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DBMS Special Issue of
Cloud Computing
Supervisor: Prof. 黃三益
Member: 王豐勝 D934020004
Member: 周昭正 D954020012
Team_1 Project 2 Presentation
Outline
• 背景與專案動機
• 簡介雲端運算
– 基礎架構
– 虛擬化技術
• 重要的雲端開發與運用
• 雲端運算對產業的衝擊
• 實際利用雲端平台操作
• 結論
背景
• 網際網路是一個超大型的複雜資料庫
• 傳統的DBMS所關心的焦點無法滿足現今需
求(see SIGMOD Record, 38(1), pp. 43-48, Mar. 2009)
• 企業追求目標與趨勢
• IT的技術革新與累積
• 未來可預見的龐大商機
• 與本課程連結—資料儲存結構上的改變
專案動機與目的
• 介紹雲端運算與雲端儲存
• 分析主要核心架構與組成
• 探討當前應用與未來應用
• 以簡易方式實際操作Cloud
簡介雲端運算
• 歷史演進
簡介雲端運算 cont’
• 雲端運算的定義
– 目前學界與業界尚無統一標準的定義
– 廣義定義:(cited from wikipedia)
• Cloud computing是一種基於網際網路的運算新方式,透過網
際網路上異構、自治的服務為個人和企業使用者提供按需即取
的運算。由於資源是在網際網路上,而在電腦流程圖中,網際
網路常以一個雲狀圖案來表示,因此可以形象地類比為雲端,
『雲端』同時也是對底層基礎設施的一種抽象概念。
• 雲端運算的資源是動態易擴充套件而且虛擬化的,透過網際網
路提供。終端使用者不需要了解「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,只關注自己
真正需要什麼樣的資源以及如何透過網路來得到相應的服務。
簡介雲端運算 cont’
• 一般化的架構
簡介雲端運算 cont’
• 建置架構層級
SaaS: Software as a Service
PaaS: Platform as a Service
IaaS: Infrastructure as a Service
簡介雲端運算 cont’ – IBM’s (scale-up)
簡介雲端運算 cont’- Google’s (scale-out)
HDFS:雲端計算中的檔案系統 ,主要功能
就是將單一資料分拆並複製至多個儲存點
中,當需要進行運算時,HDFS告訴系統,
在什麼node中可以就近取得這些資料,或
當檔案毀損時,什麼地方有複本可以利用 。
MapReduce:Map代表的是將一個問題(這
裡指數學運算),分拆開來平行計算,每一
個Map都各自運算自身的資料。但計算完
成後,還要將散落在各地方的結果整併在
一起,這就是Reduce。
HBase:就是HDFS上的資料庫。HBase或
Google的BigTable設計,比較類似一個大
型的Excel,上面有無限多的Columns與
Rows可以擴張,沒有正規化與Join的觀念,
而為了效率,BigTable上面利用Family
Columns將相似的欄位群聚在一起,用於
強化效率。
簡介雲端運算 cont’
簡介雲端運算 cont’
• 虛擬化技術-Scale-up
– 虛擬化技術
(Virtualization) 是藉由
一種對應方式(virtual
machine monitor,
hypervisor, or
virtualization layer),將
一群硬體,例如:伺服
器、儲存器,轉成虛擬
裝置(devices),使不同
種作業系統(operating
system) 能共同使用這
一群硬體,提高主機運
算資源的利用率。
簡介雲端運算 cont’
• 虛擬化在Cloud的重要性
– 目的:以虛擬機器(VM)達成實體主機資源充份
運用的目的
– 型態:VMWare, Amazon EC2 (base on Xen),
Linux KVM等等, 而Xen更是許多大廠此類雲端
技術的基礎, 例如IBM Blue Cloud。
– 缺點:整體系統的可擴展性會受限於單一主機
的硬體可擴展性
– 優勢:應用系統幾乎都不需要改寫
重要的雲端開發與運用 cont’
• Google
在網路搜尋市場占有率第一名的 Google,
其實很早就將這概念應用在自家提供的服務上,
諸如Gmail、YouTube、Google Docs、Google
Talk、Google Calendar、Google Gadget等,
Google 於2007年10月與 IBM 合資超過 1,500 萬
美元,建立 Google 101 大型資料運算中心,並
在 2008 年將雲端運算定為未來的發展策略,而
這點,可從Google為進軍通訊產業而推出的G-
phone看出點端倪。因此從 Google 大舉佈局雲端
應用下,相信在加強「端」連到「雲」的入口和
架構完整的商業模式後,是很有機會在未來市場
繼續保持領先地位。
重要的雲端開發與運用 cont’
• Amazon
Amazon 的 Web Services,透過虛擬化的技術,
Amazon EC2搭配 Amazon S3 儲存服務,提供各種不同
規格的虛擬主機和儲存空間,使軟體開發者能快速地在上
面安裝或執行所需的服務,用完了就結束完全沒有負擔,
由於費用低廉,吸引了很多開發人員使用。而且你只要負
擔所使用的時間與資源即可,在成本效益的投資上,這樣
的服務相當吸引人。
重要的雲端開發與運用 cont’
 Yahoo
Yahoo將開源雲端運算框
架Hadoop,應用在自家搜尋
服務的兩千台伺服器上,來
處理超過5 Petabytes的網頁
內容,建立整個網際網路的
網頁索引資料。此外,
Yahoo的雲端產品定位為
Consumer Cloud Computing,
提供Yahoo! Live、Yahoo!
