Introduction to Cloud Computing

Introduction to Cloud Computing

大綱 分散式運算(Distributed Computing) 網格運算(Grid Computing) 雲端運算(Cloud Computing) 結語(Conclusion) 學習目標瞭解Internet與Web網路相關技術與原理

分散式運算(Distributed Computing) 透過網際網路將資料切割成非常小的部分，先交給其他普通的電腦運算，再將這些小部分計算好的結果，交由較大型的電腦合併分析這些結果。即讓小電腦(或較小的運算單元)分工合作來完成大型的運算。現在，很多研究組織，因經費不足、或為加速研究進度，採用分散式運算，把自己的資料分成小部分，由世界上願意參與的人一同來分析。

分散式運算之應用 • 目前，較有名的作業平台是 BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)。即伯克利開放式網路計算平台 • 此軟體可從網路下載，安裝後，開啟BOINC，就可在工具→加入計畫中，選你要加的計畫。藉由此軟體參加不同的計畫，來幫不同的實驗完成數據。在分散式運算的專案連線後，會將資料下載到自己的電腦，並依照設定在不影響工作的情況下，讓電腦分析這些專案資料，執行後會自動回傳。 • 其宗旨就是善用閒置電腦資源，只會使用所剩的CPU使用率，不會影響平常的操作。

1.SETI@home (外星人搜尋)---柏克萊大學執行無線電波望遠鏡的訊號探討重力波的實驗，由美國兩座LIGO計畫的儀器所取得的數據，詳細內容難以完整說明，可自己查。這是第一個分散式運算的計畫，2001年，SETI@Home已完成10的21次方之浮點運算，成為資訊史上最長的運算，已列入金氏世界記錄。 2. World Community Grid (AIDS、癌症等研究)---IBM所支持的研究計畫這是唯一可同時運算六個計畫的平台，如加入此計畫，其可能會指派六個計畫中之ㄧ的數據運算給你執行。包括︰ (1) 蛋白質折疊的研究 (2) 找出愛滋新藥研究 (3) 登革熱療法研究 (4) 癌症研究 (5) 非洲氣候變遷研究 (6) 找出最佳稻種的營養稻米研究

3. Climateprediction.net(研究全球氣候變化) 此已在 BOINC 平台建立自己的專案，供有興趣的人參與研究計畫 4. Folding@home(研究蛋白質折疊、聚合以及相關疾病) 是史丹佛大學所主導的蛋白質摺疊研究計劃，透過網際網路連結世界各地的電腦來進行蛋白質折疊模擬分散式運算，藉以找出相關疾病的成因與治療方法。榮登金氏世界紀錄最強大分散式運算網路寶座

BOINC網路計算平台

SETI@Home(外星人搜尋)

World Community Grid(AIDS、癌症等研究)

Climateprediction.net(研究全球氣候變化)

Folding@home(研究蛋白質折疊、聚合以及相關疾病)Folding@home(研究蛋白質折疊、聚合以及相關疾病)

網格運算(Grid Computing) 網格運算是一種分散式運算的解決方案，在網際網路上透過標準的協定與其他開放的技術架構，相互連結而成的電腦運算叢集(Cluster)系統。使用者不論身在何處，只要電腦連上網路後，便可取得本地端及遠端的資源，分享整個網際網路的運算能力、儲存空間、應用程式、資料與輸出入設備。以動態形式將分散之計算能量、資料庫、軟體、儀器設施、專業人才等各項資源透過網際網路的連結做有效整合，並透過適當的作業系統與軟體協助建立安全、穩定、與易用之平台環境，以平台共享方式提供研發創新服務，達到高效能資源運用與高速運算之目標。

將閒置、分散的電腦或個別CPU藉由網際網路整合其運算能力，成為一個大型處理資訊的系統，強調一個開放的世界。把整個網際網路及其所連結的各類資源，整合成虛擬的超級大電腦，用個人電腦即可享有整個網路的資源，打破個人電腦運算的界線。將閒置、分散的電腦或個別CPU藉由網際網路整合其運算能力，成為一個大型處理資訊的系統，強調一個開放的世界。把整個網際網路及其所連結的各類資源，整合成虛擬的超級大電腦，用個人電腦即可享有整個網路的資源，打破個人電腦運算的界線。 • 不但帶來新思維、建構新一代的網路公共設施、提供各個面向的資源整合模式，所牽涉的範圍既深且廣：深度包括系統儲存、運算設施、中介軟體的選擇等；廣度則有無線監測格網等各式應用領域。

網格有三大基本特徵 一是整合不同控制網域中的使用者；二是運用開放通用標準協定與介面；三是遞送高品質的服務。網格運算的應用 • 地球觀測 • 氣象衛星-雲圖、風向、雨量分析 • 環境觀測-森林、水源分布 • 分散儲存、分散運算 • 長期生態觀測、金融建模、地震模擬 • 生物醫學資訊研究網(Biomedical Informatics Research Network；BIRN)

