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雲端運算專題報告 B508101010 吳子謙


雲端運算的演進 •

雲端運算技術( Cloud Computing )最早是由亞馬遜 Amazon 所提出 的一種軟體技術,因應網路購物平台而生的雲端運算。之後 Google 、 Microsoft 也跟進,而這個技術,其實早就已經存在我們的 生活中,而且應用持續擴大,成為生活中不可或缺的一部分。隨著網 際網路急遽發展下,硬體效能與行動裝置的高速運算需求提升,加上 寬頻的普及等各種面向,來觀察雲端運算的演進,可以由早期的網路 撥接( Modem )談起,歷經網路伺服器( Web Server )、主機代管 ( Web Hosting )、到現今發展的應用程式代管( ASP )。 最簡單的雲端運算技術在網路服務中已經隨處可見,例如「搜尋引擎 、網路信箱」等,使用者只要輸入簡單指令即能得到大量資訊;進一 步的雲端運算不只是做資料搜尋、分析的功能,更可以運用在生物科 學上,例如:解析癌症細胞、分析基因結構 DNA 、基因圖譜定序等 ;在未來更有智慧型手機( Smart phone )、衛星導航( GPS )等行 動裝置都可以透過雲端運算,發展出更多的應用服務。 “Cloud” 這個字最早是 Ramnath K. Chellappa 教授以抽象、簡單的方 式比喻複雜的電腦網路架構。在電腦流程圖中,網際網路常以一個雲 狀圖案來表示,因此可以形象地類比為雲運算。


雲端運算的示意圖


雲端運算的定義 • •

究竟什麼是雲端運算技術?它不是一個全新的技術,而是一個概念,因為 cloud computing 本身並不代表任何一項資訊科技的技術,它是一種電腦運算的概念。「簡單的說,就是把所 有的資料全部丟到網路上處理!」 Google 台灣總經理簡立峰說。 雲 端運算最簡單的意涵,就是將運算能力提供出來作為一種服務,使企業或個人可以透過網 路取得,也就是讓網路上不同的電腦同時幫你做一件事,大幅增進處理所需 要的速度。你所 需要的資料,不用儲存在個人電腦上,而是放在網路的「雲」上面,在任何可以使用網路的 地方就可以使用。有人主張將 cloud computing 翻譯為「計算雲」,但也有人將它解讀為「雲 端運算」;「雲」即是我們最常使用的網際網路( Interent );「端」則是指使用者端 ( Client )。意思是指使用者運用網路服務來完成事情的方式,雲端運算的目標就是沒有軟 體的安裝,所使用的資料都來自於雲端,使用者只需要連上雲端的設備與簡單的介面就可以 了。雲代表了規模龐大的運算能力,由服務供應商建造大型機房,提供各種軟體應用,讓用 戶隨時使用猶如超級電腦的運算能力與最新應用軟體,使用者卻不曉得伺服器的位置或資料 的所在,就像是天上的雲一般,虛無飄渺又抬頭即見。 維基百科上解釋雲端運算( cloud computing ),是一種基於網際網路的運算新方式,透 過網際網路上異構、自治的服務為個人和企業使用者提供按需即取的運算。雲端運算的資源 是動態、易擴充套件而且虛擬化的,透過網際網路提供的資源,終端使用者不需要了解「雲 端」中基礎設施的細節,不必具有相應的專業知識,也無需直接進行控制,只關注自己真正 需要什麼樣的資源以及如何透過網路來得到相應的服務。


