Архитектура облачных вычислений: всеобъемлющее руководство

• облачный
• 8 августа 2025 г.

Бипин Мишра

Это всеобъемлющее руководство по архитектуре облачных вычислений разбивает основные компоненты, модели развертывания и лучшие практики, которые стимулируют масштабируемые, безопасные и экономически эффективные облачные среды. В этом посте в блоге рассматривается, как хорошо структурированная облачная архитектура обеспечивает более быстрые инновации, операционную устойчивость и долгосрочную гибкость. Независимо от того, создаете ли вы облачные системы или модернизируете устаревшую инфраструктуру, это руководство обеспечивает стратегическую ясность и техническую проницательность, необходимую для принятия обоснованных, готовых к будущему решений.

Вы выбрали облако, но правильно ли вы спроектировали архитектуру?

От выбора правильной модели развертывания до балансировки масштабируемости с затратами, решения в области облачной архитектуры оказывают долгосрочное влияние на гибкость, устойчивость и рентабельность инвестиций. И с ростом сложности многооблачных вычислений, систем безопасности и выравнивания DevOps многие предприятия задаются вопросом: «Мы правильно создаем наше облако?»

В этом руководстве разбиты основы архитектуры облачных вычислений, от основных компонентов и стратегий развертывания до лучших практик, которым доверяют ведущие инженерные команды, предлагающие Облачные инженерные услуги Давайте рассмотрим идеи.

Что такое архитектура облачных вычислений?

Архитектура облачных вычислений относится к структурированной структуре, которая позволяет облачным приложениям и службам работать эффективно, безопасно и в масштабе. Она состоит из фронт-энда, бэк-энда, моделей доставки и сетевой инфраструктуры, которые работают вместе для доставки вычислительных ресурсов, таких как серверы, хранилище, базы данных и программное обеспечение, через Интернет.

Проще говоря, облачная архитектура определяет, как все построено и подключено в облачной экосистеме, включая то, как ресурсы предоставляются, управляются, защищаются и доступны пользователям и системам.

Преимущества облачной архитектуры

Для предприятий, которые ориентируются на цифровые нарушения, ожидания клиентов и сложности регулирования, облачная архитектура предлагает современную основу для масштабирования, инноваций и конкуренции во всем мире. Ниже приведены шесть основных преимуществ, которые руководители предприятий последовательно реализуют с помощью хорошо продуманной облачной стратегии:

• МасштабируемостьОблачная архитектура устраняет эти ограничения благодаря эластичности масштабирования (через механизмы автоматического масштабирования), позволяя организациям автоматически масштабировать вычисления, хранение и услуги на основе спроса в реальном времени. 
• Быстрее время выхода на рынокОблачные архитектуры обеспечивают быстрое прототипирование, автоматизированное тестирование и постоянное развертывание, позволяя предприятиям выпускать функции в течение нескольких дней, а не месяцев. Команды могут предоставлять среды по требованию, тестировать параллельно и развертывать через трубопроводы CI / CD.
• Эффективность затратВ отличие от традиционной инфраструктуры CapEx, облачная архитектура предлагает модель оплаты по мере продвижения, позволяющую предприятиям напрямую масштабировать ИТ-расходы с использованием бизнеса. Кроме того, авторизация, автоматическое планирование и безсерверные вычислительные модели помогают избежать чрезмерного предоставления.
• Сильная безопасностьВопреки ранним мифам, облачные архитектуры при правильном проектировании улучшают положение безопасности. Ведущие облачные платформы предлагают встроенные, постоянно обновляемые функции безопасности и рамки соответствия. Идентификационные средства управления и контроля доступа, шифрование данных, изоляция сети и инструменты обнаружения угроз встроены на каждом уровне. Кроме того, вы можете реализовать Облачная безопасность лучшие практики для повышения безопасности. 
• Высокая доступностьС облаком доступность спроектирована, а не предполагается. Предприятия могут проектировать системы геоизбытка, автоматического отказа и самозаживления, которые отвечают самым высоким требованиям времени безотказной работы. Кроме того, управляемые услуги упрощают доставку SLA с временем безотказной работы 99,99%.
• Ускоренная трансформацияОблачная архитектура закладывает основу для более широких инициатив по трансформации предприятия, от внедрения ИИ до модернизации данных до умной аналитики. Наследственные приложения могут быть переформатированы или переархитектурированы в облачные сервисы, открывая гибкость и интеграционный потенциал. Предприятия могут экспериментировать, повторять и масштабировать новые цифровые продукты, не замедляясь из-за инфраструктурных ограничений.

