1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Khoa Công nghệ thông tin BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH NÂNG CAO Đề tài: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Thảo Nguyễn Thu Thủy Nguyễn Thị Thùy Bùi Văn Vũ Phạm Hoàng Vũ Nguyễn Thị Ngọc Yến HÀ NỘI 03/2012 2 Mục lục Đặt vấn đề 3 I.Giới thiệu về Điện toán đám mây - Cloud Computing 3 I.1.Các khái niệm 3 I.2.Lịch sử 6 I.3.Phân biệt với các mô hình điện toán khác 8 I.4.Các tính chất 9 I.5.Các đặc tính 10 I.6. Các loại hình dịch vụ điện toán đám mây 11 I.6.1.Dịch vụ hạ tầng IaaS (Infrastructure as a Service) 12 I.6.2.Dịch vụ nền tảng PaaS (Platform as a Service) 12 I.6.3.Dịch vụ phần mềm SaaS (Software as a Service) 14 I.7.Các mô hình triển khai điện toán đám mây 14 I.7.1.Đám mây “công cộng”-Public Cloud 14 I.7.2.Đám mây “doanh nghiệp”-Private Cloud 15 I.7.3.Đám mây “chung” –Community Cloud 15 I.7.4.Đám mây “lai”- Hybrid Cloud 16 I.8.Lợi ích 17 I.9. Một số xu hướng phát triển của điện toán đám mây hiện nay. 18 II.Ảo hóa –Virtualization 19 II.1. Kiến trúc cung cấp dịch vụ ứng dụng -ASP Model Architecture 19 II.2.Khái niệm ảo hóa 20 II.3.Lợi ích của việc ảo hóa 20 II.4.Một số mô hình ảo hóa 21 II.4.1.Ảo hóa Hệ điều hành-OS Virtualization 21 II.4.2.Ảo hóa phần cứng - Hardware Virtualization 22 III.Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây 24 III.1. Google 24 III.2. Amazon 25 III.3. Microsoft 25 III.4. IBM, HP 26 Tài liệu tham khảo 26 3 Đặt vấn đề *Ngày nay, ngành CNTT cần phải đáp ứng các yêu cầu,thách thức ngày càng cao trong lĩnh vực kinh doanh,quản lý. Một số yêu cầu được đặt ra:  Thu được nhiều với đầu tư ít  Giảm rủi ro: Tăng cường bảo mật và khả năng phục hồi trên mọi quy trình và dữ liệu  Chất lượng dịch vụ cao hơn  Khả năng đột phá nhanh chóng *Khi một tổ chức cần thêm tài nguyên điện toán mới:  Lựa chọn 1 : Đầu tư và Mở rộng cơ sở hạ tầng của tổ chức o Thường xuyên bổ sung thêm máy chủ,thiết bị lưu trữ và kết nối o Các thành phần, các hệ thống HVAC  Lựa chọn 2 : Tập trung hóa và ảo hóa các tài nguyên hiện có o Nâng cao mức độ sử dụng tài nguyên vượt qua những hạn chế vật lý  Lựa chọn 3 : Sử dụng cơ sở hạ tầng điện toán đám mây o Mở rộng ảo hóa vượt khỏi phạm vi trung tâm dữ liệu doanh nghiệp o Thuê các tài nguyên điện toán từ các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và trả tiền theo mức độ sử dụng Điện toán đám mây là một lựa chọn phù hợp để giải quyết các vấn đề trên? I.Giới thiệu về Điện toán đám mây - Cloud Computing I.1.Các khái niệm Điện toán đám mây (Cloud computing),hay điện toán máy chủ ảo,là mô hình điện toán (hệ thống tính toán) sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet. 4 Thuật ngữ “đám mây” chỉ mạng Internet,như một liên tưởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó. Ở mô hình điện toán này,mọi khả năng liên quan tới công nghệ thông tin (CNTT) đều được cung cấp dưới dạng các “dịch vụ”, cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó trong “đám mây” mà không cần phải có kiến thức ,kinh nghiệm về công nghệ đó. Theo tổ chức xã hội máy tính 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 giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ". Điện toán đám mây là một khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ,Web 2.0,các xu hướng công nghệ nổi bật,trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng những nhu cầu điện toán của người dùng. Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ. *Định nghĩa điện toán đám mây theo NIST Viện tiêu chuẩn và công nghệ - National Institute of Standards and Technology (NIST) định nghĩa: “Điện toán đám mây là một mô hình cho phép sự truy cập qua mạng ở khắp mọi nơi, thuận tiện và theo nhu cầu đến một kho chia sẻ các tài nguyên tính toán có thể cấu hình được (ví dụ: mạng, máy chủ, 5 thiết bị lưu trữ, ứng dụng và các dịch vụ), các tài nguyên này có thể được nhanh chóng cấp phát và giải phóng chỉ với nỗ lực quản lý hoặc tương tác với nhà cung cấp dịch vụ ở mức tối thiểu nhất”. *Khái niệm đơn giản : - “Cloud Computing” được diễn giải như sau: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm. Thay vì mua tài nguyên thì khách hàng sẽ thuê và trả phí theo mức độ sử dụng của mình.Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ. -Một cách đơn giản, điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng dụng. Thay vì việc ta sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước mắt, có thể sờ được, có thể tự ta ấn nút bật tắt được) thì nay ta sẽ sử dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường Internet. Bản thân từ đám mây (cloud) là một từ ẩn dụ cho Internet. -Đa số người dùng Internet đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông như e-mail, album ảnh và bản đồ số *Ví dụ minh họa định nghĩa điện toán đám mây Trước năm 2000, người sử dụng muốn dùng dịch vụ gì đều phải mua bản quyền, đĩa CD để cài lên máy tính cá nhân như phần mềm kế toán, quản lý địa chỉ, số điện thoại, quản lý nhân viên. Xu hướng này thời đó tỏ ra khá hiệu quả khi chỉ cần một vài thao tác, người dùng có thể tìm ra những thông tin cần thiết về một nhân viên nào đó hay địa chỉ và số điện thoại của một cá nhân. Tuy nhiên, tất cả các dữ lỉệu đều được lưu trữ trên máy tính cá nhân chính vì thế khả năng di chuyển linh hoạt của những dịch vụ này không cao trừ khi người sử dụng sở hữu một máy tính xách tay. Ngày nay không ai làm như thế nữa. Chỉ cần một thiết bị PDA hay một máy tính cá nhân có kết nối internet, người dùng cá nhân có thể tìm kiếm những thông tin cần thiết được lưu trữ đâu đó trên mạng internet. Có rất nhiều dịch vụ về quản lý thông tin cá nhân, thư điện tử trên internet mà người dùng có thể khai thác như Yahoo mail, Gmail, facebook, …. Các công ty không còn phải mua bản quyền các phần mềm về quản lý nhân viên, quản lý tài chính, … không còn phải đầu tư những máy tính có cấu hình mạnh mẽ để làm máy chủ chứa dữ liệu của công ty. Thay vào đó, công ty chỉ cần trả tiền sử dụng dịch vụ, cụ thể hơn, tất cả các phần mềm về quản lý nhân viên, quản lý tài chính, đã được một nhà cung cấp dịch vụ cài đặt tại một trung tâm điện toán nào đó. Các máy chủ có dung lượng bộ nhớ lớn cũng được những nhà cung cấp dịch vụ cài đặt và công ty có thể thuê để lưu trữ dữ liệu của công ty. 6 Sức mạnh tính toán của điện toán đám mây được triển khai thông qua các hệ thống tính toán phân tán, kết hợp với công nghệ ảo hoá máy tính và song song. Đối ngược với mô hình tính toán truyền thống trên máy tính cá nhân, nơi mà tài nguyên máy tính cá nhân được dùng để xử lý các công việc từ đầu đến cuối và trả kết quả cho người sử dụng, mô hình điện toán đám mây chỉ sử dụng máy tính cá nhân của người dùng như giao diện giữa người sử dụng và các trung tâm dữ liệu và điện toán. Nói cách khác, máy tính cá nhân chỉ là nơi để soạn thảo yêu cầu và gửi yêu cầu đến trung tâm điện toán thông qua một giao diện nào đó như Web. I.2.Lịch sử *Sự tiến hóa mô hình điện toán Mô hình điện toán tiến hóa qua các thời kì lịch sử khác nhau do sự phát triển của máy tính và hạ tầng mạng truyền thông. Từ thế hệ máy tính thứ nhất đến thế hệ thứ ba, máy tính vẫn là các máy tính cồng kềnh, đắt đỏ; các chương trình ứng dụng được phát triển với chi phí rất cao do sự thiếu thân thiện của ngôn