國內 • 「知識庫中心科技計畫」為「六年國發計畫」中發展台灣為亞太中樞之相關計畫之一。主要以格網為核心平台，透過網路及相關技術，連結及整合各類形式、分佈各地的資源成為一加值之資源平台。透過此平台，達成原本單一資源無法完成的工作，如：醫療格網、生態格網、防災格網等。 • 「國家高速網路與計算中心」將利用格網技術及平台提升高速計算服務之品質，整合成一加值的資源運用平台，讓使用者可以運用更多、更好和加值的資源，包括：計算資源、儲存設施、知識庫及網路頻寬。

「國家高速網路與計算中心」提出「高品質學術研究網路」與「台灣知識格網」建置計畫。「國家高速網路與計算中心」提出「高品質學術研究網路」與「台灣知識格網」建置計畫。初期推動的旗艦型格網應用計畫，包括： 1. 長期生態觀測格網（福山植物園） 2. 慢性病與氣喘格網 3. 洪水預報與防洪減災格網…等

國家高速網路與計算中心

國外 1. 生物醫學資訊學研究網(http://www.nbirn.net/)，美國贊助為生物醫學數據的整合與分析 2. 能源部科學格網(http://doesciencegrid.org/)，美國贊助連結能源部科學實驗室的各項資源與應用程式 3. 地球系統格網(http://www.earthsystemgrid.org/)，美國贊助分析大型的氣候模型數據組 4. 格網實驗室(http://gridlab.org/)，歐盟贊助發展格網科技及應用程式 5.我的格網(http://www.mygrid.org.uk/)，英國贊助做為生物資訊學應用的工作台 6.國家核熔合格網(http://www.fusiongrid.org/)，美國贊助支援核熔合研究運算

7.國家虛擬觀測站(http://www.us-vo.org/)，美國贊助7.國家虛擬觀測站(http://www.us-vo.org/)，美國贊助整合與分析天文資料 8.地震工程模擬網路(http://www.neesgrid.org/)，美國贊助支援地震工程研究 9.粒子物理學數據格網(http://ppdg.net/)，美國贊助支援高能物理與核子物理實驗的數據分析 10.生物格網(http://www.bic.nus.edu.sg/biogrid/)，新加坡贊助支援生物資訊學研究 11.萬億格網(http://teragrid.org/)，美國贊助為連結四大科學資源中心的高速基礎建設

生物醫學資訊學研究網，美國贊助

格網實驗室，歐盟贊助

我的格網，英國贊助

粒子物理學數據格網，美國贊助

生物格網，新加坡贊助

雲端運算(Cloud Computing) • 近年全球資訊科技界最熱門術語之一，是一個看似捉摸不定、卻又無所不在的字眼：「雲」。正式名稱是「雲端運算」，代表電腦作業平台模式的轉移一種新型態資訊基礎架構誕生。 • 「雲端運算不是技術，它是概念，是一種電腦運算的概念，本質上就是代表分散式運算（distributed computing）的概念」。 • 雲端運算是分散式計算技術的一種，基本概念是透過網路將龐大的運算處理程序，自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部伺服器所組成的龐大系統經搜尋、運算分析後，將處理結果回傳給用戶。透過此技術，網路服務提供者可在數秒內，處理千萬或億計的資訊，達到和「超級電腦」同樣強大效能的網路服務。

從個人使用者、企業到科學界，都已開始騰雲駕霧。資料儲存不必再完全倚賴個人電腦或公司伺服器，而是分散在服務供應商建構的大型資料中心。從個人使用者、企業到科學界，都已開始騰雲駕霧。資料儲存不必再完全倚賴個人電腦或公司伺服器，而是分散在服務供應商建構的大型資料中心。 • 雲端運算技術在網路服務中隨處可見，如：搜尋引擎、網路信箱。分析DNA結構、手機、 GPS行動裝置、基因圖譜定序、解析癌症細胞等 • 目前Google的雲端技術，可在短短0.16秒內就可找到378,000個與搜尋字串有關的網站。主要由MapReduce、GFS及BigTable三項所組成。

2007年10月，Google與IBM開始在美國大學校園，推廣雲端運算的計畫，希望能降低分散式運算技術在學術研究方面的成本，並為大學提供相關的軟硬體設備及技術支援（包括：數百台個人電腦及BladeCenter與System x伺服器，這些運算平台將提供1600個處理器，支援包括Linux、Xen、Hadoop等開放原始碼平台）。師生可透過網路開發以大規模運算為基礎的研究計畫。 • 2008年1月30日，Google宣佈在台灣啟動「雲端運算學術計畫」，將與台灣台大、交大等學校合作，將這種先進的大規模、快速運算技術推廣到校園。 • Google為大家做了網路無限可能的示範，你用過Gmail、Google Docs、Google Talk、iGoogle、Google Calendar等線上應用嗎？在公司沒寫完的稿子，回家還可以連上網路繼續寫