One Connect、NewsGlobe,
等線上訊息服務。而即將正
式開放的Yahoo Application
Platform,則是提供開發者線
上撰寫和執行程式的開放平
台。
重要的雲端開發與運用 cont’
 IBM
主推Blue Cloud的切入點不在於如何提供消費端各種服務,他
更專注的是如何提供雲端運算所需擁有的硬體設備與管理軟體,允
許企業將運算任務分成不同組件,分別調至最有效率的電腦系統執
行,解決企業尖鋒、離鋒時間的系統負荷量問題。同時結合網路巨
人 Google 以成為雲端運算中的要角,並著手在全球數個城市建立
雲計算中心。
重要的雲端開發與運用 cont’
• Microsoft
微軟在雲端的策略則是
「Software + Service」。
預計推出的新作業系統
「Azure」,將結合Live
Mesh開發新功能,並整合
各種Live Services;Azure
另一項用途,是能讓軟體開
發者所撰寫的程式直接在微
軟資料中心上線,不需靠公
司裡的伺服器;Azure就像
是微軟線上服務的地基,扎
穩微軟邁向雲端之路。
重要的雲端開發與運用 cont’
• 甲骨文(Oracle)
• 惠普(HP)
• 戴爾(Dell)
• 昇陽(Sun)
• ……etc.
雲端運算對企業的衝擊
• 特色
雲端運算對產業的衝擊 cont’
• 中小型企業自營資料中心(Data Center),一開始
要有硬體設施及資訊技術人員的固定投資,且必
須面對因無法預期之災害,造成企業資料損失的
極大風險。如果交給專業IT委外服務供應商,相
對安全。
• 根據Gartner研究指出,企業每十元的IT投資中,
約有八元是用在既有系統的維修,而非更新升級,
若能將企業內部的IT架構,交給雲端運算的服務
供應商,就可把這八○%的維護費用大幅降低,
將資金投資在研發、行銷等企業更核心的領域
雲端運算對產業的衝擊 cont’
• 企業用戶的看法
– 國內企業界,目前對於雲端運算不甚熟悉,普
遍對於資料隱私、資訊安全、特定供應商依賴
與使用效益等,仍存有疑慮,應由政府帶頭先
行建立成功案例,對企業用戶示範,才能帶動
市場需求。
• 雲端運算可運行之範疇
– 台灣發展雲端服務機會,可立足於雲端運算技
術的SaaS,發展具外銷能力之新興產業軟體服
務與新型裝置。
雲端運算對產業的衝擊 cont’
• 資策會提倡之六大新興應用
實際利用雲端平台操作
• 利用平台- MicroSoft SQL Azure
• 步驟
– 利用Windows live註冊CTP登入服務介面
– 取得核准碼後,進入Microsoft Connect
– 選取SQL Azure服務,建立資料目錄
– 在遠端直接利用Azure內建的SQL2008 R2
– 將資料庫相關Data輸入,並建立小型應用程式
– 啟動試用剛建好的AP服務(例如新增、查詢、修改)
– 登出或新建目錄
– http://msdn.microsoft.com/zh-tw/azure/ee939353.aspx
結論
• 雲端的好處:in a word, 在可連接條件下,全都丟給雲就好!
• 雲端儲存也必須經由網路來提供隨選分派的儲存資源。重要
的是,該網路必須具備良好的QoS機制才行。對於用戶來說,
具備彈性擴展與隨使用需求彈性配置的雲端儲存,可節省大
筆的儲存設備採購及管理成本,甚至因儲存設備損壞所造成
的資料遺失風險也可因此避免。
• 至於IT資源要能實現彈性隨需配置,還須仰賴各種不同平台
領域之間的協同工作才能達成。而國際標準的制定,正有助
於整個雲端運算相關產業的應用發展,讓雲端的精神不再那
麼遙不可及,而是落實到實際IT架構的應用。
Implication to future
• ‘Datacenter-less Network Delivered Services’
provides a brand new opportunity for Taiwan’s
service innovation and software industry.