ngữ lập trình cũng như điều kiện vận hành và sử dụng hệ thống khắt khe. Thế hệ thứ 4 của máy tính xuất hiện những năm 70 đến nay với sự xuất hiện của vi xử lí với các ngôn ngữ lập trình thân thiện, phù hợp hơn cho từng lĩnh vực ứng dụng đặc thù. Với việc cho ra đời máy tính cá nhân đầu những năm 80 của IBM và Apple, điện toán đã được tiếp cận rộng rãi và trở nên phổ thông. Bước sang những năm 80 nhất là những năm 90 công nghệ và hạ tầng mạng. Truyền thông đã có những bước phát triển vượt bậc, với sự ra đời của mạng Internet kết nối toàn cầu và sự bùng nổ của ứng dụng Web. 7 Ngày nay, những năm đầu thế kỷ 21, hạ tầng máy tính, viễn thông đã hội tụ trên nền công nghệ số. Công nghệ kết nối có dây, không dây qua cáp đồng, cáp quang, vệ tinh, wifi, mạng 3G, 4G,… cho phép kết nối mạng toàn cầu, vươn tới cả vùng sâu, vùng xa nghèo khó. Với hạ tầng ICT phát triển như vậy, các thiết bị tính toán cũng hết sức đa dạng từ các siêu máy tính, máy chủ lớn, tới các máy tính cá nhân, máy tính xách tay, các thiết bị di động thông minh hay các điện thoại di động giá rẻ đều có thể kết nối với nhau – một thế giới đã kết nối. Khi thế giới điện toán đã kết nối, làm thế nào để khai thác được tối đa năng lực điện toán đó với chi phí thấp nhất và nhanh nhất? Làm thế nào để một doanh nghiệp có hệ thông ứng dụng ERP trong vòng 24 giờ? Làm thế nào để dự án phần mềm có môi trường phát triển với công cụ quản lý dự án sẵn sàng trong vòng 4 giờ? Làm thế nào để cô giáo hiệu trưởng ở vùng cao có thể có ứng dụng quản lí hồ sơ, giáo án tức thì mà không phải tìm hiểu các bước “cài đặt” hoặc “sao lưu dữ liệu”? Không thể kể hết các nhu cầu tương tự, nhưng có thể nói điện toán đám mây là mô hình được kỳ vọng đáp ứng các nhu cầu đó, đem sản phẩm và dịch vụ công nghệ thông tin chất lượng cao đến mọi đối tượng theo nhu cầu, với thời gian nhanh hơn và chi phí rẻ hơn. *Thuật ngữ cloud computing (điện toán máy chủ ảo/điện toán đám mây) mới được nhắc tới từ năm 2007 nhưng xu hướng này đã xuất hiện ngay ở cuối thập niên 80 với khái niệm điện toán lưới (grid computing), tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utility computing) và phần mềm dịch vụ (SaaS). *Một cuộc cách mạng về công nghệ: Điện toán đám mây là cuộc cách mạng lần 3 trong công nghiệp IT tiếp sau cuộc cách mạng PC thập kỷ 80 và Internet thập kỷ 90 8 I.3.Phân biệt với các mô hình điện toán khác Điện toán đám mây thường bị lẫn lộn với điện toán lưới, điện toán theo yêu cầu hay điện toán tự trị. *Sự khác biệt giữa grid computing và cloud computing: cơ bản nằm ở cách thức chúng cung cấp tài nguyên cho một workload (tải công việc): o Trong điện toán lưới, trọng tâm được đặt vào việc di chuyển workload đến địa điểm của các tài nguyên điện toán cần thiết, thường là địa điểm ở xa và sẵn sàng để sử dụng. Thông thường một lưới là một nhóm máy chủ mà trên đó nhiệm vụ lớn có thể được chia thành những nhiệm vụ nhỏ để chạy song song. Từ quan điểm này, một lưới được xem chỉ là một máy chủ ảo. Các lưới cũng đòi hỏi ứng dụng tuân thủ giao diện phần mềm của lưới. o Trong một môi trường đám mây, các tài nguyên điện toán như máy chủ có thể được định hình động hoặc cắt nhỏ từ cơ sở hạ tầng phần cứng nền và trở nên sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ. Thêm vào đó, điện toán đám mây không chỉ hỗ trợ điện toán lưới mà nó còn hỗ trợ cả những môi trường không phải là điện toán lưới, ví dụ như kiến trúc Web ba lớp chạy các ứng dụng truyền thống hay ứng dụng Web 2.0. *Điện toán theo yêu cầu (utility computing) là khối tài nguyên máy tính như bộ nhớ, bộ xử lý trong vai trò một dịch vụ riêng biệt và cụ thể tương tự