Облачные вычисления, в целом, как технология, предлагает множество преимуществ для бизнеса. Преимущества облачных вычислений Это помогает предприятиям стимулировать рост.

Основные компоненты архитектуры облачных вычислений

По своей сути, архитектура облачных вычислений - это план, который определяет, как облачные сервисы структурированы, поставляются и потребляются. Независимо от того, используете ли вы масштабируемые веб-приложения, модели ИИ с интенсивным использованием данных или ERP-системы корпоративного уровня, понимание архитектурных компонентов облака имеет важное значение для разработки надежных, безопасных и гибких цифровых систем.

Облачная архитектура обычно состоит из четырех основных слоев:

1. Frontend архитектура

Это слой, на котором пользователь взаимодействует с облаком. Фронтенд - это интерфейс между пользователями и облачными сервисами. Он включает в себя все, что пользователи видят и взаимодействуют с устройствами, браузерами и приложениями.

2.Бэкенд архитектура

Бэкэнд является основой облачных вычислений; он включает в себя всю инфраструктуру и логику, которые обеспечивают взаимодействие пользователей приложений.

Три компонента бэкэнд-архитектуры:

• ПрименениеОсновная логика программного обеспечения, которая обеспечивает ценность для конечных пользователей
• хранениеЭто компонент, который отвечает за хранение данных для работы приложения. Это помогает поддерживать высокую доступность и избыточность приложения.  
• ИнфраструктураИнфраструктура - это виртуализированный машинный зал облачного бэкэнда. Она обеспечивает необработанные вычислительные, запоминающие и сетевые ресурсы, необходимые для запуска приложений и услуг. Она включает в себя серверы, центры обработки данных, процессоры, графические процессоры, сетевое оборудование и программное обеспечение для виртуализации.
• Облачная среда RuntimeЭто место, где приложения выполняют свой код, обрабатывают транзакции и взаимодействуют с сервисами. Это мост между инфраструктурой и уровнями приложений.
• Инструменты безопасностиБезопасность встроена в каждый уровень архитектуры бэкэнда, от идентификации и доступа к шифрованию, мониторингу и предотвращению угроз. 
• База данныхБазы данных являются движками данных бэкэнд-архитектуры, позволяющими хранить, извлекать, анализировать и обеспечивать целостность транзакций. Типы облачных баз данных включают реляционные базы данных, базы данных NoSQL, базы данных в памяти и многое другое.
• УправлениеУровень управления обеспечивает видимость, управление и контроль облачных операций. Он обеспечивает понимание использования, здоровья, производительности и стоимости, критически важных для поддержания и масштабирования облачных экосистем. Ключевые инструменты включают платформы наблюдения, инструменты управления затратами, инструменты автоматизации развертывания, двигатели оркестровки и многое другое.

3. Модели облачной доставки

Облачные сервисы предоставляются с помощью трех основных моделей, каждая из которых предлагает различные уровни контроля, гибкости и ответственности. Выбор правильной модели, SaaS, PaaS или IaaS, зависит от ваших организационных целей, внутренних возможностей и ожиданий рынка.

• SaaSОн предлагает готовое к использованию программное обеспечение, размещенное в облаке. Конечные пользователи получают доступ к этим услугам через Интернет или мобильные устройства, не беспокоясь о базовой инфраструктуре или обновлениях. Примерами SaaS являются Google Workspace, Microsoft 365 и т. Д.
• PaaSНаличие платформы в качестве услуги обеспечивает полную среду разработки и развертывания в облаке, включая время выполнения, промежуточное ПО и инструментарий DevOps. Разработчики сосредоточены на создании приложений, в то время как платформа управляет инфраструктурой, масштабированием и исправлением. Примерами PaaS являются Google App Engine, Azure App Service, AWS Elastic Beanstalk и т. Д.
• IaaSЭта модель облачной доставки предоставляет виртуализированные вычислительные ресурсы через Интернет, предлагая максимальную гибкость и контроль. Предприятия управляют ОС, промежуточное ПО и приложениями, в то время как поставщик управляет физической инфраструктурой. Примерами IaaS являются Amazon EC2, Microsoft Azure VMs, Google Compute Engine и т. Д. 

