HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ Mục lục: Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2 1.1 Khái niệm cơ bản 2 1.2 Những đặc điểm nổi bật của điện toán đám mây 12 Chương 2 : KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 16 2.1 Vai trò các chuẩn trong môi trường điện toán đám mây 16 2.2 Mô hình triển khai 20 2.3 Tính toán đám mây và dịch vụ đám mây 22 2.4 Các công nghệ tạo điều kiện cho sự hình thành của tính toán đám mây 24 2.5 Đặc tính của tính toán đám mây 26 2.6 Các tiêu chuẩn tính toán đám mây 27 2.7 An ninh tính toán đám mây 28 2.8 Tính toán đám mây trong tương lai 29 Chương 3 : SO SÁNH GIỮA GRID COMPUTING VÀ CLOUD COMPUTING 31 3.1 Mô hình hệ thống phân bố 31 3.2 Mô hình thương mại 31 3.3 Mô hình kiến trúc 33 3.4 Mô hình lập trình 34 3.5 Quản lý tài nguyên 34 3.6 Mô hình bảo mật 35 Chương 4 : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 36 4.1 Công nghệ ảo hóa 36 4.2 Phân tầng trong kiến trúc ảo hóa 37 4.3 Lập lịch và quản lý tài nguyên ảo 39 Chương 5 : HIỆN TRẠNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Ở VIỆT NAM 41 5.1 Từ tính toán lưới đến tính toán đám mây 41 5.2 Các nhà cung cấp và các dịch vụ điện toán đám mây được áp dụng 43 5.3 Giải pháp cho điện toán đám mây ở Việt Nam 46 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay Điện toán đám mây nói chung và ảo hóa nói riêng đang trở thành xu thế và được nhắc tới nhiều như một chủ để “hot” trong ngành Công nghệ thông tin trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Điện toán đám mây là một mô hình tính toán năng động cao, có khả năng mở rộng đến các tài nguyên ảo trên mạng Internet. Với điện toán đám mây người dùng có thể sử dụng các thiết bị cá nhân để truy cập các chương trình, các platforms lưu trữ và triển khai ứng dụng trên Internet thông qua các dịch vụ được các nhà cung cấp điện toán đám mây đưa ra. Trang 1 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ Chính vì thế mà điện toán đám mây ngày càng được ưa chuộng. Nhờ điện toán đám mây, các doanh nghiệp giờ đây không cần phải mua máy chủ riêng, không cần duy trì hàng trăm máy tính để chứa các dữ liệu của công ty, không cần đội ngũ cán bộ quản trị mạng, không cần mua bản quyền các phần mềm. Thay vào đó, công ty chỉ cần sử dụng dịch vụ cài đặt tại một trung tâm điện toán nào đó, đánh giá dịch vụ đó có đáp ứng nhu cầu của công ty mình hay không, và trả tiền dịch vụ đó. Lúc đó công ty sẽ “toàn tâm” tập trung sản xuất còn các nhà cung cấp dịch vụ sẽ lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay thế để duy trì hoạt động mạng của công ty. Tôi thấy rằng nghiên cứu và ứng dụng công nghệ điện toán và ảo hóa phù hợp với xu thế chung của thế giới, xây dựng hạ tầng ảo hóa cũng là nền tảng cơ bản để triển khai Điện toán đám mây. Chính vì vậy, tôi đã chọn đề tài trình bày tổng quan về điện toán đám mây, gồm 5 chương chính như sau:  Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây  Chương 2: Kiến trúc điện toán đám mây  Chương 3: So sánh giữa Grid Computing và Cloud Computing  Chương 4: Quản lý tài nguyên ảo trong điện toán đám mây  Chương 5: Hiện trạng điện toán đám mây ở Việt Nam CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Khái niệm cơ bản Điện toán đám mây được định nghĩa bởi Viện tiêu chuẩn quốc gia và công nghệ (NIST - US National Institute of Standards Technology): “Điện toán đám mây là mô hình phổ biến, cho phép truy cập mạng theo nhu cầu một