với các công trình hạ tầng kỹ thuật truyền thống chẳng hạn như điện lực hay mạng điện thoại. *Điện toán tự trị là những hệ thống có khả năng tự vận hành, quản lý và xử lý những vấn đề xảy ra trong quá trình vận hành. *Điện toán đám mây được nhìn nhận như là một bước phát triển tự nhiên tiếp theo từ những mô hình trên. Những hệ thống điện toán đám mây hiện nay đều có khả năng tự trị và có khả năng xử lý những tác vụ lớn như điện toán lưới, và riêng biệt cụ thể cho một yêu cầu nào đó như điện toán theo yêu cầu. 9 I.4.Các tính chất  Virtualization (ảo hóa):Các tài nguyên máy tính (máy chủ ứng dụng,máy chủ vật lý,CSDL,dịch vụ) được tự động tạo ra,mở rộng,nén lại hay di chuyển phù hợp với nhu cầu thay đổi.  Provisioning (cung cấp/thu hồi nhanh):Tài nguyên CNTT được nhanh chóng cấp phát (hoặc thu hồi) dựa vào nhu cầu của người tiêu dùng.  Elastic Scaling (mềm dẻo) :Mở rộng,thu hẹp quy mô các môi trường CNTT để đáp ứng nhu cầu khách hàng  Service Automation Management (quản lý dịch vụ tự động)  Pervasiveness (Chạy trên mọi thiết bị, mọi nền tảng)  Flexible Pricing (giá cả linh hoạt) 10 I.5.Các đặc tính  Sử dụng các tài nguyên tính toán động (Dynamic computing resources) : Các tài nguyên được cấp phát cho doanh nghiệp đúng như những gì doanh nghiệp muốn một cách tức thời. Thay vì việc doanh nghiệp phải tính toán xem có nên mở rộng hay không, phải đầu tư bao nhiêu máy chủ thì nay doanh nghiệp chỉ cần yêu cầu “Chúng tôi cần thêm tài nguyên tương đương với 1 CPU 3.0 GHz, 128GB RAM…” và đám mây sẽ tự tìm kiếm tài nguyên rỗi để cung cấp.  Giảm chi phí : Doanh nghiệp sẽ có khả năng cắt giảm chi phí để mua bán, cài đặt và bảo trì tài nguyên. Rõ ràng thay vì việc phải cử một chuyên gia đi mua máy chủ, cài đặt máy chủ, bảo trì máy chủ thì nay ta chẳng cần phải làm gì ngoài việc xác định chính xác tài nguyên mình cần và yêu cầu.  Giảm độ phức tạp trong cơ cấu của doanh nghiệp : Doanh nghiệp sản xuất hàng hóa mà lại phải có cả một chuyên gia IT để vận hành, bảo trì máy chủ thì quá tốn kém. Nếu thuê bên ngoài được quá trình này thì doanh nghiệp sẽ chỉ tập trung vào việc sản xuất hàng hóa chuyên môn của mình và giảm bớt được độ phức tạp trong cơ cấu.  Tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán : Một trong những câu hỏi đau đầu của việc đầu tư tài nguyên (ví dụ máy chủ) là bao lâu thì nó sẽ hết khấu hao, tôi đầu tư như thế có lãi hay không, có bị lạc hậu về công nghệ hay không … Khi sử dụng tài nguyên trên đám mây thì ta không còn phải quan tâm tới điều này nữa. [...]... tảng OS điện toán đám mây có thể xây dựng ứng dụng trên mây với các ngôn ngữ dotNET Windows Azure là một tảng phát triển ứng dụng điện toán đám mây mới mẻ nhưng mạnh mẽ với hàng loạt dịch vụ tích hợp khác như Microsoft Sharepoint Service, Live Services, NET serviecs và hệ quản trị cơ sở dữ liệu điện toán đám mây MS SQL Azure 25 Microsoft còn cung cấp một loạt các giải pháp điện toán đám mây cho doanh... ứng dụng office Online của Microsoft hay Google Docs của Google I.7.Các mô hình triển khai điện toán đám mây Từ đám mây (cloud) xuất phát từ hình ảnh minh họa mạng Internet đã được sử dụng rộng rãi trong các hình vẽ về hệ thống mạng máy tính của giới CNTT Một cách nôm na, điện toán đám mây là mô hình điện toán Internet Tuy nhiên, khi mô hình Cc dần định hình, các ưu điểm của nó đã được vận dụng để... Office 365, ứng dụng email điện toán đám mây Microsoft Exchange Server Online III.4 IBM, HP Tập đoàn công nghệ lâu đời IBM hiện vẫn là một trong những nhà cung cấp các giải pháp công nghệ thông tin trong doanh nghiệp hàng đầu IBM đã bán mảng kinh doanh máy tính cá nhân và chỉ tập