• Cloud Computing is an ideal platform for
service innovation and will become a very
important platform for Intelligent Taiwan.

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  • 2. Outline • 背景與專案動機 • 簡介雲端運算 – 基礎架構 – 虛擬化技術 • 重要的雲端開發與運用 • 雲端運算對產業的衝擊 • 實際利用雲端平台操作 • 結論
  • 3. 背景 • 網際網路是一個超大型的複雜資料庫 • 傳統的DBMS所關心的焦點無法滿足現今需 求(see SIGMOD Record, 38(1), pp. 43-48, Mar. 2009) • 企業追求目標與趨勢 • IT的技術革新與累積 • 未來可預見的龐大商機 • 與本課程連結—資料儲存結構上的改變
  • 4. 專案動機與目的 • 介紹雲端運算與雲端儲存 • 分析主要核心架構與組成 • 探討當前應用與未來應用 • 以簡易方式實際操作Cloud
  • 6. 簡介雲端運算 cont’ • 雲端運算的定義 – 目前學界與業界尚無統一標準的定義 – 廣義定義:(cited from wikipedia) • Cloud computing是一種基於網際網路的運算新方式,透過網 際網路上異構、自治的服務為個人和企業使用者提供按需即取 的運算。由於資源是在網際網路上,而在電腦流程圖中,網際 網路常以一個雲狀圖案來表示,因此可以形象地類比為雲端, 『雲端』同時也是對底層基礎設施的一種抽象概念。 • 雲端運算的資源是動態易擴充套件而且虛擬化的,透過網際網 路提供。終端使用者不需要了解「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,只關注自己 真正需要什麼樣的資源以及如何透過網路來得到相應的服務。
  • 8. 簡介雲端運算 cont’ • 建置架構層級 SaaS: Software as a Service PaaS: Platform as a Service IaaS: Infrastructure as a Service
  • 9. 簡介雲端運算 cont’ – IBM’s (scale-up)
  • 10. 簡介雲端運算 cont’- Google’s (scale-out) HDFS:雲端計算中的檔案系統 ,主要功能 就是將單一資料分拆並複製至多個儲存點 中,當需要進行運算時,HDFS告訴系統, 在什麼node中可以就近取得這些資料,或 當檔案毀損時,什麼地方有複本可以利用 。 MapReduce:Map代表的是將一個問題(這 裡指數學運算),分拆開來平行計算,每一 個Map都各自運算自身的資料。但計算完 成後,還要將散落在各地方的結果整併在 一起,這就是Reduce。 HBase:就是HDFS上的資料庫。HBase或 Google的BigTable設計,比較類似一個大 型的Excel,上面有無限多的Columns與 Rows可以擴張,沒有正規化與Join的觀念, 而為了效率,BigTable上面利用Family Columns將相似的欄位群聚在一起,用於 強化效率。
  • 12. 簡介雲端運算 cont’ • 虛擬化技術-Scale-up – 虛擬化技術 (Virtualization) 是藉由 一種對應方式(virtual machine monitor, hypervisor, or virtualization layer),將 一群硬體,例如:伺服 器、儲存器,轉成虛擬 裝置(devices),使不同 種作業系統(operating system) 能共同使用這 一群硬體,提高主機運 算資源的利用率。
  • 13. 簡介雲端運算 cont’ • 虛擬化在Cloud的重要性 – 目的:以虛擬機器(VM)達成實體主機資源充份 運用的目的 – 型態:VMWare, Amazon EC2 (base on Xen), Linux KVM等等, 而Xen更是許多大廠此類雲端 技術的基礎, 例如IBM Blue Cloud。 – 缺點:整體系統的可擴展性會受限於單一主機 的硬體可擴展性 – 優勢:應用系統幾乎都不需要改寫
  • 14. 重要的雲端開發與運用 cont’ • Google 在網路搜尋市場占有率第一名的 Google, 其實很早就將這概念應用在自家提供的服務上, 諸如Gmail、YouTube、Google Docs、Google Talk、Google Calendar、Google Gadget等, Google 於2007年10月與 IBM 合資超過 1,500 萬 美元,建立 Google 101 大型資料運算中心,並 在 2008 年將雲端運算定為未來的發展策略,而 這點,可從Google為進軍通訊產業而推出的G- phone看出點端倪。因此從 Google 大舉佈局雲端 應用下,相信在加強「端」連到「雲」的入口和 架構完整的商業模式後,是很有機會在未來市場 繼續保持領先地位。