雲端運算與網格運算的差別 •

雲端運算是一種電腦運算的概念,它本質上就是代表分散式運算 (distributed computing) 的 概念。而分散式運算簡單的說,就是讓一些不同的電腦同時去幫你做事情、進行運算,所以 不管你擁有幾台電腦,可以讓他們可以互相溝通,一起同時幫你做事情,這就是分散式運算 。 有人或許同時也聽過網格運算 (grid computing) 這個名詞,它是由一個鬆散耦合的電腦集群 組成的一個超級虛擬電腦,通常是用來執行大型的任務,相信很多人覺得它跟雲端運算 ( cloud computing )很像,這兩者均可以說是由分散式運算 (distributed computing) 所發展 出來的概念。「 cloud computing 」 在概念上跟 「 grid computing 」 並沒有非常嚴格的區隔 或是很大的不同,只是 grid computing 這個名詞出現得比較早,它將重點的概念放在異質系 統之間運算資源的整合,簡單來說,就是讓不同等級的電腦、或是不同作業系統的電腦,彼 此之間可以透過通訊標準來互相溝通,分享彼此的運算資源。在網際網路還沒有今天這麼發 達之前,許多企業採用 grid computing ,使用的原因是為了讓組織內部的網路資源達到更良 好的效率,比較知名的網格運算應該是 SETI (尋找外星人)計畫。 歸納出網格運算與雲端運算的差別在於,第一、網格運算以供專家使用居多,重點放在需要 複雜運 算的「單一任務」,例如基因定序、核爆模擬等,但雲端運算則比較偏大眾應用,大 部份的人在使用時其實不需要進行複雜的運算,但是由於「大眾」的數量相當龐 大,所以累 積起來的運算需求也相對的非常可觀;第二、為了方便管理並充份運用伺服器的效能,雲端 運算比較常使用「虛擬化」的技術;第三、以前的網格運算通 常也只是使用專屬的應用協定 和資料格式,但雲端運算則受到近幾年「網路服務」潮流的影響。但總而言之,我們能夠以 「雲端運算是平民化的網格運算」這句話來 說明他們之間的關係。


雲端運算與網格運算的差別 •

龐大的運算資源也就意味著提供更多樣化的新服務,所有 的人現在可以在網路上,利用各大企業開放出來的運算資源, 進行資料的運算或是提供服務給使用者,在這樣的情況之下 cloud computing 被提了出來。雲端運算的概念是以 Web 為前 端,資料全部放後端,使用者本身不需要放置資料。這樣使用 者可以不用擔心不同裝置上資料無法同步的問題,也可以隨時 取用它。 • 舉例來說,只要在我們身邊可以找到用來上網的裝置,不管是 手機或提款機都可以隨 時取得我們要的資料。既然資料都放在 雲端,運算自然應該也在雲端進行,因為這樣的效率最好,可 以減少資料在使用者與雲端之間傳輸的時間。現在無論是一般 的 使用者或是開發者,都透過網路來取得資料或是進行資料運 算,自己本身的運算資源雖然有限,還是可以透過網路進行複 雜的運算,結果資料就像是從天上的雲端掉 下來一樣。


雲端運算的組成與架構 •

1960 年,電腦科學家 John McCarthy 所提出雲端運算的基本概念,認為「電腦運算能力有一 天可能會變成諸如自來水、鐵路之類的公用設施」。而「雲端運算」這個名詞為什麼會在這 短時間內瞬間受到大家的關注?主要是因為 Web 興起所帶動的,近年來 Web 化的趨勢是將 資料都放在伺服器上,既然資料都在伺服器上,運算最好要在接近資料的地方進 行,所以運 算也在伺服器上才是比較好的作法,運算完成之後,將運算後的結果傳遞到客戶端即可。伺 服器需要龐大的運算能力才能應付眾多使用者所提出的運算需 求,所以需要將許多伺服器串 接起來。畢竟網路是由許多伺服器所組成,所以雲端運算的基礎是大量的伺服器,如果只用 一部超級電腦當伺服器,一樣可以提供相當 大的運算威力,這樣可以算是雲端嗎?恐怕不行 ,因為雲端運算強調的是許多伺服器聯合起來提供強大的運算能力。只有一部超級電腦或少 數幾部電腦,恐怕太薄 弱,無法形成雲,充其量是「水蒸氣」。

因此良好的雲端運算架構方式,必須具備以下三項特點: 一、彈性擴充:當運算規模增加,雲端要可以彈性變大,只要加上新的節點就可 以了,這樣的能力稱為水準擴充( horizontal scalability )。 二、負載平衡:讓伺服器之間的負載盡量平衡,免得某些伺服器太過繁忙,某些 卻太過閒置。 三、資料安全:資料重複( redundancy )存放在不同位置,確保資料安全。

