碩專一學生：鄭顗呈蘇裕民

A View of cloud computingBy michaelarmbrust, armando fox, reangriffith,anthony d. joseph, randy katz, andykonwinski,gunho lee, davidpatterson, arielrabkin, ion stoica,and mateizahariaCommunication of the acm, Apple 2010 vol. 53 no. 4 碩專一學生：鄭顗呈蘇裕民

綱要 • 前言 • 定義雲端運算 • 公用運算的類別 • 雲端運算經濟學 • 十大障礙與機會 • 結論

前言 • Oracle CEO Larry Ellison 發洩懊惱 • 雲端運算的定義涵蓋一切所有 • 企圖減少迷惑 • 傳統運算的差異 • 量化比較 • 說明及描述 • 主要的(非)技術障礙 • 雲端運算的機會 • 聚焦在產生的影響 • 雲供應商 • SaaS 供應商 • SaaS 使用者

定義雲端運算(1/3) 二個範圍一種服務 • 應用軟體 • 通過網際網路提供軟體即服務 • 雲 • 資料中心 • 提供硬體和系統 • 軟體即服務 (SaaS) • 避開使用 IaaS, PaaS • 基礎設施與平台的界限不明 • 相似多於相異

定義雲端運算(2/3) • 公有雲 • 對大眾提供 Pay-as-you-go 服務 • 私有雲 • 不對大眾提供服務 • 組織內部的資料中心 • 雲端運算不包含 • 中小型資料中心 • 私有雲 • 透過 Hybrid Cloud 讓傳統資料中心獲利

定義雲端運算(3/3) • 三種新面向 • 接近無窮的資源 • 迅速滿足負載激增 • 免除預先的承諾 • 適時適量的資源供給 • 提供短期的付費機制 • 有使用才需付費 • 推動雲端運算的力量 • 經濟規模具有低成本的優勢 • 電力、頻寬、作業及軟硬體等範圍 • 高於傳統資料中心的利用率 • 傳統作業無法滿足即時的負載激增 • ISP 的應變緩慢 • 需求變更必須在作業前四小時或更久提出 • 企業內資料中心 • 需要動態資源配置

公用運算的類別

雲端運算經濟學(1/3) • 使用案例 • 彈性調整需求 • 傳統的前置作業時間過長 • 無法預期需求 • 需求具有網站熱度相依性 • 成本相依的運算 • 1000台伺服器運作 1小時 • 約等同於 1台伺服器運作 1000小時

雲端運算經濟學(2/3) • 優化成本支出 • 伺服器經常處於 idle • 平均利用率 5-20% • 尖峰高於平均 2-10% • Pay-as-you-go 減少支出 • 雲端支出：300 x 24=7200 • 傳統支出：500 x 24 = 12000(server-hour) 未使用

雲端運算經濟學(3/3) • 彈性的尖峰效能 • 效能不足問題 • 訂單流失 • 使用者流失 • 案例 • Friendster • 尖峰效能不足 • Animoto • 伺服器由 50 增加至 3500台沒有滿足服務請求服務請求減少

十大障礙與機會 • 業務持續與服務可用性 • 資料閉鎖 • 保密與稽核 • 傳輸瓶頸 • 效能 • 儲存空間 • 大型分散式系統的臭蟲 • 規模變更 • 信譽共享 • 軟體授權

1. 業務持續與服務可用性 • SaaS 已設立高標準 • Google Search • 負面案例 • 技術性 • 非技術性 • 結束營業 • 司法監管 • 建議 • 避免單點故障的 • 單點故障源於單一公司管理 • 相同基礎的異地備援仍有疑慮 • 選擇不同的提供者 • 避免提供者結束營業

2. 資料閉鎖 • 專屬式 Storage API • 轉換成本高而鎖住客戶 • 客戶是待宰的羊 • 服務價格提高 • 供應商倒閉而損失 • LinkUp結束營運，導致 45% 客戶儲存的資料遺失 • 建議 • API 標準化 • 逐底競爭 (race-to-the bottom)的疑慮 • 服務品質與價格同樣重要 • 已有開放原始碼版本 • Eucalyptus 提供相容於 S3 的介面 • HyperTable 類似於BigTable