cách thuận lợi, truy cập đến vùng chia sẻ được về những tài nguyên điện toán mà có thể cấu hình được cho người dùng có thể truy cập đến (ví dụ như: mạng, máy chủ, lưu trữ dữ liệu, các ứng dụng và các dịch vụ khác), được cung cấp nhanh chóng với sự tương tác đối với nhà cung cấp dịch vụ một cách tối thiểu.” [Mell 2011, p. 2]. Trang 2 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ Theo Wikipedia: “Điện toán đám mây (cloud computing) là một mô hình điện toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet”. Theo Rajkumar Buyya: “Điện toán đám mây là một loại hệ thống phân bố và xử lý song song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng”. Theo Ian Foster: “Điện toán đám mây là một mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet”. “Điện toán đám mây là sự kết hợp giữa các khái niệm Hạ tầng hướng dịch vụ (IaaS), Nền tảng hướng dịch vụ (PaaS), Phần mềm hướng dịch vụ (SaaS) và một số khái niệm công nghệ mới. Dịch vụ điện toán đám mây thường cung cấp các trực tuyến ứng dụng doanh nghiệp thông dụng, có thể truy xuất qua trình duyệt Web trong khi phần mềm và dữ liệu được lưu trữ trên máy chủ của nhà cung cấp.” Trang 3 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ Hình 1: Mọi thứ đều tập trung vào đám mây (http://infreemation.net/cloud-computing-linear-utility-or-complex-ecosystem/) Đám mây sử dụng một trong ba loại chính của mô hình điện toán, và các nhà cung cấp triển khai chúng một cách công khai hay riêng tư. Loại các mô hình dịch vụ và mô hình triển khai ảnh hưởng đến nhiều đám mây có lợi từ tiêu chuẩn hóa. Tính toán đám mây có thể được định nghĩa là một kiểu tính toán mới trong đó sự cân bằng động (dynamicallyscalable) và các tài nguyên ảo hóa (virtualized resource) được cung cấp nhưdịch vụ trên Internet. Tính toán đám mây đã trở thành một khuynh hướng công nghệ quan trọng, nhiều chuyên gia kỳ vọng tính toán đám mây sẽ định hình lại các quy trình công nghệ thông tin và thị trường IT. Với tính toán đám mây, người dùng có thể dùng các thiết bị như PCs, laptops, smartphones, PDAs để truy nhập các chương trình, các platforms lưu trữ và triển khai ứng dụng trên Internet thông qua các dịch vụ được các nhà cung cấp đưa ra. Trang 4 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ Hình 2: Sáu mô hình tính toán - từ tính toán mainframe tới tính toán Internet, tính toán lưới và tính toán đám mây. (dẫn theo Voas và Zhang 2009) Giai đoạn 1, nhiều người dùng chia sẻ mainframes công suất cao thông qua các terminal giả (dummy terminals). Giai đoạn 2, chỉ một PC cũng đã đủ sức mạnh để đáp ứng nhu cầu tính toán của người dùng. Giai đoạn 3, PCs, laptops, 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. Giai đoạn 5, tính toán lưới cung cấp năng lực tính toán và năng lực lưu trữ dùng chung Trang 5 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ thông qua một hệ thống tính toán phân tán. Giai đoạn 6, tính toán đám mây cung cấp các tài nguyên dùng chung trên Internet theo một cách đơn giản và cân bằng. So sánh sáu mô hình tính toán trên, có thể nhận thấy rằng tính toán đám mây là sựtrởlại của mô hình tính toán mainframe ban đầu. Tuy nhiên, hai mô hình này cũng có những khác biệt căn bản. Mô hình mainframe chỉ cung cấp năng lực tính toán hạn chế, trong khi tính toán đám mây cung cấp năng lực tính toán không giới hạn. Thêm nữa, trong mô hình tính toán mainframe, các terminal giả được coi là thiết bị giao diện người dùng, trong