الحوسبة بدون خادم (Serverless Computing)

الحوسبة بلا خادم هي نموذج تنفيذ سحابي حيث يقوم مزود الخدمة السحابية بإدارة تخصيص وتوفير الخوادم ديناميكيًا. يتيح هذا النهج للمطورين إنشاء وتشغيل التطبيقات والخدمات دون التفكير في البنية التحتية للخادم الأساسية. بدلاً من توفير وإدارة الخوادم، يقوم المطورون بنشر التعليمات البرمجية الخاصة بهم في شكل وظائف. يتم تنفيذ هذه الوظائف عند الطلب بواسطة المزود، وتتوسع تلقائيًا من بضعة طلبات يوميًا إلى آلاف الطلبات في الثانية. هذا النموذج للدفع حسب الاستخدام يجعله فعالاً للغاية لأحمال العمل ذات حركة المرور المتغيرة أو التي لا يمكن التنبؤ بها، وهو سيناريو شائع في تطبيقات التعلم الآلي (ML).

آلية عمل الحوسبة بدون خادم

يكمن جوهر الحوسبة بدون خادم في نموذج الوظيفة كخدمة (FaaS). في هذا الإعداد، يتم تقسيم منطق التطبيق إلى وظائف صغيرة ذات غرض واحد يتم تشغيلها بواسطة أحداث معينة. يمكن أن يكون الحدث طلب HTTP من تطبيق ويب، أو رسالة جديدة في قائمة انتظار، أو ملف يتم تحميله إلى التخزين السحابي.

عندما يحدث حدث مشغل، تنفذ المنصة السحابية على الفور الوظيفة المقابلة. تعالج المنصة جميع جوانب إدارة الموارد، بما في ذلك توفير مثيل الحوسبة وإدارة نظام التشغيل وضمان التوفر العالي و قابلية التوسع. بمجرد انتهاء الوظيفة من التنفيذ، يتم تحرير الموارد. هذا يلغي وقت الخمول للخادم ويضمن أنك تدفع فقط مقابل موارد الحوسبة الدقيقة التي يستهلكها تطبيقك. هذا مبدأ أساسي من مبادئ MLOps الحديثة.

التطبيقات في الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة

تعتبر البنية بلا خادم مناسبة بشكل خاص لمراحل مختلفة من دورة حياة الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي، وخاصةً لاستدلال النموذج.

• خطوط أنابيب البيانات الآلية: يمكن لوظائف Serverless أتمتة مهام المعالجة المسبقة للبيانات. على سبيل المثال، يمكن تشغيل وظيفة في كل مرة يتم فيها تحميل صورة جديدة إلى خدمة تخزين مثل Amazon S3. يمكن للوظيفة بعد ذلك تغيير حجم الصورة تلقائيًا، وتطبيع قيم البكسل، وتخزينها بتنسيق جاهز لتدريب النموذج.
• تقديم النموذج بفعالية من حيث التكلفة: لا تتطلب العديد من تطبيقات الذكاء الاصطناعي معالجة مستمرة وعالية الحجم. تتيح لك نقطة نهاية بدون خادم لنموذج رؤية الحاسوب نشر نماذج مثل Ultralytics YOLO دون الحاجة إلى صيانة خادم يعمل باستمرار، وغالبًا ما يكون مكلفًا. يتم تشغيل الوظيفة عند الطلب لمعالجة طلب وإيقاف التشغيل بعد ذلك، مما يقلل بشكل كبير من التكاليف التشغيلية. يبسط هذا النهج نشر النموذج للتطبيقات ذات أنماط الاستخدام المتقطعة.

أمثلة واقعية

1. تحليل الصور حسب الطلب: يسمح تطبيق الهاتف المحمول للمستخدمين بتحميل صور للنباتات لتحديدها. يؤدي كل تحميل للصور إلى تشغيل وظيفة بدون خادم عبر بوابة API. تقوم الوظيفة بتحميل نموذج لتصنيف الصور، وتحلل الصورة لتحديد أنواع النباتات، وتعيد النتيجة إلى تطبيق المستخدم. تحدث هذه العملية بأكملها في ثوانٍ دون خادم مخصص.
2. معالجة روبوتات الدردشة في الوقت الفعلي: في روبوت خدمة العملاء، تعتبر كل رسالة مستخدم حدثًا يؤدي إلى تشغيل دالة بدون خادم. تستدعي الدالة نموذج معالجة اللغة الطبيعية (NLP) لفهم نية المستخدم. بناءً على التحليل، قد يتم تشغيل دالة أخرى للاستعلام عن قاعدة بيانات أو استدعاء واجهة برمجة تطبيقات أخرى (API)، وذلك باتباع بنية تعتمد على الأحداث.

بلا خادم مقابل المفاهيم ذات الصلة

من المهم التمييز بين الحوسبة بدون خادم والتقنيات ذات الصلة:

• الحوسبة السحابية مقابل الحوسبة بدون خادم: الحوسبة السحابية هي التسليم الواسع لخدمات الحوسبة عبر الإنترنت. الحوسبة بدون خادم هي نموذج تنفيذ محدد داخل الحوسبة السحابية يؤكد على الإدارة التلقائية للموارد، وتجريد إدارة الخادم تمامًا. لا تزال نماذج السحابة الأخرى مثل البنية التحتية كخدمة (IaaS) تتطلب من المستخدمين توفير وإدارة الأجهزة الافتراضية.
• الحاويات مقابل عدم وجود خادم: تقوم أدوات الحاويات مثل Docker بتعبئة التطبيقات وتبعياتها. تعمل منصات التنسيق مثل Kubernetes على أتمتة نشر وتوسيع نطاق هذه الحاويات. في حين أن هذا يقلل من العبء التشغيلي، إلا أنك لا تزال تدير البنية التحتية للمجموعة الأساسية. تجرد المنصات غير الخادمة هذه الطبقة تمامًا؛ أنت تدير فقط كود الوظيفة. تعرف على كيفية استخدام Docker مع Ultralytics.
• الحوسبة الطرفية مقابل الحوسبة بدون خادم: تتضمن الحوسبة الطرفية معالجة البيانات محليًا على الأجهزة القريبة من مصدر البيانات. في المقابل، تقوم الحوسبة بدون خادم بتشغيل الوظائف في مراكز بيانات سحابية مركزية. يمكن أن يكون الاثنان متكاملين؛ يمكن لجهاز الذكاء الاصطناعي الطرفي (Edge AI) (مثل الجهاز الذي يعمل على NVIDIA Jetson) إجراء تصفية أولية ثم تشغيل وظيفة بدون خادم في السحابة لإجراء تحليل أكثر كثافة.

تشمل المنصات الرائدة بدون خادم AWS Lambda و Google Cloud Functions و Azure Functions. توفر هذه الخدمات البنية التحتية لإنشاء وتشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي بدون خادم بشكل فعال. يمكن لمنصات مثل Ultralytics HUB تبسيط نشر وإدارة النماذج بشكل أكبر داخل مختلف البنى، بما في ذلك الإعدادات بدون خادم.