Hệ thống quản trị máy ảo cho ứng dụng công nghệ điện toán đám mây trong doanh nghiệp

Hình 1.1- Điê ̣n toán đám mây 1 Lợi ích chính mà ý tưởng sử dụng đám mây cung cấp là việc người dùng không cần phải sở hữu một hệ thống máy tính đắt tiền để thực hiện các công việc



LÊ NGỌC LAM

HỆ THỐNG QUẢN TRI ̣ MÁY ẢO

CHO ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội, 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



LÊ NGỌC LAM

HỆ THỐNG QUẢN TRI ̣ MÁY ẢO

CHO ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN

Ngành: Công nghệ Thông tin

Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm

Mã số: 60 48 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THI ̣ MINH CHÂU

Hà Nội, 2012

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 11

1.1 Lịch sử ra đời công nghệ điện toán đám mây 11

1.2 Công nghệ điện toán khách-chủ: tập trung hóa ứng dụng và lưu trữ 13

1.3 Công nghệ điện toán ngang hàng phân tán: Chia sẻ tài nguyên 14

1.4 Điện toán phân tán: Cung cấp thêm năng lực tính toán 15

1.5 Điện toán đám mây 16

1.6 Các đặc tính cơ bản của điện toán đám mây 18

1.7 Các lợi ích của điện toán đám mây 20

1.8 Tính linh hoạt 20

1.9 Tính mở rộng 20

1.10 Chi phí đầu tư 21

1.11 Tính linh động 22

1.12 Các bất lợi của công nghệ điện toán đám mây 22

1.13 Tính tin cậy 22

1.14 Tính bảo mật 23

1.15 Ít thông tin hoặc không có tài liệu tham khảo 23

1.16 Điện toán đám mây và những thành phần tạo nên đám mây 24

CHƯƠNG 2- KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ CÁC LOẠI HÌNH DỊCH VỤ 27

2.1 Kiến trúc điện toán đám mây 27

2.2 Phần mềm như một dịch vụ (Software-as-a-Service hay SaaS) 28

2.3 Nền ta ̉ng như mô ̣t di ̣ch vu ̣ (Platform-as-a-Service hay PaaS) 31

2.4 Hạ tầng như một dịch vụ(Infrastructure-as-a-Service hay IaaS) 33

2.5 Các mô hình triển khai điện toán đám mây 35

CHƯƠNG 3 – CÔNG NGHỆ ẢO HÓA NỀN TẢNG CHO ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY HẠ TẦNG 40

3.1 Khái niệm ảo hóa 40

3.2 Lợi ích của ảo hóa 43

3.3 Các công nghệ ảo hóa phổ biến được các doanh nghiệp Việt Nam triển khai 45

3.4 Công nghê ̣ ảo hóa dựa trên cơ chế biên di ̣ch nhi ̣ phân - công nghệ ảo hóa trên nền tảng của VMware 48

3.5 Công nghệ ảo hóa dư ̣a trên viê ̣c sửa nhân của hê ̣ điều hành và ảo hóa hỗ trợ phần cứng– công nghê ̣ ảo hóa của Citrix, Microsoft, RedHat/Ubuntu 53

3.6 Đa ́nh giá về các công nghê ̣ ảo hóa của các hãng 59

CHƯƠNG 4 – HỆ THỐNG QUẢN TRI ̣ MÁY ẢO 62

4.1 Mô tả 62

4.2 Phạm vi phát triển ứng dụng 66

4.3 Môi trường hoa ̣t đô ̣ng của ứng du ̣ng 67

4.4 Kiến trúc ở mức cao 68

4.5 Kiến trúc chức năng của hệ thống 68

4.6 Kết nối giư ̃a các hê ̣ thống bên ngoài và giao diê ̣n 71

4.7 VMware Virtual Infrastructure Servers 72

4.8 VMware vSphere Web Service SDK 72

4.9 Giao diê ̣n lâ ̣p trình mã nguồn mở vSphere Java API 75

4.10 Các từ khóa, thuật ngữ và định nghĩa 78

4.11 Các nhóm người sử dụng trong hệ thống 78

4.12 Các use-case trong hệ thống: 79

4.13 Thiết kế chi tiết ca ́c use-case điển hình 81

4.14 Use-case đăng nhâ ̣p hê ̣ thống (Login Use-case) 81

4.15 Use-case ti ̀m và liê ̣t kê danh sách các template máy ảo có trong hê ̣ thống vCenter Server 82

4.16 Thiết kế cơ sơ ̉ dữ liê ̣u 85

4.17 Lươ ̣c đồ mối quan hê ̣ giữa các thực thể 85

4.18 Mô ta ̉ chi tiết về cơ sở dữ liê ̣u tương ứng với đối tượng sử du ̣ng 86

4.19 Mã hóa chi tiết một use-case điển hi ̀nh 87

4.20 Thiết lâ ̣p kết nối tới controller trong struts-config.xml 87

4.21 Mã hóa giao diện web 88

4.22 Mã hóa truy xuất thông tin về ca ́c máy ảo mẫu từ hê ̣ thống ảo hóa 90

4.23 Mã hóa quá trình lưu trữ dữ liệu xuống cơ sở dữ liệu 91

4.24 Chạy thử nghiệm chương trình 94

4.25 Truy xuất hê ̣ thống với vai trò người quản tri ̣ hê ̣ thống 94

4.26 Truy xuất hê ̣ thống với vai trò người sử du ̣ng thuô ̣c mô ̣t tổ chức trong hê ̣ thống

99

4.27 Tổng kết 102

KẾT LUẬN 103

5.1 Đa ́nh giá 103

5.2 Hươ ́ ng phát triển, mở rô ̣ng luâ ̣n văn 103

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1- Điê ̣n toán đám mây 17

Hình 1.2- Ba thành phần cơ bản của mô ̣t giải pháp điê ̣n toán đám mây 24

Hình 1.3 – Mô hình kết nối của người sử du ̣ng tới các đám mây di ̣ch vu ̣ 25

Hình 1.4 -Giao diê ̣n của người sử du ̣ng truy xuất và khởi ta ̣o di ̣ch vu ̣ trên đám mây 26 Hình 2.1- Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây điển hình 28

Hình 2.2 – Mô hình Software-as-a-Service 28

Hình 2.3 – Doanh thu từ thi ̣ trường SaaS của Gartner 29

Hình 2.4 – Mô hình Platform-as-a-Service 31

Hình 2.5 – Dự báo thi ̣ trường PaaS từ 2009 tới 2016 32

Hình 2.6 – Mô hình Infrastructure-as-a-Service 34

Hình 2.7 – Ba mô hình điê ̣n toán đám mây Private, Public và Hybird Cloud 36

Hình 2.8 – Mô hình tương tác của các đám mây 37

Hình 2.9 – Kết nối ma ̣ng riêng trên đám mây lai 38

Hình 3.1 – So sánh giữa hê ̣ thống ảo hóa và hê ̣ thống vâ ̣t lý 42

Hình 3.2 – kiến trúc ảo hóa trên nền x86 của VMware 46

Hình 3.3 – Kiến trúc lớp đă ̣c quyền trên nền x86 chưa được ảo hóa 47

Hình 3.4 – Tiếp câ ̣n ảo hóa vi xử lí theo cơ chế di ̣ch nhi ̣ phân 49

Hình 3.5 – Tiếp câ ̣n ảo hóa trên phần cứng cho nền tảng x86 50

Hình 3.6 – Ảo hóa bộ nhớ 52

Hình 3.7 – Ảo hóa các thiết bị và truy xuất vào ra 53

Hình 3.8 – Tiếp câ ̣p ảo hóa theo hướng sửa nhân hê ̣ điều hành trên nền tảng x86 54

Hình 3.9 – Kiến trúc ảo hóa của KVM 55

Hình 3.10 – Kiến trúc ảo hóa của Microsoft Hyper-V 57

Hình 3.11 – Kiến trúc ảo hóa của Xen 59

Hình 4.1 – Kiến trúc chức năng giải pháp public cloud của VMware 63

Hình 4.2 – Giao diê ̣n lâ ̣p trình của vCloud trên nền VMware 64

Hình 4.3 – Kiến trúc hê ̣ thống Private Cloud trên nền VMware với vCloud Director và ChargeBack 65

Hình 4.4 – Mô hình kết nối của vSphere API trong hê ̣ thống của VMware 66

Hình 4.5 – Mô hình kết nối với giao diê ̣n lâ ̣p trình của ha ̣ tầng ảo hóa vSphere 67

Hình 4.6 – Mô hình chức năng của ứng du ̣ng quản lý máy ảo 69

Hình 4.7- Mô hình kết nối giữa ứng du ̣ng và ha ̣ tầng 71

Hình 4.8 – Mô hình giao tiếp thông qua giao diê ̣n quản tri ̣ trên hê ̣ thống vSphere 73

Hình 4.9 – Mô hình kết nối giữa các ManagedObject trên vSphere API 74

Hình 4.10 – Mô hình quan hê ̣ giữa các đối tượng ở phía máy trạm và phía máy chủ vSphere thông qua Web Service 75