khi đó với mô hình tính toán đám mây, PCs có thể cung cấp năng lực tính toán cục bộ và hỗ trợ việc chuyển tiền từ người tiêu dùng cho nhà cung cấp dịch vụ tính toán đám mây. Trang 6 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ 1.1.1 Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây Hình 3: Kiến trúc phân tầng của mô hình tính toán đám mây (Tính 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) Dựa vào các dịch vụ đám mây cung cấp, có 3 loại mô hình điện toán đám mây: dịch vụ cơ sở hạ tầng (IaaS), dịch vụ nền tảng (PaaS), và dịch vụ phần mềm (SaaS). IaaS bao gồm chủ yếu là cơ sở hạ tầng tính toán sẵn có trên internet, ví dụ như chu kỳ và lưu trữ tính toán. IaaS cho phép các tổ chức và các nhà phát triển mở rộng cơ sở hạ tầng CNTT của họ theo yêu cầu. Ví dụ về các dịch vụ IaaS trong thứ tự chữ cái bao gồm: Trang 7 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ • Amazon Elastic Compute Cloud (EC2): máy ảo đặc biệt, được gọi là Amazon Machine Images (AMI), được triển khai và chạy trên cơ sở hạ tầng EC2 [Amazon 2012a]. • Amazon Simple Storage Solution (S3): lưu trữ tài nguyên mở rộng một cách tự động [Amazon 2012c]. • Các dịch vụ dữ liệu liên quan khác của Amazon: lưu trữ khối mềm dẻo, cung cấp các khối lưu trữ cấp để sử dụng với Amazon, SimpleDB, là một lưu trữ dữ liệu không quan hệ và lưu trữ dữ liệu quan hệ, hoặc là một lưu trữ dữ liệu quan hệ. • Máy chủ đám mây GoGrid: khả năng điện toán và lưu trữ tài nguyên linh hoạt [GoGrid 2012]. • Máy chủ đám mây Rackspace: khả năng tính toán, lưu trữ và cân bằng tải tài nguyên linh hoạt [Rackspace 2012]. PaaS dựa trên nền tảng phát triển ứng dụng cho phép người sử dụng các nguồn lực bên ngoài để tạo và lưu trữ các ứng dụng. Ví dụ về các dịch vụ PaaS trong thứ tự chữ cái bao gồm: • CloudBees: nền tảng để phát triển, triển khai và quản lý các ứng dụng Java [CloudBees 2012]. • Engine Yard: nền tảng để phát triển và triển khai Ruby và các ứng dụng PHP có thể được mở rộng với các tiện ích [Engine Yard 2012]. • Google App Engine: nền tảng để phát triển và chạy Java, Python, và các ứng dụng Go trên cơ sở hạ tầng của Google [Google 2012a]. • Heroku: nền tảng để triển khai Java, Ruby, Python, Clojure, Node.js, và các ứng dụng Scala được mở rộng với tiện ích về tài nguyên [Heroku 2012]. Trang 8 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ • Microsoft Windows Azure: dựa vào yêu cầu tính toán và các dịch vụ lưu trữ cũng như phát triển và triển khai nền tảng cho các ứng dụng chạy trên Windows [Microsoft 2012a]. • Salesforce Force.com: nền tảng để xây dựng và chạy các ứng dụng và các thành phần mua từ AppExchange hoặc tùy chỉnh các ứng dụng [Salesforce 2012a]. SaaS là mô hình triển khai phần mềm trong đó nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp ứng dụng cho khách hàng sử dụng như một dịch vụ theo yêu cầu. Ví dụ về các dịch vụ SaaS trong thứ tự chữ cái bao gồm: • Google Apps: email dựa trên web, lịch, quản lý tài liệu, và tạo và quản lý các trang web [Google 2012b]. • Microsoft Office 365: email, lịch, Office Web Apps, hội nghị web, và chia sẻ tập tin [Microsoft 2012b]. • Netsuite: các ứng dụng phần mềm quản lý kinh doanh bao gồm kế toán, hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), quản lý hàng tồn kho, quản lý quan hệ khách hàng (CRM) và thương mại điện tử [Netsuite 2012]. • Salesforce: phần mềm ứng dụng CRM [Salesforce 2012b]. • SurveyTool: dựa trên web khảo sát nền