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雲端運算對個人的影響 •

以前如果你要上網把要用的資料、程式抓下來,卻發現電腦硬碟容量 太小或軟體版本不對必須更新,像這樣煩人的事情而把自己弄到手忙 腳亂嗎?也因此你的個人電腦的功能必須夠強大,需要更快的中央處 理器、更大的硬碟容量、不斷更新版本的軟體。但如果進入雲端,等 於一下子擁有幾百台超級電腦在幫你處理,你可以不必再砸大錢升級 電腦配備,就能享受高速運算的能力。 《經濟學人》指出,這代表一次大轉移,如果你可以在線上存放越來 越多的資訊,也可以透過一般網頁瀏覽器取得各種軟體,擁有哪一款 電腦或使用哪一種軟體突然間變得不是那麼重要了。雲端運算時代一 旦真正來臨,你不必再背著筆記型電腦到處跑,電腦壞了、被偷了也 不要緊,因為你的資料都在雲端上。只要一組帳號密碼,就可以把所 有能上網的裝置,比方說隨便一支手機、一台衛星導航、甚至路邊的 提款機,都變成你的個人電腦。 其實最簡單的雲端運算技術,在網路服務中已經隨處可見,使用者只 要輸入簡單指令,就能得到大量資訊。現在有很多人已經將「照片」 、「信件」、「行事曆」及「分享文件」等,放在網路上,用手機、 用小筆電、用 PDA 裝置,隨時隨地,都可以取出來使用。


雲端運算對個人的影響 •

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根據 Jupiter Research 估計,直至 2012 年全球上網人數將達四分之一。全世界的上網人數 快 速成長,難以計數的行動裝置包含可連線的電腦、手機一直到汽車、家電甚至相機等。雲端 運算提供了一個平台,持續推動上網裝置的創新與開放性,以隨時連線 並輕鬆取得最新的相 關應用,讓使用者可整合多樣化的溝通管道和應用,如電話、電子郵件、文字、相片及 Facebook 狀態等,讓使用者能隨時更新。事實上,各式各樣的「雲」早就漂浮在你身旁,當 你開啟 Gmail 帳戶、在無名小站或 Flicker 上使用相簿分享照片、用 iPhone 上傳下載各種軟體 與遊戲的同時,你就已經漫步在雲端之上。雲端運算就是要把這些服務將更加完整、多樣化 。 綜合來說,雲端運算對個人來說有以下優點: (一)使用方便性:就是要讓你不必更新、不必花時間來安裝軟體,不必買伺服器,不必做 維修,一切都由網路服務幫你搞定。 (二)立即可上線:只要藉由任何上網平台,就可立即連線、離線存取等功能。 (三)操作更輕鬆:無需擔心管理和維護任何伺服器基礎架構,即使是應用程式擴充至上千 位使用者也一樣。 (四)程式開發社群:可加速應用程式開發,您可以加入由數千位開發人員所組成的社群, 他們和您同樣專注於雲端計算基礎架構的商業應用程式開發。


雲端運算與企業 • • •

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在不景氣的年代,使用雲端運算可直接幫企業節省成本、提升效率。雲端改變的不只是個人 生活,對於中小企業的影響更為巨大。雲端的具體代表物,就是一望無際的大機房,難以計 數的伺服器,需要更好的監控與調節系統,擁有相關技術的廠商也因而受惠。 (一)節省資金成本 IBM 大中華區雲端運算總經理譚瑞忠表示,當前企業砸大錢蓋機房架構 IT 設備,使用率卻不 到 15 %。換句話說,有將近 85 %的資源是浪費的。但如果改用雲端運算的技術,將機房設 備維護、網路管理與軟體升級通通交給雲端處理。根據麥肯錫的研究報告,一家規模兩百人 的公司,光是軟體的部分,至少可以比現在省下 30 %的成本。以防毒軟體為例,過去每出 一個新版本,企業就得要花大錢重新安裝,光是重新買一套的防毒軟體光碟、安裝、適應新 的作業系統,就要耗費大筆的人力物力;但如果跳上雲端,這些問題都迎刃而解,所有的更 新都在雲端上處理,螢幕上不會再跳出惱人的防毒訊號與警語,同時針對自己的需求,不必 再花錢買一堆用不到的功能。 (二)更新、升級更快速 用 過電腦的消費者或企業,都有這樣煩人的經驗,經常要添購軟硬體設備,尤其是企業 體資料流量大,需要有龐大的伺服器,要聘專人做維修與管理。擁有了這些以 後,不見得可 以就此高枕無憂,三天兩頭還要跟著軟體公司的腳步更新、升級;電腦出了狀況,要維修、 要更新版本、要換零件。企業無需擔心管理和維護任何伺服器基礎架構,即使是應用程式擴 充至上千位使用者也一樣。


