) والتحكم الكامل في موارد الحوسبة. يمكنك الحصول على مثيلات جديدة وبدؤها في دقائق. يمكنك توسيع السعة بسرعة مع تغير متطلبات الحوسبة. يمكنك أيضاً زيادة أو تقليل حجم الخوادم الموجودة. تدعم خدمة EC2 أنظمة تشغيل متنوعة مثل Microsoft Windows والعديد من توزيعات Linux. كما توفر مثيلات Mac تدعم macOS بشكل أصلي.

شركة جديدة تطلق خدمتها. في اليوم الأول، تختار مثيل t3.micro (رخيص). مع نمو المستخدمين، تنتقل إلى مثيل m5.large. مع نمو أكبر، تنتقل إلى مثيل m5.4xlarge وتفعّل خاصية التوسع التلقائي (Auto Scaling). كل ترقية تتم في دقائق دون انقطاع.

3️⃣ الافتراضية في Amazon EC2

تعمل مثيلات EC2 كآلات افتراضية على خوادم فعلية في مناطق التوفر (Availability Zones) التابعة لخدمة AWS. كل آلة افتراضية (VM) تشغل نظام تشغيل (OS) مثل Amazon Linux أو Microsoft Windows. يمكنك تثبيت وتشغيل التطبيقات على نظام التشغيل في كل آلة افتراضية. تعمل الآلات الافتراضية فوق طبقة المراقب الافتراضي (hypervisor) التي تحتفظ بها AWS. المراقب الافتراضي هو طبقة منصة تشغيل توفر للمثيل الوصول إلى موارد العتاد الفعلي مثل المعالجات والذاكرة والتخزين. بعض مثيلات EC2 تستخدم تخزين المثيل (instance store) المتصل فعلياً بالخادم المضيف ويوفر تخزيناً مؤقتاً. العديد من المثيلات تستخدم مخزن الكتل المرن Amazon EBS لقرص الإقلاع والتخزين الآخر. يوفر EBS وحدات تخزين كتلي مستمرة، مما يعني أن البيانات تبقى.

خادم فيزيائي واحد في مركز بيانات AWS يشغل 64 آلة افتراضية (VM) عبر المراقب الافتراضي (hypervisor). كل آلة افتراضية لها نظام تشغيل مستقل وذاكرة مخصصة ووحدة تخزين EBS خاصة. لو تعطلت آلة افتراضية، تنقل AWS العمل تلقائياً إلى أخرى. المستخدم لا يلاحظ شيئاً.

4️⃣ حالات استخدام Amazon EC2

استخدم خدمة Amazon EC2 عندما تحتاج: تحكماً كاملاً في موارد الحوسبة بما في ذلك نظام التشغيل ونوع المعالج. خيارات لتحسين تكاليف الحوسبة: المثيلات عند الطلب (On-Demand Instances) والمثيلات المحجوزة (Reserved Instances) والمثيلات الفورية (Spot Instances) وخطط التوفير (Savings Plans). القدرة على تشغيل أي نوع من أحمال العمل: مواقع بسيطة وتطبيقات المؤسسات وتطبيقات الذكاء الاصطناعي التوليدي (generative AI). من الاستخدامات الشائعة: خوادم الويب وخوادم التطبيقات وخوادم قواعد البيانات وخوادم الوسائط. تستخدم EC2 على نطاق واسع في: الحوسبة عالية الأداء (HPC) وتعلم الآلة وتحليل البيانات الضخمة والألعاب وخدمات DevOps والنسخ الاحتياطي والتعافي من الكوارث.

شركة تطوير ألعاب تستخدم مثيلات EC2 G5 (المعززة بمعالج GPU) لمعالجة الجرافيكس. تستخدم مثيلات EC2 C7g للحوسبة المكثفة في خوادم اللعبة. تستخدم مثيلات EC2 R6i لقواعد بيانات اللاعبين في الذاكرة. كل حمل عمل على البنية المناسبة.

