宗旨

著眼雲端服務,打造創新運作模式

在過去,研究團隊解決IT需求的作法就是自行購置及管理機器,但有限的經費限縮機器數量,拉長運算模擬作業的過程,成果發表的時間也會因而遞延。而 且絕大多數的研究團隊並非具備資訊專業背景,導致IT投資事倍功半。透過虛擬主機服務,研究團隊可將心力集中在研究,把機器採購及維運的專業託付給計 資中心,讓必要的資源能順利到位,可免去過往研究計畫需各自購買及維護實體電腦的困擾,同時也可減少用電、達到節能減碳的效果。

願景

為配合臺大邁向一流頂尖大學,追求研究卓越與教學卓越之目標,計資中心擬在支援研究教學與校務行政的資通訊服務上,扮演積極、主動的角色,提供創新前瞻的服務。我們第一期的目標是針對全校研究團隊建置一個安全、具可擴充性,又能依團隊各自研究需求量身打造的安全運算、儲存與通訊環境 ─ 雲端服務。

雲端已經是目前資通訊領域、各政府、企業的顯學。從「人雲亦雲」到「眾說紛雲」、「各自表述」。雲端運算到底是什麼?雲端運算不是一個新的名詞,事實上這個概念或是相關的技術是從過去多個領域所演變、衍伸而來,例如 server clustering, grid computing, high performance computing 等等。雲端運算的概念,簡單而言,就是舉凡透過網路連線取得由遠端主機提供的服務等,都可以算是一種「雲端運算」,譬如 Salesforce.com 的 CRM 工具,或是 Amazon EC2 的空間服務。

雲端服務很重要的一個關鍵目標是經由「資源整合」與「有效利用」,達到提供使用者一個更方便、更經濟 (cost-effective) 的運算、儲存、應用、內容資源的服務;同時它能經由「資源共享、共用」、「需求多少、使用多少」的方式,達到「節省能源」的目的。

買硬體、擴充儲存環境,或是把所有應用程式集中到單一的運算平台,都是易如反掌的事,真正創造價值的關鍵在於平台的服務能否滿足臺大研究、服務團隊的需求。結合校務行政系統建立暢通且便利的付費機制、推動專業諮詢以促成既有系統及應用程式的雲端化、導入服務品質承諾 (SLA) 的概念來確保最佳的成本效益,這全是臺大計資中心構思推動雲端服務的創新作法。連帶地,因應臺大追求卓越的目標,計資中心亦從傳統的支援角色,轉型成為促成者及協助者。

雲端服務的優勢就是集結眾人的力量,達成資源的共享,個別使用者不需要大規模購置軟硬體設備,以及花費高額的維護費用,仍可獲得所需品質的服務保證,而且只需為所使用的服務付費。臺大看待雲端運算不只是買機器、集中資源及降低使用者成本,而是利用雲端服務來創造更多能被使用者認可且願意為此付費的價值,以達到 1+1>2 的雙贏效果。

雲端服務的特色有可規模化 (scalability) ,使用者完全不用擔心資源擴充的問題。雲端服務提供者 (cloud service provider, CSP) 會為你準備充足的運算資源或儲存空間。 CSP 利用各種新的「雲端技術」(cloud technologies),例如藉由多台電腦一同運算、儲存、相互備援,應用於基因圖譜定序、DNA 解碼等運算。在雲端服務架構下,我們特別強調「服務」的重要性而不僅只有運算本身,我們認為未來的雲端使用者無論在工作上、生活上對資通訊技術 (Information and Communication Technology ,ICT) 的需求、使用的行為以及經驗都將會與過去全然不同,雲端服務的概念對於不管是技術創新者、設備商、服務商、企業以及一般的使用者將會是一個全新的視野、改變與體驗。

在國外研究學術機構也積極地建構雲端相關的環境,幫助研究團隊進行相關的研究。例如 US NSF 提供資金 (US$5M) 給 14 所大學,使用 IBM/Google 成立「雲端學術計畫」服務,這些學校包含 MIT, Yale, Purdue University, Carnegie-Mellon University(CMU) ,等等。 Harvard 與 IBM 合作使用雲端服務進行「能源計畫研究」,而廣達亦投資 MIT US$ 25M 從事 “雲端計畫”。國內研究單位例如工研院亦在 2009年成立雲端運算行動中心。此外,據報導指出 U.C. Berkeley, Cornell University, Mass University, Carnegie Mellon University 等知名大學也因使用 Yahoo! 雲端服務協助研究工作,進而提高了論文發表數量。