企業使用雲端運算的優點 • 雲端計算基礎架構的基本概念已經受到許多全球最 大企業的 CIO 們的青睞,這些一度持懷疑態度的主 管們,在親身體驗過雲端運算技術所帶來的諸多效 益之後,歸納出以下的幾項優點: • 經過驗證的網路服務整合。 •   世界級的服務傳遞。 •   不需安裝任何硬體和軟體。 •   部署時速度更快,風險更低。 •   適合應用程式開發,支援深入自訂項目。 •   加強商業使用者的能力。 •   自動升級不影響 IT 資源。


雲端掀起產業商機 •

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2009 年 3 月, IBM 、思科、 EMC 、 SAP 等 20 多家知名科技公司、 以及近 100 家小公司,共同發布「開放雲端宣言」( Open Cloud Manifesto ):「雲端運算業者應同心協力,確保能透過公開合作和 適度採用標準,解決使用雲端運算可能遭遇的挑戰,包括安全性、整 合性、可攜性、互通性、管理、測量與監測等。」希望為雲端運算 ( Cloud Computing )建立標準,確保業者之間的相容性,讓客戶更 容易轉換平台。 (一)雲端運算帶來龐大的商機 2009 年,將有更多的企業將其營運所需的功能移到雲端運算,接著 Google 、 IBM 、微軟、 Yahoo! 等大廠也看上雲端運算的潛力,尤其 這些大廠本身的條件很容易發展雲端運算,再加上虛擬化已經展現實 用價值,兩相結合將有相乘效果,並且更加成熟(見圖 3 )。那麼雲 端運算的商機有多大?根據國際數據資訊中心( IDC )的資料顯示, 未來五年雲端服務的平均年成長率可望達到 26 %;市場調查機構顧 能( Gartner )將雲端運算列為 IT 產業未來十大趨勢首位,其報告指 出,至二○一二年《財星》( Fortune )五百大企業中會有四百家使 用各式不同的雲端運算服務。 使 Google 、微軟、亞馬遜 ( Amazon )、 IBM 、戴爾、昇陽、惠普等各科技大廠,都大舉跨入 雲端運算領域


企業界在雲端上的競爭 •

過去新技術的推廣是沿著學界、政府、業界這條線發展,最後才是個人,現在個人反而變成 新技術的最新採用者。積極推廣雲端服務的 Google ,也是從消費者開始,逐漸往企業端發展 ,漸次成形的 Google Apps 就是網路辦公室軟體,包括信箱、文件、投影片等。但 Google 並 不因此而滿足,今年才上線的 Google App Engine ,更是一個網路平台,讓開發者可自行建立 網路應用程式。 Google 之外,微軟是另外一家積極推動雲端運算的大廠,微軟的策略是軟體+服務,強調產 品的彈性化。十月微軟將發表最新的消費者產品線 live 與企業版 Online 動態,打算針對每一 種現有的軟體,發展出「相應的雲端服務」。據美國《商業週刊》引用高盛調查指出,有 9 %的受訪者打算除了現有軟體,額外使用更多微軟的雲端服務。 除了 Google 與微軟結合自己的優勢,提供軟體與網路平台作為雲端服務外,還有更多其 他領域的廠商,透過網路提供運算資源。最著名的例子就是網路零售業龍頭亞馬遜的「亞馬 遜網路服務」( Amazon Web Service ),把自己架設好的IT架構與資源開放給其他公司, 《經濟學人》指出,亞馬遜跨入雲端運算領域,有可能成為下一波網路龍頭。在基礎架構方 面,IBM也推出藍雲( Blue Cloud )計畫,建立第一座在中國無錫的大型商用數據中心, 其他像是微軟、昇陽、惠普等也都有類似打算。 防毒軟體龍頭趨勢科技也不落於人後,使用全球首創的「雲端運算」技術進行防毒,也就是 在網路上架一朵「防毒雲」,使用者不用像過去,得要把病毒碼下載到自己的電腦更新,而 是在網路上即時偵測惡意程式,只要透過網路連上防毒雲,就能即時在網路上偵測病毒,既 節省硬碟空間,也可縮短因應病毒爆發的處理時間。


