天下大勢，合久必分，分久必合，縱觀資訊系統的架構，何嘗不是分分合合？
口述／孫培然‧彙整／CIO編輯室
如果你夠資深，已經有二十幾年的工作經驗，或許你會聽過大型主機（Mainframe），像台大醫院、台北榮總、台中榮總等醫院，早期都是使用這種大型主機，也就是在前端的電腦是沒有 CPU 的終端機（Terminals），而是由大型主機集中了所有運算，大型主機時代也造就了 IBM 這家公司，集中式的大型主機時代，就是屬於「合」的時代。
到了PC時代，運算能力則是分佈在每一台個人電腦，此時就已經有 CPU 的概念。這個時代也造就了微軟（Microsoft），Windows 作業系統也在此時「分」散到各個個人電腦上。
進入雲端運算的時代後，因為網際網路（Internet）的盛行，導致分散管理變得太過複雜，所以很多的企業邏輯運算規則，例如申報要用的一些計算，或者是薪資的一些計算規則，又集中到雲端運算上面，此時就是回到「合」的狀況。
後來到了公有雲、私有雲的時代，像公有雲就有 Amazon 的 AWS、微軟的 Azure、Google 的 GCP，還有阿里雲、騰訊雲等，也就是企業要面對很多不同的雲端平台，等於又開始在「分」了。
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但雲端平台這麼多種，不管是管理或應用都變得很麻煩，因此最近就有一個名詞叫「分散式雲端服務」，又開始萌起「合」的意念。這次的「合」又是要怎麼的「合」呢？它是借助 Google 設計出來用於自動化部署、擴展與管理容器化應用程式的開源系統，並融合開放原始碼社群寶貴的貢獻，才建構出 Kubernetes 來整合混合雲（Hybrid Cloud）、多雲平台（Multi-Cloud）。
這也是在中國醫藥大學附設醫院總院新的 HIS 所用的開源技術，未來希望能夠以此來整合中國醫藥大學體系醫院的混合雲基礎架構。
所以其實整個資訊系統架構就是不斷的分分合合。至於怎麼分合，如果從軟體的系統架構來看，大概會分三個層面：
第一個層面是「資訊呈現層」（Presentation layer），也就是畫面要呈現什麼資料；第二層是「企業邏輯層」（Business Logic Layer），就是前面提到包括薪資核算、健保申報的相關邏輯規則。第三層就是「資料存取層」（Data access layer），也就是資料庫的概念。
以大型主機系統架構來講，它就只有一層（1-tier），也就是大型主機會把資料存取層、企業邏輯層跟資訊呈現層，都放在大型主機，至於前端的電腦其實只是終端機，只是負責顯示資料及提供鍵盤輸入，並沒有運算能力。
1-tier 的系統架構優點是系統架構簡單，易於管理，適用於處理線上交易系統，同時已經有豐富的管理經驗及各式管理工具。缺點則是屬於專屬系統，僅能處理純文字的資料，與開放式系統整合時有其困難度，再來系統架構疊床架屋。而且每一個系統因為都要跟大型主機來回溝通，如果使用量很大的時候，就會造成主機沉重的負擔，而且主機以後需要更換時，就得整個全部換掉，維護費用單價相當高。
因為 1-tier 有上述缺點，因而發展出 2-tier 的系統架構，也叫做 Client/Server 架構，也就是把程式分成 2 層，Server 端為純粹儲存資料的就放在資料庫，另外，將企業邏輯規則跟畫面呈現則放在 Client 端的應用程式，這也是現在許多舊HIS系統採用的方法。如 Windows 系統會把很多的健保申報、計算薪資的規則都寫在前端，有人會稱它為 Fat Client，後端只是用來做儲存資料的資料庫管理系統。
2-tier 的系統架構雖然可以處理大型主機系統大部分的功能，也可與開放式系統輕易整合，同時可以降低伺服器主機的維護費用單價，但 Client/Server 經過這 20 幾年來的考驗下來，已經被證實是一個不好的架構，因為分散管理不易，需要很多人力去維護前端架構，增加前端電腦管理成本，Client/Server 溝通太頻繁也會影響效能。
也因此才會出現讓前端保有 Thin Client 的系統架構概念，以後若要更換系統，如有個健保申報的規則要換，就不用去換掉每一台電腦的程式，只要集中在企業邏輯層，又稱為應用伺服器（Application Server）這一層，把一些程式規則換掉即可。
這種系統架構叫做 n-tier，n 代表 n≧3，也就是說三層、四層、五層、六層…都可以，最簡單的是把畫面的呈現、企業邏輯規則跟存取資料等分成三層。n-tier 系統架構的優點是管理方式由分散式回歸集中式，前端使用者工具管理簡化，具有可調整性與易擴充性。缺點則是開發技術門檻較高，中介層如果當機，則無法提供前端服務。