目標

從各自為政到共享互利

雲端運算與雲端服務所涉及的研究議題十分多元,一般大家目前比較熟悉的是虛擬主機與虛擬儲存服務、開發平台服務,或是將資料與資訊應用移轉到雲端存放/運作達到無界線的行動資料存取與使用。在過去,研究團隊解決IT需求的作法就是自行購置及管理機器,但有限的經費限縮機器數量,拉長運算模擬作業的過程,成果發表的時間也會因而遞延。而且絕大多數的研究團隊並非具備資訊專業背景,因而不清楚自己的運算需求,也不瞭解系統或應用程式結構的資源運用瓶頸,導致IT投資事倍功半。

透過雲端服務,研究團隊可將心力集中在研究,把機器採購及維運的專業託付給計資中心。計資中心還能協助研究團隊做規劃,包括模擬程式如何撰寫及最佳化、在時間限期內所需的執行機器數量等,讓必要的資源能順利到位。

買硬體、擴充儲存環境,或是把所有應用程式集中到單一的運算平台,都是易如反掌的事,真正的關鍵在於平台的服務能否滿足研究團隊的需求。尤其是臺大有許多研究團隊,如何為其創造價值正是一種所謂的商業模式。

雲端服務絕非「一體適用」的作法,臺大每個團隊的研究性質都不同,不管是一般的內容網站營運模擬、網路研究模擬程式,或是高能物理、氣候變遷、能源開發等科學運算,各有不同的雲端服務需求,計資中心不僅要個別解析它們的潛在問題與瓶頸,更要量身打造資源規劃及動態供給的作法。

計資中心的雲端服務目前已完成第一期的雲端環境建置,所提供的服務包含「虛擬主機」(virtual machine) 與「雲端儲存服務」。這兩個服務可免去過往研究計畫需各自購買及維護實體電腦的困擾,同時也可減少用電、達到節能減碳的效果。未來可能推出的雲端服務包含:

  • 「尖峰負載效能品質保證服務」(Peak Load Service Quality Guaranteed Service)
  • 「應用執行期限的保證服務」(Applications with Deadline Service)

此兩個創新服務將能夠展現雲端服務效益的關鍵技術─動態、可規模化的資源配置的服務效能管理。我們將對每一個雲端服務的執行進行效能監測,即時監控在虛擬平台架構下各服務應用的執行效能及各種運算、儲存資源的使用狀況。雲端資源可規模化配置與部署的管理機制將根據各應用對資源的消耗或是動態需求的改變(on-demand, adaptive),執行擴大或是減少的資源分配,以保證對服務使用者服務品質(Quality of Service)的效能目標(performance goals)與減少能源的消耗。

軟體共享、授權費用共同負擔

我們預計雲端服務概念將對軟體使用與授權的既定模式帶來革命,它不但會改變軟體授權的收費模式。就如同1990年代開始,資訊軟體與資訊(Information)的生產與販售,各種軟體授權使用的方案(如個人版、企業版、多人版、site license、買斷、租約等等),大大不同於過去實體物品的生產方式與計價方式。我們預期雲端軟體服務將會引發新的計費模式的產生。不論是對提供者或是使用者而言的典範轉移(paradigm shift)

克服挑戰、服務承諾
    本中心的「雲端服務」預計提供可規模化(Scalable)服務模式與計價 (pricing)的建置。我們的建置重點:
  • 在整合既有虛擬設備的前提下,開發必要的軟體工具與平台達到即時監控在雲端服務之平台與架構下各種委託執行工作(jobs/tasks)的執行效能及各種運算、儲存、軟體、應用等資源的使用狀況,以確保對服務使用者的服務品質承諾書(service level agreement, SLA);
  • 利用這些資訊,根據使用者相關政策設定與執行可規模化(Scalable)資源分配與排程(Resource Allocation/Scheduling)的系統,以期同時達到對雲端服務中心而言整體資源有效控制與管理的目標,以及對服務使用者服務品質(Quality of Service) 所需達到效能(performance)的保證;
  • 建置相關服務系統的軟硬體與以服務為導向的前端系統 (web-based front-end systems) ,包含提供服務使用者的自動化服務使用平台,以及雲端服務中心的自動化管理平台;
  • 研擬可行的創新雲端服務種類與計價模式;
  • 根據以上的研發成果,由臺大計算機及資訊網路中心(定位為「雲端服務提供者」(Cloud Service Provider, CSP)建置相關系統、工具,擬訂具體服務種類與收費方式;並以臺大4萬多教職員生為顧客對象,推行雲端服務field trial;以實際的服務提供,深入瞭解雲端服務中心的商業模式之可行性、未來性與關鍵成功因素。我們將同時瞭解雲端服務的關鍵資源分配、控制、管理,計價收費,利用實際雲端服務中心的建置與field trial 才能讓我們確實地瞭解與掌握「雲端服務」中心的真正關鍵服務管理與計價模式。