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雲端運算（英語：Cloud Computing），是一種基於網際網路的運算方式，通過這種方式，共享的軟硬體資源和信息可以按需提供給運算機和其他設備。整個運行方式很像電網。

雲端運算是繼1980年代大型運算機到客戶端-伺服器的大轉變之後的又一種巨變。用戶不再需要了解「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。^[1] 雲端運算描述了一種基於網際網路的新的IT服務增加、使用和交付模式，通常涉及通過網際網路來提供動態易擴展而且經常是虛擬化的資源。^[2][3] 雲其實是網路、網際網路的一種比喻說法。因為過去在圖中往往用雲端來表示電信網，後來也用來表示網際網路和底層基礎設施的抽象。典型的雲端運算提供商往往提供通用的網路業務應用，可以通過瀏覽器等軟體或者其他Web服務來訪問，而軟體和數據都存儲在伺服器上。雲端運算關鍵的要素，還包括個性化的用戶體驗。

雲端運算可以認為包括以下幾個層次的服務：基礎設施即服務（IaaS），平台即服務（PaaS）和軟體即服務（SaaS）。雲端運算服務通常提供通用的通過瀏覽器訪問的在線商業應用，軟體和數據可存儲在數據中心。

[編輯]基本特徵

網際網路上的雲端運算服務特徵和自然界的雲、水循環具有一定的相似性，因此，雲端是一個相當貼切的比喻。通常雲端運算服務應該具備以下幾條特徵：

• • 基於虛擬化技術快速部署資源或獲得服務

  • 實現動態的、可伸縮的擴展

  • 按需求提供資源、按使用量付費

  • 通過網際網路提供、面向海量信息處理

  • 用戶可以方便地參與

  • 形態靈活，聚散自如

  • 減少用戶終端的處理負擔

  • 降低了用戶對於IT專業知識的依賴

對比

雲端運算常與網格運算（分散式運算的一種，由一群鬆散耦合的運算機集組成的一個超級虛擬運算機，常用來執行大型任務）、效用運算（IT資源的一種打包和計費方式，比如按照運算、存儲分別計量費用，像傳統的電力等公共設施一樣）、自主運算（具有自我管理功能的運算機系統）相混淆。

事實上，許多雲端運算部署依賴於運算機集群（但與網格的組成、體系機構、目的、工作方式大相徑庭），也吸收了自主運算和效用運算的特點。

它從硬體結構上是一種多對一的結構，從服務的角度或從功能的角度它是一對多的。 (1)例如,今天要設計一供應鏈管理系統,可以先從市面上提供的免費雲端伺服器主機,將Application放置主機上,使用MS所提供資料庫,這樣一來,硬體成本大幅降低,將Application放置雲端上,且隨時隨地於任何終端裝置上連結網際網路,就能存取資料(因為基於公開的標準協定). (2)雲端科技,在2009年開始至今,對於任何企業都吹起一股風潮,除了資料存取方便,營運成本大幅降低(例如,辦公室軟體,作業系統,硬體設備),都能透過雲端技術的提供,免費使用.現今很多企業在創業時,都採用雲端技術,來降低成本,以提高企業競爭能力.

體系架構

截止到2009年，大部分的雲端運算基礎構架是由通過數據中心傳送的可信賴的服務和建立在伺服器上的不同層次的虛擬化技術組成的。人們可以在任何有提供網路基礎設施的地方使用這些服務。「雲端」通常表現為對所有用戶的運算需求的單一訪問點。人們通常希望商業化的產品能夠滿足服務質量（QoS）的要求，並且一般情況下要提供服務水平協議。^[4] 開放標準對於雲端運算的發展是至關重要的，並且開源軟體已經為眾多的雲端運算實例提供了基礎。^[5]

雲端的基本概念，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，再由多部伺服器所組成的龐大系統搜尋、運算分析之後將處理結果回傳給使用者。透過這項技術，遠端的服務供應商可以在數秒之內，達成處理數以千萬計甚至億計的資訊，達到和「超級電腦」同樣強大效能的網路服務。它可分析DNA結構、基因圖譜定序、解析癌症細胞等高階運算，例如Skype以點對點（P2P）方式來共同組成單一系統；又如Google透過MapReduce架構將資料拆成小塊運算後再重組回來，而且Big Table技術完全跳脫一般資料庫資料運作方式，以row設計儲存又完全的配合Google自己的檔案系統（Google檔案系統），以幫助資料快速穿過「雲端」。

