1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Đồng Thị Tuyết Chinh TÌM HIỂU MÔ HÌNH QUẢN LÝ VÀ TRUY XUẤT DỮ LIỆU ĐÁM MÂY IDRAGON ỨNG DỤNG CHO THIẾT BỊ DI ĐỘNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2012 2 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: …………………………………………………………… (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 3 Mở đầu Điện toán đám mây là một chủ đề được quan tâm nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ những năm gần đây, cùng với ứng dụng rộng rãi các công nghệ ảo hóa máy chủ, cung cấp hạ tầng, nền tảng và phần mềm như là các dịch vụ. Điện toán đám mây (cloud computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet. Thuật ngữ "đám mây" ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách được bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và như liên tưởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó. Theo tổ chức IEEE: "Nó là hình mẫu trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giả i trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ". Hình 1.1: Mô hình minh họa đám mây Tuy nhiên cho tới nay, những nghiên cứu và ứng dụng điện toán đám mây trên thế giới (các công ty đa quốc gia như: IBM, Microsoft, Oracle/Sun, HP, Cisco…), cũng như tại Việt Nam đưa sản phẩm điện toán đám mây ra thị trường, 4 mới đề cập ở mức ứng dụng ảo hóa (đám mây hóa) tại các trung tâm dữ liệu – nơi lưu trữ dữ liệu và phần mềm trên máy chủ để cung cấp các dịch vụ liên quan cho người sử dụng đầu cuối, qua môi trường Internet (các đám mây công cộng – public). Nhu cầu đặt ra là cần xây dựng các sản phẩm đám mây cho mạng nội bộ hoặc trong doanh nghiệp (các dịch vụ đám mây riêng – private) và đặc bi ệt là các ứng dụng đám mây thích hợp cung cấp cho các thiết bị di động. Ý tưởng của đồ án được xây dựng dựa trên việc tìm hiểu một số công nghệ quản lý, lưu trữ, truy xuất, đồng bộ dữ liệu đám mây thông qua các nghi thức là các chuẩn giao tiếp (protocol) như: NFS, CIFS, WebVAD,…, trên cơ sở đó xây dựng ứng dụng phát triển phần mềm cho thiết bị di động – ứng dụng trong điệ n toán đám mây iDragon Cloud. Căn cứ vào những vấn đề tìm hiểu và nghiên cứu như trên, luận văn bao gồm 3 chương: Chương 1: Lưu trữ và thao tác dữ liệu trong điện toán đám mây Giới thiệu điện toán đám mây (khái niệm, lịch sử, các dạng điện toán đám mây); mô hình kiến trúc điện toán đám mây; tìm hiểu lưu trữ dữ liệu trong điện toán đám mây; các thao tác dữ liệ u trong dịch vụ đám mây. Chương 2: Giới thiệu điện toán đám mây iDragon Mô hình điện toán đám mây iDragon; các dịch vụ nền tảng trong điện toán đám mây iDragon; lưu trữ và truy xuất dữ liệu trong đám mây iDragon. Chương 3: Ứng dụng điện toán đám mây iDragon cho thiết bị di động Các mô hình phát triển phần mềm dựa trên dữ liệu đám mây; mô hình ứng dụng dữ liệu đám mây cho thiết bị di động; xây dựng ứng dụng điện toán đám mây iDragon cho thiết bị di động. 5 Chương 1: Lưu trữ và thao tác dữ liệu trong điện toán đám mây 1. Khái niệm điện toán đám mây 1.1. Khái niệm điện toán đám mây Điện toán đám mây có thể được định nghĩa là một kiểu tính toán mới trong đó sự cân bằng động và các tài nguyên ảo hóa được cung cấp như dịch vụ trên Internet. Điện toán đám mây đã trở thành một khuynh hướng công nghệ quan trọng, nhiều chuyên gia kỳ vọng điện toán đám mây sẽ định hình lại các quy trình công nghệ thông tin và thị trường công nghệ. Với điện toán đám mây, người dùng có thể dùng các thiế t bị như: PCs, laptops, smartphones, PDAs (Professional Development Approval System), hay thiết bị di động để truy nhập các chương trình, các nền tảng lưu trữ và triển khai ứng dụng trên Internet thông qua các dịch vụ được các nhà cung cấp điện toán đám mây hỗ trợ. Đám mây là một tập hợp của phần cứng, mạng, các thiết bị lưu trữ, dịch vụ và giao diện cho phép các ứng dụng tính toán như một dịch vụ. 1.2. Lịch sử Thuật ngữ điện toán đám mây bắt nguồn từ ứng dụng điện toán lưới trong thập niên 1980, tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utilitycomputing) và phần mềm dịch vụ (SaaS). Sáu giai đoạn của mô hình điện toán hay có thể gọi là sáu mô hình điện toán bao gồm: Giai đoạn 1: nhiều người dùng chia sẻ mainframes công suất cao thông qua các thiết bị đầu cuối giả (dummy terminals). Giai đoạn 2: chỉ mộ t PC cũng đã đủ sức mạnh để đáp ứng nhu cầu tính toán của người dùng. Giai đoạn3: máy tính cá nhân và các servers được kết nối vào mạng cục bộ để chia sẻ tài nguyên và nâng cao hiệu năng. Giai đoạn 4: mạng cục bộ này được kết nối với mạng cục bộ khác tạo thành một mạng toàn cầu như Internet để sử dụng các ứng dụng và tài nguyên từ xa. 6 Giai đoạn 5: điện toán lưới (grid computing) cung cấp năng lực tính toán và năng lực lưu trữ dùng chung thông qua một hệ thống tính toán phân tán. Giai đoạn 6: điện toán đám mây cung cấp các tài nguyên dùng chung trên Internet theo một cách đơn giản và cân bằng. 1.3. Các loại đám mây Điện toán đám mây thường được phân loại làm ba loại đám mây chính, theo vị trí của đám mây là: đám mây công cộng (public cloud), đám mây cục bộ (private cloud), đám mây lai (hybrid cloud). 1.3.1. Đám mây công cộng Đám mây công cộng là những đám mây mở cho người dùng mà ứng dụng lưu trữ, các nguồn tài nguyên khác có sẵn và được cung cấp bởi một số nhà cung cấp dịch vụ thông qua mạng Internet. Một số các nhà cung cấp dịch vụ như: Google, Amazon, Microsoft… Các đám mây công cộng cung cấp tiềm năng tốt nhất về hiệu quả chi phí, nhưng vấn đề bảo mật dữ liệu chỉ cung cấp trên danh nghĩa dựa vào các ph ần hỗ trợ sẵn có. Đám mây công cộng thường tính lệ phí sử dụng hàng tháng cho mỗi GB kết hợp với phí chuyển băng thông, người dùng có thể mở rộng lưu trữ theo yêu cầu và sẽ không tốn chi phí mua phần cứng lưu trữ. 1.3.2. Đám mây riêng Đám mây cục bộ còn được gọi là: “điện toán đám mây nội bộ” hay “đám mây riêng” là thế hệ tiếp theo của ảo hóa. Trong đám mây cục bộ cơ sở hạ tầng điện toán đám mây chỉ hoạt động cho một tổ chức duy nhất không chia sẻ cho các tổ chức khác cho dù quản lý nội bộ hoặc bởi một bên thứ ba và lưu trữ trên máy nội bộ hay bên ngoài. Đám mây cục b ộ tương tự như ảo hóa ở mức độ máy chủ, máy trạm và ứng dụng, điện toán đám mây cục bộ có tính năng nâng cao, thu hút nhiều doanh nghiệp. Điển hình là mô hình dịch vụ đám mây riêng của Google và Amazon. 7 1.3.3. Đám mây lai Điện toán đám mây lai là một thành phần của hai hoặc nhiều đám mây (cục bộ, công cộng hoặc công cộng) với nhiều nhà cung cấp nội bộ/ bên ngoài, do đó chúng thừa kế được lợi ích và các tính năng cốt lõi của cả hai loại hình đám mây. Ngoài ra, gần đây có thêm một mô hình điện toán đám mây cộng đồng (Community Cloud). Mô hình này thực chất là các đám mây riêng có hạ tầng, cấu hình hoàn toàn giống nhau được kết nối v ới nhau. 2. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây Kiến trúc đám mây gồm: nền tảng đám mây (Cloud Platform), các dịch vụ đám mây (Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ đám mây (Cloud Storage). Hình 1.4: Kiến trúc điện toán đám mây Điện toán đám mây có thể coi như một tập hợp dịch vụ, tập hợp này có thể được trình bày như một kiến trúc phân tầng theo. SaaS (Software as a Service – phần mềm như là dịch vụ): là tầng đỉnh của kiến trúc. SaaS cho phép người dùng chạy các ứng dụng từ xa của đám mây. IaaS (Infrastructure as a Service – hạ tầng cơ sở như là dịchvụ): là tài nguyên điện toán được cung cấp như là một dịch vụ. Đó là các máy tính được ảo 8 hóa với năng lực xử lý được đảm bảo và băng thông dự trữ đủ để lưu trữ và truy nhập Internet. PaaS (Platform as a Service – nền tảng như là dịch vụ) tương tự IaaS, ngoài ra còn có các hệ điều hành và dịch vụ cần thiết cho một ứng dụng cụ thể. Nói cách khác, PaaS là IaaS cộng thêm một số phần mềm riêng dành cho một ứng dụng cho trước. dSaaS (data Storage as a Service – lưu trữ dữ liệu nh ư là dịch vụ) cung cấp không gian lưu trữ mà khách hàng có thể sử dụng, bao gồm cả băng thông lưu trữ. 2.1. SaaS Một thực thi đầu tiên trong dịch vụ đám mây là phần mềm như một dịch vụ (SaaS) – các ứng dụng nghiệp vụ được tổ chức bởi các nhà cung cấp và chuyển giao như một dịch vụ. SaaS có nguồn gốc từ nhà cung cấp dịch vụ (ASP – Application Service Providers). Ban đầu, phần mềm như một dịch vụ (SaaS) không chỉ đơn giản thực hiện trên Internet, vì lợi ích an ninh và độ tin cậy, các dị ch vụ này sẽ sử dụng mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Networks). Một VPN cơ bản có thể tạo một mạng công cộng từ mạng cục bộ (bằng cách sử dụng một số hình thức mã hóa) thay vì phải mua kết nối chuyên dụng, việc này cho phép truyền dữ liệu an toàn qua mạng công cộng như Internet. Ví dụ về phần mềm như dịch vụ như: Yahoo Mai, Yahoo là nhà cung cấp dịch vụ email lớn nh ất với khoảng 260triệu người sử dụng, Facebook, eBay, Skype, GoogleApps, một số công ty sử dụng trang web xã hội Facebook như là một mạng nội bộ miễn phí cho nhân viên của mình. Trang bán đấu giá trực tuyến EBay là cơ sở của hơn 500.000 doanh nghiệp nhỏ, Skype (miễn phí cuộc gọi trực tuyến và video) được sử dụng bởi các doanh nghiệp nhỏ trên toàn thế giới và GoogleApps (tin nhắn và các công cụ cộng tác) có hơn một triệu doanh nghiệp s ử dụng. 9 2.2. IaaS Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (IaaS) là việc phân phối phần cứng máy tính (máy chủ, công nghệ mạng, lưu trữ và không gian dữ liệu) như một dịch vụ, nó cũng có thể bao gồm việc cung cấp các hệ thống điều hành và các công nghệ ảo hóa quản lý tài nguyên. Với IaaS, khách hàng thuê tài nguyên thay vì việc mua và cài đặt dữ liệu vào trung tâm dữ liệu của họ. Dịch vụ thường được trả tiền theo sử dụng. Dịch vụ có thể mở rộng quy mô nếu khách hàng có nhu cầu sử dụng nhiều tài nguyên hơn so với dự kiến, họ có thể nhận được ngay lập tức khi có yêu cầu (khả năng cung cấp cũng có một giới hạn). Khả năng mở rộng linh hoạt của cơ sở hạ tầng cho phép nó mở rộng hoặc thu hẹp tùy theo yêu cầu củ a ứng dụng. Ngoài ra, tham số cung cấp liên quan đến cấp độ dịch vụ thỏa thuận, cấp độ của dịch vụ chính là khả năng sẵn sàng phục vụ của các nhà cung cấp dịch vụ. 2.3. PaaS Trong nền tảng như một dịch vụ (PaaS – Platform as a Service), nhà cung cấp sẽ cung cấp nhiều hơn cơ sở hạ tầng, nó có thể coi như một ngăn xếp các giải pháp – một tập hợp các tài nguyên yêu cầu để nhà phát triển có thể xây dựng ứng dụng gồm cả phần mềm và thời gian chạy. PaaS có thể coi là phát triển của dịch vụ Web