  • 15. 重要的雲端開發與運用 cont’ • Amazon Amazon 的 Web Services,透過虛擬化的技術, Amazon EC2搭配 Amazon S3 儲存服務,提供各種不同 規格的虛擬主機和儲存空間,使軟體開發者能快速地在上 面安裝或執行所需的服務,用完了就結束完全沒有負擔, 由於費用低廉,吸引了很多開發人員使用。而且你只要負 擔所使用的時間與資源即可,在成本效益的投資上,這樣 的服務相當吸引人。
  • 16. 重要的雲端開發與運用 cont’  Yahoo Yahoo將開源雲端運算框 架Hadoop,應用在自家搜尋 服務的兩千台伺服器上,來 處理超過5 Petabytes的網頁 內容,建立整個網際網路的 網頁索引資料。此外, Yahoo的雲端產品定位為 Consumer Cloud Computing, 提供Yahoo! Live、Yahoo! One Connect、NewsGlobe, 等線上訊息服務。而即將正 式開放的Yahoo Application Platform,則是提供開發者線 上撰寫和執行程式的開放平 台。
  • 17. 重要的雲端開發與運用 cont’  IBM 主推Blue Cloud的切入點不在於如何提供消費端各種服務,他 更專注的是如何提供雲端運算所需擁有的硬體設備與管理軟體,允 許企業將運算任務分成不同組件,分別調至最有效率的電腦系統執 行,解決企業尖鋒、離鋒時間的系統負荷量問題。同時結合網路巨 人 Google 以成為雲端運算中的要角,並著手在全球數個城市建立 雲計算中心。
  • 18. 重要的雲端開發與運用 cont’ • Microsoft 微軟在雲端的策略則是 「Software + Service」。 預計推出的新作業系統 「Azure」,將結合Live Mesh開發新功能,並整合 各種Live Services;Azure 另一項用途,是能讓軟體開 發者所撰寫的程式直接在微 軟資料中心上線,不需靠公 司裡的伺服器;Azure就像 是微軟線上服務的地基,扎 穩微軟邁向雲端之路。
  • 19. 重要的雲端開發與運用 cont’ • 甲骨文(Oracle) • 惠普(HP) • 戴爾(Dell) • 昇陽(Sun) • ……etc.
  • 21. 雲端運算對產業的衝擊 cont’ • 中小型企業自營資料中心(Data Center),一開始 要有硬體設施及資訊技術人員的固定投資,且必 須面對因無法預期之災害,造成企業資料損失的 極大風險。如果交給專業IT委外服務供應商,相 對安全。 • 根據Gartner研究指出,企業每十元的IT投資中, 約有八元是用在既有系統的維修,而非更新升級, 若能將企業內部的IT架構,交給雲端運算的服務 供應商,就可把這八○%的維護費用大幅降低, 將資金投資在研發、行銷等企業更核心的領域
  • 22. 雲端運算對產業的衝擊 cont’ • 企業用戶的看法 – 國內企業界,目前對於雲端運算不甚熟悉,普 遍對於資料隱私、資訊安全、特定供應商依賴 與使用效益等,仍存有疑慮,應由政府帶頭先 行建立成功案例,對企業用戶示範,才能帶動 市場需求。 • 雲端運算可運行之範疇 – 台灣發展雲端服務機會,可立足於雲端運算技 術的SaaS,發展具外銷能力之新興產業軟體服 務與新型裝置。
  • 24. 實際利用雲端平台操作 • 利用平台- MicroSoft SQL Azure • 步驟 – 利用Windows live註冊CTP登入服務介面 – 取得核准碼後,進入Microsoft Connect – 選取SQL Azure服務,建立資料目錄 – 在遠端直接利用Azure內建的SQL2008 R2 – 將資料庫相關Data輸入,並建立小型應用程式 – 啟動試用剛建好的AP服務(例如新增、查詢、修改) – 登出或新建目錄 – http://msdn.microsoft.com/zh-tw/azure/ee939353.aspx
  • 25.
  • 26.
  • 27. 結論 • 雲端的好處:in a word, 在可連接條件下,全都丟給雲就好! • 雲端儲存也必須經由網路來提供隨選分派的儲存資源。重要 的是,該網路必須具備良好的QoS機制才行。對於用戶來說, 具備彈性擴展與隨使用需求彈性配置的雲端儲存,可節省大 筆的儲存設備採購及管理成本,甚至因儲存設備損壞所造成 的資料遺失風險也可因此避免。 • 至於IT資源要能實現彈性隨需配置,還須仰賴各種不同平台 領域之間的協同工作才能達成。而國際標準的制定,正有助 於整個雲端運算相關產業的應用發展,讓雲端的精神不再那 麼遙不可及,而是落實到實際IT架構的應用。
  • 28. Implication to future • ‘Datacenter-less Network Delivered Services’ provides a brand new opportunity for Taiwan’s service innovation and software industry. • Cloud Computing is an ideal platform for service innovation and will become a very important platform for Intelligent Taiwan.