雲端運算

      

概念說明

所謂「雲端」其實就是泛指「網路」,名稱來自工程師在繪製示意圖時,常以一朵雲來代表「網路」。因此,「雲端運算」用白話文講就是「網路運算」。舉凡運用網路溝通多台電腦的運算工作,或是透過網路連線取得由遠端主機提供的服務等,都可以算是一種「雲端運算」[4]。

雲端運算是個有著浪漫名字的科技新概念,基本上就是將目前PC中的儲存以及運算功能,全部放到一個超級電腦中心,也就是所謂的「雲」。「進入雲端」指的就是透過「網路」連結到這些超級電腦來處理資料,以後只要有一組密碼,任何可以連上網的電器,甚至是路邊的提款機,都能當成個人電腦[5]。

雲端運算亦可視為資訊科技之二次革命。猶如百年前汽車工業的製造廠開始利用輸送帶,設置裝配線。資訊科技最核心的「運算能力/ComputingPower」正悄悄在「雲端」進行。由現今主流的個人電腦運算轉移中央集權式的「資訊工廠」。

雲端運算的產業三級分層

三級分層指:雲端軟體、雲端平台、雲端設備 (整理引用自 Ref. [2])。

上層:雲端軟體 Software as a Service (SaaS)
打破以往大廠壟斷的局面,所有人都可以在上面自由揮灑創意,提供各式各樣的軟體服務。
參與者:世界各地的軟體開發者

中層:雲端平台 Poftware as a Service (PaaS)
打造程式開發平台與作業系統平台,讓開發人員可以透過網路撰寫程式與服務,一般消費者也可以在上面執行程式。
參與者:Google、微軟、蘋果、Yahoo!

底層:雲端設備 Infrastructure as a Service (IaaS)
將基礎設備(如IT系統、資料庫等)整合起來,像旅館一樣,分隔成不同的房間供企業租用。
參與者:IBM、戴爾、昇陽、 惠普、亞馬遜

Photo Credit: Wikipedia

有關雲端運算的專訪

林百里的願景與廣達的雲端佈局 / 文茜的世界財經周報 2009.11.22
趨勢科技張明正分析雲端運算 / 文茜的世界財經週報 2009.12.13

技術介紹

"Do Whatever We Can Do" to achieve Distributed Computing is the technology of so-called Cloud Computing.

The techology required is not new but very high, at least includes:
High-Performance File System (HDFS),
Large-Scale Database (HBase, Bigtable)
Hardware/Platform Virtualization and Hypervisor (Xen)
Parallel Programming

目前常用的雲端運算「技術組合」大致包括:
Google: The Google File System, Bigtable
Hadoop: HDFS, HBase, MapReduce, etc.
Xen (Virtualization)

由「分散運算」返回「集中運算」


個人電腦引領「分散運算」20多年後,以伺服器「集中運算」的潮流正捲土重來,這股潮流名之為雲端運算(cloud computing)。先前是電腦的運算、儲存功能分散到家家戶戶的個人電腦,現在是再度集中回到伺服器,由「雲端」的大型資料中心處理。

掌握這場革命的企業將能降低資訊成本,更有效使用資料數據。企業如果不能專精這種新的資訊流程,就外包給更擅長的公司。但這也帶來新風險,企業可能把自身關鍵資料的掌控權,交到外人手中。

這場地殼變動在幕後進行,一般企業主管渾然不覺。一般公司裡的資料中心基於安全理由,多深鎖大內,只有資訊部門負責看管;而且像是傳送收據、交易記錄與儲存企業機密這些資料中心的業務,常被視為理所當然。

但最近甲骨文(Oracle)併購伺服器大廠昇陽公司(Oracle),看重後者的高階伺服器以及思科(Cisco)要賣自家伺服器,都揭露了這場科技產業的新焦點。即便以個人電腦起家的微軟公司(Microsoft),也在建構世界最大的雲端運算系統之一。儘管微軟強調,雲端運算將與個人電腦體系共存。

集中運算可享規模經濟優勢

集中運算可享規模經濟優勢,高速網路完備則使運算中心的「算能」可輕易傳送。因此,大公司經營的巨型資料中心扮演愈來愈吃重的角色。微軟公司研究部門主管拉希德(Rick Rashid)指出,微軟、Google、雅虎(Yahoo)、亞馬遜(Amazon)屈指幾家公司,就買下20%的電腦伺服器。這些超級雲端運算中心的「算能」,都是過去的民間機構望塵莫及。

