1. Challenges and Opportunities of
Cloud Computing
雲端運算所面臨的挑戰與機會
中央研究院 資訊科學所
陳國益 (Kuo-Yi Chen)

2. Outline
 雲端運算概念
 雲端服務
 雲端技術
 虛擬化技術
 總結
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3. 雲端運算的概念
Internet
公司A 網路上成千上萬的電腦連線 公司B
電腦B
電腦A
Internet
公司A 網路上成千上萬的電腦連線 公司B
電腦A 電腦B
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4. 雲端運算的概念 (cont.)
當電腦連上了網際網路、通往
外面的世界時，也就代表電腦
連上了” 雲” 。 網際網路
(雲)
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5. 雲端運算的概念 (cont.)
雲端運算要使用網際網路上
另一端的電腦幫我們處理事情
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6. 雲端運算的概念 (cont.)
雲端運算可以使用網路另一端運算能力
強大的電腦幫你處理事情，
即使運算能力不佳的裝置，如手機，也
可使用只有高速電腦才能執行的功能。
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7. 雲端運算的發展歷史
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8. 雲端運算的概念 (cont.)
 雲端運算不是一種新技術，也不是一種新產品，只能
說是一種概念
 網際網路上資源利用的一種概念
 利用網路使不同的電腦跨越距離的障礙，彼此合作
 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
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9. 雲端運算的概念 (cont.)
 雲端運算服務通常提供通用的透過瀏覽器存
取的線上商業應用，軟體和資料則儲存在資
料中心 (data center)
 簡單來說，雲端運算就是一個大型整合之分
散式系統，使用者只需著重自己的需求，不
必理會分散式系統架構之細節
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10. 雲端運算的概念 (cont.)
 因此，雲端不只是網路！
 雲端技術包含了儲存設備、虛擬化技術、網路服
務、 B2B 、 B2C 等技術
 定義上，雲端計算可概分為二大類 *
 「雲端服務」 (Cloud Computing Services)
 「雲端技術」 (Cloud Computing
Technologies)
*Ref: Gartner Inc. 2010
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11. Outline
 雲端運算概念
 雲端服務
 雲端技術
 虛擬化技術
 總結
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12. 雲端服務
 雲端的服務需由服務商持續提供，通常
為持續性收費，而非賣斷式的收費。
 類似水、電費、手機通信費的收費模式
，可得到較長久穩定的收益。
 可依服務使用的質與量來實行不同等級
的收費，如可依服務的功能多寡、使用
容量大小來定價。
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13. 雲端服務商業實例 (cont.)
 商業實例：
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14. 雲端服務商業實例 (cont.)
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15. 雲端服務商業實例 (cont.)
Amazon Elastic Compute
Cloud (Amazon EC2)
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16. 雲端服務商業實例 – 網站架設
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(Dreamweaver Web Editor)

17. 雲端服務商業實例 – 文件處理
 Google Docs
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18. 雲端服務商業實例 – 檔案儲存
 Dropbox
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19. 雲端運算造成的新現象
 資訊通訊科技的普及化 , 所以商業競爭的重
點將是服務與應用
 可攜式平台及其服務應用的蓬勃發展 , 例如
智慧型手機及其可下載的應用程式
 資料中心所需的硬體設備大量成長
 社群網路興起
 改變使用網路的產品與習慣 , 例如網路電視
取代有線電視 , Wiki 取代百科全書 .
 知識取得容易 , 數位落差漸漸消失 .
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20. 用白話來說就是… .
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21. 用白話來說就是… .
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22. 用白話來說就是… .
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23. 用白話來說就是… .
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24. 用白話來說就是… .
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25. 用白話來說就是… .
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26. 用白話來說就是… .
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27. 用白話來說就是… .
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28. 雲端服務的分類
 Software as a Service (SaaS)
 軟體租賃 / 需帳號密碼
 Youtube, Skype, MSN, facebook, Twitter
 提供了一個完整的應用程式作為服務
 Platform as a Service (PaaS)
 SalesForce.com 的 Force.com
 社交應用平台 (Facebook App Dev)
 網絡應用平台 (Google API)
 提供了一個應用程式開發的服務環境
 Infrastructure as a Service (IaaS)
 虛擬硬體租賃
 Amazon EC2 Cloud, IBM Blue Cloud
 提供了一個可無限擴增資源的虛擬硬體
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29. 雲端服務的市場分類比例
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30. 雲端運算的優勢
 降低成本
 透過租用即可享受不停滯的升級，企業將省下大半的硬體支出
 企業每十元的 IT 投資中，約有八元是用在既有系統的維修，而非
更新升級
 儲存空間不斷增加
 可加碼空間
 無需自己管理，無需擔心儲存空間何時用盡
 高度自動化
 雲端供應商一切幫您搞定，企業可以花更多的心思在創新上
 彈性
 基於 on demand 的基礎上，軟體的取得不再制式化與一成不變
 更高的行動力
 工作型態將會更倚賴行動設備
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31. 雲端運算面對的問題
 顧客面
 資料安全性 ( 資料儲存在雲端是否安全？）
 網路延遲速率 ( 雲端可能距離實體非常遙遠）
 應用多元化 ( 現有軟體應用尚未全部都有雲端服
務版本 )
 廠商面
 商業模式 ( 雲端運算商業模式困難 )
 顧客忠誠度 ( 顧客希望免費使用開放性的技術標
準，廠商需持續提升價值 )
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32. Outline
 雲端運算概念
 雲端服務
 雲端技術
 虛擬化技術
 總結
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33. 雲端運算技術層次
User Level 應用系統 / 終端設備系統
Programming-Level 程式語言
Web 2.0 介面 /Java 語言
控制與安全系統
Core-Level
網路化 / 虛擬化技術
System-Level 33

