Challenges and opportunities computing Kuo-Yi Chen

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Challenges and opportunities computing Kuo-Yi Chen

  1. 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. 2. Outline 雲端運算概念 雲端服務 雲端技術  虛擬化技術 總結 2
  3. 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 3
  4. 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) 4
  5. 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 5
  6. 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。 6
  7. 7. 雲端運算的發展歷史 7
  8. 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 8
  9. 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 9
  10. 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 10
  11. 11. Outline 雲端運算概念 雲端服務 雲端技術  虛擬化技術 總結 11
  12. 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。 12
  13. 13. 雲端服務商業實例 (cont.) 商業實例: 13
  14. 14. 雲端服務商業實例 (cont.) 14
  15. 15. 雲端服務商業實例 (cont.)Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 15
  16. 16. 雲端服務商業實例 – 網站架設 16 (Dreamweaver Web Editor)
  17. 17. 雲端服務商業實例 – 文件處理 Google Docs 17
  18. 18. 雲端服務商業實例 – 檔案儲存 Dropbox 18
  19. 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 . 19
  20. 20. 用白話來說就是… . 20
  21. 21. 用白話來說就是… . 21
  22. 22. 用白話來說就是… . 22
  23. 23. 用白話來說就是… . 23
  24. 24. 用白話來說就是… . 24
  25. 25. 用白話來說就是… . 25
  26. 26. 用白話來說就是… . 26
  27. 27. 用白話來說就是… . 27
  28. 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 28
  29. 29. 雲端服務的市場分類比例 29
  30. 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 30
  31. 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 ) 31
  32. 32. Outline 雲端運算概念 雲端服務 雲端技術  虛擬化技術 總結 32
  33. 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. 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 34
  35. 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. 35
  36. 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 36
  37. 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 37
  38. 38. Outline 雲端運算概念 雲端服務 雲端技術  虛擬化技術 總結 38
  39. 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 39
  40. 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 40
  41. 41. 實際上像這樣… 41
  42. 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 42
  43. 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. 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 44
  45. 45. How put multiple servers into a singlehardware platform? 45
  46. 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. 46
  47. 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 47
  48. 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 48
  49. 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 49
  50. 50. Outline 雲端運算概念 雲端服務 雲端技術  虛擬化技術 總結 50
  51. 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?  … 51
  52. 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 52

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