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雲端運算(Cloud Computing),正一步步潛入各行各業的應用領域,遠至大型的研究機構,近到個人的email,都可見雲端運算的使用影子。以下我們將列舉相關成功案例,讓大家體驗雲端運算所創造的效益與帶來的便利性。


預算不足,計畫照走


許多科學機構的研究計畫需要龐大的運算力才能進行,然而,部份計畫因預算的刪減,因而無法達成原先規劃所需的電腦規格、數量,運算力限縮的結果是影響研究進度,原訂5年完成的研究,可能延至8年、10年才能完成。


關於此,已有許多研究機構採行雲端運算的方式來增強其研究運算力,最初且最知名的例子即是SETI@Home研究計畫,該計畫是運用電波望遠鏡向外太空發射電波,之後再接收反射電波,並用電腦運算來解析回波信號,用來探測外太空何處可能有外星人或生命跡象存在。由於SETI@Home的電腦申購預算被刪減,以致回波信號的解析進度恐將變慢,為此SETI@Home研究人員開發了一套螢幕保護程式(Screen Saver),該程式可讓Internet上廣大的群眾下載、安裝,安裝之後只要用戶未使用其PC達一段時間,其螢幕保護程式即開始作用,借用一些個人電腦的CPU運算力及硬碟儲存空間,來分擔回波信號的解析工作。


如此,SETI@Home總部將已收集到的大量回波信號,以化整為零方式進行分拆,之後將分拆的待運算內容,透過網際網路傳送到家家戶戶已安裝該螢幕保護程式的PC上,PC運算完後再將結果回傳至SETI@Home總部。運用此種螞蟻雄兵方式,SETI@Home即可在預算限縮下,依然獲得足夠的研究運算力,而不致影響原有研究進度。在SETI@Home之後,有愈來愈多的研究機構採行雲端分散運算法,例如人類蛋白質組摺疊(Human Proteome Folding)的研究計畫(已進入第二階段),研究愛滋病療法、藥方的FightAIDS@Home計畫,研究對抗孩童癌症計畫(Help Fight Childhood Cancer)等,有些計畫因此能加速推進,並更快找到病因、療法。


值得一提的是,雲端運算並不限定協助運算、分擔運算的裝置類型,可以是使用Windows作業系統的PC,也可以是MacLinux,甚至SONYPlayStation 3電視遊樂器也能加入運算,如Folding@Home計畫即可用PlayStation 3來分擔研究運算工作,此外運算也不再限定非用CPU,如PlayStation 3即可用GPU來參與運算。未來任何運算裝置,或任何具有運算力的晶片,都有可能加入運算。


由於網際網路上廣大用戶慷慨提供運算力並負擔運算電費,以協助各項研究計畫,故被稱為慈善運算。


許多金融機構的資訊系統之所以採行極高規格的規劃、建置,是為了因應每日的交易處理尖峰,如銀行的存放匯系統經常在上午10點半與下午3點半為其尖峰。同樣的,對於線上遊戲(On-Line Game)營運業者而言,其營運尖峰在於例假日、寒暑假,然在大考期間則為其離峰。


因應尖峰運算


為了因應尖峰,線上遊戲營運商必須準備500台伺服器,而在離峰時卻只要啟動200台伺服器,其餘300台則為閒置,甚至會有數十台伺服器的閒置時間長達數個月,形成浪費。


針對此,IBMSun(今屬Oracle)等企業商務運算業者均提出因應的雲端運算方案,例如IBM曾與Butterfly.net合作,為遊戲開發商、遊戲發行商提供其線上遊戲的代營、代管,遊戲商可以完全自建、自營機房,直接使用代營機房來提供線上遊戲服務,或者自身只建置較簡易、低成本的機房,機房中僅備有少量伺服器,可因應離峰營運量或基礎營運量,而在遭遇尖峰時可自動喚起位於遠端的代營機房,如此兩地機房同時投入營運,分擔運算工作量。