Hình 4.11 – Các use-case với vai trò người sử du ̣ng hê ̣ thống 79

Hình 4.12 – Các use-case với vài trò người quản tri ̣ hê ̣ thống 80

Hình 4.13 – Lươ ̣c đồ truy xuất tuần tự khi người sử du ̣ng đăng nhâ ̣p 81

Hình 4.14 – Lươ ̣c đồ lớp trong use-case đăng nhâ ̣p 82

Hình 4.15 – Lươ ̣c đồ truy xuất tuần tự quá trình truy xuất và tìm kiếm máy ảo trên hê ̣ thống 83

Hình 4.17 – Thiết kế chi tiết cơ sở dữ liê ̣u 85

Hình 4.18 – Màn hình truy cập tới hệ thống VMMS 94

Hình 4.19 –Màn hình sau khi đăng nhập hệ thống 94

Hình 4.20 – Thông tin về máy chủ truy câ ̣p hê ̣ thống ảo hóa vCenter 95

Hình 4.21 – Màn hình nhập thông tin vCenter 95

Hình 4.22 – Danh sách các máy ảo tiêu chuẩn trong hê ̣ thống 96

Hình 4.23 – Người quản tri ̣ sẽ duyê ̣t máy ảo tiêu chuẩn mới 97

Hình 4.24 – Màn hình cập nhật thông tin về máy ảo tiêu chuẩn mới 98

Hình 4.25 – Danh sách các máy ảo tiêu chuẩn sau khi cho ̣n từ hê ̣ thống 98

Hình 4.26 – Giao diê ̣n danh mu ̣c các máy ảo tiêu chuẩn ở ph ía người sử dụng 99

Hình 4.27 – Người sử du ̣ng cho ̣n triển khai máy ảo mới 100

Hình 4.28 – Máy ảo sau khi tạo thành công hiê ̣n thi ̣ ra ta ̣i danh sách các máy ảo 100

Hình 4.29–Máy ảo chuyển sang trạng thái hoạt động 101

Hình 4.30 – Máy ảo sau khi khởi ta ̣o, đã hoa ̣t đô ̣ng ở phía hê ̣ thống ảo hóa 101

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 – Bảng liệt kê thành phần trong kiến trúc hệ thống 71

Bảng 4.2 – Bảng mô tả sử dụng lời gọi vSphere API qua Web Services 76

Bảng 4.3 – Bảng so sánh sự khác nhau giữa lời gọi Web Service và hướng đối tượng trong vSphere Java API 77

Bảng 4.4 – Ví dụ lời gọi từ vSphere API không sử dụng ManagedObjectReference 78

Bảng 4.5 – Bảng định nghĩa các nhóm người sự dụng trong hệ thống 79

Bảng 4.6 – Bảng mô tả các use-case chi tiết khi người quản trị truy cập 81

Bảng 4.7 – Bảng mô tả chi tiết các bảng trong cơ sở dữ liệu và đối tượng tương ứng với các bảng 87

Bảng 4.8 – Bảng mô tả định nghĩa một action trong Struts 87

Bảng 4.9 – Bảng mô tả mã hóa một trang jsp theo cách viết Struts 88

Bảng 4.10 – Bảng mô tả mã hóa đối tượng form trong Struts 89

Bảng 4.11 – Bảng mô tả mã hóa đối tượng action trong Struts 90

Bảng 4.12 – Bảng mô tả kết nối với máy chủ ảo hóa 90

Bảng 4.13 – Bảng mô tả truy xuất danh sách máy ảo từ máy chủ ảo hóa 90

Bảng 4.14 – Bảng mô tả lấy thông tin chi tiết của các máy ảo từ máy chủ ảo hóa 91

Bảng 4.15 – Bảng mô tả tệp cấu hình của Hibernate 92

Bảng 4.16 – Bảng mô tả nội dung tệp cấu hình trong Hibernate 92

Bảng 4.17 – Bảng mô tả định nghĩa thông tin về đối tượng VMTemplate 93

Bảng 4.18 – Bảng mô tả ghi dữ liệu vào cơ sở dữ liệu 93

MỞ ĐẦU

Theo nghiên cứ u của Gartner thực hiê ̣n cuối năm 2009, thì mối quan tâm chủ đạo của các nhà quản trị công nghệ trên thế giới vào những năm 2010 là công nghê ̣ ảo hóa và năm 2011 là công nghệ về điện toán đám mây [1] Theo các báo cáo này th ì ảo hóa là tiền đề cho sự phát triển mạnh của các hệ thống điê ̣n toán đám mây, đă ̣c biê ̣t là các hê ̣ thống điê ̣n toán đám mây cho ha ̣ tầng Trong quá trình làm viê ̣c với các doanh nghiê ̣p ta ̣i Viê ̣t Nam ở giai đoa ̣n

2010 để tư vấn các giải pháp ảo hóa máy chủ , tôi nhâ ̣n được nhiều yêu cầu từ phía doanh nghiệp về mong muốn triển khai đồng bộ cả giải pháp ảo hóa máy chủ và điện toán đám mây cho hạ tầng Qua quá trình khảo sát nhu cầu thực tế

và đánh giá năng lực tài chính của họ , tôi nhận thấy rằng hầu hết các doanh nghiê ̣p không thực sự có đủ năng lực tài chính cũng như có các yêu cầu thực tế tương ứng như các giải pháp đám mây hiê ̣n đang cung cấp Mô ̣t số khách hàng

có yêu cầu rõ ràng , tuy nhiên mới ở pha ̣m vi khá đơn giản như quản tri ̣ các máy

ảo chạy trong hạ tầng ảo hóa của họ , giúp cấp phát nhanh chóng Với những khách hàng có yêu cầu đơn giản như vậy , triển khai cả mô ̣t giải pháp đám mây đồng bô ̣ thường rất tốn kém

Xuất phát từ những vấn đề thực tế như vâ ̣y , tôi đă ̣t ra mu ̣c tiêu là nghiên cứu về hê ̣ thống điê ̣n toán đám mây cũng như công nghê ̣ ảo hóa áp du ̣ng cho đám mây ha ̣ tầng , giải quyết bài toán quản trị hệ thống máy ảo ở mức đơn giản như

nhu cầu của các doanh nghiê ̣p ở trên và lấy tên luâ ̣n văn là “ Hê ̣ thống quản tri ̣ máy ảo cho ứng dụng công nghê ̣ điê ̣n toán đám mây trong doanh nghiệp”

Nô ̣i dung luâ ̣n văn tâ ̣p trung vào những vấn đề sau:

 Tìm hiểu các khái niệm cơ bản, các lợi ích cơ bản về điện toán đám mây

 Tìm hiểu các khái niệm cơ bản , các lợi ích cơ bản của hệ thống ảo hóa , là nền tảng cho hê ̣ thống đám mây của ha ̣ tầng

 Xây dựng mô ̣t ứng du ̣ng quản tri ̣ hê ̣ thống máy ảo ở mức đơn giản xuất phát từ điều kiện của một doanh nghiệp với hệ thống máy chủ được ảo

hóa chưa có điều kiện triển khai một giải pháp đám mây thương mại hoàn chỉnh

Luâ ̣n văn được trình bày gồm bốn phần sau đây:

 Chương 1- Tổng quan: trình bày tổng quan các khái niệm và lợi ích của

hê ̣ thống điê ̣n toán đám mây

 Chương 2 - Kiến trúc điê ̣n toán đám mây và các mô hình di ̣ch vu ̣ :

trình bày các khái niê ̣m cơ bản , các kiến trúc về hệ thống điện toán đám mây và các mô hình di ̣ch vu ̣

 Chương 3 – Công nghê ̣ ảo hóa nền tảng cho hê ̣ thống đám mây ha ̣ tầng: Trình bày về khái niệm ảo hóa máy chủ , mô ̣t số công nghê ̣ ảo hó a

phổ biến đang được sử du ̣ng trên ha ̣ tầng của các doanh nghiê ̣p

 Chương 4 – Hê ̣ thống quản tri ̣ máy ảo : phân tích thiết kế và triển khai

mô ̣t ứng du ̣ng quản tri ̣ hê ̣ thống máy ảo trên giao diê ̣n Web

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN

Điê ̣n toán đám mây đang là mô ̣t thuâ ̣t ngữ được nhắc đến mô ̣t cách

thường xuyên trong thời gian gần đây Phần lớn những thông tin truyền tải tới mọi người từ các hội thảo đều nằm ở khía cạnh marketing và ấn tượng để lại cho

hầu hết những người biết các thông tin này nghe điê ̣n toán đám mây là một công

nghê ̣ của tương lai , là một công nghệ phức ta ̣p , xa vời nhưng có thể với tới được, có thể triển khai trong ha ̣ tầng doanh nghiê ̣p , và có thể đem lại những lợ i ích rất lớn cũng như tương lai cho doanh nghiê ̣p

1.1 Lịch sử ra đời công nghệ điện toán đám mây

Vào khoảng năm 1961, một nhà khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo có đề xuất ý tưởng là công nghệ máy tính ở tương lai phát triến tới một giai đoạn mà sức mạnh tính toán cũng với các ứng dụng có thể bán như một

mô hình kinh doanh tiện ích Trong một lễ kỉ niệm tại viện Công nghệ Massachuset, Jonh McCarthy lần đầu tiên công khai phát biểu khái niệm sau này được coi như là công nghệ điện toán đám mây

