John McCarthy(1927-2011)美國電腦科學家
除了本文提到的虛擬化技術概念之外,他更為人知曉的事蹟是:發明了Lisp語言以及因他是最早提出人工智慧概念,而被尊稱為人工智慧之父。
一)「雲端」是怎麼來的?
「雲端」這個技術背後隱含的概念,可早可以追溯到1961年John McCarthy(1927-2011 美國電腦科學家)在麻省理工學院的百年慶典上所提到的時間共享模式(time-sharing model)概念,此概念被認為是當今虛擬化技術的基礎,他是這麼說的:「Each subscriber needs to pay only for the capacity he actually uses, but he has access to all programming languages characteristic of a very large system … Certain subscribers might offer service to other subscribers … The computer utility could become the basis of a new and important industry.」,隔年,他更在文章中提出:「computation may someday be organized as a public utility.」,這句話,使他被認定為所謂雲端計算的始祖。
到了1990年代的網格運算(grid computing)的興起,則具體實現了將電腦運算能力像網格一樣可切分來使用。
1999年興起的Salesforce.com公司,它將雲端帶入了另一個里程碑;Salesforce.com是第一家將企業相關應用程式整合在單一的頁面,提供客戶透過網路來存取使用,類似目前雲端服務之一的Software As A Service (SaaS)。
亞馬遜則在2002年發表了Amazon Web Services,能夠讓使用者線上儲存檔案以及允許使用者利用web services執行各項功能。
然而關於正式的「雲端」這個詞是由誰提出的?坊間有很多種說法,例如,早在1996年11月4 日的時候,Compaq員工George Favaloro在他所提出的一份50頁的內部商業計劃書「Internet Solutions Division Strategy for Cloud Computing」中,首次在書面上就提到「cloud computing」這個名詞。
另外,1997年五月時,也曾經有一家NetCentric公司的員工Sean O’Sullivan,他註冊了「cloud computing」這個商標專利,專利號碼為75291765,但在1999年四月卻又主動放棄。
而正式於會議上提出的,則是在2006年的搜尋引擎大會上,Google執行長Eric Emerson Schmidt(埃里克·施密特)於該會議中所提出「雲端計算」的概念,當時埃里克·施密特對「雲端」曾有下述的談話:「不論使用者使用的是PC、Mac、智慧型行動裝置、BlackBerry 或其他尚未面市的新機器,只要簡單操作瀏覽器,都可以連接到雲端存取服務。」明白指出使用者無須知道儲存搜尋的資源所需的龐大空間設置在哪裡、送出的搜尋請求送到哪裡、透過那些主機進行巨量地運算才產生資料,只須瞭解使用服務的方法並取得結果即可」。
二)那麼「雲端運算」呢?
依據美國國家標準與技術研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)的說明,雲端運算為「使用無所不在、便利、隨需應變的網路,共享廣大的運算資源(如網路、伺服器、儲存、應用程式與服務),可透過最少的管理工作及服務供應者互動,快速提供各項服務」。
此外,依據NIST的定義,「雲端運算」有所謂的五四三原則,亦即五項基本特性、四種部署模型、三種服務模式:
- 五項基本特性:On-demand Self-service、Broad Network Access、Resource Pooling、Rapid Elasticity、Measured Service
- 四種部署模型:私有雲、公有雲、混合雲、社群雲
- 三種服務模式:IaaS、PaaS、SaaS
因此,必須符合此五四三的原則我們才能稱之為「雲端運算」,以下簡述該原則的內容:
A)雲端運算具有五項基本特性
- 隨需應變自助服務(On-demand Self-service):消費者依據本身需求隨時使用雲端運算資源,如伺服器運算與資料儲存等,使用時毋需與服務供應者互動。
- 網路使用無所不在(Broad Network Access):服務供應者可透過網路隨時提供服務,且使用者端所採用平台無論精簡或複雜,均可透過標準機制進行網路存取服務。
- 資源彙整(Resource Pooling):服務供應者透過租賃模式來服務消費者,可依據消費者要求指派實體及虛擬資源,惟消費者通常無法確知資源所在地點。
- 高度彈性(Rapid Elasticity):因應消費者要求能隨時且快速地調整資源規模,對消費者而言,可提供資源規模似乎沒有限制,且能隨時依據需求增減資源採購額度。
- 計算服務(Measured Service):自動控制、最佳化與量測各類服務資源,如儲存、運算能力、頻寬與帳戶數等,以便讓服務供應者與消費者皆能監視與控制資源運用的情形。
B)雲端運算以四種模型來部署
- 私有雲(PrivateCloud):只提供給單一組織所使用,且完全為該組織而運作的雲端基礎設施,管理者可能是組織本身,也可能是第三方;位置可能在組織內部,也可能在組織外部公眾雲。
- 社群雲(Community Cloud):由眾多利益相仿的組織一起管理及使用,此組織統稱為社群成員,成員們可共同使用雲端資料及應用程式;基本上,社群雲也可歸類於私有雲的一種。