5️⃣ خطوات تهيئة مثيل EC2

عند تشغيل مثيل EC2، اتبع هذه الخطوات: أولاً، ابدأ بصورة الآلة الأمازونية (AMI) وهي القالب المستخدم لإطلاق المثيل. توفر AWS بعض الصور بينما تأتي أخرى من منظمات خارجية متاحة في سوق AWS (AWS Marketplace). يمكنك أيضاً إنشاء صورة خاصة بك من مثيل موجود. ثانياً، اختر نوع المثيل. توفر Amazon EC2 مجموعة من أنواع المثيلات المحسّنة لحالات استخدام مختلفة. تتكون من مجموعات متفاوتة من المعالج (CPU) والذاكرة والتخزين وسعة الشبكة. ثالثاً، حدد زوج المفاتيح (key pair) إذا كنت ستتصل بالمثيل باستخدام SSH أو RDP. رابعاً، حدد موضع الشبكة والعناوين. خامساً، أضف التخزين. سادساً، أضف مجموعة الأمان (Security Group). سابعاً، اربط دور IAM. ثامناً، حدد بيانات المستخدم (User Data).

مطور يطلق مثيل EC2 جديداً. يختار: صورة (AMI) من البدء السريع (Quick Start) لنظام Amazon Linux 2023 ونوع مثيل t3.medium وزوج مفاتيح موجود وشبكة VPC افتراضية وشبكة فرعية (subnet) عامة ووحدة تخزين EBS بسعة 30 جيجابايت ومجموعة أمان تسمح بـ SSH وHTTP ودور IAM للوصول إلى خدمة S3. النتيجة: خادم جاهز في 90 ثانية.

📖 قاموس مصطلحات المحور الأول

المصطلح (English)الترجمةالمفهوم
Amazon EC2سحابة الحوسبة المرنةخدمة آلات افتراضية قابلة للتعديل في السحابة، العمود الفقري للحوسبة في AWS.
Hypervisorالمراقب الافتراضيطبقة برمجية تتيح لعدة VMs مشاركة نفس العتاد الفيزيائي.
Instance storeتخزين المثيلتخزين مؤقت مرفق بالخادم الفيزيائي، يضيع عند إيقاف المثيل.
AMIصورة الآلة الأمازونيةقالب لإطلاق EC2 يحتوي على نظام التشغيل والتطبيقات.
Key pairزوج المفاتيحمفتاح عام وخاص للوصول الآمن إلى EC2 عبر SSH.
Security Groupمجموعة الأمانجدار حماية افتراضي يتحكم في حركة الشبكة الواردة والصادرة.

1️⃣ صورة الآلة الأمازونية (AMI)

توفر صورة الآلة الأمازونية (AMI) المعلومات اللازمة لإطلاق مثيل. تحتوي على: قالب لوحدة الجذر (يحتوي على نظام التشغيل وبرامج أخرى مثبتة) وأذونات الإطلاق (تتحكم فيمن يمكنه الوصول) وتعيينات جهاز الكتلة (تحدد وحدات التخزين لربطها بالمثيل). تحتوي وحدة الجذر عادةً على نظام تشغيل وكل ما ثبت فيه من تطبيقات ومكتبات وأدوات. تنسخ خدمة Amazon EC2 القالب إلى وحدة الجذر للمثيل الجديد ثم تبدأ تشغيله. تتحكم أذونات الإطلاق في حسابات AWS التي يمكنها استخدام الصورة. يمكنك أيضاً إتاحة الصورة للعامة. تحدد تعيينات جهاز الكتلة وحدات التخزين الإضافية لربطها بالمثيل عند إطلاقه. يمكنك إطلاق مثيلات متعددة من صورة واحدة.

شركة تريد نشر 100 خادم ويب متطابق. تنشئ صورة (AMI) واحدة تحتوي على Ubuntu 22.04 وNginx وPHP وموقع الشركة. تطلق 100 مثيل EC2 من نفس الصورة. كل خادم متطابق مع البقية وجاهز في دقائق.