雲端運算的產業三級分層：雲端軟體、雲端平台、雲端設備。

上層分級：雲端軟體Software as a Service (SaaS)

打破以往大廠壟斷的局面，所有人都可以在上面自由揮灑創意，提供各式各樣的軟體服務。 參與者：世界各地的軟體開發者；

中層分級：雲端平台Platform as a Service (PaaS)

打造程式開發平台與作業系統平台，讓開發人員可以透過網路撰寫程式與服務，一般消費者也可以在上面執行程式。 參與者：Google、微軟、蘋果、Yahoo!；

下層分級：雲端設備Infrastructure as a Service (IaaS)

將基礎設備（如IT系統、資料庫等）整合起來，像旅館一樣，分隔成不同的房間供企業租用。 參與者：英業達、IBM、戴爾、昇陽、惠普、亞馬遜。

核心特性

• • 敏捷使用戶得以快速的，且以低價格的獲得技術架構資源[1]

  • 應用程序界面API的可達性是指允許軟體與雲端以類似「人機互動這種用戶界面設施交互相所相一致的方式」來交互。雲端運算系統典型的運用基於REST網路架構的API.

  • 在公有雲端中的傳輸模式中支持已經轉變為運營成本，故費用大幅下降。[2] 很顯然的降低了進入門欄，這是由於體系架構典型的是由第三方提供，且無需一次性購買，且沒有了罕見的集中運算任務的壓力。稱為運算資源包的通用運算基礎上的原則在細粒度上基於用戶的操作和更少的IT技能被內部實施。[3]

  • 設備和本地依賴允許用戶通過網頁瀏覽器來獲取資源而無需關注用戶自身是通過何種設備或在何地介入資源（如 PC，移動設備等）。通常設施是在非本地的（典型的是由第三方提供的），並且通過英特網獲取，用戶可以從任何地方來連接[4]。

  • 一種稱為多租戶的軟體架構技術允許在多用戶池下共享資源與消耗：

    • • 體系結構的中央化使得本地的耗用更少（例如不動產，電力等）。

      • 峰值負載能力增加（用戶無需建造最高可能的負載等級）。

      • 原先利用率只有10-20%的系統利用效率增加了。

  • 如果多個冗餘站 點被使用，則改進了可靠性，這允許我們設計雲端運算以符合商業一致性以及災備。

  • 可擴展性經由在合理粒度上按需的服務開通資源，接近實時的自服務，無需用戶對峰值負載進行工程構造。

  • 性能受到監控, 同時一致性以及鬆散耦合架構通過web services作為系統介面被構建起來[5]。

  • 因為數據集中化了，故安全性得到了提升[6]，增加了關注安全的資源等，但對特定敏感數據的失控將是持續關注的，且核心存儲的安全性缺少關注[7] 較之傳統系統而言，安全性的要求更加高。部分原因是提供商可以專註於用戶所無法提供的資源之安全性解決方案[8]。然而當「數據分布在更廣的範圍以及更多數量的設備上」時，以及在由「不相關的多個用戶使用的多終端系統「時，安全性的複雜性極大的增加了。用戶獲取安全審計日誌變得不太可能了。私有雲端的發展動力部分是源自客戶對設備的掌控以及避免丟失安全信息。

  • 維護雲端運算應用是很簡單的，因為顯而易見用戶無需再在本機上進行安裝。一旦改變達到了客戶端，它們將更容易支持以及改進。

私有雲

私有雲（Private Cloud）是將雲基礎設施與軟硬體資源建立在防火牆內，以供機構或企業內各部門共享數據中心內的資源。

建立私有雲，除了硬體資源外，一般還有雲端設備（IaaS）軟體；目前商業軟體有VMware的 vSphere ^[6]和Platform Computing 的 ISF^[7]， 開放源碼的雲端設備軟體主要有Eucalyptus和OpenStack。^[8]

