Що таке хмарні обчислення: повний гайд з прикладами, типами та застосуванням

Придивіться до офісу, у якому працюєте. Імовірніше за все у ньому немає потужних серверів та власного дата-центру, але ви все одно щодня використовуєте сучасні онлайн-сервіси та інструменти ШІ, що вимагають неймовірних обчислювальних потужностей. Це стало можливим завдяки технологіям cloud computing. Сучасні хмарні обчислення перевернули уявлення про зберігання даних, роботу ПЗ, і як наслідок, про масштабування бізнесу. 

У цій статті розберемо, як працюють хмарні рішення. Ви дізнаєтеся, які існують типи хмарних сервісів, чим вони відрізняються, як вони розвиваються та яку користь їх впровадження може принести бізнесу у 2025 році. 

Принцип роботи хмарних обчислень

Почнемо з базових визначень. Хмарні обчислення – це модель надання обчислювальних ресурсів (серверів, сховищ, баз даних, софту) через мережу. Якщо 30 років тому вашим базовим сценарієм роботи в диджиталі був запуск ПЗ та збереження файлів на локальному комп’ютері, то сьогодні усе це можна робити через “хмару” віддалених серверів, доступних абонентам в режимі онлайн. 

Сам термін “хмара” описує логіку, в якій обчислювальні ресурси та сховища даних знаходяться на фізично віддалених серверах, але з погляду юзабіліті виглядають для користувача як монолітна система. Іншими словами, ви не бачите комп'ютера, який працює для вас, а просто отримуєте результат. Визначальну роль у цій моделі відіграє доступний та дешевий доступ до Інтернету, що забезпечує надійний зв`язок між користувачами та data-центрами. Не менше значення має і концентрація обчислювальних ресурсів, що дозволяє будувати комплексні сервіси з мінімальними витратами. 

Термін “хмарні обчислення” виник на початку двотисячних дещо спонтанно: хтось пов`язує його розвиток зі становленням Amazon, яка однією з перших почала надавати свої надлишкові серверні потужності у вигляді веб-сервісів. Інші пов'язують появу терміну з компаніями NetCentric и Compaq, що влучно описували концепцію та намагались зареєструвати товарний знак “хмарні обчислення” ще в 1997 році. 

Однак цим шляхом пішла уся технологічна індустрія. Коли йдеться про cloud computing, приклади можна знайти буквально усюди. Це і документи Google, і сховища даних на кшталт Dropbox, і комплексні сервіси рівня Salesforce. Лідером у цій царині залишається Amazon Web Services, що надає онлайн понад 200 сервісів з обробки даних. Одним з найскладніших прикладів хмарного сервісу наразі можна вважати ШІ-чатботів, що надають будь-якому користувачу доступ до просунутих LLM. 

Тож якщо ви хочете у двох словах описати принцип роботи хмарних обчислень – зверніть увагу на ChatGPT. Штучний інтелект, що базується на data-центрах за океаном, готовий відповісти на будь-яке ваше питання. 

Переваги та недоліки хмарних обчислень

Як хмари захопили світ? Cloud computing – технологія, що надає бізнесу вкрай важливі переваги. Йдеться про можливість користуватися просунутими диджитал-сервісами як готовим продуктом, без жодних зусиль щодо розгортання/підтримки. Але як і будь-який продукт, хмарні сервіси мають власні обмеження. Назвімо головні плюси та мінуси:

 Хмари – простий, зручний і доступний інструмент, але не магічний. Тарифні плани провайдерів регулярно зростають, а використання чужої інфраструктури пов’язане з ризиками втрати даних чи браку контролю над процесами. Саме тому бізнеси сьогодні все частіше обирають гібридні моделі або впроваджують альтернативні рішення, такі як граничні обчислення. 

Типи хмарних обчислень

Хмарні обчислення можна класифікувати у безліч способів. Але найчастіше фахівці виділяють такі типи хмарних обчислень, беручи за основу модель їх розгортання. 

• Публічна хмара. Це ресурси (сервери, сховища, мережі), що керуються стороннім  власником, провайдером послуг (наприклад, AWS, Google Cloud). Вільний доступ до цих ресурсів завдяки мережі має широке коло користувачів. Інфраструктура єдина, але дані різних клієнтів ізольовані. 