從實體主機、虛擬化、容器化到雲原生
看到上圖從地端到雲端的演進過程，或許有些剛接觸雲端的讀者已經眼花撩亂了，怎麼從實體主機、虛擬化、容器化演進到雲原生是一頭霧水。沒關係，我現在就用一個比較淺顯易懂的方式來比喻，譬如實體主機就好像你們家的透天厝，不管是水電、瓦斯、網路、電話等等，那裡有問題你都要管，頓時就會感到很辛苦很累。
但如果把實體電腦看成是一座大廈，因為它的資源很強大，就可以在裡面灌了 20 台的虛擬主機（Virtual Machine，VM），就好像大廈裡面有許多樓層，我只是住在某一樓層，相關公共設施，甚至水電、瓦斯、網路、電話等等都有統一的管委會在統籌維護管理，不用我們去操心維護管理，只要使用虛擬主機的資源就好。
虛擬主機的虛擬化是將作業系統（Operating System，OS），例如若要將 Windows 作業系統虛擬化，也至少要占用 2GB 的空間，許多人會覺得太浪費資源。所以為了減少不必要的資源浪費，因而發展出只要將應用程式所需要的程式碼、函式庫、環境配置檔等打包成一個標準單元「Container」，就像貨櫃一樣。獨立封裝成映像檔（Image）不會受到其他系統的干擾，且用耗的資源也變少，又可以從一個環境快速並可靠地運行到另一個環境。就像去租一間套房來住就好，每個月付租金就好，且若不喜歡還可以隨時更換地方來租屋，不會有任何疑慮來去自如。
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最後，是雲原生（Cloud Native），就是將系統上雲。就像有的人也認為自己不要買房子，就去飯店租一個房間，高興住多久就住多久，也不用自己打掃，因為每天都會有人來幫我打掃。
所以從實體主機、虛擬化、容器化到雲原生，我把它們比喻成透天厝、大廈、套房，或者是去租一個飯店房間來住，可以讓系統資源能做更好的應用，可以減少資訊人員的負荷，也才可以確保治安的長治久安。
綜觀整個資訊架構演化就是分分合合，但在這過程中你會看到有著既是分又是合的演進概念。讓我們來看看怎麼把地端（On Premises）的東西搬到雲端（Cloud）呢？
如圖二左邊藍色的部分就是地端，都是屬於要自己管理的部分，包括網路（Networking）、儲存設備（Storage）、硬體設備（HW Servers）、虛擬化（Virtualization）、作業系統（O/S）、中介軟體（Middleware）、執行的環境（Runtime）、資料（Data）及程式（Application）都要管。
有了雲端運算架構以後，大致可以分成下列幾種雲端運算服務模式：
．IaaS：基礎架構即服務（Infrastructure as a Service）
是提供硬體基礎架構的支援，如運算處理、儲存、網路以及各種基礎運算資源，部署與執行作業系統或應用程式等各種軟體。
．CaaS：容器即服務（Container as a Service）
提供以容器為基礎的輕量級虛擬化技術來管理和部署應用。提供部署和管理容器的框架或編排平台，透過編排後可實現關鍵 IT 功能的自動化。容器可以建置一致的環境，以便快速開發和交付到任何雲端的應用。
．PaaS：平台即服務（Platform as a Service）
提供運算平台與解決方案服務，在雲端運算的典型層級中，PaaS 層介於軟體即服務與基礎架構即服務之間。
．FaaS：功能即服務（Function as a Service）
是一種無伺服器（Serverless）的雲端運算服務，允許使用者開發、運行和管理應用程式的功能，而無需配置和管理底層運算資源。無需管理伺服器只需為您需要的東西付費，您就可以把時間和資源專注服務，持續創新。
．SaaS：軟體即服務（Software as a Service）
又稱為「即需即用軟體」，它是一種軟體交付模式，軟體僅需透過網際網路，不須安裝即可使用，其軟體及其相關的資料則是在雲端運行，比如說許多人在使用的 Gmail 或是 Office 365 就是軟體即服務。
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從圖二右邊綠色的部分就是代表上雲端的資訊系統架構，此時就不需要自己的資訊人員來管，而是交由公有雲的業主來幫我們管。所以要把地端的東西搬到雲端，搬動的程度也是會有不同的變化，原則上未來會慢慢朝向 SaaS、CaaS 或是 FaaS 的概念演進。隨著日後業務需求擴充，應用程式要能自動部署至雲端上任意的新節點，同時所有資安政策也都可以自動套用，達到自動化減輕資訊人員管理負擔及壓力。
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