- 公用雲(Public Cloud):開放提供一般公眾使用服務,可由企業、學術機構或政府組織擁有、管理與營運。
- 混合雲(Hybrid Cloud):結合私有雲、社群雲或公用雲兩種以上模式,以便提供資料與應用程式更方便的可攜性服務。有些企業,會在企業內部建置私有雲提供對內服務,但當需提供給更多或企業以外的人使用時,會考慮把私有雲內的部份資源由私有雲移到公用雲。
公有雲、私有雲、社群雲的比較
由Amazon、Google、Microsoft、Hinet等公司所提供的各式雲端服務,我們一般將之歸類為公用雲,但一般企業亦可租用這些公用雲(IaaS),再於其上架設適合公司使用的各項雲端服務,而不需要為了擁有專屬的雲端服務而耗費距資自行建置資料中心;如圖中綠色部份的雲端,表示企業租用公有雲服務並於其上建置私有雲,所以實際上雲的擁有者仍為廠商而非企業所有。
C)雲端運算最終以三種方式來提供服務
一般人很容易搞混PaaS與IaaS之間的差異,請注意字體加粗部份表示與其它服務重要的差異點。
- 軟體即服務(Software as a Service, SaaS):消費者使用各種終端裝置透過使用者介面,經由網路來使用雲端基礎架構上的應用程式,但使用者無法掌控作業系統、硬體或運作的網路基礎架構。
- 平台即服務(Platform as a Service, PaaS):消費者使用主機操作應用程式,掌控運作應用程式的環境與擁有主機部分掌控權,但並不掌控作業系統、硬體或網路基礎架構。
- 基礎架構即服務(Infrastructure as a Service, IaaS):消費者使用處理能力、儲存空間、網路元件或中介軟體等基礎運算資源,能掌控作業系統、儲存空間、已部署應用程式及網路元件,但並不掌控雲端基礎架構。
IaaS、PaaS、SaaS與私有雲涵蓋範疇比較:
如上圖, IaaS服務的使用者無法管控虛擬化(Virtualization)、伺服器(Servers)、儲存空間(Storage)、網路(Networking)等雲端基礎架構,PaaS服務使用者則無法管控執行中作業(Runtime)、中介程式(Middleware)、作業系統(O/S)等等與作業系統相關的指令;SaaS服務使用者則僅能執行相關程式。
三)雲端服務的商業模式
A)以服務流程來看:
上圖我們可以拆成四大部份來看:Connectivity → Client → Services → Datacenter
如果您有注意的話,此圖相當類似於廣達林百里2008年所提出的雲端3C策略:「雲端運算」(Cloud Computing)、「連結」(Connectivity)、「消費端載具」(Client Device),兩者差異在於林百里的3C策略中缺少了屬於軟體技術的雲端服務,以及中間的系統整合兩個部份。
直接面對使用者的為雲端寬頻建設與雲端服務兩部份,而雲端資料中心(Data Center)是目前台灣業者是最具競爭力的部份,但仍以代工為主而少見自有品牌,例如廣達、英業達、緯創等等已宣誓投入雲端的廠商,其雲端的佈局皆僅僅侷限於資料中心建置的各項相關硬體代工業務。
B)以服務架構來看
上圖流程顯示要架構出各式的雲端服務需要多層的轉換:首先,我們需要一個穩定的硬體設施層,它是最底層的基礎設施,由機房中一台台的實體主機、磁碟陣列、網路系統、並輔以完善的空調水電所構成;然後我們需要選擇一種虛擬化技術,將之安裝在電腦主機上,將實體的硬體資源,如CPU、RAM、網路、硬碟空間等等,轉化為可切割使用或可視需求取用的一個資源池,再依照不同的使用環境及需求打包成為SaaS、PaaS或IaaS等服務模式,最終透過公有雲或私有雲等部署方式提供給使用者。
以下針對:硬體設施層、虛擬化層、服務層及系統整合層作簡要的介紹。
1)硬體設施層:
台灣擁有許多製造業的優勢及網路通訊設備的資源,長期以來一直是伺服器硬體、行動裝置生產大國,而且具備伺服器、儲存、網路等硬體設備之代工、製造與平價供應能力。
雲端運算的硬體設施層的組成基本單位
代表廠商:廣達集團
切入此雲端設施商業模式方面最成功的當屬廣達,從2008年金融海嘯開始,林百里就警覺到PC市場不樂觀,並想到雲端應該是未來趨勢,他提出所謂的3C策略:「雲端運算」(Cloud Computing)、「連結」(Connectivity)、「消費端載具」(Client Device),整個集團並以此為轉型方向努力。
基本上,林百里提出的3C策略也是基於硬體的思維,所跨足的雲端範圍是這3C中的資料中心(Cloud Computing)、網路設備(Connectivity)、用戶端設備(Client Device)等相關設備代工業務,雖然這些設備廣達或是其它競爭廠商原本就有在做,不過它們基本上並不是專為雲端專屬的資料中心(如伺服器、交換器等硬體的效能、節能、散熱表現)需求而設計的,當初行銷上也不是以此為主要訴求;因此,當林百里提出3C策略之後,整個集團的確有因此而抓到方向,透過組織重組將企業解決方案(ES)部門改為雲端部門,並以雲端客戶的需求來打造3C產品;依據相關新聞資料,廣達2013年合併營收8804.12億元,雖然受到PC市場衰頹的影響,年衰退14.1%,但其中雲端相關業務營收占比約15%,雲端運算事業群(CCBU)跟雲達科技(QCP)公司合計業績高達800億元,約佔近1成業績比例,是眾多部門中成長度最高的單位。
雲達科技(QCT)是廣達為了轉型至雲端所自創的品牌,廣達利用它跳過原本的品牌客戶直接切入Facebook、Google、亞馬遜(Amazon)等科技大廠的資料中心供應商;最新的消息是,雲達科技除了與VMWare推出軟硬整合的雲端機櫃方案、取得三星資料中心的硬體訂單外,還有伺服器相關產品也間接打入擁有3.7億用戶的全球行動平台LINE的供應鏈。
