[Cloud] 雲端運算

雲端是什麼

雲端運算（Cloud Computing）一句話講完：運算資源（伺服器、儲存、資料庫、網路等）不再自己買自己管，改成向雲端服務商租。

對比一下流程就懂了：

• 傳統：買伺服器 → 找機房託管 → 申請固定 IP → 自己裝 OS 和軟體 → 硬體壞了自己修
• 上雲：開個帳號 → 點幾下或下幾行指令，虛擬伺服器就到手，用多少付多少

三大雲端平台

好消息是，三家提供的服務大多互相對應。學會其中一家的概念，換到另一家的學習成本不高。

服務模型：IaaS、PaaS、SaaS

雲端服務照「你自己管多少」分成三個層次：

開發者最常接觸 IaaS（自己管伺服器）和 PaaS（只部署程式碼）。Serverless 模式更進一步——只寫函式，連伺服器都不用管。

常見的雲端服務類型

運算

• 虛擬機（VM）：一台可以 SSH 登入的雲端電腦。AWS EC2 / GCP Compute Engine / Azure Virtual Machine
• 容器服務：直接跑 Docker Container，底層 OS 不用你管。AWS ECS/EKS / GCP Cloud Run/GKE / Azure Container Apps/AKS
• Serverless：函式按需執行，沒有請求就不計費。AWS Lambda / Google Cloud Functions / Azure Functions

AWS Lambda 的 Node.js handler 長這樣——上傳這個檔案就能跑，不用管伺服器：

// index.mjs
export const handler = async (event) => {
  const name = event.queryStringParameters?.name ?? 'world'
  return {
    statusCode: 200,
    body: JSON.stringify({ message: `Hello, ${name}!` }),
  }
}

搭配 API Gateway 或 Function URL 觸發，實際被請求一次才計費一次。

儲存

• 物件儲存（Object Storage）：存圖片、影片、備份檔這類非結構化資料。AWS S3 是這類服務的代名詞，GCP 叫 Cloud Storage，Azure 叫 Blob Storage。存進去就能用 URL 存取，容量幾乎無限，而且便宜。
• 區塊儲存：掛載到 VM 上的虛擬硬碟（SSD/HDD），用起來就像一般硬碟。AWS EBS、GCP Persistent Disk。
• 檔案儲存：可以被多台機器同時掛載的共享目錄。AWS EFS、Azure Files。

資料庫

雲端平台提供託管的資料庫——安裝、備份、版本管理全部不用自己來：

• 關聯式資料庫：AWS RDS（支援 PostgreSQL、MySQL 等）、Google Cloud SQL、Azure Database
• NoSQL：AWS DynamoDB、Google Firestore、Azure Cosmos DB
• 快取：AWS ElastiCache（Redis/Memcached）、GCP Memorystore

網路

• CDN（內容傳遞網路）：把靜態資源（圖片、JS、CSS）分散存放在全球各地的節點，讓使用者從最近的節點取得，加快速度。AWS CloudFront、Cloudflare、GCP Cloud CDN。
• 負載平衡器（Load Balancer）：把流量分散到多台伺服器，避免單點過載。
• DNS：AWS Route 53、GCP Cloud DNS。

為什麼要上雲

彈性與擴縮容

流量突然暴增時，雲端可以快速開更多台機器分擔（水平擴展），流量退去再縮回去。自己買伺服器的話，只能照尖峰流量備機器，平時大半閒置，很浪費。

按用量付費

不用預先砸錢買硬體。小專案從最小規格開始，長大了再升級；臨時性的任務跑完就刪掉，不留成本。

全球化

雲端平台在全球各地都有資料中心（Region）。想讓台灣、美國、歐洲的使用者都有低延遲，選對 Region 就好，不用自己在各地建機房。

可靠性

大型雲端平台有 SLA（服務等級協議）保障可用性，通常在 99.9% 以上。自己維護的伺服器壞了就是壞了；雲端平台有備援機制撐著。

上雲不等於萬能

雲端也有幾個要小心的地方：

• 成本不可預期：沒設好預算警報的話，流量暴增或設定錯誤，帳單可能嚇到人
• 廠商鎖定（Vendor Lock-in）：越深度使用某家平台的特有服務（例如 AWS Lambda + DynamoDB 的組合），之後要搬家成本越高
• 學習曲線：三大平台各自有幾百個服務，光是把概念搞清楚就要花不少時間

Region 與 Availability Zone

雲端平台的地理概念很重要：

• Region（區域）：地理上的一個位置，例如 ap-northeast-1（AWS 東京）、asia-east1（GCP 台灣）
• Availability Zone（可用區，AZ）：同一個 Region 內的多個獨立資料中心，彼此有物理隔離。一個 Region 通常有 3 個以上的 AZ，服務分散部署在不同 AZ，就算其中一個斷電也不影響服務

選 Region 主要考量兩件事：使用者在哪（越近延遲越低）和法規要求（某些行業要求資料必須存放在特定國家）。

和 Docker 的關係

Docker 把應用程式打包成 Container Image，雲端則提供讓這些 Container 跑起來的基礎設施。

兩者的常見組合：

1. 在本機用 Docker 開發與測試
2. 把 Image 推到雲端的 Container Registry（AWS ECR、GCP Artifact Registry）
3. 用雲端的容器服務（ECS、Cloud Run）把它跑起來
4. 搭配雲端的資料庫、儲存、CDN 等服務

這樣從開發到部署，環境完全一致，也不用自己管伺服器的 OS 和安全性更新。