《管理雜誌 (Management Magazine)》 No.410, P.54 2008/08 「五大巨頭的雲端運算佈局」摘錄： • Google運用雲端運算技術的線上服務，為大家做了網路無限可能的示範包括︰搜尋引擎、Gmail、Google Docs、Google APP Engine、Google Map、Google Calendar等線上應用。 • 亞馬遜是雲端運算企業應用的範例，它的「亞馬遜網路服務」（Amazon Web Service）憑藉12年發展的網路倉儲技術與資料庫，開放世界各地的公司運用自家龐大的ＩＴ架構與資源，成功搶佔電子商務市場。推出 Amazon 網路服務平台（AWS, Amazon Web Services）、Amazon S3（Simple, Storage, Service）儲存服務、EC2（Amazon Elastic Compute Cloud）運算服務，由於收費低廉、安全無虞，已有許多中小企業和大企業成為AWS的顧客。

ＩＢＭ於2007年6月投資設立雲端運算中心，與產業夥伴、客戶、政府、學術單位和各地研究中心形成以共享為核心的生態系統，進行協同開發，建置創新的產業服務模式。ＩＢＭ於2007年6月投資設立雲端運算中心，與產業夥伴、客戶、政府、學術單位和各地研究中心形成以共享為核心的生態系統，進行協同開發，建置創新的產業服務模式。投資3億美元，在全球10個國家建置13座具備企業安全和資料保護服務的雲端運算中心。 IBM 與 Google 自2007年底即開始密切合作，企圖運用彼此的優勢，聯手在雲端運算領域稱霸。還推出藍雲計畫（Blue Cloud），並在2008年4月發表一款名為 iDataPlex的新型伺服器，宣示進軍雲端運算及 Web 2.0 的應用軟體市場領域的決心。 • 微軟在2008年4月推出 Live Mesh網路系統，積極投入雲端運算領域。先前打算倂購雅虎（Yahoo），就是期望借重雅虎在網路領域的優勢，為微軟未來的雲端佈局加分。 • 雅虎已為消費者提供多年免費信箱服務，早已進入雲端運算領域。現在不但要與印度 Tata Sons公司合作開發最新雲端運算技術，還宣布將成立雲端運算與數據基礎設施事業群。

美國市調公司高德納（Gartner）估計 一般企業的ＩＴ投資約80％耗費在既有系統的維修，而非更新升級。若公司能將ＩＴ架構交由雲端運算的服務供應商，就可挪出更多經費投資於更核心的業務或研發領域。 • 預測至2012年，美國《財星》雜誌前一千大企業，將有80％部份採用雲端運算服務。2008年全球ＣＥＯ調查報告，超過一半的受訪企業正導入更創新和彈性的雲端運算應用，因應與時俱進的商業模式。 • Google是推廣雲端運算的一大功臣，推出多樣化線上應用程式，從電子郵件、文件、試算表到投影片，都可在網路上處理儲存。 • 新上線的Google App Engine，則是一個網路平台，供軟體開發者自行建立網路應用程式。

雲端運算的出現，衝擊最大的就是傳統 個人電腦市場。 • 不管是硬體製造商或是作業系統開發者(尤其是個人用戶為主的微軟)，未來只要準備一台有瀏覽器的設備，就能達成需要的一般性工作，不必每年升級電腦，或者跟隨廠商的腳步升級作業系統。 • 雲端運算的模式，等於是把資訊產業慢慢傾向服務業的性質，工作平台由業者的網路平台提供，使用者的電腦變成只是溝通的工具、現代化的圖形終端機。

Azure微軟的服務平台

YAHOO的服務平台 • -是跟IBM、惠普合作

Google 的服務平台

結語 運算概念— 皆由一些不同電腦同時運算。網格運算— 發展較雲端運算早，是異質系統之間運算資源整合。促成網際網路之發達。雲端運算— 其資料如從雲端掉下來般，是分散式運算的成熟而非創新。

異質系統之間運算資源整合，在網際網路未發達前讓組織內部IT資源達到更良好的使用率，促成Internet之發達。異質系統之間運算資源整合，在網際網路未發達前讓組織內部IT資源達到更良好的使用率，促成Internet之發達。分散式運算網格運算(較早) 雲端運算分散式的成熟，非創新。只要個人具備瀏覽器，透過網路來取得資料或是進行資料運算，結果資料如從雲端掉下來容易。

Introduction to Cloud Computing