發展歷史

1983年，昇陽電腦（Sun Microsystems）提出「網路是電腦」（「The Network is the computer」）。

2006年3月，亞馬遜（Amazon）推出彈性運算雲端（Elastic Compute Cloud；EC2）服務。

2006年8月9日，Google行政總裁埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會（SES San Jose 2006）首次提出「雲端計算」（Cloud Computing）的概念。Google「雲端端運算」源於Google工程師克里斯多福·比希利亞所做的「Google 101」項目。

2007年10月，Google與IBM開始在美國大學校園，包括卡內基美隆大學、麻省理工學院、史丹佛大學、加州大學柏克萊分校及馬里蘭大學等，推廣雲端運算的計畫，這項計劃希望能降低分散式運算技術在學術研究方面的成本，並為這些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）。而學生則可以透過網路開發各項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^[9]。

2008年7月29日，雅虎、惠普和英特爾宣布一項涵蓋美國、德國和新加坡的聯合研究計劃，推出雲端運算研究測試床，推進雲端運算。該計劃要與合作夥伴建立6個數據中心作為研究試驗平台，每個數據中心配置1400個至4000個處理器。這些合作夥伴包括新加坡資訊通信發展管理局、德國卡爾斯魯厄大學Steinbuch運算中心、美國伊利諾大學香賓分校、英特爾研究院、惠普實驗室和雅虎。^[10]

2008年8月3日，美國專利商標局網站信息顯示，戴爾正在申請「雲端運算」（Cloud Computing）商標，此舉旨在加強對這一未來可能重塑技術架構的術語的控制權。戴爾在申請文件中稱，雲端運算是「在數據中心和巨型規模的運算環境中，為他人提供運算機硬體定製製造」。^[11]

2010年3月5日，Novell與雲端安全聯盟（CSA）共同宣佈一項供應商中立計畫，名為「可信任雲端運算計畫（Trusted Cloud Initiative）」。

2010年7月，美國國家航空暨太空總署和包括Rackspace、AMD、Intel、戴爾等支援廠商共同宣佈「OpenStack」開放源碼計畫，^[12] 微軟在2010年10月表示支持OpenStack與Windows Server 2008 R2的整合；^[13]而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。^[14] 2011年2月，思科系統正式加入OpenStack，重點研製OpenStack的網路服務。^[15]

參考文獻

• 1. ^ Gruman, Galen. What cloud computing really means. InfoWorld. 2008-04-07 [2009-06-02].

  2. ^ Buyya, Rajkumar; Chee Shin Yeo, Srikumar Venugopal. Market-Oriented Cloud Computing: Vision, Hype, and Reality for Delivering IT Services as Computing Utilities (PDF). Department of Computer Science and Software Engineering, The University of Melbourne, Australia: 9 [2008-07-31].

  3. ^ Open source fuels growth of cloud computing, software-as-a-service

  4. ^ VMware vSphere 5: Private Cloud Computing, Server and Data Center Virtualization

  5. ^ Platform ISF

  6. ^ OpenStack vs. Eucalyptus: Cloud Rivals or Friends?

  7. ^ 張德厚. 與學界合作Google推廣「雲端運算技術」. 中廣新聞網. 2008年1月30日 [2008-2-1].

  8. ^ 伺服器新聞. 雅虎惠普英特爾雲計算挑戰谷歌IBM. IT專家網. 2008年7月29日.

  9. ^ 新浪科技. 戴爾在美申請「雲計算」商標. 新浪科技. 2008年8月3日.

  10. ^ Rackspace Open Sources Cloud Platform; Announces Plans to Collaborate with NASA and Other Industry Leaders on OpenStack Project

  11. ^ OpenStack Is Now Open for Windows Server

  12. ^ Canonical joins the OpenStack community

  13. ^ Cisco joins OpenStack Community

• • 簡論雲端運算的三層分類：以「IBM 推雲端運算電郵」為例 (2009.11.15)

  • 商業周刊 第1146期 2009-11-09

雲端運算圖解

雲端種類

美國國家航空暨太空總署的OpenStack/Nebula運算平台。

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