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商用網格運算的導入困難與挑戰
 

【作者: 籃貫銘】   2007年01月26日 星期五

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「網格運算(Grid Computing)」的發明,號稱是第三次的資訊革命。在其概念下,網路的功能將可發揮到極致,不但可以處理龐大的運算需求,還可以有效運用既有的計算資源,在效能及成本的考量上,網格都可以說是最佳的企業解決方案。因此包含微軟、IBM、昇陽電腦(Sun)、甲骨文(Oracle)和HP等國際大廠也都看好其應用,相繼成立網格事業部門,希望將此一技術帶入商業範疇。


然而,時至今日,網格運算卻依然停留在學術殿堂,僅僅需要龐大計算資源的大型研究計畫採用外,甚少企業願意部署這「俗閣大碗」的技術。究竟部署網格有何困難,導致企業的接受度不高;商用網格的發展又到了什麼樣的地步,能否如期所願,促成第三次的資訊革命,本文即針對以下幾個要點來探討商用網格運算目前所遭遇的困難。


網格是什麼?

在談整個主題之前,首先我們必須定義一下網格,或者說,把「網格是什麼?」說清楚。


被稱作「網格之父」的Ian Forster曾多次為網格技術下過定義。根據他的說法,網格並不單單僅是一種軟體或硬體技術,而必須要看其應用和提供的價值。因此一個系統要能稱為網格,不能只看它的結構,而是要看它的應用。Ian Forster所認為的網格系統必須符合以下三項特色﹕


協調非集中控制資源

網格必須能整合各種資源,協調各種使用者,而這些資源和使用者皆在不同的控制域中。


使用標準、開放、通用的協議和介面

網格必須建立在多功能的協議和介面上,這些介面和協議能解決認證、授權、資源存取等基本問題。


得到極大的服務質量

網格允許它的資源被分享使用,以得到更多種的服務質量,滿足不同的使用者需求。


透過這三項指標,我們可以大略了解什麼樣的系統才能稱做網格。目前一般的叢集管理軟體便不能被歸類為網格,雖然它能在一個網域上形成強大的運算系統,能獲得不凡的服務效能,但由於它並不允許其下個別電腦有自主性,只能由統一的控管中心進行管理,因此便不能算是網格系統,這類的系統多半是由商業公司所推出。


目前比較符合這三項指標的系統,多存於學術機構,像用來連接美國各主要學術機關的TeraGrid就是明顯的例子。


網格的商用產品

若不考慮前面所提的三項指標,目前市場上提供「網格」服務的廠商約略如表一。


(表一) 商用網格廠商產品表
公司 簡介 產品
Sybase 全球最大的獨立軟體公司之一,總部位於美國加州。透過併購網格軟體公司之後,獲取網格技術能力,並將其軟體併入自己的資料庫軟體內。 【Avaki EII】,以提供即時營運資料為主要功能,能快速有效的完成跨部門運作。
Axceleon 為高效能分散叢集運算軟體的領導商 【EnFuzion】,目前最新的版本為8.2,能提供”網格功能”的商用軟體。
DataSynapse 虛擬應用軟體商,提供企業在共享的基礎建設上達成減少成本增加效能的目的。 【GridServer、GRIDesign】,能建立自我管理的網格基礎建設。

GridSystems

一家歐洲軟體商,致力於開放軟體架構的虛擬運算。 【IG V】,支援開放原碼標準的虛擬運算軟體。
著名的電腦巨人,為企業網格技術的主要研發商之一,現專注於資訊服務及網路事業。 【IBM Grid solutions】,從基礎建設到資料庫,以及使用介面等,協助企業建置完整的網格系統。
Oracle 知名的資料庫大廠,提供應用軟體、資訊管理軟體及關連式資料庫管理系統等產品,同為網格技術的主要廠商。 【Oracle Database 10g】,號稱是第一套專為網格技術所設計的資料庫系統,能支援目前絕大多數的作業系統。
Parabon 專營企業網格服務,目前正推廣一項以網格技術協助對抗癌症的計畫。 【Frontier grid platform】,少數幾家以Frontier為平台的企業。
Platform 基礎軟體建設商,以加速應用程式及提高管理敏捷度為名。於1992年成立,為早期HPC(Hight performance computing,高效能運算)的認證者之一,以網格應用及叢集運算為主要技術。 【Platform Enterprise Grid Orchestrator (EGO)、Platform Globus Toolkit】,是第一套自動管理的虛擬網格系統,能針對各式的應用進行加速;Platform Globus Toolkit則是一個開放的商用網格建置工具。
Sun 伺服器及企業軟體大廠,同為網格技術的主要支持者之一。 【Sun N1 Grid Engine 6、Grid Computing Solutions】,Grid Engine 6是Solaris系統企業版的一部分,可透過下載的方式安裝,能為企業建置網格系統;為出租運算資源的服務,目前的價格為美金 $1/cpu-小時,美金 $1/GB-mo。
United Devices 商用網格技術的推動者之一,致力於網格環境下的資料庫虛擬運算解決方案。 【Grid MP】,旗下的著名產品,能建立一個企業級的動態IT網格基礎建設,能針對不同的使用者及應用進行管理。
Amazon 線上電子商務的經營者,以網路書局著稱。 【Amazon S3、Amazon EC2(Elastic Compute Cloud)】,S3為儲存網格服務;EC2為計算資源出租服務,計價為美元小時,目前仍在測試中。
HP 電腦暨伺服器大廠,網格技術的主要推廣廠之一,目前仍積極的推動網格的商用事業。 【HP StorageWorks Grid、HP Grid Consulting Services】,HP的儲存網格服務;Grid Consulting Services則是提供企業建置網格的諮詢服務。