Năm 2002, một động thái lớn trong cộng đồng công nghệ là việc cung cấp điện toán dựa trên tiện ích được khởi động bởi Amazon Họ đã cung cấp dòng

dịch vụ trên Web (web services) Một số các công ty sau đó cũng tiếp cận theo

hướng cung cấp các dịch vụ tiện ích dựa trên phát triển phần mềm hay là theo hướng phần mềm như một dịch vụ (SaaS) Tuy nhiên, mãi tới tận năm 2007 điện toán đám mây mới được thực sự nâng lên một tầm cao mới, đó là nỗ lực hợp tác giữa Google và IBM trong việc cung cấp cho các sinh viên học ngành khoa học máy tính thuộc 6 trường đại học tại Mỹ[5]một cơ hội trong nghiên cứu thực tế Các khuôn mẫu xây dựng trong giai đoạn này là tiền đề cho điện toán đám mây ngày nay

Giống như mọi công nghệ mới lúc ra đời, điện toán đám mây đang gây tranh cãi trong cộng đồng công nghệ vì chưa có một định nghĩa chính xác, có rất nhiều các định nghĩa được đề xuất bởi những chuyên gia công nghệ hàng đầu trên thế giới [11][12].Tuy nhiên, sau khi tìm hiểu về các thông tin từ nhiều nguồn, tôi

nhận thấy có một sự tương đồng giữa các định nghĩa khi mô tả về điện toán đám mây, và đi ̣nh nghĩa được đề xuất bởi Viê ̣n Tiêu chuẩn và Công nghê ̣ Quốc gia

Mỹ (NIST) bao hàm hầu hết các mô tả về chức năng về điê ̣n toán đám mây [2]:

 Tự phu ̣c vu ̣ theo yêu cầu (on-demand self-service): mô ̣t người sử du ̣ng

dịch vụ có thể triển khai năng lực điê ̣ntoán như thời gian hoa ̣t đô ̣ng

của máy chủ , mạng lưu trữ, khi cần thiết mô ̣t cách tự đô ̣ng mà không yêu cầu sự tương tác của con người với di ̣ch vu ̣ cung cấp

 Truy câ ̣p ma ̣ng rô ̣ng (broad network access): năng lực điê ̣n toán

được cung cấp như những di ̣ch vu ̣ sẵn sàng trên ma ̣ng và truy câ ̣p thông qua các cơ chế tiêu chuẩn thúc đẩy sử du ̣ng các thiết bi ̣ truy câ ̣p không đồng nhất như nền tảng thiết bi ̣ máy khách da ̣ng mỏng hoă ̣c dày (ví dụ các thiết bị di động, máy tính xách tay hoặc máy trạm)

 Tài nguyên kết hợp (resource pooling): tài nguyên điện toán của nhà

cung cấp di ̣ch vu ̣ được kết h ợp để phục vụ nhiều người sử dụng dịch

vụ thông qua mô hình thuê đa người dùng (multi-tenant) vớ i tài nguyên vâ ̣t lý khác nhau và tài nguyên ảo tự đô ̣ng cấp phát và điều chỉnh theo nhu cầu của người sử dụng Có một sự cảm nhâ ̣n vi ̣ trí đô ̣c

lâ ̣p trong đó khách hàng không có khả năng kiểm soát hoă ̣c không có kiến thức để biết chính xác vi ̣ trí của tài nguyên được cung cấp, nhưng

có khả năng xác định được vị trí ở mức trừu tượng cao (ví dụ, quốc gia, bang hoặc trung tâm dữ liê ̣u ) Ví dụ về tài nguyên như hê ̣ thống lưu trữ, năng lực xử lý, bô ̣ nhớ hoă ̣c băng thông ma ̣ng

 Co dãn nhanh chóng (rapid elasticity):năng lực điê ̣n toán có thể co

giãn được triển khai và giải phó ng, trong mô ̣t số trường hợp tự đô ̣ng , khả năng mở rộng nhanh chóng theo yêu cầu Với người sử du ̣ng di ̣ch

vụ, năng lực điê ̣n toán sẵn sàng cho triển khai thường xuất hiê ̣n không giới ha ̣n và có thể sẵn sàng triển khai ở bất cứ số lượng ta ̣i bất cứ thời điểm nào

 Đo di ̣ch vu ̣ (measured service): các hệ thống đám mây tự động kiểm

soát và tối ưu hóa tài nguyên bằng việc sử dụng các năng lực đo tại một số mứ c trừu tượng tương đương với các kiểu di ̣ ch vu ̣ (ví dụ như lưu trữ , xử lý , băng thông và các tài khoản người dùng đang hoa ̣t

đô ̣ng) Tài nguyên sử dụng có thể giám sát , kiểm soát , báo cáo và cung cấp trong suốt cho cả nhà cung cấp và người sử du ̣ng di ̣ch vu ̣

Về mặt công nghệ, ý tưởng hình thành nên đám mây xuất phát từ những công nghệ rất quen thuộc với hiện tại như công nghệ điện toán khách-chủ, công nghệ điện toán ngang hàng phân tán , chia sẻ tài nguyên và làm việc cộng tác Tất cả các công nghệ này đều tập trung hóa trong vấn đề lưu trữ và làm việc tập trung và kết hợp nhiều máy tính vào để tăng hiệu năng tính toán

1.2 Công nghệ điện toán khách-chủ: tập trung hóa ứng dụng và lưu trữ

Trước những năm 80, các mô hình điện toán chủ yếu tập trung hoạt động dựa trên mô hình khách-chủ Tất cả phần mềm ứng dụng, tất cả dữ liệu, và tất cả việc vận hành tính toán đều dựa trên các máy tính lớn, người ta gọi là các máy chủ Nếu một người sử dụng muốn truy cập tới dữ liệu và chạy một chương trình, anh ta phải kết nối tới máy chủ, yêu cầu có được quyền truy cập và sau đó chạy chương trình và nhận lại kết quả trả về từ máy chủ

Người sử dụng hệ thống phải kết nối tới máy chủ thông qua trạm đầu cuối, đôi khi người ta còn gọi là các máy trạm hoặc các máy khách Loại máy tính này đôi khi được gọi là thiết bị đầu cuối câm bởi vì nó không có bộ nhớ , không gian lưu trữ hoặc sức mạnh tính toán Nó là một loại thiết bị kết hợp cho phép người

sử dụng kết nối tới máy tính lớn và thực hiện các thao tác trên máy tính lớn Người sử dụng hệ thống chỉ truy cập được máy tính lớn khi họ được trao quyền và người quản trị của hệ thống máy tính lớn không bao giờ cấp quyền một cách ngẫu nhiên Dù là hệ máy tính lớn nhưng năng lực tính toán của hệ thống vẫn bị giới hạn và người quản trị hệ thống này là người giám sát năng lực tính toán của hệ thống Việc truy cập hệ thống máy tính lớn không phải lập tức, và hai người sử dụng không thể truy cập cùng một dữ liệu tại cùng một thời điểm

Người sử dụng hệ thống trong trường hợp này không có nhiều lựa chọn như việc tùy biến các báo cáo về trạng thái thông tin hay tạo một báo cáo dựa trên một dữ liệu mới nào đó Mọi hoạt động của họ phải được sự trao quyền của người quản trị hệ thống máy tính lớn Nhiều người truy cập vào máy tính lớn

nên quá trình sử dụng cũng hạn chế, phải chờ đợi để sắp xếp theo lịch thậm chí hết vài ngày tới hàng tuần

Như vậy, mặc dù cung cấp cùng một cơ chế lưu trữ và xử lý tập trung nhưng

mô hình khách-chủ như mô tả ở trên cần người giám sát hệ thống nó không cung cấp một cơ chế cho phép người sử dụng được tùy biến và giám sát hệ thống của

họ Trong khi đó, mô hình điện toán đám mây không yêu cầu có người giám sát

hệ thống và cấp quyền truy cập [12]

1.3 Công nghệ điện toán ngang hàng phân tán: Chia sẻ tài nguyên

Như mô tả ở trên về mô hình khách-chủ, người sử dụng phải chờ đợi đến lượt mình thực hiện việc tính toán, và việc tính toán phải tiến hành nhanh chóng Các máy chủ là thành phần của hệ thống luôn tạo ra các điểm nghẽn cổ chai , mọi giao dịch phải được cấp quyền và phải thông qua máy chủ của hệ thống.Do vậy, sự cần thiết để kết nối một máy tính khác mà không cần kết nối đến máy chủ đã dẫn đến sự phát triển của công nghệ điện toán ngang hàng Công nghệ này xây dựng dựa trên một một kiến trúc mạng trong đó mỗi máy tính có khả năng tương đương và trách nhiệm tương đương Điều này trái ngược với các khách chủ truyền thống, trong đó một hoặc nhiều máy tính được dành riêng để phục vụ những người khác