雲達科技除了主要的雲端硬體業務之外,最近也開始往上游的雲端軟體發展,開發出雲端服務稱為營磐平台CAMP(Cloud Application Management Platform),目前該平台有:
- CAMP雲端市集:屬於SaaS服務,目前在架上僅有三種:企業行動入口、廣達專案VM、辦公服務雲、全球商情雲。
- 硬體雲:屬於IaaS服務,目前有達傳電訊及廣達專案兩類。
- 研發服務務雲:屬於SaaS服務,目前有月租式OrCAD軟體授權、設計鏈管理租用等兩種。
但CAMP目前僅限企業用戶,使用者不多,且大部份為提供上下游廠商使用,因此在公有雲市場上還難有競爭力。
2)虛擬化層:
在硬體虛擬化這一層,目前皆為國外廠商的天下,主要技競逐的廠商有:
- VMWare:vSphere
- Citrix:Xenserver
- Microsoft:Hyper-V
- Linux:KVM (開源軟體)
- Redhat:RHEV
下表為各雲端服務提供者背後所採用的虛擬化技術,我們可以注意到,各家公司有不同的偏好技術。
廠商
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雲端服務
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採用的虛擬化技術
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Amazon
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AWS
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Xenserver
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Google
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Google Cloud Platform
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KVM
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Microsoft
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Azure
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Hyper-V
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HP
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Helion
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OpenStack
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IBM
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SmartCloud
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RHEV (KVM)
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Hinet
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hiCloud
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Hyper-V、VMWare
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Acer
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Acer eDC
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VMWare
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遠傳
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FET Cloud Service-IaaS
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Hyper-V
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台灣大哥大:
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台灣大電訊雲端基礎設施
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VMWare、Xenserver
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代表廠商:VMWare