2️⃣ فوائد استخدام AMI

من فوائد استخدام صورة الآلة الأمازونية (AMI): قابلية التكرار (Repeatability): تحزم الصورة التكوين الكامل للمثيل ويمكن استخدامها مراراً لإطلاق مثيلات متعددة بكفاءة ودقة. قابلية إعادة الاستخدام (Reusability): المثيلات المنطلقة من نفس الصورة نسخ مطابقة لبعضها. هذا يسهل بناء مجموعات من المثيلات المتشابهة أو إعادة إنشاء بيئات الحوسبة. قابلية الاسترداد (Recoverability): لو فشل مثيل، يمكنك استبداله بإطلاق مثيل جديد من نفس الصورة. توفر الصور طريقة لنسخ احتياطي لتكوين المثيل بالكامل. إذا أجريت برامج إضافية أو تغييرات على التكوين، من الأفضل حفظها بإنشاء صورة جديدة.

مطور ينشر تطبيقاً. يحدث التطبيق بإضافة Redis للتخزين المؤقت. ينشئ صورة (AMI) جديدة من المثيل المحدث. لو فشلت البيئة في الإنتاج، يطلق مثيلاً جديداً من الصورة المحدثة في دقائق. البيئة الجديدة جاهزة بنفس التكوين.

3️⃣ اختيار AMI المناسبة

عند اختيار صورة الآلة الأمازونية (AMI)، استند إلى خمس خصائص رئيسية: المنطقة (Region): كل صورة موجودة في منطقة محددة. اختر الصورة في المنطقة التي تريد تشغيل المثيل فيها. يمكنك نسخ الصورة من منطقة إلى أخرى. نظام التشغيل (Operating system): اختر بين Microsoft Windows أو توزيعات Linux. تخزين جهاز الجذر (Storage for the root device): الصور تصنف إما مدعومة بخدمة Amazon EBS أو مدعومة بتخزين المثيل (instance store-backed). البنية (Architecture): 32-بت أو 64-بت ومعالج x86 أو ARM. نوع الافتراضية (Virtualization type): الأفضل هو نوع HVM. من مصادر الصور: البدء السريع (Quick Start) من AWS وصوري (My AMIs) التي أنشأتها بنفسك وسوق AWS (AWS Marketplace) من جهات خارجية وصور المجتمع (Community AMIs) (استخدمها على مسؤوليتك).

شركة تطور تطبيقاً على بنية ARM لتحسين الأداء. تختار صورة (AMI) لنظام Amazon Linux 2 (ARM). تختار نوع مثيل c7g.large (معالج Graviton). النتيجة: أداء أفضل بـ 40% وتكلفة أقل بـ 20% مقارنة بمعالج x86.

4️⃣ الفرق بين تخزين المثيل و EBS-backed

هناك فروقات مهمة بين الصور المدعومة بتخزين المثيل (instance store-backed) والصور المدعومة بخدمة Amazon EBS (EBS-backed). الصور المدعومة بخدمة EBS تتميز بـ: إقلاع أسرع وحجم جذر يصل إلى 16 تيرابايت (TiB) والقدرة على إيقاف المثيل والقدرة على تغيير نوع المثيل ورسوم تشمل استخدام EBS. الصور المدعومة بتخزين المثيل تتميز بـ: إقلاع أبطأ وحجم جذر محدود بـ 10 جيجابايت (GiB) ولا يمكن إيقاف المثيل (تشغيل أو إنهاء فقط) ولا يمكن تغيير نوع المثيل ورسوم تشمل تخزين S3. استخدم الصور المدعومة بخدمة EBS للتخزين المستمر (قواعد البيانات وتطبيقات الويب). استخدم الصور المدعومة بتخزين المثيل للتخزين المؤقت (التطبيقات التي لا تحتاج لاستمرارية البيانات).

قاعدة بيانات MySQL تحتاج لاستمرارية البيانات. تستخدم صورة مدعومة بخدمة EBS. لو فشلت البيئة، يطلق المهندس مثيلاً جديداً ويربط وحدة تخزين EBS الموجودة. تستأنف قاعدة البيانات من نفس النقطة دون فقدان.

5️⃣ دورة حياة مثيل EC2

عند إطلاق مثيل لأول مرة من صورة (AMI) أو عند بدء مثيل متوقف، يدخل في حالة معلقة (pending). هذه الحالة تعني أن المثيل يتم توفيره على خادم مضيف ويتم إقلاعه. عندما يقلع المثيل بالكامل ويصبح جاهزاً، يخرج من الحالة المعلقة ويدخل الحالة العاملة (running). في هذه المرحلة، يمكنك الاتصال بالمثيل عبر الإنترنت. من الحالة العاملة، يمكنك إيقاف المثيل. يدخل الحالة المتوقفة (stopping) قبل أن يصل للحالة المتوقفة (stopped). المثيل المتوقف أو المنتهي لا يتحمل نفس تكلفة المثيل العامل. لا تفقد البيانات في وحدات EBS. يمكن أيضاً إسبات (hibernate) المثيل مما يحفظ محتويات الذاكرة إلى وحدة تخزين EBS ثم يستأنف من نفس النقطة.