Mô hình điện toán ngang hàng là một khái niệm điê ̣n toán cân bằng Trong môi trường này, máy tính nào cũng đều đóng cả hai vai trò vừa là một máy khách vừa là một máy chủ, không có vai cho chủ chuyên biệt cũng như, khách chuyên biệt Bằng cách công nhận tất cả các máy tính trên mạng như các đồng nghiệp, điê ̣n toán ngang hàng cho phép trao đổi trực tiếp các nguồn tài nguyên

và dịch vụ Không cần thiết cho một máy chủ trung tâm, bởi vì bất kỳ máy tính

có thể hoạt động năng lực mà khi được gọi về để làm như vậy

Mô hình điện toán ngang hàng cũng là một mô hình không tập trung Kiểm soát là không tập trung, tất cả các máy tính hoạt động đều bình đẳng như nhau Nội dung cũng được phân tán giữa các máy tính với nhau, không có máy chủ trung tâm được phân công để lưu trữ các tài nguyên hiện có và các dịch vụ hiện có

Điều khiến cho công nghệ điện toán ngang hàng thực sự trở thành hiện thực

là nhờ Internet Rất nhiều người sử dụng Internet ngày hôm nay đều không biết rằng là Internet đã được xây dựng ngay từ đầu là một hệ thống điện toán ngang hàng, nhằm đến một mục đích là chia sẻ tài nguyên tính toán của các máy tính trên toàn bộ lãnh thổ của nước Mỹ Rất nhiều các website chạy trên hệ thống này kết nối với nhau theo hình thái của một mạng ngang hàng

Bản chất của công nghệ điện toán ngang hàng thể hiện điển hình qua mạng Usenet Đây là hệ thống mạng được thiệt lập, trở lại vào năm 1979, là một mạng lưới các máy tính (truy cập thông qua Internet), mỗi một máy tính duy trì toàn

bộ nội dung của mạng Thông điệp đã được truyền giữa các máy tính ngang hàng, người dùng kết nối để bất kỳ máy chủ Usenet đơn đã tiếp cận với tất cả (hay phần lớn) các tin nhắn được đưa lên mỗi máy chủ riêng lẻ Mặc dù kết nối của người dùng tới các máy chủ Usenet là của mô hình khách-chủ, mối quan hệ giữa các máy chủ Usenet chắc chắn là quan hệ ngang và nó tạo ra tiền đề cho điện toán đám mây ngày hôm nay

Một thực tế là hệ thống mạng Internet hiện tại là một mạng hỗn hợp tạo bởi nhiều hệ thống mạng khác nhau, trong đó có cả hệ thống mạng ngang hàng Sự phát triển mạnh mẽ của World Wide Web khiến cho hệ thống mạng chuyển dần

từ mô hình mạng ngang hàng trở lại hệ thống điện toán khách-chủ Trên mỗi website, dịch vụ được phục vụ bởi một vài máy chủ và người truy cập sử dụng phần mềm đầu cuối để truy cập Toàn bộ dữ liệu và các dịch vụ trên website đó được lưu giữ tập trung, quá trình xử lý tập trung và các máy khách không có quyền tự trị cũng như vận hành những dịch vụ đó

1.4 Điện toán phân tán: Cung cấp thêm năng lực tính toán

Một thực tế là năng lực tính toán của máy tính cá nhân rất lớn , tuy nhiên chúng ta chưa bao giờ thực sự tận dụng được hầu hết năng lực của nó Thử tưởng tượng một máy tính cá nhân , chạy hết công suất trong 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần,có khả năng của khả năng tính toán rất lớn Hầu hết người dùng máy tínhkhông tận dụng thời gian máy hoạt động cho tí nh toán Điện toán phân toán được xây dựng để tận dụng nguồn năng lực tính toán chưa được sử dụng đó

Khi một máy tính nằm trong một dự án tính toán phân tán, phần mềm được cài đặt trên mỗi máy tính để thực hiện rất nhiều tác vụ tính toán khi máy tính trong thời gian rỗi Kết quả của việc tính toán này được tải lên mạng tính toán phân tán và kết quả của tính toán phân tán là sự kết hợp với kết quả tải lên từ nhiều máy tính khác nhau Như vâ ̣y, nếu có đủ máy tính tham gia vào hệ thống này, năng lực tính toán của hê ̣ thống rất ma ̣nh , tương tự như các máy tính lớn hoặc các siêu máy tính chỉ được sử dụng cho các dự án phức tạp

Chẳng hạn như trong dự án giải mã hệ thống các gen di truyền của con người yêu cầu năng lực tính toán cực lớn Với các hê ̣ thống máy tính thông thường, quá trình giải mã này tốn rất nhiều năm để giải quyết các tính toán toán học Bằng việc liên kết năng lượng tính toán của hàng nghìn máy tính trên Internet, nhiều năng lực tính toán được kết hợp vào dự án khiến cho kết quả của quá trình giải mã hoàn thành rất sớm [12]

1.5 Điện toán đám mây

Điện toán đám mây (cloud computing) được hiểu là việc tận dụng năng lực

tính toán của các máy tính nối mạng với nhau, nhưng không quan tâm tới hạ tầng xây dựng ở phía sau các đám mây Các đám mây hiện tại được tạo nên từ

hệ thống các mạng truy cậy với công nghệ tối tân Tuy nhiên, công nghệ điện toán đám mây này thực ra có từ lâu rồi, những người làm trong lĩnh vực công nghệ thông tin nhìn thấy sự thay đổi bởi những khả năng hiệu quả mà công nghệ này đem lại thông qua những dịch vụ và những ứng dụng cho người sử dụng được triển khai giống như những hạ tầng nằm phía sau

Thuật ngữ “đám mây” xuất phát từ ý nghĩ người sử dụng hệ thống không hề

biết được những gì ẩn giấu phía sau như dung lượng dữ liệu rất lớn được truyền trong hệ thống để đảm bảo cho các ứng dụng hoạt động và khả năng mở rộng của đám mây là rất đáng kinh ngạc

Hình 1.1- Điê ̣n toán đám mây 1

Lợi ích chính mà ý tưởng sử dụng đám mây cung cấp là việc người dùng không cần phải sở hữu một hệ thống máy tính đắt tiền để thực hiện các công việc của họ Khi cần sử dụng dịch vụ, đơn giản là họ kết nối với đám mây thông qua mạng, điểm kết nối của họ sẽ liên kết với một hệ thống mạng tính toán lớn ẩn phía sau Người dùng có thể ở khắp nơi trên thế giới, sử dụng năng lực tính toán của đám mây mà không cần quan tâm tới các chi phí đầu tư ban đầu hay các chi tiết kỹ thuật liên quan tới đám mây

Thuật ngữ đơn giản nhất khiến ta có thể hiểu được điện toán đám mây đó là truy cập sử dụng một ứng dụng từ trình duyệt, và ứng dụng đó được triển khai

1 Nguồn www.wikipedia.org

trên một máy chủ ở xa Với hầu hết người sử dụng, đó tất cả là mối quan tâm của họ Tuy nhiênnhững gì mà điện toán đám mây thể hiện còn nhiều hơn thế:

nó là cách một tổ chức nhỏ có thể cạnh tranh với tổ chức lớn hơn, nó là cách giúp cho doanh nghiệp tiết kiệm rất nhiều chi phí cũng như tận dụng tối đa tài nguyên trong vận hành hệ thống

Trên thực tế, điện toán đám mây liên quan tới rất nhiều các công nghệ Internet hiện tại mà chúng ta đang sử dụng Khi chúng ta truy cập thư điện tử, sử dụng các dịch vụ cung cấp sẵn có từ các website chúng ta đang sử dụng năng lực tính toán từ các hệ thống ở rất xa mà chúng ta thực sự không biết bên dưới hệ thống đó cấu trúc ra sao

Hiệu quả mà điện toán đám mây đem lại là cung cấp những người sử dụng

hệ thống mạng với khả năng mở rộng những máy tính của họ Thời điểm mà người sử dụng kết nối với mạng Internet, sức mạng của điện toán đám mây đem lại cho người sử dụng năng lượng tính toán, ứng dụng có thể hoạt động ngay lập tức chỉ có một mối quan tâm duy nhất của người sử dụng đó là băng thông của mạng và độ tin cậy của ứng dụng mà thôi

Một trong những lợi ích lớn nhất đó là không gian lưu trữ Với các cụm máy chủ xử lý và lưu trữ dữ liệu lớn, đặc biệt các máy chủ thư điện tử miễn phí hiện nay, thông thường cung cấp một dung lượng lưu trữ rất lớn bởi vì dung lượng lựu trữ thực tế rất rẻ và luôn sẵn sàng trong đám mây Bên cạnh đó, dữ liệu nằm trên các đám mây nên thực tế là khả năng mất mát dữ liệu rất ít xảy ra do cơ chế của các đám mây giúp đảm bảo dữ liệu trên đó được toàn vẹn Đơn cử là khi có thảm họa xảy ra tại các trung tâm dữ liệu của ngân hàng, thông tin mất mát hoàn toàn có thể xảy ra và việc khôi phục là cực kỳ khó khăn Tuy nhiên, việc khôi phục dữ liệu lại hoàn toàn khả thi nếu dữ liệu được lưu trữ trên các đám mây