我們可以發現,號稱能提供網格功能的產品其實不在少數,但若以前三項指標來判定的話,真的可以稱做「網格」的產品,其實寥寥可數。其中我們就可發現一個問題,就是商業的考量與網格的精神有所出入。對於企業體來說,功能與效益才是重點,至於是不是共通的標準,有沒有具備分享的精神,多數的企業並不是很在乎。


網格商用的挑戰

知名研究機構Insight曾在去年7月發表一份研究報告,報告中指出,目前網格運算的發展已經跨越了最初採用此技術的大型研究機構,並開始進入主流商業運算的「早期階段」;另一個研究機構QUOCIRCA也發佈一份全球2005網格指數報告,該機構表示,2005年全球網格指數?5.2,其中北美、歐洲、亞太分別?5.8、5.1與4.9,較上一次統計的結果增加11﹪。


綜合以上兩份研究報告的結果顯示,網格運算進入商業應用領域有其一定的發展空間,並且逐漸成熟中,但能否如預料進入”主流市場”則尚待觀察。其面臨的困難有﹕


共通標準的建立緩慢

一項成熟技術的建立,其牽涉的範圍很廣,不單只是自身技術必須達到一定的水準,其支援的應用和搭配的軟硬體也都必須是成熟且符合需求。為了達到這個目標,勢必要建立一套共通的協議和標準,讓相關的服務及技術開發者能夠依循,藉以創造一個完整的應用環境。


以網格技術來說,其角色接近一種中介的系統,對下,必須能與目前的作業系統和資料庫軟體相結合;對上,要能與各式文件和應用需求進行溝通,因此能否建立一套共通的標準,乃推行網格技術一項決定性的關鍵。


為了制定標準,美國於1996年由能源部、美國國家科學基金會、太空總署、美國國防部防禦先進研究計畫辦公室、IBM、Microsoft、Cisco等單位,在美國Argonne國家實驗室成立了「Globus」研發專案,集合全美共12所大學和研究機構參與該專案,開始對資源管理、安全、資訊服務及資料管理等網格計算的關鍵理論進行研究,並推出一個能在各種平臺上運行的網格計算工具軟體「Globus Toolkit」,也是目前最被認可的網格標準。它是開放源碼架構,為建立在網路協定之上,以網路協定中的通信、路由、網域分析等功能為基礎的一項協定,可以運作的平台有:Linux、IBM AIX、Sun Solaris與IRIX,實際運作則以Linux為主。


除了標準和協定的產生外,產學界也成立了網格標準的推廣單位。由IBM、Intel、HP和昇陽電腦等四大領導廠商共組了業界的網格推廣組織,稱為Globus Consortium,目的在促進網格技術在業界能夠落實。除此之外,還有甲骨文與其他廠商所成立的「企業網格協會」(EGA)、Globus Alliance(Globus專案的延續組織),和另一個網格標準組織「全球網格論壇」(GGF)等,都是目前幾個推廣網格的單位。


然而網格技術發展至今,卻在標準的建立上始終無定論。並非是無組織倡導或無相關標準供依循,而是相較於目前成熟商業軟體和電腦系統的更新速度來說,網格標準的發展速度可謂是「蝸行牛步」,在現今此等快速的產業變化下,若不能迎合產業的需求,網格要進入主流市場仍言之過早。