tảng để thu thập thông tin phản hồi từ các nhân viên, khách hàng, nhóm tập trung, hoặc bất kỳ người dùng kích hoạt [SurveyTool 2012]. • Zoho: bộ suite các ứng dụng dựa trên web, chủ yếu là cho các doanh nghiệp sử dụng [Zoho 2012]. Trang 9 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN PHI KHỨ 1.1.2 Mô hình triển khai điện toán đám mây Dựa trên các tổ chức triển khai dịch vụ điện toán đám mây và những người có thể truy cập các dịch vụ này, có hai loại chính của mô hình điện toán đám mây: đám mây công cộng và đám mây riêng. Trong đám mây công cộng, tổ chức cung cấp các nguồn tài nguyên như là một dịch vụ, thường thông qua kết nối internet, điển hình là một khoản phí trả cho mỗi người dùng. Người dùng có thể mở rộng quy mô sử dụng theo nhu cầu và không cần phải mua phần cứng để sử dụng dịch vụ. Các nhà cung cấp đám mây công cộng quản lý các nguồn lực cơ sở hạ tầng và tài nguyên theo yêu cầu của người sử dụng. Trong đám mây riêng, tổ chức người sử dụng triển khai các nguồn lực bên trong tường lửa và quản lý các nguồn lực bản thân. Điển hình là những tài nguyên và dịch vụ không được chia sẻ bên ngoài tổ chức. CloudStack, Eucalyptus, HP, Microsoft, OpenStack, Ubuntu, và VMware cung cấp các công cụ để xây dựng các đám mây riêng [CloudStack 2012, Eucalyptus 2012, HP 2012, Microsoft 2012c, Ubuntu 2012, VMWare 2012]. NIST định nghĩa thêm 2 mô hình triển khai điện toán đám mây: (1) đám mây cộng đồng được chia sẻ bởi nhiều tổ chức và hỗ trợ các nhu cầu cụ thể và mối quan tâm của cộng đồng và (2) những đám mây lai (hybrid) là sự kết hợp của hai hay nhiều đám mây chung, tư nhân, và cộng đồng [Mell, 2011]. Tuy nhiên, đám mây cộng đồng và đám mây lai (hybrid) tạo nên đám mây là chung và riêng. 1.1.3 Những xu thế của ứng dụng điện toán đám mây Một số thuộc tính của điện toán đám mây thúc đẩy các tổ chức áp dụng điện toán đám mây: • Tính sẵn dùng: Người dùng có thể truy cập dữ liệu và các ứng dụng trên toàn cầu. Trang 10 [...]... ro: các tổ chức sử dụng điện toán đám mây để kiểm tra ý tưởng và khái niệm trước khi đầu tư công nghệ • Tính biến đổi được: tổ chức sử dụng nhiều nguồn tài nguyên quy mô dựa vào nhu cầu người dùng 1.1.4 Những rào cản đối với điện toán đám mây Một số vấn đề trong tổ chức hoạt động như rào cản đối với việc áp dụng điện toán đám mây: • Khả năng cộng tác: cộng đồng điện toán đám mây vẫn chưa xác định các... chung: Tính toán lưới và điện toán đám mây khác nhau ở nhiều phương diện nhưng cùng chia sẻ nhiều mục tiêu chung khác nhau Điện toán đám mây thực sự phát triển hơn so tính toán lưới, nhưng nó dựa trên nền tảng của tính toán lưới Trang 35 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS NGUYỄN PHI KHỨ CHƯƠNG 4 : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 4.1 Công nghệ ảo hóa Ảo hóa đã cách mạng hóa công nghệ trung... nghệ ảo hóa gồm các kỹ thuật máy ảo nhưVmware and Xen, virtual networks như VPN Máy ảo cung cấp cơ sở hạ tầng IT ảo hóa theo nhu cầu, trong khi đó virtual networks hỗ trợ người dùng một môi trường mạng tùy biến đểtruy nhập các tài nguyên đám mây Trang 24 HV: HUỲNH THANH PHỤNG GVHD: PGS.TS NGUYỄN PHI KHỨ Hình 10 Ví dụ về ảo hóa: trong khi tính toán phi đám mây cần 3 servers; thì trong tính toán đám mây, ... Java Script, PHP, Python 3.5 Quản lý tài nguyên GRID COMPUTING - Mô hình tính toán: sử dụng mô hình tính toán bó (batch-scheduled compute model) cùng với một bộ quản lý tài nguyên cục bộ như PBS, Sun Grid