1.6 Các đặc tính cơ bản của điện toán đám mây

Những phần tử quan trọng nhất cho hoạt động của điện toán đám mây là cấu trúc của hệ thống máy chủ Nó đóng vai trò chính là bộ não của đám mây, là bộ não của môi trường hoạt động Với điện toán đám mây, phần cứng trong môi

trường máy chủ không nhất thiết phải là các thiết bị tối tân.Lợi ích của điện toán đám mây là việc các tổ chức có thể khai thác khả năng tính toán của phần cứng với chi phí thấp thay vì đầu tư những phần cứng có khả năng tính toán cao nhưng giá thành chi phí lớn

Điện toán đám mây đem lại cho các tổ chức lớn, các tổ chức toàn cầu khả năng cho phép truy xuất thông tin từ bất kỳ máy tính nào khi cần thiết và tránh việc mất mát thông tin hoặc hoặc hỏng các tệp dữ liệu Nó giúp các tổ chức có khả năng bảo mật dữ liê ̣u tốt hơn nếu các thông tin có thể lưu trữ ở các đám mây, nằm ngoài sự nhòm ngó, tọc mạch về những thông tin đó

Với những tổ chức không có nhu cầu quan tâm tới việc đầu tư phần cứng thì đám mây là công nghệ mà họ tìm kiếm bởi một lý do rất đơn giản là nó thực sự

rẻ nếu như so với việc đầu tư cho quản lý công nghệ, thay vào đó họ tập trung vào những chuyên môn chính của doanh nghiệp

Một trong những nhân tố chính đối với các tổ chức là tính kinh tế của việc

mở rộng hệ thống Có nghĩa là họ cho rằng có ai đó đã triển khai một máy chủ

đủ lớn, vận hành nhanh và hiệu quả hơn so với viê ̣c ho ̣ tự triển khai Khi hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp mở rộng ra, phức tạp hơn, các đám mây cần phải lớn hơn và việc mở rộng hệ thống trở nên kinh tế hơn, lúc này bản thân tổ chức không phải băn khoăn trong việc ứng xử với các hệ thống đó ra sao

Có rất nhiều các mối quan tâm không liên quan nhiều tới các vấn đề của doanh nghiệp như là khi thuê các cụm máy chủ để xử lý các hoạt động của doanh nghiệp Các vấn đề liên quan đến không gian lưu trữ, năng lực hệ thống, chí phí khi thuê mướn người quản lý nhằm đảm bảo các lợi ích cho họ, thực sự không còn là mối bận tâm khi sử dụng các dịch vụ của điện toán đám mây Việc triển khai các hệ thống máy chủ cũng yêu cầu tiêu hao nhiều năng lượng Do đó người ta thường có xu hướng triển khai các cụm máy chủ ở gần nguồn điện để đảm bảo nguồn điện cho máy chủ, cũng như thiết lập hệ thống làm mát nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động ở điều kiện tốt nhất Đồng thời

cần phải xây dựng một đường truyền tốc độ cao để đảm bảo truy cập Internet dễ dàng cho người sử dụng từ mọi nơi

Các nhà quản lý trung tâm dữ liệu ngày càng quan tâm tới các hiệu quả việc

sử dụng năng lượng cho môi trường máy chủ Một trong những quan tâm chính trong quá trình vận hành là đảm phải chi phí phù hợp, trong khi đó ngân sách dành cho việc vận hành hệ thống làm mát cho một trung tâm dữ liệu là rất lớn, đặc biệt tại thời điểm mà các quan ngại về an ninh năng lượng đang được đẩy lên rất cao

1.7 Các lợi ích của điện toán đám mây

Giống như mọi công nghệ xuất hiện trên thị trường, dù là công nghệ mới hay

cũ chúng cũng có những rủi ro riêng và có những lợi ích riêng Với các tổ chức triển khai điện toán đám mây, rất nhiều các lợi ích mà họ thu được từ công nghệ này

1.8 Tính linh hoạt

Với ý tưởng của việc thuê máy chủ, việc ứng dụng điện toán đám mây khiến cho thuê máy chủ dễ dàng hơn nhiều Như vậy, từ ý tưởng kinh doanh, được hiện thực hóa nhờ công nghệ điện toán đám mây Việc thuê mướn máy chủ trở nên mềm dẻo hơn, người dùng có thể quyết định được họ thuê máy chủ có bao nhiêu bộ vi xử lý, có bộ nhớ bao nhiêu, có dung lượng lưu trữ bao nhiêu và tiêu thụ bao nhiêu điện năng

Trong quá trình sử dụng, khi cập nhật các phiên bản phần mềm mới nhất thì việc triển khai, nâng cấp ở diện rộng vô cùng nhanh chóng Tuy nhiên, việc triển khai nhanh chóng ra sao phụ thuộc hoàn toàn vào việc đầu tư vào công nghệ điện toán đám mây của khách hàng

1.9 Tính mở rộng

Trong môi trường máy chủ vật lý, việc mở rộng phần cứng là vô cùng khó, thậm chí là phải chi tiêu rất lớn cho việc này Nhưng với điện toán đám mây,

người xử dụng có thể bắt đầu ở phạm vi nhỏ, tốc độ tính toán vừa phải, hợp lý

mở rộng hệ thống của họ lên phạm vi lớn Các tổ chức nghiên cứu là một ví dụ trong trường hợp này, họ có thể triển khai hệ thống ở phạm vi nhỏ, sau khi giả lập hệ thống ở phạm vi lớn với dữ liệu lớn trong thời gian ngắn họ lại trở về phạm vi nhỏ

Với các tổ chức quan tâm nhiều tới ngân sách thì rất có lợi trong việc thuê mướn dịch vụ máy chủ vì họ không phải bỏ nhiều tiền cho việc đầu tư phần cứng, mua phần mềm, triển khai và đảm bảo dịch vụ Việc sử dụng dịch vụ theo vòng đời hoặc theo dung lượng bộ nhớ hoặc lưu trữ sẽ hợp lý hơn việc sở hữu cả một hạ tầng Với các tổ chức mà họ có nhu cầu cao trong các công việc theo mùa vụ, như rất cần tài nguyên cho một dự án trong vòng sáu tháng hoặc một năm sau đó lại không sử dụng tài nguyên đó nữa thì điện toán đám mây là một dịch vụ cực kỳ phù hợp

1.10 Chi phí đầu tƣ

Có rất nhiều công ty, do dự đoán nhu cầu sử dụng điện toán đám mây sẽ bùng

nổ trong thời gian gần, họ đã đầu tư rất nhiều tiền của để triển khai hạ tầng các máy chủ mạnh, phần nhiều trong số họ cũng chưa thực sự hiểu là để làm gì, nhưng họ đã dự đoán được nhu cầu của điện toán đám mây trong một vài năm tới

Ngày nay, ngân sách cho công nghê ̣ thông tin là một phần rất lớn, đôi khi còn vượt cả ngân sách sử dụng cho các hoạt động thuần túy của công ty như ngân sách tiếp cận thị trường, ngân sách cho nghiên cứu phát triển và ngân sách cho nguồn nhân lực Với điện toán đám mây, rất nhiều hạng mục mua sắm cho

sẽ không còn là vấn đề nữa vì tất cả các công việc đó sẽ được đảm nhận bởi điện toán đám mây

Rất nhiều các thiết bị sớm hay muộn cũng trở nên lỗi thời, và việc lập ngân sách để mua sắm thêm lại tiếp tục thực hiện, câu hỏi đặt ra là tại sao không để những hãng cung cấp dịch vụ điện toán đám mây đảm nhận phần trách nhiệm đó

1.11 Tính linh động

Trong bối cảnh kinh tế toàn cầu hiện nay, các tổ chức yêu cầu nhân viên của

họ phải làm việc trong một môi trường di động, các nhân viên phải làm việc xa văn phòng, xa trụ sở chính nhưng cần phải quản lý được mọi công việc Với công nghệ điện toán đám mây, các tổ chức tận dụng sức mạnh của công nghệ cho phép những nhân viên bên trong tổ chức của họ cũng như các người sử dụng dịch vụ của tổ chức đó có thể kết nối tới hệ thống của họ từ bất cứ đâu, vị trí địa

lý gần như trong suốt đối với những người sử dụng hệ thống của họ

Với công nghệ ảo hóa máy trạm, khoảng cách địa lý và chênh lệch về thời gian là phẳng, điều này cho phép các công ty có thể hoạt động trên toàn cầu khiến cho các hoạt động kinh doanh linh hoạt hơn bao giờ hết

1.12 Các bất lợi của công nghệ điện toán đám mây

Bất cứ công nghệ nào bên cạnh những mặt mạnh, những ưu điểm thì cũng có những yếu điểm riêng của nó:

1.13 Tính tin cậy

Để lập kế hoạch trong cung cấp tài nguyên cho hệ thống điện toán đám mây, khách hàng đòi hỏi phải có kế hoạch thật sự tin cậy, chi tiết tới cả việc sử dụng năng lượng cho hệ thống ra sao Ngoài các thiết bị như máy chủ, thiết bị mạng

và thiết bị lưu trữ thì điện năng là yếu tố bên ngoài vô cùng quan trọng đối với đám mây vì vậy nhà cung cấp dịch vụ đám mây cũng phải đảm bảo điện năng tương đương như cam kết về dịch vụ đám mây

