第二章 雲端運算相關概念
第二節 雲端運算系統建置
(一)、 基礎設施即服務(Infrastructure as a Service, IaaS)：
用戶無需購買、維護軟硬體，即可直接在基礎架構上（即服 (Grid Computing)
公用運算 (Utility Computing)
軟體即服務 (SaaS)
雲端運算 (Cloud Computing)
以平行運算解決 大型問題
學術研究、國防 科技應用較多
Virtual Server
以使用量計價的 IT 運算資源
名詞始於 1960 年 代，至 90 年代末 期逐漸成形
Virtual Platform
以網路為基礎的 應用程式訂閱服 務
名詞始於 2001 年
Virtual Application
新一代的網路服務
新一代的資料中心
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份運用這些開放資源來開發客製化運用。
(三)、 軟體即服務(Software as a Service, SaaS)：
根據用戶需求，軟體供應商將軟體或應用透過租賃形式提供 服務給用戶。主要有三個特徵：
1. 用戶不需在本機安裝該軟體的副本，也不用維護相應的硬體資 源。
2. 軟體以服務方式透過網路交付用戶，用戶只需要打開瀏覽器或 安裝某種用戶端工具，就可以使用服務。
3. 服務同時面對多個用戶，但每個用戶都感覺是獨自享有及使用 該服務。
二、 雲端運算的關鍵要素：
(一)、 硬體和軟體都是資源，透過網路以服務的方式提供給使用者。
(二)、 資源可以根據需要進行動態擴充和配置
(三)、 資源以分散式的共用方式存在，最後卻以單一整體的形式呈 現。
(四)、 用戶依需求使用雲端中的資源，然後按照實際使用量計費，不 需要擔負管理的責任。
三、 雲端運算的分類
陳瀅(2010)指出，在雲端運算的世界中，軟硬體以分散式分享的形 式存在，可以透過動態的擴充和配置後，再以服務的形式提供給使用者 使用。各種型式的雲端運用都存在著相同點，即獲取雲中的服務，快速 且高效率的完成工作。差異則是獲取服務的類型不同，所以雲端運算可 以依所提供的服務類型和方法為雲端運算做以下分類：
(一)、 按服務類型分類：
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1. 基礎設施雲(infrastructure cloud)：為使用者提供底層的、
接近於直接操作硬體資源的服務介面。
2. 平台雲(platform cloud)：為用戶提供一個託管平台，用戶可 以將所開發和營運的應用託管到雲平台中，一旦應用開發及佈 署完成後，所涉及的其它管理工作，如動態資源調整等都將由 該平台層負責。
3. 應用雲(application cloud)：直接為用戶提供所需的應用服 務，用戶透過瀏覽器或其它程式就可使用這些服務。
(二)、 按服務方式分類:
1. 公有雲：由若干企業和用戶共同使用的雲端環境，使用者所需 服務由一個獨立的雲端供應商所提供，該雲端供應商也同時為 其它使用者服務，使用者共享該雲端供應商的資源。
2. 私有雲：由某個企業獨立建構且使用的雲端運算環境，使用者 是企業或組織的內部成員。
3. 混合雲：指公有雲與私有雲搭配的混合應用。
四、 採用雲端運算的虛擬化技術優勢：
虛擬化技術的日趨成熟是雲端運算的幕後功臣，乃雲端運算彈性的 最關鍵技術之一，可歸納以下的優勢：
(一)、 降低成本減少開銷：
雲端運算虛擬化可以減少企業不斷投資在 IT 基礎建設與軟、硬 體更新及維護成本，透過軟體來做管理與調度資源，也可降低管理 人員成本及人為介入或錯誤的發生。
(二)、 提高應用相容性：
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虛擬化可以在單一實體主機上運行不同作業系統環境平台的虛 擬機，不需為不同應用平台採購不同主機及管理建置底層系統環 境。
(三)、 加速應用佈署：
伺服器虛擬化後未來只要將一份封裝好的作業系統和應用程式 虛擬機檔案上傳或啟動，就可以立即完成佈署並由管理軟體接手運 行，不需人工介入。
(四)、 提高服務可用性：
服務可用性指的是服務能持續、可靠並不間斷的運行。由於虛 擬化後可以與硬體資源做分隔，當硬體有故障或資源不足時，管理 軟體可以立即啟動另一實體硬體裝置，來做為系統移轉或建立備份 機，使用者可以獲得最佳的服務可用性。
(五)、 提升資源利用率：
目前企業為管理安全及效能擴充考量，伺服器的 CPU 使用率普 遍在 20%以下，透過虛擬化的隔離性、封裝性可以將多台伺服器整合 到一台伺服器上運行，以虛擬化整合提高資源的利用率。
(六)、 動態調度資源應付突發需求：
資料中心管理程式及管理員可以透過虛擬化「即時搬移」的關 鍵技術，來靈活分配實體資源給需要的虛擬機內部資源。
(七)、 降低能源消耗：
虛擬化可以在平時關閉資料中心的備用伺服器，當需要時再啟 動，節省冷卻、通風與運算等耗電需求，更進一步者將虛擬機發佈 到雲端的資料中心則整個資訊機房的空調、電力、備用電力系統更 可做大幅的降低。