hosting. Trong các năm gần đây các công ty dịch vụ Web hosting cũ ng cung cấp các gói phần mềm khá hoàn chỉnh để xây dựng các trang Web. PaaS có ý tưởng xa hơn, đó là cung cấp một nền tảng bao gồm toàn bộ các tiến trình trong vòng đời phát triển của phần mềm: phân tích, thiết kế, xây dựng, kiểm thử, triển khai và bảo trì. Lợi ích chính của PaaS là phát triển và triển khai phần mềm dựa hoàn toàn vào dịch vụ đám mây, do đó không có quản lý và bảo trì, quá trình phát triển từ giai đoạn thiết kế s ẽ được thực thi trên đám mây. PaaS tạo ra tính năng động, có thể mở rộng, thu hẹp; cung cấp địa chỉ cụ thể và các dịch vụ tiêu chuẩn cho truy xuất và bảo mật dữ liệu của khách hàng. 10 Một số ví dụ về các nền tảng như một dịch vụ (PaaS) bao gồm: Google App Engine, AppJet, Etelos, Qrimp, và Force.com đó là môi trường phát triển chính thức cho Salesforce.com 3. Lưu trữ dữ liệu trong điện toán đám mây 3.1. Ưu điểm của lưu trữ dữ liệu đám mây Lưu trữ một lượng rất lớn các thông tin trên mạng cục bộ (LAN) là khá tốn kém. Năng lực lưu trữ dữ liệu điện tử của các thiết bị như máy chủ tập tin, các mạng lưu trữ khu vực (SAN) và mạng lưu trữ đính kèm (NAS) cung cấp hiệu suất cao, tính sẵn sàng cao có thể truy cập thông qua giao diện tiêu hỗ trợ. Lưu trữ dữ liệu đám mây có nhiều thu ận lợi là: giá rẻ, không yêu cầu cài đặt, không cần thay thế, có hệ thống sao lưu và phục hồi, đã không có các yêu cầu vật lý (không đòi hỏi điều kiện môi trường, không có nhân viên quản lý). 3.2. Nhược điểm của lưu trữ dữ liệu đám mây Hiệu suất của các đám mây dữ liệu lưu trữ được giới hạn bởi băng thông. Tốc độ Internet và WAN chậm khoảng 10-100 lần so với tốc độ mạng LAN. Tính sẵn có của dữ liệu lưu trữ đám mây là một vấn đề nghiêm trọng. Đám mây cung cấp dữ liệu dựa trên khả năng kết nối mạng giữa mạng LAN, WAN và nhà cung cấp dịch vụ đ ám mây. Trong khi đó, kết nối mạng có thể bị ảnh hưởng khi có sự gián đoạn mạng lưới toàn cầu, năng lượng mặt trời, cắt đứt cáp ngầm và vệ tinh hư hại khi mạng lưới bị hư hỏng. Các nhà cung cấp sử dụng các giao thức mạng trong lưu trữ dữ liệu đám mây có thể gây không tương thích với tập tin bình thường phục vụ trên mạng LAN. Truy cậ p vào đám mây dữ liệu lưu trữ thường liên quan đến chương trình được tạo ra để thu hẹp sự khác biệt trong các giao thức sử dụng. Lưu trữ dữ liệu đám mây không có một bộ các giao thức tiêu chuẩn phổ biến, điều này có nghĩa sẽ phức tạp khi lựa chọn các nhà cung cấp vì có thể các giao thức sử dụng không tương thích. [...]... cao truy n dữ liệu nhanh hơn giữa điện toán đám mây và các thiết bị - Giám sát thích nghi điều kiện mạng để tối ưu hóa chi phí và thiết bị mạng 2.3 Lợi ích của điện toán đám mây trên di động Ứng dụng đám mây trên di động giúp chuyển khả năng tính toán và lưu trữ dữ liệu từ điện thoại di động và vào các đám mây, những lợi ích có thể có của điện toán đám mây di động như: - Điện toán đám mây trên di động. .. mới trong sự phát triển vượt bậc của thế giới di động Điện toán đám mây cho thiết bị di động là một khái niệm chỉ việc sử dụng kỹ thuật lưu trữ và thao tác dữ liệu đám mây trên các thiết bị di động 25 2.1 Cách thức làm việc của MCC Hình 3.12: Mô hình kiến trúc của điện toán đám mây trên di động Trong mô hình các dịch vụ thiết yếu trong điện toán đám mây di động máy khách bao gồm: - Sync: dịch vụ này... công suất truy xuất dữ liệu tùy thuộc vào dung lượng mà dịch vụ cung cấp Dịch vụ dữ liệu áp dụng cho các thành phần dữ liệu cá nhân được xác