Tính tính cậy là vấn đề rất đau đầu cho các công ty cung cấp các dịch vụ chất lượng cao đảm bảo các yêu cầu cho hoạt động kinh doanh liên tục Một giải pháp để vượt qua rào cản tin cậy là có thể triển khai các dịch vụ quan trọng trong hạ tầng của công ty Các dịch vụ ít quan trọng hơn có thể triển khai thông qua nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây Cách tiếp cận này yêu cầu một số hoạt động lập kế hoạch nhưng nó lại đem lại lợi ích thiết thực

Một mối quan tâm khác là đảm bảo sự toàn vẹn dữ liệu Trong quá trình vận hành hệ thống máy chủ, dữ liệu quan trọng có thể gặp rủi ro Các công ty quan tâm tới các giải pháp về đám mây, họ có thể yêu cầu được biết các phương án dự phòng cho sao lưu và phục hồi dữ liệu sau thảm họa, đặc biệt là trong môi trường đám mây khi mà việc lưu trữ dữ liệu không phụ thuộc vào vị trí địa lý Nếu như chúng ta thỏa thuận mọi yêu cầu với nhà cung cấp dịch vụ đám mây, hầu hết họ đều đáp ứng các yêu cầu của chúng ta Nếu họ không có khả năng hoặc không chấp nhận các yêu cầu đó thì đồng nghĩa với việc rằng dịch vụ của

họ không thực sự tốt vì bản thân họ cũng không thể biết được những dữ liệu quan trọng của chúng ta nằm ở đâu để mà gìn giữ chúng Gần đây, theo báo cáo thì dịch vụ Google App Engine cũng không thật sự tốt vì chúng bất ngờ sập hệ thống Trong khi Google thì bào chữa rằng đó là do lỗi của máy chủ, nhưng với đám mây thực sự thì luôn phải có phương án dự phòng để đảm bảo cho người sử dụng dịch vụ không thể nhận thấy sự ngưng trệ dịch vụ của họ

1.14 Tính bảo mật

Với các tổ chức thì yêu cầu cao nhất của công nghệ thông tin là luôn phải đảm bảo cho dữ liệu được bảo mật Thế nhưng khi triển khai các hoạt động điện toán bên ngoài tổ chức, trong môi trường đám mây thì mối quan tâm về bảo mật còn được đặt cao hơn nữa Việc sử dụng các thiết bị tạo máy trạm mỏng có thể

bị đột nhập nếu người sử dụng truyền dữ liệu giữa chúng Do đó, các cam kết chất lượng dịch vụ cần phải được thiết lập trước để đảm bảo rằng các nhà cung cấp dịch vụ phải triển khai các biện pháp bảo vệ dữ liệu tin cậy và an toàn

1.15 Ít thông tin hoặc không có tài liệu tham khảo

Vì tính chất bảo mật, tính cạnh tranh trong kinh doanh, các nhà cung cấp dịch

vụ đám mây trong hầu hết các trường hợp họ không được quyền cung cấp hoặc không muốn cung cấp các trường hợp triển khai điển hình và những công ty điển hình sử dụng các dịch vụ của họ Một thực thế là các công ty lớn không muốn công bố các báo cáo về việc sử dụng dịch vụ đám mây của họ ở phạm vi lớn

Đôi khi, do danh tiếng hoặc lo lắng đến việc tận dụng quá mức mà chính các công ty họ cũng cảm giác ngần ngại trong việc sử dụng đám mây mặc dù đứng ở phạm trù công nghệ thì đây là một công nghệ phổ biến trong giai đoạn hiện nay

Bên cạnh đó, sự cạnh tranh khốc liệt giai đoạn này cũng khiến cho nhiều công ty họ không công bố các khía cạnh công nghệ mà họ đang sử dụng vì mỗi một công nghệ khi triển khai đều có mặt mạnh, mặt yếu Việc một công ty lớn,

áp dụng một công nghệ mà qua thời gian xuất hiện những yếu điểm, khi công bố thông tin về công nghệ có thể khiến cho các công ty nhỏ đầu tư các công nghệ khác vượt qua nhanh chóng

1.16 Điện toán đám mây và những thành phần tạo nên đám mây

Đám mây là một tập hợp các máy tính trạm và các máy chủ có thể truy cập được thông qua Internet Phần cứng bao gồm máy chủ, hệ thống mạng và hệ thống lưu trữ được sở hữu và vận hành bởi một bên thứ ba, trên cơ sở hợp nhất trong một hoặc nhiều trung tâm dữ liệu nằm trên nhiều vùng địa lý Các máy chủ này có thể cho phép chạy kết hợp nhiều loại hệ điều hành, nhiều loại dịch vụ, năng lực tính toán nằm tại hệ thống máy chủ chứ không phải là năng lực tính toán ở phía các máy trạm, mô tả chi tiết tại hình 1.2

2 Ba tha ̀nh phần cơ bản của mô ̣t giải pháp điê ̣n toán đám mây, nguồn [9]

Các thiết bị sử dụng truy cập đám mây có thể là các máy trạm, máy tính cá nhân hoặc các thiết bị di động cá nhân như điện thoại, các máy tính bảng Với những người sử dụng cuối, các đám mây coi như một ứng dụng, một tài liệu hay một thiết bị Các thiết bị phần cứng tạo nên đám mây và các hệ điều hành hoàn toàn vô hình với họ

Về mặt kiến trúc thì các đám mây rất đơn giản, nó cần một hệ thống quản trị thông minh để đảm bảo các máy trạm có thể kết nối tới đám mây và phân chia các tác vụ tính toán cho nhiều người sử dụng

Tại hình 1.4 mô tả người sử dụng kết nối với đám mây thông qua giao diện mặt tiền Người sử dụng sẽ lựa chọn sử dụng một dịch vụ, yêu cầu của người sử dụng sẽ được chuyển tới bộ phận quản lý của hệ thống Bộ phận này làm nhiệm

vụ sắp xếp tài nguyên phù hợp và gọi dịch vụ đã triển khai trước đó hoạt động một cách nhanh chóng Ở hình vẽ mô tả người sử dụng khởi động một dịch vụ thông qua trình duyệt web, yêu cầu tạo và sử dụng một tài liệu Bộ phận giám sát sẽ tìm kiếm, cấp phát tài nguyên tương ứng với yêu cầu của người sử dụng

3 Ba mô hình kết nối tới đám mây, nguồn talkcloudcomputing.com

Hình 1.4-Giao diê ̣n của người sử dụng truy xuất và khởi tạo di ̣ch vụ trên đám mây 4

Hiểu theo một cách khác thì chìa khóa của đám mây là sự tự động hóa các tác vụ quản trị Một hệ thống không thể coi như một đám mây nếu nó yêu cầu sự can thiệp thủ công vào quá trình cấp phát tài nguyên, các trung tâm dữ liệu hiện nay với kiến trúc chủ/khách là một ví dụ Một hệ thống gần tiếp cận đến đám mây nếu như các tác vụ quản trị được thay thế tự động bằng các tiến trình hoặc được thiết lập dựa trên các chính sách

4 Giao diê ̣n của người sử dụng truy xuất và khởi ta ̣o di ̣ch vụ trên đám mây , nguồn [12]

CHƯƠNG 2- KIẾN TRÚC ĐIÊ ̣N TOÁN ĐÁM MÂY VÀ CÁC LOẠI

kĩ lưỡng từ kiến trúc các hệ thống điện toán đám mây tới mô hình dịch vụ

2.1 Kiến trúc điện toán đám mây

Như đã đề cập ở trên, hiện nay điện toán đám mây đang trở thành chủ đề rất phổ biến và gây nhiều tranh luận trong cộng đồng công nghệ Tuy nhiên, một điều chắc chắn rằng khi nói đến điện toán đám mây thì chúng ta gặp rất nhiều

các từ ngữ liên quan tới các loại dịch vụ Thuật ngữ dịch vụ ở đây được hiểu là

một tác vụ được đóng gói mà nó có thể tự hoạt động và được cung cấp cho khách hàng trong một trạng thái ổn định và sử dụng lặp lại liên tục Do đó, điện toán đám mây được coi như là những dịch vụ được cung cấp từ bất cứ các tầng truyền thống nào trong hệ thống điện toán, từ hạ tầng phần cứng phía dưới tới các ứng dụng tầng trên

Hiện nay, người ta chấp nhận kiến trúc điện toán đám mây như là mô hình cung cấp dịch vụ có thể phân chia thành các kiểu sau: phần mềm như một dịch

vụ (Software-as-a-Service), nền tảng như một dịch vụ (Platform-as-a-Service)

và hạ tầng như một dịch vụ (Infrastructure-as-a-Service) [2] Hình 2.1 dưới đây

mô tả việc phân chia các mô hình dịch vụ đám mây điển hình

Hình 2.1- Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây điển hình 5

2.2 Phần mềm nhƣ một dịch vụ (Software-as-a-Service hay SaaS)

Đây là mức dịch vụ tại tầng ứng dụng, là những dịch vụ đầu tiên triển khai trên nền điện toán đám mây mà tại đó các dịch vụ người dùng hoặc các ứng dụng kinh doanh của doanh nghiệp được triển khai trên đó như các dịch vụ và cung cấp cho các khách hàng