مطور يعمل على مشروع. ينهي العمل على المثيل في نهاية اليوم، فيختار إيقاف (Stop) بدلاً من إنهاء (Terminate). في الصباح، يختار بدء (Start). كل بياناته وبيئته محفوظة. التكلفة: صفر بينما المثيل متوقف، فقط رسوم EBS.

6️⃣ منشئ صور EC2 (Image Builder)

منشئ صور EC2 (EC2 Image Builder) هي خدمة من AWS تبسط إنشاء وصيانة والتحقق من صحة ومشاركة ونشر صور Linux أو Microsoft Windows. توفر واجهة رسومية لإنتاج صور للاستخدام على AWS وتوليد صور آلة افتراضية للاستخدام المحلي. من فوائدها: يتيح لك إنشاء صور تحتوي فقط على المكونات الأساسية مثل البرمجيات والإعدادات. هذا يقلل التعرض لنقاط الضعف الأمنية. قبل استخدام الصور في الإنتاج، يمكنك التحقق من صحتها باختبارات من AWS أو اختباراتك الخاصة. وأخيراً، يوفر تحكماً في الإصدارات لإدارة المراجعات.

شركة تحتاج لتحديث الصورة (AMI) شهرياً بآخر تصحيحات الأمان. تبني خط أنابيب منشئ الصور (Image Builder pipeline): يأخذ صورة أساسية ويطبق التصحيحات ويختبر وينشر صورة جديدة. كل شهر، صورة محدثة جاهزة تلقائياً دون تدخل يدوي.

📖 قاموس مصطلحات المحور الثاني

المصطلح (English)الترجمةالمفهوم
HVMالآلة الافتراضية بالأجهزةنوع افتراضية يستخدم امتدادات العتاد لأداء أفضل.
Quick Start AMIsصور البدء السريعصور AMI جاهزة من AWS لأنظمة Windows وLinux الشائعة.
AWS Marketplaceسوق AWSمنصة لشراء واستخدام AMIs من جهات خارجية معدة مسبقاً.
Pending stateالحالة المعلقةالمرحلة الأولى من حياة EC2 حيث يتم الإقلاع.
Hibernateالسباتحالة توفر EC2 حيث تُحفظ الذاكرة ثم يستأنف منها لاحقاً.
EC2 Image Builderمنشئ صور EC2خدمة آلية لإنشاء وصيانة ونشر AMIs آمنة ومحدثة.

1️⃣ تكوين نوع مثيل EC2

يحدد نوع مثيل EC2 تكوين المعالج (CPU) والذاكرة والتخزين وأداء الشبكة. قبل إطلاق مثيل، اعرف نوع العمل الذي سيشغله. هذا يساعدك على اختيار النوع المناسب. يعتمد نوع المثيل الذي تختاره على متطلبات الأداء والتكلفة لحمل العمل (workload). مع زيادة حجم نوع المثيل، تزداد كمية المعالجات الافتراضية (vCPU) والذاكرة والتخزين أيضاً. كل أنواع المثيلات من الجيل الحالي تدعم الشبكة المعززة (enhanced networking) ما عدا نوع T2. هذه الأنواع تضمن نطاقاً ترددياً ثابتاً وزمن استجابة أقل.

تطبيق تجارة إلكترونية (e-commerce) صغير يحتاج 2 معالج افتراضي (vCPU) و4 جيجابايت ذاكرة. مثيل m5.large يناسب تماماً. مع نمو التطبيق، يحتاج 8 معالجات افتراضية و16 جيجابايت. مثيل m5.2xlarge يصبح الأنسب.