Узнать подробно о IaaS vs PaaS vs SaaSВыбор лучшей модели облачных вычислений.

4. Сеть (интернет, интранет или межоблако)

Сетевые сети образуют соединительную ткань между пользователями, рабочими нагрузками и средами, будь то общедоступный Интернет, внутренние сети или распределенные по нескольким облакам.

Типы моделей развертывания облаков

Основными типами моделей развертывания облачных вычислений являются публичные, гибридные, частные и многооблачные, каждая из которых подходит для различных операционных потребностей, соответствия требованиям и инноваций. Каждая из этих моделей развертывания определяет, где живет ваша инфраструктура, как она управляется и как к ней обращаются. Типы моделей облачных вычислений Подробно.

• ПубличноеПубличное облако относится к облачным сервисам, предлагаемым сторонними поставщиками, такими как Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure и Google Cloud Platform (GCP), где ресурсы распределяются между несколькими арендаторами через безопасную среду с несколькими арендаторами. Ключевыми преимуществами этой модели являются мгновенная масштабируемость, экономичность, глобальный охват и многое другое. 
• частныйЧастное облако обеспечивает облачные возможности (виртуализация, масштабируемость и автоматизация), но предназначено для одной организации, либо локально, либо размещено в стороннем центре обработки данных. Эта модель предлагает больший контроль и настройку, более сильный суверенитет данных, безопасность, соблюдение стандартов и многое другое. Она идеально подходит для государственных учреждений, организаций здравоохранения, финансовых учреждений или предприятий с конфиденциальными / регулируемыми данными.
• ГибридныйГибридное облако объединяет как публичные, так и частные облака, обеспечивая мобильность данных и приложений между средами. Эта модель обеспечивает масштабируемость публичного облака с управлением и контролем частной инфраструктуры. Она предлагает переносимость рабочей нагрузки, возможности снижения рисков, оптимизацию затрат и многое другое.
• МногооблачныйСтратегия мультиоблачных вычислений использует двух или более облачных провайдеров (например, AWS + Azure + GCP), чтобы избежать блокировки поставщиков, улучшить избыточность и оптимизировать производительность в разных регионах или бизнес-единицах. многооблачная архитектура Это дает вам гибкость в выборе лучших услуг и помогает обеспечить непрерывность бизнеса.

Подробно изучите: Многооблако против гибридного облака: что подходит для вашего бизнеса?

Облачная архитектура лучшие практики

Чтобы создать интеллектуальную, масштабируемую, безопасную и экономически эффективную облачную архитектуру, вы можете рассмотреть возможность принятия лучших практик, таких как обеспечение безопасности, контроль затрат, обеспечение масштабируемости и многое другое.

1.Безопасность

С жесткими правилами, такими как HIPAA, SOX, CCPA, PCI DSS и растущим акцентом на федеральные рамки соблюдения, Облачные службы безопасности Поставщики гарантируют, что облачная архитектура предприятия имеет согласованную с соблюдением позицию безопасности.

• Архитектура нулевого доверияИспользование микросегментации, доступа к идентификационным данным и непрерывной аутентификации (через Azure AD, AWS IAM и т. Д.)
• Защита данныхШифрование данных в пути и в покое (с использованием алгоритмов, соответствующих FIPS) и централизованных инструментов управления ключами.
• СоблюдениеДизайн архитектуры в соответствии со стандартами, такими как HIPAA, GDPR, SOC 2 или ISO, в зависимости от отраслевых требований.

Если вы хотите повысить безопасность облака на шаг дальше, узнайте больше о том, что вы хотите сделать. ИИ в облачной безопасности.

2. Масштабируемость и производительность

Любое цифровое решение может испытывать быстрые, сезонные или обусловленные событиями всплески спроса, будь то всплески трафика электронной коммерции, финансовые транзакции в реальном времени или крупномасштабные рабочие нагрузки по анализу данных.