SaaS – đơn giản là một ứng dụng triển khai trên một máy chủ ở xa và có thể truy cập từ Internet, đây là các dịch vụ gốc mà các nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng triển khai Hiện nay, chúng ta nhìn trên Internet thì thấy các dịch vụ này mọc lên như nấm sau mưa Những dịch vụ quen thuộc đối với người sử dụng của các hãng lớn, như dịch vụ email của Google dành cho người sử dụng là các

5 Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây điển hình , nguồn [12]

6 Mô hi ̀nh Software-as-a-Service, nguồn [9]

khách hàng cá nhân hoặc doanh nghiệp, dịch vụ lập lịch Google Calendar, hệ thống trả lương (Payroll), hệ thống quản lý nhân sự (HR), hay các ứng dụng trong quản trị doanh nghiệp như các hệ quản lý quan hệ khách hàng Các khách hàng sử dụng các dịch vụ này, sẽ trả phí hàng tháng mà không phải quan tâm tới việc đầu tư tiền của để xây dựng một hệ thống phần mềm sử dụng chỉ trong nội

bộ của doanh nghiệp họ

Theo nghiên cứu thị trường công bố năm 2009 của Gartner[4], doanh thu dự kiến từ thị trường SaaS năm 2009 đạt 8 tỉ đô la, tăng trưởng 21.9 phần trăm so với doanh thu 6.6 tỉ đô la năm 2008 Và thị trường này sẽ tiếp tục tăng trưởng ổn định do các doanh nghiệp trên thế giới ngày nay càng bị thu hẹp về ngân sách đầu tư cho công nghệ thông tin, do sự cạnh tranh ngày càng khốc liệt giữa các doanh nghiệp và do sự ưa thích tính sẵn sàng cũng như sự phát triển của công nghệ điện toán đám mây Dự kiến doanh thu từ thị trường SaaS sẽ đạt khoảng 16 tỉ đô la vào năm 2013[4]

7 Doanh thu tư ̀ thi ̣ trường SaaS của Gartner, nguồn [4]

Dựa trên con số dự báo của Gartner thì doanh thu từ CRM chiếm tới 18% của tổng thị trường SaaS năm 2008 Nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây nổi tiếng nhất ở lĩnh vực SaaS, chuyên cung cấp dịch vụ quản lý quan hệ khách hàng (CRM) phải kể đến salesforce.com Hầu hết các khách hàng của salesforce.com là những khách hàng rất lớn, rất nổi tiếng trên thế giới Thay vì xây dựng hoặc duy trì một hệ thống CRM với chi phí tốn kém bên trong doanh nghiệp của họ thì họ thuê từ salesforce.com và chỉ phải trả chi phí hàng tháng

Phân biệt theo mô hình cung cấp dịch vụ ứng dụng thì SaaS được phân biệt thành hai kiểu:

 Mô hình thuê đa dịch vụ đơn giản (simple multi-tenancy): mỗi khách

hàng sở hữu nguồn tài nguyên tách biệt với khách hàng khác Mô hình này là hình thức thuê đa dịch vụ không hiệu quả chỉ phù hợp với các doanh nghiệp có nguồn kinh phí đảm bảo

 Mô hình thuê đa dịch vụ mịn (fine grain multi-tenancy): các khách

hàng thuê dịch vụ kiểu này sẽ được chia sẻ tài nguyên với khách hàng khác Dữ liệu khách hàng và quyền truy cập tới các ứng dụng được bảo mật , được tác biê ̣t bởi biện pháp công nghệ Hình thức dịch vụ này hiệu quả cao nhờ việc chia sẻ tài nguyên và được triển khai rộng khắp phù hợp với nhiều doanh nghiệp

Bên cạnh việc triển khai SaaS do các nhà cung cấp dịch vụ thì SaaS có thể triển khai trong các doanh nghiệp bởi SaaS có thể giúp cho các nhà quản trị công nghệ thông tin trong doanh nghiệp giảm bớt gánh nặng công việc Họ có thể tập trung vào việc nghiên cứu các chiến lược công nghệ thay vì hỗ trợ cho người sử dụng trong doanh nghiệp về nghiệp vụ liên quan tới công nghệ thông tin

Thị trường SaaS hiện nay không còn là của một vài hãng nữa mà mở ra rộng khắp Nếu trước đây các hãng lớn hầu như chỉ quan tâm tới các lĩnh vực riêng của họ thì hiện nay hầu hết họ đã gia nhập các cô ̣ng đồng phát triển và cung cấp sản phẩm SaaS Mỗi hãng cũng có những chiến lược phát triển SaaS theo hướng riêng, chẳng hạn Oracle tự phát triển một nền tảng SaaS riêng của họ , còn Microsoft lại phát triển theo hướng biến các ứng dụng của họ thành các ứng

dụng sẵn sàng cho SaaS Ngày nay, hầu hết các hãng cung cấp phần mềm ứng dụng đều công bố rằng các ứng dụng của họ sẵn sàng cho nền tảng SaaS hay sẵn sàng cho các ứng dụng dựa trên nền SaaS

PaaS – là một mô hình kết hợp chuyển giao ứng dụng trên nền điện toán đám mây Mô hình này cung cấp tất cả các tài nguyên cần thiết để xây dựng ứng dụng và dịch vụ hoàn chỉnh trên Internet Sử dụng dịch vụ này, người phát triển không cần quan tâm tới việc chuẩn bị tài nguyên phần cứng cho dịch vụ của họ, không cần quan tâm tới chi phí phần mềm cũng như khả năng lưu trữ, vì lúc này ứng dụng của họ được chuyển giao hoàn toàn trên nền điện toán đám mây

PaaS có thể bao gồm tất cả những thành phần cơ sở góp phần cho phát triển ứng dụng, thử nghiệm, triển khai, lưu trữ, làm việc nhóm, tích hợp các dịch vụ

cơ sở dữ liệu, bảo mật, sẵn sàng quản lý trạng thái dịch vụ và triển khai nhanh

Điểm không được tốt của PaaS là việc ít có khả năng tương tác và di chuyển giữa các nhà cung cấp Có nghĩa là nếu như bạn tạo ra một ứng dụng trên một

8 Mô hi ̀nh Platform-as-a-Service, nguồn [9]

nhà cung cấp dịch vụ này, sau đó bạn muốn chuyển ứng dụng đó sang một nhà cung cấp dịch vụ khác, có thể bạn không làm được hoặc bạn phải trả rất nhiều chi phí để thực hiện điều đó Nếu như nhà cung cấp kết thúc dịch vụ của họ, có thể bạn mất cả ứng dụng đã phát triển lẫn dữ liệu bạn đang lưu trữ

Mô hình kiểu PaaS được phân chia thành ba nhóm:

 Phát triển thêm dựa trên nền tảng đã có: kiểu dịch vụ này cho phép tùy

biến các ứng dụng SaaS hiện có như phát triển dựa trên các ngôn ngữ macro cài đặt sẵn cung cấp kèm với các phần mềm này ví dụ như Lotus Notes hay Microsoft Word Thông thường, người phát triển PaaS và người sử dụng được yêu cầu mua các giấp phép để phát triển ứng dụng bổ xung

 Môi trường độc lập: môi trường phát triển tổng quát được cung cấp

không bao gồm các chi phí về giấy phép, các chi phí kĩ thuật và các phụ thuộc về tài chính của các ứng dụng SaaS

 Môi trường chỉ chuyển khaiứng dụng: những môi trường này chỉ hỗ trợ

các dịch vụ triển khai, dịch vụ bảo mật và mở rộng theo yêu cầu Nó không bao gồm các công cụ cho phát triển, gỡ rối hay các khả năng kiểm thử

9 Dư ̣ báo thi ̣ trường PaaS từ 2009 tới 2016, nguồn [13]

Theo một nghiên cứu của Forester công bố năm 2009 [13], doanh thu từ thị trường PaaS tăng trưởng rất nhanh, dự kiến thị trường này sẽ đạt doanh thu khoảng 15.2 tỉ đô la Lý do thị trường PaaS trên toàn cầu phát triển nhanh như vậy là do sức ép lên các hãng cung cấp phần mềm cần có thêm phương thức chuyển giao phần mềm hiệu quả trên các nền tảng nhiều người sử dụng và họ thật sự nhìn thấy giá trị của phương thức này

Rõ ràng là , nếu so sánh giữa PaaS và SaaS, ta thấy chúng khá tương đồng nhau ở các điểm sau:

 Cung cấp khả năng cho các nhóm làm việc nằm ở các vùng địa lý khác nhau

 Cung cấp khả năng kết hợp với các dịch vu ̣ từ rất nhiều nguồn

 Cung cấp khả năng nhận diện việc tiết kiệm chi phí từ xây dựng các dịch

vụ hạ tầng cho bảo mật, mở rộng và chịu lỗi tới khả năng kiểm thử phần mềm riêng biệt