虛擬化技術雖然和雲端技術一樣是目前IT業界熱門的議題,但是與雲端技術僅在最近幾年開始流行不同,虛擬化已經有半個世紀的歷史。從最開始的大型機,到小型機或Unix伺服器虛擬化的應用,直至目前x86伺服器的虛擬化,已經有十餘年的歷史,而1998年成立的VMware在伺服器虛擬化市場長期佔據主導地位,最近幾年雲端興起好,更將觸角往上、下游延伸,分別推出vCloud套件(使用VMWare虛擬化技術往上架構各類型雲端服務)以及和硬體廠商合推資料中心專用伺服器(例如與廣達電腦旗下的雲達科技合作推出2款軟硬體整合的整櫃式設備),是目前擁有相關垂直整技術最高的廠商。
特別一提:Citrix
我第一次接觸到Citrix的產品是在tsmc的時候,那時tsmc有分散全球四處的辦公室與廠房,為了讓每個員工能在不同地點、不同時間可以同時使用TOM(Total Order Management)軟體並且看到相同的資料,於是他們引進了Citrix,透過Citrix的ICA資料壓縮技術,可以讓主機上的程式,僅使用非常小的頻寬,便可快速的讓遠端的使用者執行,並且使用起來就像安裝在本機一樣便利。
Citrix是一個相當大方的公司,他們之前花大錢購買的Xenserver,已在前年全面開源並且完全免費,除此之外,還將雲端管理軟體CloudStack(購併自Cloud.com),也無償提供給Apache Software Foundation(ASF),有了雲端管理軟體 CloudStack,任何服務供應商或企業就可以創造一個屬於自已的雲端運算系統,並且透過 CloudStack 與亞馬遜的雲端服務互動(因為亞馬遜的雲端就是使用Xenserver)。
這套CloudStack軟體,對於有在亞馬遜租用公有雲的企業,在考慮建置混合雲時相當有幫助,例如美國社交遊戲軟體開發商 Zynga是使用亞馬遜的雲端服務來容納旗下愈來愈多的線上遊戲。然而隨 Zynga 的規模愈來愈大,因此需要建置一套專屬的數據處理中心,以應付部份遊戲所需的強大運算與儲存能力,為了達到這樣的目的,Zynga在既有亞馬遜雲端服務下,使用了Cloud.com的技術,便能夠在亞馬遜的公用雲與自建的私有雲之間相互分出工作並行處理(兩者合稱混合雲)。
3)服務層:
雲端計算的「五四三原則」,其中的「三」指的是:SaaS、PaaS和IaaS三項主要服務,它們可縮寫為SPI,這是目前被業界廣泛認同的雲端服務劃分方式,也是一種透過消費者觀點的一種服務型式呈現。
雲端服務
類型
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代表廠商/產品
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SaaS
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PaaS
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IaaS
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服務層廠商的特性:
國外企業:
如果我們仔細分析上列的表格,可以發現,目前檯面上較大的雲端運算服務公司,依其公司屬性可分成軟體公司與硬體公司兩種:軟體公司如Google、Microsoft、Amazon等提供的雲端服務皆為公有雲,面向的客戶群較廣,從個人、SOHO、企業到政府、組織團體等等,涵蓋B2B與B2C等層面;而硬體公司如IBM、HP、Dell等的雲端服務則主要針對企業用戶(B2B),主要是透過產品整合搭配硬體方式協助企業建置所需的各項雲端需求(公有、混合、私人等)。
台灣企業:
台灣由於缺乏較大型的軟體公司,因此目前提供雲端運算服務的公司,除了趨勢公司自用的雲端防毒平台外,投入的業者皆屬硬體廠商、電信業者與硬體公司等三大類,多集中於IaaS領域,用戶為本土企業用戶。
中國企業:
中國近年投入雲端運算服務的相當多,但最主要的有三家,分別為阿里巴巴的阿里雲、萬網(併購)以及盛大網路的盛大網;由於IaaS是最基礎的雲端商業模式,只要有足夠的硬體設備和頻寬,再加上虛擬化以及一套管理平臺軟體,便可以很快的提供IaaS服務了,因此與台灣一樣,中國目前的雲端服務多屬於IaaS;但雲端服務產品在中國相當混亂,傳統的共用式網站、虛擬主機、VPS主機等網頁服務也經常被稱為PaaS雲端服務。
國外
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台灣
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大陸
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軟體公司
Google, Amazon, Microsoft
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硬體公司
HP, IBM,Cisco
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電信公司
Hinet,台哥大,遠傳
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硬體公司
廣達,英業達,華碩,宏碁
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網路公司
阿里巴巴, 盛大網
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目標用戶
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個人,企業
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企業
|
企業
|
企業
|
個人,企業