2️⃣ اسم نوع مثيل EC2

تتبع أسماء أنواع المثيلات اتفاقية قياسية. يتكون الاسم من عدة أجزاء تصف الخصائص المختلفة. في مثال c7gn.xlarge: حرف c هو اسم العائلة (للحوسبة المكثفة) ورقم 7 هو الجيل (السابع، الأحدث) وحرف g يشير لمعالج AWS Graviton (ARM) وحرف n يشير لقدرات إضافية (محسن للشبكة وخدمة EBS) وكلمة xlarge هي الحجم. المثيلات ذات رقم الجيل الأعلى أكثر قوة وتوفر قيمة أفضل للسعر. ليس كل أنواع المثيلات تتضمن عائلة المعالج والقدرات الإضافية في الاسم. مثلاً، اسم m5d.xlarge لا يتضمن حرف عائلة المعالج.

مطور يقرأ اسم m6i.2xlarge. يفهم: m = للأغراض العامة، 6 = الجيل السادس، i = معالج Intel Xeon، 2xlarge = الحجم. يعرف أن هذا المثيل مناسب للتطبيقات العامة المتوسطة.

3️⃣ ملاءمة أنواع المثيلات لأحمال العمل

تصنف أنواع المثيلات إلى عدة فئات حسب حمل العمل (workload): الأغراض العامة (General purpose) مثل M, T, Mac لتطبيقات الويب وتطبيقات المؤسسات وخوادم الألعاب وبيئات التطوير. المحسّنة للحوسبة (Compute optimized) مثل C لمعالجة الدفعات والتحليلات الموزعة والحوسبة عالية الأداء (HPC). المحسّنة للتخزين (Storage optimized) مثل I, D, H لقواعد البيانات عالية الأداء والتحليلات في الوقت الفعلي. المحسّنة للذاكرة (Memory optimized) مثل R, X, Z للتخزين المؤقت في الذاكرة وقواعد البيانات عالية الأداء. الحوسبة المسرّعة (Accelerated computing) مثل P, G, F, Inf, Trn لتعلم الآلة والذكاء الاصطناعي وأحمال الجرافيكس. المحسّنة للحوسبة عالية الأداء (HPC optimized) مثل Hpc لتعلم الآلة العميق وأحمال الحوسبة عالية الأداء الكثيفة.

شركة تطور نموذج ذكاء اصطناعي (AI) للذكاء الاصطناعي التوليدي (generative AI). تختار مثيلات P5 (أقوى مثيل GPU حالياً). كل نموذج يستغرق 10 أيام للتدريب بدلاً من 90 يوماً. التكلفة أعلى لكن سرعة التدريب تبررها.

4️⃣ محسن الحوسبة من AWS (Compute Optimizer)

محسن الحوسبة من AWS (Compute Optimizer) هي خدمة تحلل تكوين ومقاييس استخدام مثيلات EC2 ومجموعات التوسع التلقائي (Auto Scaling). تولد توصيات تحسين لتقليل التكلفة وتحسين أداء أحمال العمل. يمكنك استخدام هذه التوصيات لتقرر الانتقال إلى نوع مثيل جديد. يستخدم المحسن تقنية تعلم الآلة من AWS (Amazon ML) لتحليل أحمال العمل. حالياً، يولد توصيات لعائلات المثيلات M, C, R, T, X. يصنف النتائج كـ: الموارد غير كافية (Under-provisioned) والموارد زائدة (Over-provisioned) ومثالي (Optimized) وغير قادر على التقييم (None).

شركة تدير 50 مثيل EC2 m5.4xlarge. يحلل محسن الحوسبة (Compute Optimizer) ويجد أن 40 منها تستخدم 15% فقط من المعالج (CPU). يوصي بالتخفيض إلى مثيل m5.large. التوفير الشهري: 8,000 دولار.

📖 قاموس مصطلحات المحور الثالث

المصطلح (English)الترجمةالمفهوم
vCPUوحدة معالجة افتراضيةتمثيل افتراضي لنواة المعالج في EC2، يساوي نصف نواة فعلية في بعض الحالات.
General purposeللأغراض العامةعائلة مثيلات M/T لتوازن بين CPU والذاكرة والشبكة.
Compute optimizedمحسنة للحوسبةعائلة C لمعالجة كثيفة للمعالج، مناسبة لـ HPC والـ batch processing.
Memory optimizedمحسنة للذاكرةعائلة R/X لقواعد البيانات في الذاكرة و big data.
Gravitonمعالج جرافتونمعالج ARM من AWS يقدم أداء أفضل بـ 40% وتكلفة أقل بـ 20% من x86.
Compute Optimizerمحسن الحوسبةخدمة AWS لتحليل أحمال EC2 وتقديم توصيات لتغيير الحجم.