 Cung cấp khả năng nhận diện việc tiết kiệm chi phí bằng việc sử dụng các ngôn ngữ lập trình bậc cao trừu tượng

IaaS đôi khi còn được gọi là phần cứng như một dịch vụ Service) là một kiểu dịch vụ mới xuất hiện trên thị trường điện toán đám mây Trong khi SaaS và PaaS cung cấp các dịch vụ ứng dụng cho khách hàng thì IaaS cung cấp hạ tầng phần cứng cho khách hàng và khách hàng có thể triển khai các

(Hardware-as-a-hệ điều hành cũng như các ứng dụng lên đó

Các doanh nghiệp thay vì phải đầu tư, sở hữu phần mềm, máy chủ phần cứng, các hệ thống làm mát và chi trả cho hệ thống trung tâm dữ liệu, họ có thể thuê tài nguyên điện toán từ chính nhà cung cấp dịch vụ

Hình 2.6 – Mô hình Infrastructure-as-a-Service 10

IaaS cho phép các doanh nghiệp có thể thuê: không gian cho máy chủ, thiết

bị mạng, bộ nhớ, năng lực của bộ vi xử lý và dung lượng lưu trữ Các doanh nghiệp có thể bắt đầu với phạm vi phù hợp với nhu cầu của họ và khi cần thiết

có thể tự mở rộng năng lực xử lý của các máy chủ thuê như bộ nhớ, bộ vi xử lý

và dung lượng lưu trữ một cách tự động mà không làm ngưng trệ quá trình hoạt động của hệ thống Nhiều khách hàng có thể thuê cùng thiết bị phần cứng tại một thời điểm và chi phí cho hệ thống sẽ được tính toán dựa trên năng lực tính toán tiêu thụ thực tế của hệ thống

Với loại hình dịch vụ này, điều quan trọng nhất phải tính đến là cam kết chất lượng dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ Trạng thái của các mức dịch vụ mà nhà cung cấp cam kết như khả năng sẵn sàng của hệ thống và khả năng đáp ứng yêu cầu Chẳng hạn tài nguyên cung cấp có thể sẵn sàng 99.99%, giả sử như với cam kết khi vượt quá 80% năng lực tính toán của hệ thống thì năng lực tính toán cho phần cứng như CPUs, bộ nhớ, không gian lưu trữ hoặc băng thông mạng sẽ được mở rộng tự động

10 Mô hi ̀nh Infrastructure-as-a-Service, nguồn [9]

Theo một nghiên cứu được IDC công bố tháng 2 năm 2011[3], thị trường điện toán đám mây sẽ đạt 29.5 tỉ đô la vào năm 2014, tăng trưởng gần gấp 3 lần doanh số năm 2009 Trong số doanh thu từ các dịch vụ điện toán đám mây công cộng thì doanh thu từ IaaS chiếm khoảng 22%, khoảng 6.5 tỷ đô la

Hiện nay, nhà cung dịch vụ IaaS lớn nhất phải kể đến là Amazon’s Elastic Compute Cloud (Amazone EC2) Họ cung cấp dịch vụ dựa trên các máy ảo và khả năng mở rộng thông qua giao diện của dịch vụ Web và cho phép người sử dụng có thể vận hành tài nguyên thông qua giao diện này, kinh phí chi trả cho việc thuê mướn tính theo giờ sử dụng Mặc dù họ công bố dịch vụ này có tính chất co giãn, tuy nhiên hiện nay EC2 chưa cho phép hệ thống tự động mở rộng EC2 hiện tại cung cấp máy ảo dựa trên 3 nền tảng hệ điều hành chính là Linux, Solaris và Windows

Mô hình triển khai điện toán đám mây thường được phân chia làm ba mô hình chính: đám mây công cộng (public cloud), đám mây riêng (private cloud)

và đám mây lai (hybrid cloud) Tuy nhiên, theo Viê ̣n Tiêu chuẩn và Công nghê ̣ quốc gia Mĩ (NIST)thì họ phân chia thêm thành đám mây cộng đồng (community cloud) [2]

Hình 2.7 – Ba mô hình điê ̣n toán đám mây Private, Public và Hybird Cloud 11

 Đám mây công cộng (public cloud): đôi khi còn được gọi là đám

mây ngoại (external cloud), mô tả theo định nghĩa truyền thống đó là nơi

mà tài nguyên được cấp phát tự động, cấp phát mịn, theo yêu cầu tính toán thông qua các dịch vụ phục vụ trên Internet, thông qua các ứng dụng web/các dịch vụ web, chi phí được tính toán bởi nhà cung cấp trên cơ sở những gói tiện ích được cung cấp Đây là loại hình triển khai dịch vụ đám mây ở mức rất lớn mà hiện tại không có nhiều doanh nghiệp đạt được vì

cơ sở chính của nó là việc bổ xung tài nguyên hoàn toàn tự động khi có yêu cầu Hai dịch vụ rất nổi tiếng là dịch vụ hội nghị trực tuyến Cisco’s WebEx và Salesforce.com’s Sales Cloud cung cấp những khả năng khiến cho người sử dụng không cảm nhận được rằng họ đang sử dụng dịch vụ trên đám mây Với môi trường đám mây công cộng, các dịch vụ công nghệ thông tin cho doanh nghiệp được thiết lập thông qua trình duyệt, chi phí phần cứng không được tính đến và có thể mở rộng bất cứ khi nào Bên cạnh ưu điểm đó thì các vấn đề về bảo mật thông tin, về tính tương tác giữa các bên và hiệu suất sử dụng mạng cũng là nhưng mối quan tâm của doanh nghiệp

11 Nguồn www.esds.co.in

 Đám mây riêng (private cloud):theo định nghĩa truyền thống thì

đây là dịch vụ tiện ích được triển khai trong hệ thống mạng nội bộ của các tổ chức Các doanh nghiệp triển khai đám mây theo hướng này sở hữu các thiết bị điện toán cho môi trường đám mây, thường là các trung tâm dữ liệu lớn hay rất lớn, và họ phải chịu trách nhiệm vận hành cũng như đảm bảo an ninh cho hệ thống Trong môi trường đám mây riêng, hạ tầng công nghệ thông tin được hợp nhất thành một nguồn tài nguyên chung và người sử dụng trong doanh nghiệp sẽ truy cập các dịch vụ tự trị,

tự phục vụ theo yêu cầu mà không cần sự hỗ trợ của đội ngũ quản trị công nghệ thông tin Không giống như đám mây công cộng, người quản trị hệ thống đám mây riêng phải là chuyên gia trong các vấn đề về tích hợp mạng cũng như quản trị các hạ tầng đám mây, phải tự vận hành các thiết bị phần cứng, thiết bị lưu trữ dữ liệu, bảo trì hạ tầng mạng, các nhân

ảo hóa và các phần mềm quản trị đám mây Ngày nay, nhiều hãng cung cấp phần mềm đang cố gắng cung cấp các dịch vụ trọn gói trong giả lập đám mây riêng như VMware, IBM, Cisco, Microsoft, Oracle…Theo nghiên cứucủa IDC [16], thị trường đám mây riêng sẽ nhanh chóng thống trị doanh số của thị trường máy chủ và đạt khoảng 11.8tỉ đô la vào năm

2014 trong khi đó doanh số cho thị trường đám mây công cộng chỉ hơn

700 triệu đô la vào cùng thời điểm đó

12 Nguồn http://webcomputersolutions.com/

 Đám mây lai (hybrid cloud): đây là mô hình triển khai kết hợp

các tài nguyên tính toán bên trong tổ chức được vận hành bởi đội ngũ IT của doanh nghiệp với các tài nguyên tính toán bên ngoài được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây Mô hình kết hợp này giống như

mô hình đám mây riêng vì cho phép tổ chức vẫn tiếp tục sử dụng các thiết bị bên trong trung tâm dữ liệu của họ và giữ các thông tin quan trọng của tổ chức ở bên trong hệ thống mạng riêng của họ Đồng thời giống với mô hình đám mây công cộng vì cho phép tổ chức tận dụng những lợi ích mở rộng gần như không giới hạn của đám mây công cộng Lấy Amazon’s Virtual Private Cloud (VPC) là một ví dụ về đám mây lai Amazon cho phép tạo một đám mây ảo với dải IP riêng biệt có thể lọc kết nối tới nó và cung cấp một cơ chế bảo mật kết nối tới trung tâm dữ liệu hiện tại của khách hàng Tất cả các giao dịch chạy giữa VPC trên hệ thống mạng riêng ảo được giám sát chặt chẽ bởi các cơ chế bảo mật của khách hàng trước khi ra Internet

13 Nguồn www.liventerprise.com/tool/Amazon_Web_Services/

 Đám mây cộng đồng (community cloud): một đám mây cộng

đồng có thể được thiết lập khi có vài tổ chức có cùng một số yêu cầu và

họ chia sẻ hạ tầng với nhau nhằm đạt được những lợi ích của điện toán đám mây Chi phí cho thiết lập một đám mây cộng đồng thường có ít người sử dụng trở nên khá tốn kém với các yêu cầu về quyền riêng tư, về bảo mật và các chính sách an ninh