缺乏具體的商業模式

網格可帶來的好處可說是無庸置疑,但如何將優勢化成營收數字,恐怕就是多數企業心中的大疑問。


現階段來看,網格的技術及應用可說是相當成熟,不管是導入或維護,都有相關的廠商和組織可以提供此服務。但它就像是一個個的小零件,並不能整合成一個的完整的服務環境。


以中小型企業來說,網格對其的訴求多半是「經濟」和「節省運算資源」,只要在現行的硬體架構下,便能達到數倍以上的效能。但中小型企業的經營特性是「彈性」和「快速反應」,在其餘外部的軟硬環境尚未完整支援的情況下,一但導入網格技術,恐怕反倒會造成副作用。


而對於大型企業,網格技術則是另一個層次的問題。由於大型企業的營運系統和人員文件管理都有一定的標準,經常是使用特定公司的解決方案來作為整體的營運系統,因此在導入網格技術上,就變成僅要針對特定系統進行溝通,這做法在技術上的困難度並不高,甚至就有特定公司可提供全套的解決方案。對企業主來說,最大問題是在導入技術之後人員的訓練和培育,以及重新制定一套因應此新架構的營運方式,甚至連相繼而來的安全問題都必須考量。因此這牽一髮而動全身所需耗費的成本恐怕難以計算,僅有極少數成熟的科技公司有能力投入,這也可以解釋,為何網格技術多在學術單位實施,因其無營利考量,且遭遇的變動不大。


資源分享難以達成

在網格的建立過程中,有一個很重要的核心價值存在,便是開放與分享。以個人電腦來說,就是要將自己空閒的運算資源提供給超載的電腦使用,其中還包括一些資料夾和儲存空間。然而在一般人的作業習慣上,保密和隱私反倒是個人比較著重的部分,他們往往願意犧牲一點效能,以獲得更大隱私空間,甚至將多餘的資源運用在「個人」的私事上。


再者,安全考量也是讓資源分享不易進行的一大原因。以大型金融企業的營運性質來說,其實非常適合導入網格技術,但真要他們採用此一技術卻多所疑慮,原因就是他們處理的資料需要具有極高的安全性,最好能在單一封閉的線路上進行處理,以網格這種分散和開放的架構,難以確保不會造成資料流失和外洩。


事實上,機密文件的安全考量一直都是各家企業所關心的議題,尤其是近年來資安需求不斷的提升,也讓網格技術的推行越來越難以落實,以眼前的趨勢來看,越多的開放,代表越多的攻擊,而這正是企業所不願見到的。


既有的產業鏈不易打破

網格若真成功,勢必為整個產業帶來一次新的革命,首先會影響的便是既有的電腦系統商,有趣的是,這些系統商幾乎都是網格的推動者。我們無法確知這是開拓市場或者兩手策略,只能確定若網格真推行成功,則他們便無需年年增加其設備規格,消費需求也會年年下降。


然而真實的情況是網格推行並不順利。自第一部電腦生產以來,只有規格不斷的提升,新的處理器、新的記憶體、新的作業系統不斷的推出,幾十年下來,累積成一個巨大的電腦王國。每個人都以擁有「私人」的超級電腦為榮,並沒有人願意「待援」或「分享」,廠商也這麼告訴消費者,「個人性」乃是獨一無二的消費法則。


在這麼合作無間、密不透風的產業鏈之下,網格要突圍而出實在有所困難,即便是獲得許多廠商的支持和投入,恐怕也只是特殊市場,只能當做個案處理,而不是真的「大客戶」。


結論

有一份研究報告曾指出,「虛擬化」和「網格」是未來網路發展最重要的兩個主軸。以目前的發展來看,「虛擬化」可說是已經實現,許多伺服器及儲存設備已經使用虛擬化技術來達到多系統和分散計算的效能;至於網格,恐怕還有一大段路要走。


根據GridWorld大會舉辦者IDG World Expo的資料指出,在參加2006年度GridWorld大會的600位與會者中,只有15%的購買者來自企業。


著名研究機關Gartner的分析師Rob Batchelder也曾直言,網格的構想一直是計算領域的「烏托邦」,在科技應用上雖有巨大的願景,但最大的問題就是缺乏明顯的商業應用。


的確,以現今的環境來看,軟硬體建設、技術、人員等都不是網格商用的真正困難所在,真正的問題恐怕是究竟為什麼要做網格?而這個問題的答案必須要是「Money」。而在這個答案付諸實行之前,網格要串起的不是一部部的電腦,而是一顆顆的人心。


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