不僅如此,代營業者亦同樣運用雲端的跨地特性,如Butterfly.net在維吉尼亞州、加州均有營運機房,一旦加州機房難以負荷工作量時,將啟動維吉尼亞機房,一同投入運算,分擔工作量。並在尖峰因應過後,依據實際用量再行收費。


簡單而言,此與燈光水電的公用事業相類似,用戶只要支付每月基本費,則可獲得基本用量,但在必要時可隨時超用,並在下個月的帳單上列出超用量,並加付超用費用即可。


類似的,Sun也提供運算力租用、儲存空間租用等服務,例如使用AMD Opteron處理器運算1小時的費用為1美元,或租用1GB存放空間1個月的時間也為1美元,如此企業內各部門可依據其尖離峰來使用,如新產品發表在即,研發單位需更多的運算力來加速研發,或者企業即將發布新一季的財務報告,財務部門必須加速產生報表等。


IBMSun所提供的為硬體資源性的雲端服務,然亦有提供更高層次的雲端服務,如Google提出Google app engine,此屬於軟體平台性的雲端服務,用戶可用PythonJava程式語言來開發程式,或購買用PythonJava語言開發成的現成程式,之後交由遠端的Google app engine來執行。


Google app engine在基本用量下為免費使用,然若期望有更高的用量則須付費。除Google外,Microsoft亦提出Amazon Web Services,亦同屬軟體平台性的雲端服務。


進一步的,若用戶覺得開發程式仍過於麻煩,亦有直接提供線上應用程式的雲端方案,例如NetSuite即提供線上客戶關係管理(CRM)、財務計算等商務應用程式,Salesforce.com亦同屬此類。


家家戶戶均可使用


前述的例子多以機構、企業用戶為設想,然實際上雲端技術、雲端服務早已遍及家庭用戶、個人用戶。


最顯著的例子為電子信件(E-Mail)運用方式的轉變。最初,人們在PC上安裝收發信軟體(如Outlook ExpressWindows Mail),將信件接收至PC的硬碟中,如此可放置的信件量受限於PC硬碟容量,一旦爆滿即需要進行硬碟換裝、擴充,同時為了資料安全性,個人用戶需要對信件進行備份複製。


之後,由於信件容易帶有電腦病毒、間諜軟體、惡意軟體,因此PC端必須安裝資安防護程式,以便對接收進來的信件進行查核、把關。之後,由於垃圾信件(SPAM)氾濫,還必須安裝垃圾信件阻隔軟體,以防堵垃圾信件,以免被垃圾信件影響工作效率。


如此,一部PC中必須安裝信件收發軟體、信件備份軟體、信件防毒軟體、垃圾信件阻隔軟體,使PC的維護管理變得困難。此外,一旦外出後就無法調閱過往已接收的信件內容,也相當不便利。


因此,電子信件的使用最先朝雲端路線發展,信件完全存放於網路上,由機房端負責資料安全備份及容量擴充,不再需要用戶親自操心。其次,信件的閱讀、存放等相關操作均透過網路遙控操作進行,信件未傳遞至PC端,因此不會有中毒顧慮,也不會有間諜軟體造成的個人私密洩漏等。


同時,所有信件都存於網路,隨時隨地都可以查詢、調閱,加上機房端已經事先過濾了垃圾信件,因此只有少數垃圾信件能穿越過濾,大幅減少用戶的困擾。簡單而言,電子信件徹底雲端化後,用戶只要專注於使用,任何維護管理等心力均可拋於腦後。


類似的服務需求,如文書處理、試算本、生活相本等,也都逐步朝雲端路線發展,在可預見的未來,雲端資源服務、平台服務、應用服務,都將更為普及、盛行。


    延伸閱讀:
專訪資策會副執行長王瑋/雲端運算新世代的網際網路


 


【完整內容請見《創新發現誌ideas 9月號】


 

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