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五、 雲端運算其它需面對的考量：
面對雲端運算是機會也是威脅，企業的高階主管，甚至資訊主管面對 雲端運算尚有疑慮，因此許多企業現階段在企業內部開始架設私有雲或運 行虛擬機，以求應對及測試未來的可能，私有雲是現階段雲端運算應用的 試金石也是目前最大的市場，對雲端運算的主要疑慮列舉如下：
(一)、 資料安全性：
雲端資料的安全性一直是企業主管關心的問題，雲端資料中心的 實體設備可能近在咫尺也可能遠在地球的另一端，一切都由系統配置。
資料是否被駭客竊取、資料庫備份是否即時、虛擬機啟動移轉時是否 有交易延遲或資料遺漏、資料處理有問題時是否迅速恢復及重新啟動 運作等。以國內金融資訊監理高度要求的金融業而言，其資訊中心要 求甚高，從服務不中斷的即時備援線路與主機系統、防止天災人禍的 資料異地備援，防止駭客入侵的嚴密網管及防火牆弱點偵測，到關係 人員品德操守的主動式電腦異常稽核軟體運作、日常操作記錄審核等，
都是為了保障資料處理的安全、即時與正確性。所以就現階段雲端運 算的技術、安全及可信賴度而言，在尚未達到使用者資訊安全要求之 前，仍應避免將敏感性資料如財務金融資料、個人醫療資料等送入雲 端，這是目前雲端運算的阻力，未來也是雲端運算的另一塊商機。
(二)、 資料隱密性：
由於雲端運算中心是與不知名的其它使用者共用實體裝置，虛擬 機的技術雖強調其隔離性、封裝性，但是否因其它使用者的植入惡意 程式，或類似記憶體溢位等作業系統漏洞造成資料被竊取、外洩或遺 失，這也是企業主管所最關心的問題。甚至是否因雲端中心管理問題，
而造成虛擬機在設備維修過程被複製等，除了是技術問題也是管理的 信任，也將有待時間來證明技術與雲端運算中心品牌的可信賴度。未
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來使用者在雲端運算中心服務使用的選擇考量時，將不只是技術與成 本考量，雲端服務企業的品牌形象與管理嚴謹度也會是重要決勝點。
(三)、 不同雲端中心的移轉及架構轉換成本：
雲端運算的潛在進入評估者，對於供應商鎖定問題也列入重要考 量因素，資訊系統建置從資訊科技發展以來，一直有系統供應商鎖定 的問題。從大型主機時代專屬系統的 IBM 主機、UNISYS 主機或 UNIX 系統等，不只硬體主機及週邊設備，連作業系統、程式語言、網路設 備、端末系統等都有其專屬性。目前個人電腦作業系統區分，有主流 的 Linux、Windows、MacOS 等，一旦選定使用，在轉換平台時通常要 耗用許多資源來做系統與應用程式或資料庫轉換。
不同平台的程式語法與資料庫結構不同，企業在開發軟體時會根 據選定作業系統來發展商業應用軟體，所投入的成本與系統穩定度造 成無法在短時間內做系統轉換。
雲端運算雖可藉虛擬技術讓不同作業系統在異質平台上執行，但 不同雲端中心所支援的虛擬機檔案架構與相容性，卻是目前存在最大 的問題。分散式管理任務小組(DMTF)成立的「開放雲端標準研究組」
(Open Cloud Standards incubator)於 2009 年 11 月提出一份「可交 互運作的雲端運算」(Interoperable Clouds)白皮書，強調使用者必 須有標準介面可資運用，未來才能彈性延伸擴展，避免被單一供應商 鎖定。
雲端運算的先驅亞馬遜其使用的 AMI 格式不相容於 VMWare 的 VMDK 與 Microsoft 的 VHD 格式, 亞馬遜甚至以其擁有的市佔優勢，
而尚未開始支持由分散式管理任務小組(DMTF)所提出的中繼檔標準 OVF 格式轉換。即使 Microsoft 及 VMWare 也只支援單向的從 OVF 轉 為自家格式，而沒有由自家專屬格式轉檔到中繼格式，形成檔案格式
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轉換流程的單行道，就商業模式而言，即希望對手客戶轉入而不是自 家客戶轉出。目前雖已有廠商開發在 AMI 與 VMDK 之間的轉換工具程 式，但不同公司專屬規格的轉換鴻溝，一直是現階段雲端應用普及化 很大的障礙，
如果雲端供應商無法很容易移轉，而企業的系統與資料在雲端架 構的數量非常大時，對特定雲端中心的依賴就非常大，即使檔案格式 能很容易移轉，未來大量資料的轉移、同步時間與移轉成本也是讓企 業裹足不前的因素，這是未來雲端的世代所要面臨的重要議題。
六、 物聯網與雲端運算的整合運用：
物聯網係指各項終端與感應裝置互相聯結傳遞訊息的連網架構，目 前正在全球快速發展，以共同打造智慧地球的新境界(物聯網說明及全球 發展現況請參考附錄一)。物聯網的用途相當廣泛，其效益的發揮除物與 物之間的聯網溝通協同運作外，最主要的是將這些收集的資訊透過雲端 運算高效率運算與擴充能力，搭配創新的服務應用來使其做智慧的融合。
由個人週邊的藍芽耳機開機即自動連結行動電話與自動接聽、汽車的行 人感應自動煞車系統、雨滴感應自動雨刷、RFID 的料架物料自動進耗存 管理，車牌辨識系統、大到地震洪水警報系統及經濟部雲端產業發展方
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