• Приватна хмара. На відміну від публічної, інфраструктура приватної хмари окремо розгортається для однієї організації. Вони може фізично розміщуватись на території самої компанії, але може також надаватись та обслуговуватись зовнішнім провайдером. Така логіка надає більш високий рівень безпеки та свободу кастомізації, але вимагає суттєвих витрат. 

• Гібридна хмара. Це рішення поєднує переваги публічної та приватної хмар, дозволяючи організаціям розподіляти робочі навантаження між ними. Чутливі дані та додатки можуть зберігатися в приватній хмарі, тоді як менш критичні – в публічній. Це забезпечує гнучкість та оптимізацію витрат.

• Мультихмарне середовище. Сьогодні організації також можуть використовувати декілька публічних хмар від різних провайдерів. Це дозволяє уникнути залежності від одного постачальника послуг, оптимізувати витрати та використовувати найкращі на ринку сервіси для конкретних завдань, підвищуючи ефективність усієї системи.

Хмарні сервіси: IaaS, PaaS, SaaS

З погляду бізнесу моделі хмарних обчислень сьогодні поділяються на три основних типи що відрізняються масштабами, але базуються на передплатній логіці. Розгляньмо у загальних рисах хмарні сервіси IaaS, PaaS, SaaS.

• IaaS (Infrastructure as a Service). Модель “інфраструктура як сервіс” (IaaS) передбачає надання через хмару комплексних рішень, таких як сервери, сховища і навіть цілі готові до застосування мережі. Користувач сам вирішує, яке ПЗ розгортати на цих обчислювальних ресурсах. Типові приклади IaaS cloud computing: AWS (Amazon Web Services), Microsoft Azure, Google Compute Engine (GCE) у Google Cloud.

• PaaS (Platform as a Service). Модель “Платформа як послуга” натомість надає клієнту середовище для розробки, запуску та управління додатками без необхідності керувати базовою інфраструктурою. Провайдер PaaS надає усе необхідне “залізо” та програмну базу. Типові приклади хмарних сервісів PaaS: Google App Engine, Heroku, Azure App Service, AWS Elastic Beanstalk.

• SaaS (Software as a Service). Це найбільш масова модель, що надає широкому колу користувачів готові до застосування онлайн-сервіси. Абоненти напряму отримують в мережі доступ до веб- або мобільних додатків – цей досвід близький до використання локального ПЗ, але без турбот про потужність локалього заліза чи наявності софту. Типові приклади: Google Workspace (Gmail, Google Docs), Microsoft 365 (Word, Excel), Adobe Creative Cloud тощо. 

 Такі широкі можливості масштабування зробили платформи для хмарних обчислень по-справжньому універсальним та повсюдним рішенням. Хмарами користуються буквально усі – від окремих користувачів до великих компаній. 

Хмарні обчислення у розробці софту

Хмарні обчислення стали невіддільною частиною сучасної розробки ПЗ. Cloud computing для програмістів може надати проєкту цілу низку переваг: 

• Масштабованість. Можливість швидко збільшувати або зменшувати ресурси (обчислювальні потужності, сховища) за потреби, що забезпечує гнучкість у відповідь на зміни навантаження.

• Гнучкість та швидкість розгортання. Швидкий доступ до інфраструктури та інструментів дозволяє прискорити розробку, тестування та розгортання додатків.

• Економія витрат. Мінімізація потреби у купівлі та підтримці власного обладнання, перехід до оплати за фактичне використання ресурсів.

• Автоматизація CI/CD. Хмарні сервіси спрощують впровадження практик безперервної інтеграції та безперервної доставки, автоматизуючи процеси збірки, тестування та розгортання.

• Надійність та відмовостійкість. Хмарні провайдери зазвичай забезпечують високий рівень надійності, резервного копіювання та відновлення даних після збоїв.

• Широкий спектр сервісів. Доступ до величезної кількості готових сервісів (бази даних, аналітика, машинне навчання тощо), що прискорює розробку та дозволяє зосередитись на бізнес-логіці.

• Співпраця. Спрощує розробникам спільну роботу над проєктами, надаючи спільний доступ до ресурсів та середовищ у будь-який час та в будь-якій локації. 