Engine, Condor để quản lý tài nguyên tại các vị trí khác nhau Với phương thức quản lý này Grids không thể phục vụ tốt cho các chương trình yêu cầu nhiều bộ xử lý và thực thi trong thời gian dài CLOUD... thể Điện toán đám mây riêng ảo là một giải pháp cho các tổ chức muốn sử dụng điện toán đám mây mà không phải chi phí xây dựng và quản lý đám mây riêng, và để tránh các rủi ro an ninh và bảo mật dữ liệu 2.2.5 Hybrid Cloud Là một thành phần của hai hoặc nhiều mô hình triển khai điện toán đám mây Các yếu tố trong một điện toán đám mây lai vẫn còn độc đáo nhưng những người đang bị ràng buộc với nhau bằng... điện toán đám mây nội bộ cho tổ chức và thường là không có sẵn cho công chúng Một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây private được hoạt động bình thường và có các tổ chức sở hữu nó quản lý Tuy nhiên, một tổ chức cũng có thể có được một nhà cung cấp đám mây công cộng để xây dựng, vận hành và quản lý một cơ sở hạ tầng đám mây riêng cho một tổ chức Private cloud (hoặc internal cloud) tham chiếu tới tính toán. .. hợp, thanh tra truy nhập 2.8 Tính toán đám mây trong tương lai Hình 12 Kiến trúc đám mây lai phân tán (Theo Lakshmanan 2009) Tóm lại, tính toán đám mây vẫn là một kiểu mô hình/kiến trúc tính toán cần một thời gian dài nữa để hoàn thiện Trong tương lai gần, tính toán đám mây có thể xuất hiện dưới nhiều hình thức Một kịch bản khả thi là doanh nghiệp có thể sử dụng đám mây lai phân tán, sử dụng các ứng... nhập và tích hợp trong dịch vụ đám mây Tài nguyên dùng chung Tài nguyên được dùng chung giữa những người dùng của dịch vụ đám mây, tuy nhiên, thông qua các lựa chọn cấu hình của dịch vụ, người dùng có thể tùy biến 2.4 Các công nghệ tạo điều kiện cho sự hình thành của tính toán đám mây Các công nghệ chính tạo điều kiện hình thành tính toán đám mây được mô tả ở mục này, chúng gồm: công nghệ ảo hóa (virtualization),... chế ảo hóa: không quan trọng, mặc dù có một số hệ của Ganglia sử dụng rộng rãi như hệ thống giám sát, Grids không dựa vào công nghệ ảo hóa nhiều như Clouds, nhưng để đảm bảo được tính riêng tư cho các tổ chức ảo trên tài nguyên thì công nghệ ảo hóa cũng được sử dụng trong lưới chẳng hạn như Nimbus, sử dụng tài nguyên không mạnh mẽ bằng Cloud - Cơ chế ảo hóa: được xem là then chốt trong điện toán đám mây. .. thống lưu trữ và các mạng Cơ sở hạ tầng điện toán đám mây được thực hiện như là "chỉ trả phí theo nhu cầu sử dụng dịch vụ" và dễ truy cập cho công chúng Một dịch vụ đám mây công cộng được bán dọc theo dòng của khái niệm được gọi là điện toán tiện ích Một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây công cộng thuộc sở hữu của một tổ chức đang cung cấp các dịch vụ điện toán đám mây, ví dụ như Amazon Web Services và . Chương 4: Quản lý tài nguyên ảo trong điện toán đám mây  Chương 5: Hiện trạng điện toán đám mây ở Việt Nam CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Khái niệm cơ bản Điện toán đám mây được. Quản lý tài nguyên 34 3.6 Mô hình bảo mật 35 Chương 4 : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ẢO TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 36 4.1 Công nghệ ảo hóa 36 4.2 Phân tầng trong kiến trúc ảo hóa 37 4.3 Lập lịch và quản lý. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2 1.1 Khái niệm cơ bản 2 1.2 Những đặc điểm nổi bật của điện toán đám mây 12 Chương 2 : KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 16 2.1 Vai trò các chuẩn trong môi trường điện toán đám mây