1️⃣ نظرة عامة على تخزين EC2

لمثيل EC2 دائماً وحدة جذر ويمكن أن يحتوي على وحدة بيانات واحدة أو أكثر. لدى EC2 أربعة خيارات تخزين رئيسية: تخزين المثيل (Instance store) ومخزن الكتل المرن (Amazon EBS) ونظام الملفات المرن (Amazon EFS) ونظام الملفات FSx لخوادم Windows (Amazon FSx for Windows File Server). فقط تخزين المثيل أو وحدة EBS المدعومة بقرص صلب (SSD) يمكن استخدامها لتخزين وحدة الجذر. استخدم تخزين المثيل عندما تحتاج لوقت حوسبة أسرع والبيانات لا تحتاج للتخزين المستمر. إذا تم إيقاف المثيلات المدعومة بتخزين المثيل، تحذف كل البيانات. استخدم وحدة Amazon EBS إذا كنت تحتاج لاستمرارية البيانات. إذا أردت مشاركة وحدة بيانات بين مثيلات متعددة في نفس الوقت، استخدم خدمة Amazon EFS أو خدمة Amazon FSx for Windows File Server.

منصة تجارة إلكترونية (e-commerce): مثيل EC2 يستخدم وحدة تخزين EBS gp3 لوحدة الجذر (نظام التشغيل). يستخدم وحدة EBS io2 لقاعدة بيانات MySQL (أداء عالٍ). يستخدم خدمة EFS لمشاركة ملفات السجلات بين عدة مثيلات. كل نوع في مكانه المناسب.

2️⃣ بيانات المستخدم (User Data) للمثيل

عند تشغيل مثيل، يمكنك تمرير بيانات المستخدم (user data) لتنفيذها أثناء الإقلاع. بيانات المستخدم هي طريقة قوية لأتمتة التثبيت والتكوين على المثيل عند إطلاقه. يمكن استخدامها لتثبيت حزم Linux وتشغيل نصوص shell scripts وتكوين نصوص Windows PowerShell scripts وتثبيت شهادات SSL وتركيب أنظمة الملفات أو الاتصال بخدمات أخرى. تدعم EC2 بيانات المستخدم على شكل نصوص برمجية (script) لنظام Linux و PowerShell لنظام Windows. تنفذ بيانات المستخدم مرة واحدة عند إقلاع المثيل. للوصول إليها بعد الإقلاع، استخدم البيانات الوصفية للمثيل (instance metadata).

مطور يريد مثيل EC2 جاهزاً مع Nginx وPHP. يكتب بيانات المستخدم (user data): #!/bin/bash\napt update\napt install -y nginx php-fpm\nsystemctl start nginx. عند إطلاق المثيل، ينفذ النص تلقائياً. في دقيقتين، Nginx يعمل.

3️⃣ الوصول إلى البيانات الوصفية للمثيل

البيانات الوصفية للمثيل (Instance metadata) هي بيانات عن المثيل يمكن الوصول إليها من داخله عبر الإصدار الأول (IMDSv1) أو الإصدار الثاني (IMDSv2). تتضمن: معرف المثيل (instance ID) ومعرف الصورة (AMI ID) ونوع المثيل ومجموعات الأمان (security groups) ودور IAM والعنوان العام والخاص (public/private IP) والمنطقة. للوصول إلى البيانات الوصفية، استخدم العنوان 169.254.169.254. الإصدار الثاني (IMDSv2) أكثر أماناً ويتطلب رمزاً مميزاً (token). توجد بيانات المستخدم أيضاً في البيانات الوصفية. تستخدم التطبيقات داخل المثيل البيانات الوصفية للحصول على معلومات عن بيئتها دون تكوين ثابت.