Хмара стала ідеальною платформою для реалізації практик безперервної інтеграції та безперервної доставки (CI/CD). Завдяки автоматизованим пайплайнам, розробники можуть швидко інтегрувати код, тестувати його та розгортати нові версії, значно прискорюючи випуск продуктів на ринок. Можливості хмарного CI/CD наразі входять до арсеналу інструментів Google cloud Computing platform (Cloud Build), AWS (AWS CodePipeline, AWS CodeBuild, AWS CodeDeploy) та Azure (Azure DevOps, Azure Pipelines). Популярні платформи на кшталт Jenkins, GitLab та Harness також отримали хмарний функціонал. 

Доступність та зручність хмар спричинили появу нових cloud native підходів до розробки, що передбачає побудову ПЗ з прицілом під роботу у хмарному середовищі. Cloud native архітектура передбачає створення мікросервісної архітектури, використання контейнеризації (наприклад, Docker, Kubernetes) та безсерверних обчислень, що підвищує відмовостійкість, швидкодію та адаптивність додатків.

Інженерія хмарних обчислень

Хто стоїть за створенням та розгортанням хмар? Цим займаються інженери хмарних обчислень. Cloud computing engineer — це фахівець, який проєктує, розгортає, керує та оптимізує хмарну інфраструктуру, а також додатки на її основі. Його роль полягає в забезпеченні ефективної та безпечної роботи систем у хмарному середовищі.

Для успішної кар'єри в напрямку cloud computing engineering потрібен широкий спектр навичок. Зокрема – глибоке розуміння хмарних платформ (AWS, Google Cloud, Azure), знання актуальних операційних систем, мережевих технологій, віртуалізації, контейнеризації (Docker, Kubernetes) та автоматизації (Terraform, Ansible). Важливими є також навички програмування (Python, Go), розуміння принципів DevOps, безпеки та моніторингу.

Фундаментом для інженирингу хмарних обчислень є хмарний сервер (cloud computing server). Саме він надає обчислювальні потужності для розміщення додатків та сервісів, забезпечує масштабованість та доступність. 

Останніми роками на хмарні сервери припадає все більше інтенсивних паралельних обчислень, пов’язаних з ШІ, машинним навчанням та обробкою Big Data. Відтак сьогодні інженерія хмарних обчислень потребує широкого застосування графічних процесорів (GPU), або аналогічних за продуктивністю рішень. Саме GPU cloud computing зробив ШІ-сервіси на кшталт ChatGPT масовими та загальнодоступними.

Безпека в хмарних обчисленнях

Попри усі переваги хмар, ця технологія несе в собі й певні ризики, пов’язані з кіберзахистом. Організація, що працює в хмарі, стикається з проблемами збереження контролю над даними в середовищі, яке їй не належить. Типові загрози та виклики кібербезпеки при тому нікуди не зникають, але й стають ще гострішими: витоки даних, зловмисні malware-атаки, несанкціонований доступ, вразливості в API, атаки типу DDoS тощо. 

Безпечне зберігання даних у хмарі реалізується через багаторівневі стратегії. Вони охоплюють шифрування даних як під час передачі (TLS/SSL), так і під час зберігання (at-rest encryption). Важливими є також системи управління ідентифікацією та доступом (IAM), моніторинг активності, фільтрація трафіку та регулярні аудити безпеки.

Фундаментальне значення у роботі з хмарами має дотримання стандартів, вимог та регламентів безпеки (security in cloud computing), зокрема – ISO 27001, SOC 2, HIPAA, NIST CSF, GDPR тощо. Такі регламенти можуть мати рекомендаційний характер (як NIST CSF), але все частіше впроваджуються урядовими й міжурядовими структурами як обов’язкові стандарти до кіберсистем (HIPAA, GDPR). Відтак їх дотримання важливе з погляду комплаєнсу, а також з погляду завоювання довіри користувачів і надання їм безпечного, якісного досвіду.

Безпека хмарних обчислень потребує постійного вдосконалення як від провайдерів cloud-послуг, так і від їхніх клієнтів. Адже загрози у кіберпросторі еволюціонують безперервно. Останніми роками все більше організацій враховують виклики безпеки при переході з публічних хмар на приватні, або ж при переході з хмарної моделі до підходу граничних обчислень. 