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客戶群
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全球
|
全球
|
台灣本地
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上下游廠商
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中國
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主要服務
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IaaS, Paas, SaaS
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IaaS, PaaS
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IaaS
|
IaaS
|
IaaS
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服務自動化程度(指服務的開通,升降級,移轉,計費等)
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高
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中
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低(除Hinet)
中(Hinet提供CloudBOSS雲端維運管理工具)
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低
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中(clone自Amazon)
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提供API,可自行撰寫程式來連結
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有
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有:HP, IBM
無: Dell, Cisco
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無:(Hinet有提供部份功能API)
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無: (僅華碩提供網路硬碟API)
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有: (阿里雲及萬網有提供完整的API, 但盛大網僅提供網路硬碟API)
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四)台灣在雲端的發展困境
一)台灣雲端服務侷限於IaaS與企業用戶
台灣由於沒有較大或具競爭力的軟體公司,因此主要的雲端服務都是由電信業者和硬體廠所建置,且都屬於比較基礎的IaaS服務,缺乏需要貼近客戶需求且具高附加價值的PaaS與SaaS等服務。
例如台灣固網、廣達、緯創、以及最近決定要跳入雲端的Acer等,這些公司可能具有生產硬體的優勢,但是在軟體與服務上的經驗相對不足,因此對於雲端的態度,往往並非基於消費者觀點;例如,二年前PCHome便曾專刊針對台灣的雲端產業,指出臺灣的IaaS服務充其量只是Infrastructure for Rent,稱不上是Infrastructure as a Service,兩年後看來,這種情況依舊,問題就在於台灣長年重硬體、輕軟體,忽略了軟體開發、系統整合能力,以至於到目前為止用戶仍侷限於企業或上下游廠商,且尚無法提供像Amazon或Google般100%自助式線上服務,許多升級或移轉等動作仍需要透過人工申請來完成。
二)硬體公司不瞭解雲端服務
最近不少資訊代工大廠宣誓投入雲端,他們希望藉由提供雲端整合方案來帶動本身機器的銷售,但本質上還是脫離不了賣硬體的思維,我們從廣達與緯創等廠商對於雲端的佈局便可知一二;協助客戶建置私人雲,或者規劃與設計資料中心,以及代工製造雲端伺服器,這些並無法稱之為投入雲端服務,應稱為雲端代工產業。
三)雲端計算的潮流對二、三線品牌大廠不利
一般企業在採購伺服器硬體時,大多會選擇少數幾家供應商,希望提高共用性,藉此降低成本並提高效率,而國外大廠挾其品牌及資源的優勢,國內廠商如Acer等往往不是其競爭對手,這種現象在進入雲端運算的集中式高密度資料中心之後更為明顯,以去年為例,HP、IBM、Dell等國際大廠幾乎佔據大部份的伺服器市場。
四)隨著雲端計算的投入,企業IT支出反而減少
我們必須瞭解到,雲端計算的本質是一種共享IT資源的模式,它最終目的會減少整體IT的支出,這對眾多的台灣IT硬體廠來說,其實是個產業的危機,也是個大洗牌的機會,但如果無法跳脫硬體的思維來看待雲端,最後終究還是會陷入代工的宿命。
五)淺談宏碁的BYOC
宏碁BYOC可分為B2C、B2B兩種商業模式,個人認為,名稱創造得很新鮮,但內容和概念卻不太新鮮;此外,對於雲端的方向與營運模式也不若廣達和英業達來得實際和明確,原因或許是宏碁除了代工之外,還有品牌的包袱必須加以考慮。
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