34. 顧客端 (User Level) 相關技術
 The programming techniques of mobile devices
 Object-C
 iOS (based on NeXTSTEP)
 Java
 Android Framework, DVM, Linux
 Device-related techniques
 GPS
 G-Sensors
 Gyroscope
 Wireless devices
 Backlight control
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35. 應用程式 (Programming Level) 相關技術
 The programming techniques of clients (browsers)
 Python
 JavaScript
 Java
 C#
 PHP
 Flash Action Script
 FBML, XFBML, FQL, etc.
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36. 雲端平台 (Core Level) 相關技術
 Database management
 Security control
 Access control
 J2EE techniques
 Net control/management, QoS
 B2B, B2C techniques
 Web services
 SOAP/XML/WSDL
 SOA techniques
 Virtualization techniques
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37. 基礎建設 (System-level) 相關技術
 Database administrator
 Storage devices
 Cluster computing
 Parallel/distributed computing
 Multi-core/many-core techniques
 Schedule techniques
 Data center management
 Power-saving techniques
 Heat dissipation
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38. Outline
 雲端運算概念
 雲端服務
 雲端技術
 虛擬化技術
 總結
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39. 傳統的 Server/Client 服務
 Web server
 Mail server
 Database server
 File server
 Proxy server
現在他們在哪裡
 Application servers ？
 Message cache server
* 這些服務早在雲端運算興起前就存在，現今亦未消失
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40. 這些 Server 以前是這樣的
Content server Application Server Stream server Web Server Instant msg server
Network
Management server Database server Firewall server Mail server
Print server
Computer Facilities
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41. 實際上像這樣…
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42. 傳統 server 架構的問題
 個別 server 有其獨立硬體資源與設定
 網路、電力、 I/O 存取與散熱
 維護及管理困難
 升級不易
 無法因應現有用戶需求動態調整硬體資源
 轉換硬體平台困難
 硬體損毀回復困難
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43. 有沒有可能… .
Stream server
Application Server Web Server
Content server
Instant msg server
A single Server
Management server
Mail server
Firewall server
Print server 43
Database server

44. 單一硬體平台的優勢
 單一硬體資源
 單一電源、網路、 I/O 存取、散熱
 易於管理及維護
 提供與硬體無關的虛擬機器
 可動態調整硬體資源
 易於升級
 易於備份與維護
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45. How put multiple servers into a single
hardware platform?
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46. Software maturity
 More than one credible player in the market
 Available and stable open-sourced software
 OS, DB, Web server, Java, PHP, gcc, etc.
 Established and mature software standards
 Web service, XML, SOAP, COM, etc.
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47. 三種主要虛擬化技術比較
全虛擬化 半虛擬化
硬體輔助虛擬化
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48. 雲端運算與虛擬機器 (cont.)
 易於分配、動態調整、量化實體主機的運算
資源，以便管理維護及定價收費。
 把電腦的資料量化，就可採用類似每一度的電，
就收費三塊錢的方式
 可依虛擬主機被分配到的儲存容量、 CPU 顆數、記憶
體大小來實行差別定價
 虛擬主機維護及管理極具彈性，可輕易地將
虛擬機從一台實體機搬移到另一台
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49. 雲端運算下之虛擬機器管理
 虛擬機架構的軟體雖具有基本的管理方式，但是
雲端計算之中所使用的數量會遠大於虛擬機軟體
所能提供，因此需要特別考慮虛擬機管理機制。
 需考慮的管理機制
 虛擬機器的管理
 資料儲存的管理
 工作負載管理
 虛擬機器之 migration
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50. Outline
 雲端運算概念
 雲端服務
 雲端技術
 虛擬化技術
 總結
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51. 魔鬼都在細節裡
 用戶在雲端和虛擬技術的考量：
 如何選取服務提供者 (Provider) ？
 如何將我的現有服務移到雲端上？
 我要如何登入我的伺服器？
 伺服器 crash 怎麼辦？
 我要如何取得 IP 或 DNS Name ？
 我的資料會被放在哪裡？
 若我關閉了虛擬伺服器，我的資料狀況為何？
 如何得知誰登入我的伺服器？
 如何得知目前正在使用我所提供服務的客戶？
 如何取得我的伺服器的 Log 紀錄？
 …
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52. 雲端運算的未來趨勢
 CPU: 省電多核心並支援虛擬化之伺服器 , 例如 ARM.
 作業系統 : 支持虛擬化 , 負載轉移 , 以及特殊目的的處理器 ,
例如 GPGPU (General-purpose computing on graphics processing
units)
 網路 : 網路會被視為將計算機連接在一起的” 接著劑” , 提供計
算機之間的無縫連結 .
 資料庫 : 能處理大量資料的新式資料庫系統 , 例如 Google 的
Big Tables, 有別於傳統的關聯式資料庫系統
 程式設計 : 可容錯 , 且以資料為中心的程式環境 ( 例如
Google 的 MapReduce)
 儲存媒體 : 可平行 / 分散儲存資料的新式媒體架構，同時具備
備份、查詢及回溯功能
 人工智慧 : 以巨量計算機進行機器學習與資料探勘
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