這些算能多被用來提供自家的網路服務,像是網路搜尋與電子商務。但這些龐大的運算能量,也逐步取代原本在個別電腦上執行的功能。

這有兩種方式。一是透過「網路服務」提供,例如改在網頁直接用 Google Docs 編輯文件,而不裝文書軟體。這在企業詞彙稱做「軟體即是服務(software as servive)」。有些公司藉此承包會計與客戶管理,例如 Salesforce 與 NetSuite。

第二種形式是廠商提供資料儲存空間以及原始資料(raw data)的運算能力,企業付費「租用」算能,就不必為臨時需求添購機器,甚至不必養自己的資訊部門。亞馬遜意外成為這方面的領先廠商,科技長佛格斯(Werner Vogels)說,亞馬遜伺服器逾半的算能是其他公司在使用,客戶包括紐約時報以及那斯達克。

許多企業也隨集中化趨勢,整合內部運算中心,以規模經濟降低單位資訊成本。例如,奇異公司(GE)的資料中心現在用掉集團45%的資訊預算,比三年前的25%大增。

軟體即是服務已成趨勢

但過份誇大雲端運算的趨勢有風險,思科資訊長馬拉傑諾(Dante Malagrino)說,這個詞只是「網路資源」的時髦講法。太陽底下無新事,資訊業尤其如此。在小型伺服器與個人電腦普及之前,中央伺服器本來就是常態。

但雲端運算已說明了「軟體即是服務」的潮流,也顯示企業現在更願意把運算需求外包出去。科技進步讓小公司能享有接近大公司的規模經濟優勢,這是經濟上的的強力誘因。

此外,今日顧客已習於 Google 與亞馬遜彈指間的服務,其他公司得設法看齊。與 Google 的超級工程團隊競爭的想法可能使自家資訊部絕望,那何不就用 Google 的服務?而且雲端運算的頂端可能只有少數幾家,下面卻可開啟更多應用商機。

龐大低價的運算能力,還不必苦等資訊部門,這為市場分析開創新的局面。企業可以藉此快速比對分析顧客資料,洞悉市場潮流。對於經理人來說,便宜充沛的電腦算能還能鼓勵他們嘗試新點子。

拉希德說,這種運算集中化對商業與社會的影響難以預測,因為最大的衝擊常不是舊有經驗所能推得。現在的想法是消費者將使用雲端的文書服務,而不安裝文書軟體,但這只是舊經驗的衍生看法,實際上常常並非如此。

虛擬化技術促成這場革命

雲端運算可能帶來的好處之一,是讓各種科學主題都能收集到海量資料,這可能使科技進展超出想像。

雲端運算興起的背後,是「資訊工作室」變成「資訊生產線」(Studio to Assembly Line) 的流程革命。這常被拿來與豐田對汽車業的衝擊比擬。而這場「資訊工業化」的觸媒是所謂的「虛擬化」技術(virtualizarion)。

虛擬化能使程式模擬成伺服器,讓一台實體伺服器可以同時運作多個「虛擬伺服器」。一般著眼的是這能提昇機器使用效率;但對雲端運算的關鍵處在於,虛擬化技術讓電腦運算與實體機器脫鉤,可以自由轉移。

虛擬伺服器可在繼續運作的狀況下,毫不中斷地轉換伺服器硬體、遷至其他資料中心。既然一台電腦的運算功能可以輕易轉到另一台;那麼,把程式運算從公司電腦轉到外包伺服器,也就只剩一步之遙。


雲端運算之分層


第一層 各個資料中心

第二層 雲端運算服務架構

第三層 各種應用服務程式

a.搜尋服務,例如Google

b.企業服務,例如Salesforce.com

c.一般服務,例如Google Docs

d.娛樂服務,例如YouTube

第四層 接收終端

例如筆記型電腦、智慧手機、手持裝置、iPod

雲端運算基礎訓練課程

Google 的雲端運算課程 (Google Code University):


趨勢科技課程 (http://www.wretch.cc/blog/trendnop09):
2.
Hadoop 與分散式檔案系統 HDFS http://www.wretch.cc/blog/trendnop09/21192609

相關技術


Reference

[5] 林百里的「雲端運算」專訪與雲端運算介紹 / 文茜的世界財經周報 (2009.11.22)

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