تطبيق داخل مثيل EC2 يحتاج لمعرفة المنطقة. يستدعي curl http://169.254.169.254/latest/meta-data/placement/region. يقرأ النتيجة: us-east-1. يستخدم هذه المعلومة لتكوين موصل خدمة S3 للاتصال بالحاوية الصحيحة.

4️⃣ مجموعات الموضع (Placement Groups)

مجموعات الموضع (Placement groups) تتيح لك التحكم في موضع مثيلات EC2 على العتاد الأساسي. هناك ثلاثة أنواع: المجموعة العنقودية (Cluster): تجمع المثيلات داخل منطقة توفر (AZ) واحدة لاتصال شبكة عالي الأداء وزمن استجابة منخفض (low-latency). المجموعة الموزعة (Spread): توزع المثيلات على عتاد منفصل (رفوف مختلفة) لتقليل مخاطر الفشل المتزامن. المجموعة المقسمة (Partition): توزع المثيلات على أقسام منفصلة، كل قسم على رف منفصل، مناسبة لتطبيقات Hadoop وCassandra. اختر Cluster عندما تحتاج لأداء شبكة عالٍ جداً (HPC). اختر Spread عندما تكون المتطلبات حرجة ولا تريد فشلاً متزامناً. اختر Partition لتطبيقات البيانات الضخمة الموزعة.

شركة حوسبة عالية الأداء (HPC) تحتاج 100 مثيل EC2 c7gn تتواصل بسرعة عالية جداً. تضعها في مجموعة عنقودية (Cluster placement group). النتيجة: زمن استجابة بين المثيلات أقل من 5 ميكروثانية. مناسب للمحاكاة العلمية.

📖 قاموس مصطلحات المحور الرابع

المصطلح (English)الترجمةالمفهوم
Amazon EBSمخزن الكتل المرنتخزين كتلي مستمر مرفق بـ EC2، يصل إلى 16 TiB.
Amazon EFSنظام الملفات المرننظام ملفات NFS مُشارك بين عدة مثيلات Linux.
FSx for WindowsFSx لـ Windowsنظام ملفات مُشارك بين عدة مثيلات Windows.
User dataبيانات المستخدمسكريبت يُنفذ مرة واحدة عند إقلاع EC2 لأتمتة التثبيت.
Instance metadataبيانات وصفية للمثيلمعلومات عن EC2 يُمكن الوصول إليها من داخله عبر IP خاص.
Placement groupمجموعة الموضعتجميع منطقي لمثيلات EC2 للتحكم في موضعها الفيزيائي.

1️⃣ الطبقة المجانية من AWS: Amazon EC2

تقدم الطبقة المجانية من AWS (AWS Free Tier) للمستخدمين الجدد 750 ساعة شهرياً من مثيل t2.micro أو t3.micro (Linux وWindows) لمدة 12 شهراً. هذا يكفي لتشغيل مثيل EC2 واحد صغير طوال اليوم أو عدة مثيلات في أوقات مختلفة. يستمر لمدة 12 شهراً من إنشاء حسابك. يمنحك وقتاً كافياً لتعلم EC2 وتجربة خدمات AWS دون تكلفة.

طالب في جامعة يدرس AWS. ينشئ حساباً جديداً، يحصل على 750 ساعة من t2.micro مجاناً لمدة سنة. يطلق مثيلاً، يثبت WordPress، يتعلم. التكلفة: صفر.

2️⃣ نماذج تسعير Amazon EC2

تقدم خدمة Amazon EC2 عدة نماذج شراء لتحسين التكلفة. المثيلات عند الطلب (On-Demand Instances): ادفع بالساعة أو الثانية دون التزامات طويلة الأجل. مناسبة للأحمال القصيرة وغير المتوقعة. المثيلات المحجوزة (Reserved Instances) لمدة 1 أو 3 سنوات: خصم يصل إلى 72% مقابل التزام طويل الأجل. مناسبة للأحمال المستقرة. المثيلات الفورية (Spot Instances): اطلب سعة EC2 غير المستخدمة بخصم يصل إلى 90%. يمكن لـ AWS استعادة هذا المثيل عند الحاجة. مناسب للأحمال المرنة. خطط التوفير (Savings Plans): خصم يصل إلى 72% مقابل التزام بسعر ثابت لكل ساعة لمدة 1 أو 3 سنوات. المضيف المخصص (Dedicated Hosts): خوادم فيزيائية مخصصة لك. حجوزات السعة (Capacity Reservations): حجز سعة في منطقة توفر محددة.