• Автомасштабируемые архитектуры: Используйте автомасштабирование на основе политики для вычислительных кластеров.
• Распределенная балансировка нагрузкиВнедрение облачных глобальных и региональных балансировщиков нагрузки для обеспечения доступности и оперативности.
• Безгосударственные услугиПроектирование микросервисов для горизонтального масштабирования и независимо от постоянного состояния.

Безсерверная архитектура часто рассматривается экспертами, ищущими высокую масштабируемость и производительность. Архитектура без сервера для разработки облачных приложений. 

3. Оптимизация затрат

Обеспечение баланса между производительностью, устойчивостью и прозрачностью затрат - вот что часто ищут предприятия. Облачное финансовое управление, широко известное как FinOps, имеет важное значение для принятия обоснованных архитектурных решений.

• Права на рабочую нагрузкуИспользуйте инструменты телеметрии и наблюдения (AWS Compute Optimizer, Azure Advisor) для постоянного согласования распределения ресурсов со спросом.
• Сберегательные планы и резервные случаи (RIs)• Соблюдать 1- или 3-летние резервные запасы или сберегательные планы для предсказуемых рабочих нагрузок, особенно в производстве.
• Распределение затрат и тегирование• Отметьте ресурсы с идентификаторами проекта, отдела или среды, чтобы обеспечить отслеживание затрат.

Узнать больше о Оптимизация облачных затрат лучшие практикиПотому что хорошо спроектированная облачная система эффективна не только по производительности, но и по стоимости.

4. Наличие и надежность

Доступность — это не просто время безотказной работы; это доверие клиентов, непрерывность работы и защита доходов. Облачные архитектуры должны обеспечить геоизбыточность, отказоустойчивость и готовность к аварийному восстановлению с первого дня.

• Резервное копирование и аварийное восстановлениеАвтоматизация снимков, использование межрегиональных резервных копий и моделирование восстановления (DR-буры) ежеквартально. Используйте инструменты, такие как AWS Backup или Azure Site Recovery.
• Многорегиональная архитектураРазвертывание критически важных рабочих нагрузок в нескольких регионах США или зонах доступности (например, AWS us-east-1 + us-west-2) для смягчения одноточечных сбоев.
• Увольнение и провалВнедрение избыточных систем и механизмов отказоустойчивости для обеспечения высокой доступности и минимизации простоев.

5. Автоматизация

Автоматизация является краеугольным камнем зрелости облака. От резервирования до исправления и развертывания до вывода из эксплуатации каждый ручной процесс в облаке является возможностью для трансформации.

• Инфраструктура как код (IaC)Используйте Terraform, AWS CloudFormation или Bicep для последовательного и повторяемого развертывания инфраструктуры.
• CI/CD EnablementВнедрение безопасных DevOps трубопроводов с использованием Jenkins, GitHub Actions или Azure DevOps с интегрированным сканированием безопасности и обеспечением соблюдения политики.
• Автоматизация безопасностиАвтоматизация сканирования уязвимостей, обнаружения дрейфа и аудитов соответствия в рамках жизненного цикла развертывания.

Если вы планируете миграцию в облако, проверьте это. Контрольный список облачных миграций.

Создание устойчивых современных облачных фундаментов с помощью MindInventory

В MindInventory мы используем стратегический, инженерный подход к трансформации облаков. От реархитектуры устаревших систем до развертывания масштабируемых многооблачных сред, наши облачные консалтинговые услуги Они были прибыльными, помогая предприятиям заложить техническую основу для гибкости, инноваций и долгосрочного роста.

Наша практика облачной инженерии основана на:

• Проверенные архитектурные рамки, соответствующие лучшим отраслевым практикам
• Глубокий опыт работы с AWS, Azure и Google Cloud
• Модели доставки, ориентированные на безопасность, в первую очередь на автоматизацию
• Бизнес-ориентированные результаты с измеримой рентабельностью инвестиций

Независимо от того, изучаете ли вы стратегию облачного происхождения, навигацию по сложности миграции или оптимизацию фрагментированного облачного следа, Протянуть руку для индивидуальной консультации.

FAQs в архитектуре облачных вычислений