3. 保密與稽核 • 區分安全責任 • 用戶本身 • 應用層安全 • 雲提供者 • 設施安全 • 用戶依賴的第三方廠商 • 軟體供應商 • 用戶與提供者分担跨媒體安全 • 雲的類別影響責任 • EC2 用戶比 Azure 用戶多 • Azure 用戶比 AppEngine用戶多 • 用戶責任可轉給提供安全服務的第三方 • 設定管理 • 防火牆規則分析 • 虛擬化不代表安全 • 不是全面虛擬化 • 仍有程式的臭蟲 • 不正確的環境設定 • 建議 • 在 User-Level 加密 • TC3 在 AWS 建立 HIPPA Compliant 程式 • 接觸虛擬機的自動稽核作業 • 由宿主機提供 • 集中化

4. 傳輸瓶頸 • 在網際網路傳輸是高成本 • 傳輸費約 $100~150/PB • 在 20 M bit/s 下，10TB 資料需要 45 天 • 機會 • 傳送碟片 • Amazon AWS Import/Export 服務

5. 效能 • 宿主機資源共享 • 技術成熟 • CPU • 主記憶體 • 主要問題 • 網路 • 磁碟 • 磁碟效能遠低於記憶體 • STREAM Memory benchmark • 平均 1,355MB/s • 標準差 55MB/s • 磁碟 • 平均 55 MB/s • 標準差 9 MB/s • 模擬高效能計算系統 (HPC) • Thread 間需要 MPI 進行同步 • 效能影響群組排程 (Gang scheduling) • 機會 • 改善中斷與 I/O 架構 • IBM 在 1980 年代的成功 • Flash Disk

6. 儲存空間 • 雲端新特性著重在演算能力 • 接近無窮的資源 • 免除預先的承諾 • 提供短期的付費機制 • 研究方向 • 大量查詢 • Storage API • 讀寫過程 • 效能保證 • 結果一致性 • 機會 • 結合可調整的儲存空間

7. 大型分散式系統的臭蟲 • 除錯的困境 • 無法在較小的配置環境內重現 • 機會 • 使用虛擬機重現配置環境 • 前提為分散式系統沒有使用虛擬機

8. 規模變更 • 按量計費(Pay as you go)的方式 • 儲存空間與網路頻寬採用位元組 • 演算需求沒有統一 • AppEngine：CPU 小時數(註) • AWS：虛擬機數量／小時 • 機會 • 不違反 SLA 前提，快速變更規模 • 採用統計學習機(statistical learning machine)動態調整 • Snapshot / restart 工具 • 避免系統 Idle，節省成本註：Google 於 2011 年5 月改以 Instance-Hours 為單位

9. 信譽共享 • 客戶的行為影響其他用戶 • EC2 的 IP 位址被列入垃圾信黑名單 • 服務提供者期待客戶負責任 • FBI 扣押位於 Dallas 資料中心的主機 • 主機的部份其他用戶結束營業 • 機會 • 信譽保護服務(Reputation-Guarding Services)

10. 軟體授權 • 商用軟體的費用高昂 • 購置與定期維護 • SAP維護年費提高至購置的 22% • 2007 年(含)以前是 17% • 機會 • 儘量使用開放程式碼軟體 • 採用按量計費 • 微軟 • Windows Server ：$0.15 / hour • MS-SQL Server：$0.10 / hour • IBM • DB2Express：$0.38 / hour • WebSphere & WCMS ：$6.39 / hour

結論 • 虛擬化資源的水平擴充 • 應用軟體不是朝向巨型化 • 考量軟體授權模式 • 平台軟體在虛擬機上執行 • 考量計量與付費方式 • 硬體系統設計朝向貨櫃化 • 至少 12 個機櫃 • Idle 的資源如何進入低電力狀態 • 運用 Flash 技術改善 I/O • 網路設備在超大頻寬的運作

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