định bởi các hệ thống siêu dữ liệu Siêu dữ liệu quy định cụ thể các yêu cầu dữ liệu trên cơ sở dữ liệu cá nhân hoặc nhóm các dữ liệu (container) 16 Hình 1.12: Mô hình tham chiếu lưu trữ dữ liệu đám mây 3.3.6 Siêu dữ liệu trong lưu trữ đám mây CDMI sử dụng nhiều... phân tán dữ liệu, quản lý tập trung metadata và sao lưu dữ liệu trên Data Center Trong giải pháp này, ngoài các thiết bị Cloud Box, máy chủ Net Server được triển khai như trong giải pháp quản lý dữ liệu phân tán, thông tin tập trung, còn sử dụng trung tâm dữ liệu sao lưu và quản lý toàn bộ dữ liệu dự phòng 24 Chương 3: Ứng dụng Điện toán đám mây iDragon cho thiết bị di động 1 Các mô hình phát triển... thống siêu dữ liệu biên dịch để phù hợp với các yêu cầu dữ liệu Mô hình lưu trữ đám mây có thể giữ lại các yêu cầu đơn giản bằng mô hình lưu trữ và vẫn giải quyết các yêu cầu của ứng dụng doanh nghiệp Siêu dữ liệu người dùng được đám mây giữ lại có thể được sử dụng để tìm các đối tượng dữ liệu và container thông qua thực hiện truy vấn các giá trị siêu dữ liệu cụ thể 3.3.4 Quản lý dữ liệu và hộp chứa... Devices Hình 2.1: Mô hình điện toán đám mây iDragon Cloud Mô hình dịch vụ đám mây iDragon Cloud có các thành phần sau: Máy tính đám mây CloudPC có các chức năng tự động cấu hình và truy cập dịch vụ đám mây tương tự điện thoại di động 21 Thiết bị kết nối mạng Cloud Box kết nối các CloudPC có tính năng tương tự các trạm BTS kết nối các điện thoại di động Phương thức quản lý người dùng và cung cấp dịch vụ đám. .. thác điện toán đám mây di động, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ khai thác các dịch vụ như: cung cấp các dịch vụ thanh toán điện tử, cung cấp phần mềm, lưu trữ dữ liệu 3 Ứng dụng trong Điện toán đám mây iDragons Dựa trên việc tìm hiểu lưu trữ, đồng bộ truy xuất dữ liệu đám mây công cộng và đám mây Idragon, luận văn xây dựng một ứng dụng nhỏ trên điện thoại di động dùng hệ điều hành Android Ứng dụng bao gồm:... liên lạc cần thiết để nhận được thông báo quảng bá từ máy chủ, có khả năng tự động thiết lập kết nối thích hợp - Cơ sở dữ liệu: quản lý lưu trữ dữ liệu các ứng dụng của thiết bị di động, tùy thuộc vào nền tảng sử dụng thiết bị lưu trữ tương ứng - InterAppBus: Dịch vụ này cung cấp phối hợp ở mức độ thấp/thông tin liên lạc giữa các ứng dụng được cài đặt trên thiết bị Trong mô hình các dịch vụ thiết yếu... ủy quyền giúp cho các thiết bị chắc chắn rằng thiết di động được phép kết nốivà truy cập vào hệ thống - Management Console: là tất cả các thể hiện của máy chủ đám mây như các câu lệnh ứng dụng 2.2 Thách thức và giải pháp trong điện toán đám mây trên di động Các yếu tố sau đây là rất cần thiết để cung cấp một dịch vụ đám mây hoàn hảo: - Phân vùng chức năng ứng dụng trên đám mây và thiết bị - Độ trễ mạng... dịch vụ dữ liệu cá nhân cho các phần dữ liệu của họ Bằng cách sử dụng các loại siêu dữ liệu khác nhau trong giao di n lưu trữ đám mây, có thể tạo ra một giao di n cho phép đáp ứng các yêu cầu dịch vụ mà quản lý dữ liệu không phức tạp 15 Hình 1.11: Mô hình sử dụng tài nguyên miền Bằng cách hỗ trợ siêu dữ liệu, trong một giao di n lưu trữ đám mây chuẩn quy định cách thức mà hệ thống lưu trữ và hệ thống . 3: Ứng dụng điện toán đám mây iDragon cho thiết bị di động Các mô hình phát triển phần mềm dựa trên dữ liệu đám mây; mô hình ứng dụng dữ liệu đám mây cho. Đồng Thị Tuyết Chinh TÌM HIỂU MÔ HÌNH QUẢN LÝ VÀ TRUY XUẤT DỮ LIỆU ĐÁM MÂY IDRAGON ỨNG DỤNG CHO THIẾT BỊ DI ĐỘNG Chuyên ngành: Khoa học