Хмарний хостинг та VPS

Хмари, серед іншого, змінили підхід до серверної логіки як такої. Тепер організація може використовувати можливості хмарного хостингу та VPS замість традиційного фізичного сервера з обмеженими ресурсами.

Традиційний хостинг (наприклад, віртуальний або виділений сервер) надає фіксовану кількість ресурсів на одному фізичному сервері. Це завжди ставило організації перед неприємним вибором: переплачувати за надмірні серверні потужності, аби мати певний “запас”, або ж ризикувати працездатністю своїх онлайн-сервісів у сценаріях різкого зростання трафіку, кібератак тощо. Натомість хмарний хостинг використовує мережу віртуалізованих серверів, дозволяючи динамічно масштабувати ресурси “вгору” або “вниз” за потреби. Це забезпечує більшу гнучкість та надійність. Крім того, організація платить лише за фактично використані серверні ресурси.

VPS-сервіси cloud computing для бізнесу пропонують низку переваг у порівнянні з традиційними віртуальними приватними серверами. Хмарний хостинг VPS дозволяє швидко масштабувати ресурси, інтегрувати резервне копіювання, обирати регіон розміщення та забезпечує високу продуктивність для вебсайтів, застосунків або баз даних. Розподілення навантаження у хмарі забезпечує відмовостійкість: якщо один фізичний сервер вийде з ладу, ваш VPS може бути автоматично перенесений на інший, мінімізуючи час простою. 

Відтак хмарні сервери та VPS є оптимальним вибором, коли ваш проєкт потребує високої масштабованості, гнучкості, надійності та ефективності витрат. Це ідеальне рішення для стартапів, компаній, що швидко зростають, розробників програмного забезпечення, а також для будь-яких проєктів з непередбачуваним або коливним навантаженням. Оренда VPS у хмарі дозволяє уникнути значних капітальних витрат на власне обладнання та зосередитись на розвитку бізнесу, а не на управлінні інфраструктурою.

Популярні провайдери хмарних обчислень

На світовому ринку хмарних обчислень домінують декілька величезних провайдерів, що пропонують широкий спектр сервісів. Передусім це “велика трійця”: Amazon Web Services, Microsoft Azure и Google Cloud. На них сумарно припадає понад 60% ринку послуг IaaS, PaaS та хмарних сервісів для хостингу. Окремо від “великої трійки” варто розглядати Alibaba Cloud – найбільшого провайдера хмар у Китаї. Уся решта ринку – це поле конкуренції між меншими гравцями: Oracle Cloud, Salesforce, IBM Cloud, Tencent Cloud та іншими. Розгляньмо найбільших гравців. 

• Amazon Web Services (AWS) є безумовним лідером: вважається, що на нього припадає близько 30% ринку. AWS пропонує вкрай широкий, різноманітний та пропрацьований набір послуг: обчислювальні потужності, сховища, інструменти для баз даних, машинного навчання, аналітики тощо. Аби презентувати Amazon web services, приклад знайти не важко. Приміром, безліч статичних веб-сайтів сьогодні розміщуються на Amazon S3 – це доступне об’єктне сховище повністю замінює сервер. 

• Microsoft Azure обіймає другу позицію на ринку із часткою в понад 20%. Рішення від Microsoft пропонує повний спектр хмарних послуг, інтегрованих з екосистемою Microsoft. Azure особливо популярний серед корпоративних клієнтів: він надає рішення для інфраструктури та платформних послуг, а також спеціалізовані сервіси для штучного інтелекту, IoT та гібридних хмарних середовищ.

• Google Cloud (GCP) – ще один велетень хмарних послуг, якому зазвичай приписують третє місце із часткою у 10-15% ринку. Набір Google cloud computing platform пропонує низку сервісів для обчислень, зберігання даних, аналізу Big Data, машинного навчання та ШІ тощо. До переваг Google cloud для бізнесу можна віднести потужні обчислювальні ресурси (Compute Engine), сервіси для контейнеризації (Google Kubernetes Engine) та розвинені інструменти для розробників.

• Alibaba Cloud Computing – один з найбільших провайдерів у світі, що домінує на китайському ринку та не підпускає до нього іноземних конкурентів, водночас розширюючи свою присутність в інших регіонах (передусім в Азії). Пропонує комплексні рішення для електронної комерції, баз даних, кібербезпеки штучного інтелекту та інших галузей. 