trung phát triển các giải pháp cho doanh nghiệp trong đó không thể thiếu các giải pháp điện toán đám mây Hiện nay IBM cũng đang... nghiên cứu và cho ra mắt mô hình điện toán thông minh trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây và cung cấp nhiều dịch vụ cho doanh nghiệp Hãng sản xuất máy tính hàng đầu thế giới HP cũng không đứng ngoài cuộc khi phát triển nền tảng điện toán đám mây trên nền HP WEB OS cùng các dịch vụ liên quan Bên cạnh đó, hàng loạt các công ty cũng đang chuyển dần các ứng dụng của mình lên mây với nhiều ứng dụng phong... những công ty đi đầu trong việc thúc đẩy xu hướng điện toán đám mây Google cung cấp nhiều giải pháp ứng dụng công nghệ điện toán đám mây cho cá nhân và doanh nghiệp, bao gồm cả các dịch vụ thu phí và miễn phí Một số ứng dụng quen thuộc có thể kể đến như dịch vụ thư điện tử Gmail, phần mềm ứng dụng văn phòng trên nền web Google docs, công cụ tra cứu thông tin, công cụ lập lịch Google Calendar, công cụ... mây Có thể hiểu ảo hóa qua ví dụ sau : Một doanh nghiệp có 1000 máy tính, tại mỗi thời điểm, mỗi nhân viên sử dụng máy tính với các công việc khác nhau : đọc báo, chat, game, lập trình, word,…… Dễ thấy rằng tài nguyên máy tính chưa được sử dụng hết, gây lãng phí Khi đó ta tiến hành gom hết tất cả 1000 máy tính lại với nhau, thành một máy tính lớn với tổng tài nguyên, sau đó tạo lập các máy ảo Đối với... thống  Tính sẵn sàng của hệ thống khi triển khai trên mạng internet: khi triển khai trên mạng thì sẽ có nhiều rủi ro dẫn đến việc gián đoạn đường truyền  Khó khăn trong việc tích hợp với các hệ thống IT hiện có của doanh nghiệp I.9 Một số xu hướng phát triển của điện toán đám mây hiện nay *Sự phát triển của đám mây di động (mobile cloud): Apple iCloud, Amazon Cloud và dịch cụ điện toán đám mây trên...I.6 Các loại hình dịch vụ điện toán đám mây Dịch vụ Cloud Computing rất đa dạng và bao gồm tất cả các lớp dịch vụ điện toán từ cung cấp năng lực tính toán trên dưới máy chủ hiệu suất cao hay các máy chủ ảo, không gian lưu trữ dữ liệu, hay một hệ điều hành, một công cụ lập trình, hay một ứng dụng kế toán … Các dịch vụ cũng được phân loại khá đa dạng, nhưng các mô... phù hợp cho mọi đối tượng và nó có tính mềm dẻo nên có thể mở rộng kiến trúc dễ dàng III.3 Microsoft Công ty Microsoft là nhà cung cấp phần mềm đóng gói và các giải pháp điện toán truyền thống cũng đang đã bắt đầu cung cấp dịch vụ và các nền tảng ứng dụng điện toán đám mây của riêng mình nhằm cạnh tranh với các đối thủ trong xu thế điện toán tất yếu Các dịch vụ trên mây của hãng bao gồm dịch vụ web Windows... hình trong đó hạ tầng đám mây được chia sẻ bởi một số tổ chức cho cộng đồng người dùng trong các tổ chức đó Các tổ chức này do đặc thù không tiếp cận với các 15 dịch vụ Public Cloud và chia sẻ chung một hạ tầng Cloud Computing để nâng cao hiệu quả đầu tư và sử dụng I.7.4 .Đám mây “lai”- Hybrid Cloud Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) là mô hình bao gồm hai hoặc nhiều hơn các đám mây trên tích hợp với . 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Khoa Công nghệ thông tin BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH NÂNG CAO Đề tài: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Sinh viên thực. toán đám mây - Cloud Computing I.1.Các khái niệm Điện toán đám mây (Cloud computing),hay điện toán máy chủ ảo,là mô hình điện toán (hệ thống tính toán) sử dụng các công nghệ máy tính và phát. điện toán từ các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và trả tiền theo mức độ sử dụng Điện toán đám mây là một lựa chọn phù hợp để giải quyết các vấn đề trên? I.Giới thiệu về Điện toán đám