شركة لديها موقع إلكتروني ثابت (يخدم 1000 زائر يومياً). تختار مثيلاً محجوزاً (Reserved Instance) من نوع m5.large لمدة 3 سنوات. التوفير: 60% مقارنة بالمثيل عند الطلب (On-Demand). للمعالجة الليلية (تحليلات) تستخدم المثيل الفوري (Spot). التوفير: 80%.

3️⃣ إرشادات تحسين تكلفة EC2

لتحسين تكاليف EC2، اتبع هذه الإرشادات: أولاً، اختر حجم المثيل المناسب لحمل العمل (لا تبالغ في الحجم). ثانياً، استخدم خاصية التوسع التلقائي (Auto Scaling) لإضافة أو إزالة مثيلات حسب الطلب. ثالثاً، استخدم المثيلات الفورية (Spot Instances) للأحمال المرنة. رابعاً، اشتر خطط التوفير (Savings Plans) أو المثيلات المحجوزة (Reserved Instances) للأحمال المستقرة. خامساً، أوقف المثيلات غير المستخدمة. سادساً، استخدم محسن الحوسبة من AWS (Compute Optimizer) لتقييم أحمالك. سابعاً، اختر المنطقة (Region) الأرخص. ثامناً، استخدم مثيلات ARM/Graviton للتوفير.

شركة تطوير برمجيات صغيرة تريد تقليل فاتورة AWS الشهرية. تحلل الفاتورة وتجد: 30% من المثيلات تعمل طوال اليوم لكن تستخدم فقط من 9 صباحاً إلى 5 مساءً. الحل: استخدام جدولة المثيلات (AWS Instance Scheduler) لإيقافها ليلاً. التوفير: 14,000 دولار سنوياً.

📖 قاموس مصطلحات المحور الخامس

المصطلح (English)الترجمةالمفهوم
On-Demand Instancesالمثيلات عند الطلبتسعير بالساعة/الثانية دون التزامات، مرن ومكلف نسبياً.
Reserved Instancesالمثيلات المحجوزةحجز 1-3 سنوات مقابل خصم يصل إلى 72%.
Spot Instancesالمثيلات الفوريةسعة EC2 غير مستخدمة بخصم يصل إلى 90%، قابلة للاسترداد.
Savings Plansخطط التوفيرالتزام مرن بسعر ثابت للساعة لمدة 1-3 سنوات، خصم يصل إلى 72%.
Dedicated Hostالمضيف المخصصخادم فيزيائي مخصص لحساب واحد، لتراخيص BYOL.
Capacity Reservationsحجوزات السعةحجز سعة EC2 في منطقة توفر لضمان التوافر.

🚀 الخاتمة

في هذه الوحدة تعلمنا أن خدمة Amazon EC2 هي خدمة الآلات الافتراضية الرائدة التي تقدم مرونة كاملة في الحوسبة السحابية. استكشفنا كيف نختار الصورة المناسبة (AMI) من البدء السريع وصوري وسوق AWS والمجتمع. تعرفنا على أنواع المثيلات الستة: للأغراض العامة والمحسّنة للحوسبة والذاكرة والتخزين والحوسبة المسرّعة والحوسبة عالية الأداء. عرفنا كيف نختار الأنسب باستخدام محسن الحوسبة (Compute Optimizer). تعمقنا في خيارات التخزين: تخزين المثيل وخدمة EBS وخدمة EFS وخدمة FSx. تعلمنا أتمتة EC2 عبر بيانات المستخدم (User Data) والبيانات الوصفية (Instance Metadata) ومجموعات الموضع (Placement Groups). وأخيراً، استعرضنا نماذج التسعير من المثيلات عند الطلب (On-Demand) إلى المثيلات الفورية (Spot) وخطط التوفير (Savings Plans) وكيف نحسن التكلفة. خدمة EC2 هي القلب النابض لأي بنية سحابية.

تعليقات



حجم الخط
+
16
-
تباعد السطور
+
2
-