• Adobe Cloud Solutions (частина Adobe Creative Cloud) не є традиційним провайдером інфраструктурних чи платформних сервісів, тож його некоректно порівнювати з AWS чи Google Cloud. Однак ми додали його у список як великого постачальника публічних хмарних сервісів для креативних індустрій (Photoshop, Illustrator) та маркетингових інструментів (Marketo Engage, Adobe Analytics). Відтак про adobe creative cloud знають усі, його використання стало повсюдним у будь-яких індустріях та організаціях.

Ми свідомо не згадали декількох інших великих та важливих провайдерів: Oracle, IBM, Tencent та інших. Адже розбір усього ринку міг би стати темою окремого блогу. Крім того, зараз ми не будемо зупинятися на питаннях прайсингу, цін хмарного хостингу, та гайдів щодо кожного окремого сервісу, на кшталт реєстрації в Google cloud. Але в майбутньому це величезні теми обов’язково будуть висвітлюватись у нашому блозі. 

Майбутнє хмарних технологій

Хмарні обчислення стрімко еволюціонують, і 2025 рік демонструє це як ніколи. Одним із рушіїв прогресу є Cloud Native Computing Foundation (CNCF) – некомерційна організація, що була створена лідерами галузі для сприяння розвитку хмарно-орієнтованих технологій. Серед фундаторів CNCF – такі гравці як Google, Intel, Cisco, IBM, eBay, AT&T та безліч інших компаній. Організація сприяє розвитку відкритих стандартів, контейнеризації та і мікросервісів. Зокрема, CNCF підтримує та розвиває дуже важливі хмарні технології у розробці ПЗ: Kubernetes, Prometheus та Envoy.

Ще одним флагманським вектором розвитку Cloud Computing став штучний інтелект та Big Data. Хмари надають обчислювальні потужності та сховища, необхідні для обробки величезних обсягів даних і тренування складних моделей ШІ. Без них масштабування таких рішень було б неможливим. Понад те, саме система хмарних обчислень зробила інструменти ШІ доступними для широкого загалу. 

Серед головних трендів розвитку хмар у 2025 році можна виокремити зростання важливості GPU в cloud computing та глибоку автоматизацію управління хмарною інфраструктурою.

Графічні процесори останніми роками стали незамінним інструментом прискорення завдань машинного навчання, ШІ та обробки даних, і попит на них високий як ніколи. Втім ринок поступово переходить від універсальних GPU до більш ефективних спеціалізованих чіпів NPU (Neural Processing Unit). На відміну від графічних чіпів, вони цілеспрямовано створюються під завдання ШІ та машинного навчання. 

Водночас автоматизація розгортання, управління та моніторингу хмарної інфраструктури за допомогою інструментів Infrastructure as Code (IaC) та AIOps буде надалі оптимізувати операційні процеси, підвищуючи ефективність та мінімізуючи ризики помилок.

Підсумки

То що таке хмарні обчислення? Ця технологія стала основою цифрового світу, що оточує нас. Від документів Google та відеохостингів до комплексних платформ управління бізнесами та виробництвами – все базується на хмарах. Саме cloud-рішення роблять сучасні цифрові сервіси гнучкими, масштабованими та економічно ефективними. Понад те, вони роблять передові технології на кшталт ШІ та миттєвої обробки даних доступними для кожного користувача.

З розвитком AI, Big Data та GPU/NPU рішень хмарні інструменти ставатимуть ще ефективнішими та універсальнішим. Розробка програмного забезпечення в хмарі надала  розробникам неоціненні можливості CI/CD, масштабування ресурсів, співпраці та тестування в реальному часі. Cloud-native підходи забезпечують гнучкість та стійкість програмних рішень.

Для бізнесу переваги хмар є очевидними: гнучкість сервісів, що дозволяє компаніям миттєво адаптуватися до ринкових змін, ефективність витрат на сервери, забезпечення продуктивності та надійності, легкість впровадження новітніх технологій – ось лише деякі плюси, що лежать на поверхні. А якщо ви шукаєте можливості для реалізації цих переваг на практиці саме вашого бізнесу – не баріться, звертайтесь по консультацію до WEZOM просто зараз. Ми маємо величезний досвід розгортання та впровадження хмарних рішень у будь-яких масштабах.