雲端在台灣的發展 • •

廣達董事長林百里說:現在談雲端就會像幾年前談網路一樣,再不上就落伍了,雲端是「破 壞式創新」! Google 在台大力推動雲端計畫的軟體工程師葉平說:「現在大家對電力的信賴 ,未來也會成為對雲端服務的信賴!」。 雲端運算被視為明年全球十大企業科技趨勢之首, IBM 發表其「盤古雲端服務平台」在中 國無錫的案例,並宣布與清大合作,將 IBM 雲端技術引進台灣。 IBM 中國研究院副院長黃瑩 今天在台發表「盤古雲端服務平台」的架構和應用,以及 7 月起在中國無錫軟體區的經驗; 「盤古雲端服務平台」以中小企業為主,為業者提供低成本、可擴充及高安全性的營運網路 平台。 工 研院也宣布成立「雲端運算行動應用科技中心」,將雲端運算視為資通訊產業帶來革 命性的改變,為協助台灣業者能夠順利搶得先機,工研院特別成立雲端運算行動 應用科技中 心,未來工研院「雲端運算行動應用科技中心」將分別投入雲端硬體設備、系統軟體服務及 雲端運算產業應用等的研發。 國內電子公司廣達,近期才以一千萬美元約合新台幣三億二千萬元取得美商 IC 設計公司 Tilera 特別股,投入雲端運算晶片設計,並與麻省理工學院( MIT )合作,啟動 「 Qmulous 」計畫,成立新部門,將雲端運算列為未來十年的「新金礦區」。 顧能集團副總裁哈里斯( Mike Harris )分析,雲端趨勢對以代工見長的台灣廠商來說,是 威脅也是機會。因為發展雲端科技的關鍵技術都掌握在國外大廠手中,台灣缺乏這方面的研 發人才,難以與之抗衡;但如果能善用高度成熟的硬體設備技術,幫外商打造最新的貨櫃型 資料中心,那絕對是一大利基。


結論 • 儘管目前雲端運算發展尚未成熟,各方褒貶聲浪不斷,但從全 球角度來看,雲端運算勢在必行,發展是遲早要進行的事。雖 然現在國內只算是在萌發時期,政府和企業相關單位還是充滿 不確定的因素,但是也有許多國內外的企業家已經投入龐大的 資金以及心力,趨勢科技台灣區資深技術顧問戴燊說:「雲端 ,是我們不得不發展出來的技術!」從這句話可看的出來台灣 科技產業推向雲端運算的決心。 • 台 灣為全球包括電腦、手機、晶片及相關資通訊設備與關鍵零 組件的主要設計與生產地,政府為創造下一波經濟發展的動能 ,持續推動科技的應用服務的發展,協助台 灣業者快速進入雲 端運算的新興市場。我國經濟部業與微軟公司簽署新的技術合 作備忘錄,規劃在台灣成立「軟體暨服務卓越中心」,將與國 內資訊產業共同開發使 用在個人電腦、手機、電子書等手持裝 置的雲端技術應用服務,擴大招募研發人才,共同將台灣打造 為雲端運算產業鏈的重鎮。

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