Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2 LỜI CẢM ƠN 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING 4 1.1 Đặt vấn đề 4 1.2 Định nghĩa 5 1.3 Cấu trúc và các dịch vụ điện toán đám mây 6 1.3.1 Cấu trúc của điện toán đám mây 6 1.3.2 Các dịch vụ triển khai trên một đám mây điện toán 8 1.4 Mô hình triển khai Cloud computing 13 1.4.1 Public cloud 14 1.4.2 Private cloud 15 1.4.3 Hybrid cloud 17 1.4.4 Community cloud 19 1.5 So sánh Cloud computing và Grid computing 20 1.5.1 Kiến trúc - Architecture 21 1.5.2 Resource management 22 1.5.3 Mô hình bảo mật – Security model 25 1.6 Các giải pháp 25 1.7 Đặc điểm của cloud computing 26 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ AMAZON WEB SERVICES 28 2.1 Giới thiệu về Amazon Web Services 28 2.2 Các dịch vụ của Amazon Web Services 31 2.2.1 Amazon Elastic Compute Cloud 31 2.2.2 Amazon Simple Storage Service 33 2.2.3 Amazon Virtual Private Cloud 34 2.2.4 Amazon OpsWorks 40 2.2.5 Amazon CloudFront 43 2.2.6 Amazon SES – SNS – SQS 44 CHƯƠNG III: CÁC ỨNG DỤNG TRÊN AMAZON WEB SERVICES 46 3.1 Ứng dụng AWS SES – SNS - SQS 46 3.2 Triển khai web server 49 3.3 Triển khai application với AWS OpsWorks 50 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 1 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ LỜI MỞ ĐẦU Điện toán đám mây hiện nay là xu hướng công nghệ mới đang phát triển mạnh mẽ. Điện toán đám mây cung cấp khả năng mở rộng tài nguyên ảo tự động thông qua các dịch vụ Internet để sử dụng theo yêu cầu, và cũng phát triển cao hơn điện toán phân tán, điện toán song song và điện toán lưới. Ưu điểm chính của điện toán đám mây là có thể giảm nhanh các chi phí phần cứng và tăng khả năng tính toán và khả năng lưu trữ, người sử dụng có thể truy cập dịch vụ chất lượng cao với mức chi phí thấp. Điện toán đám mây ra đời mang lại rất nhiều lợi ích. Các nguồn điện toán khổng lồ sẽ nằm tại các máy chủ ảo( đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọi người kết nối sử dụng khi cần. Từ những xu hướng phát triển, ứng dụng Cloud ngày càng lớn mạnh ngay cả trên smartphone, tablet, v.v. cũng như tích hợp các ứng dụng trên Cloud. Chuyên đề sau đây sẽ tìm hiểu về một dạng ứng dụng của Cloud đó là Amazon Web Services một trong những nhà tiên phong về Cloud hiện nay. Từ đó, chúng ta sẽ xây dựng những ứng dụng web server, front-end application, v.v. trên Amazon Web Services. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 2 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phi Khứ đã truyền đạt kiến thức môn Điện toán lưới và đám mây. Qua đó giúp em có đầy đủ kiến thức để hoàn thành bài thu hoạch này. Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên tin thần cho em trong suốt quá trình học tập của mình. Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong bộ môn Khoa học máy tính cùng thầy Nguyễn Phi Khứ dồi dào sức khỏe để thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn TP. HCM, ngày 06 tháng 06 năm 2014 Học viên thực hiện (ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Bình HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 3 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, v.v. Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu. Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn. Thuật ngữ “cloud computing” ra đời bắt nguồn từ một trong những hoàn cảnh như vậy. Thuật ngữ “cloud computing” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán, … lên trên mạng Internet. Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý dữ liệu tốt. Vậy “cloud computing” là gì ? Nó có thể giải quyết bài toán trên như thế nào và có những đặc điểm nổi bật gì ? Chúng ta sẽ đi qua các phần sau để nắm rõ vấn đề này. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 4 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Xét trên tình hình hiện tại, thời gian vừa qua, các hãng công nghệ lớn trên thế giới như Microsoft, Google, IBM, Amazon, Sun, liên tục giới thiệu và tung ra các giải pháp, công nghệ và nền tảng liên quan tới lĩnh vực ảo hóa và điện toán đám mây. Amazon là hãng đi đầu trong công nghệ Cloud đó là Amazon Web Services(AWS), hiện nay AWS có gần 30 dịch vụ như: AWS EC2, AWS S3, AWS RDS, v.v. Chuyên đề hôm này chúng ta sẽ tìm hiểu về công nghệ Cloud, cũng như các dịch vụ và ứng dụng trên AWS. 1.2 Định nghĩa 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”. “Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và linh hoạt về công nghệ thông tin được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các công nghệ trên Internet”. Theo Gartner (http://www.buildingthecloud.co.uk/) : “Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và linh hoạt về công nghệ thông tin được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các công nghệ trên Internet”. Theo Ian Foster: “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 (platform) 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”. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 5 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.3 Cấu trúc và các dịch vụ điện toán đám mây 1.3.1 Cấu trúc của điện toán đám mây Như đã đề cập ở trên, cấu trúc vật lý của điện toán đám mây (bao gồm các thiết bị, máy móc để chạy dịch vụ,…) được xem như trong suốt đối với người sử dụng và người thuê sử dụng dịch vụ. Tuy nhiên khi xét về mặt cấu trúc nền tảng thì một đám mây, dù ở loại nào hay do hãng nào cung cấp thì cũng đều có 1 cấu trúc chung gồm 4 lớp. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 6 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)…. Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ. Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm : o Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông qua Website. o Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”. o Platform (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 7 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình. o Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server) o Server (Lớp Server - Máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ 1.3.2 Các dịch vụ triển khai trên một đám mây điện toán Dựa trên cấu trúc phân tầng ở trên, một đám mây điện toán có thể cung cấp được các dịch vụ tổng quát như trong sơ đồ dưới đây. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 8 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Cloud computing cung cấp hạ tầng, nền tảng và phần mềm như là dich vụ, mà có thể được cung ứng như là một dich vụ cho thuê trong cách dùng bao nhiêu trả bấy nhiêu đối với người dùng. Cloud computing được hiện thực theo 3 kiểu: 1.3.2.1 Infrastructure-as-a-Service (IaaS – Dịch vụ hạ tầng): Cung cấp cho người dùng hạ tầng thô (thường là dưới hình thức các máy ảo) như là một dịch vụ. Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ và có cùng những điểm chung. Hơn hẳn một máy chủ cho thuê, không gian luu trử tập trung hay thiết bị mạng, máy trạm thay vì đầu tư mua những nguyên thì có thể thuê đầy đủ dịch vụ bên ngoài. Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chi phí) sẽ phản ảnh được mức độ của hoạt động. Đây là một sự phát triển của những giải pháp lưu trữ web và máy chủ cá nhân ảo. Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởi một nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết. Nhưng từ này đã dần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối năm 2006. Những đặc trưng tiêu biểu: o Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu. o Khả năng mở rộng linh hoạt. o Chi phí thay đổi tùy theo thực tế. o Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên. o Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tính toán tổng hợp HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 9 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.3.2.2 Platform-as-a-Service (PaaS – Dịch vụ nền tảng): Cung cấp API cho phát triển ứng dụng trên một nền tảng trừu tượng. Cung cấp nền tảng tinh toán và một tập các giải pháp nhiều lớp. Nó hỗ trợ việc triển khai ứng dụng mà không quan tâm đến chi phí hay sự phức tạp của việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới, cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để hỗ trợ chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung cấp một ứng dụng và dịch vụ web sẵn sàng trên Internet mà không cần bất kì thao tác tải hay cài đặt phần mềm cho những người phát triển, quản lý tin học, hay người dùng cuối. Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware. Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là dịch vụ ứng dụng như cộng tác nhón, săp xếp và tích hợp dịch vụ web, tích hợp cơ sở dữ liệu, bảo mật, khả năng mở rộng, quản lý trạng thái, phiên bản ứng dụng, các lợi ích cho cộng đồng phát triển và nghiên cứu ứng dụng. Những dịch vụ này được chuẩn bị như là một giải pháp tính hợp trên nền web. Những đặc trưng tiêu biểu: o Phục vụ cho việc phát triển, kiêm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như là môi trường phát triển tích hợp o Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền web. o Kiến trúc đồng nhất. o Tích hợp dịch vụ web và cơ sở dữ liệu. o Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển. o Công cụ hỗ trợ tiện ích Các yếu tố: Thuận lợi: HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 10 [...]... nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp là những thứ tiêu thụ năng lượng chủ yếu HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 27 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ AMAZON WEB SERVICES 2.1 Giới thiệu về Amazon Web Services Amazon Web Services - AWS là một tập hợp các dịch vụ điện toán từ xa (còn gọi là dịch vụ web) cùng tạo nên một nền tảng điện toán đám mây, được... cloud Là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng Những đám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng Đám mây lai sử dụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng Các đám mây lai là câu trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả hai đám mây riêng và công cộng Theo hướng này,... tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mây mang lại cho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn Ngoài ra, các đám mây riêng là lý tưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện không thiết thực cho một đám mây chung, do đúng với các mối quan tâm về an ninh và về quản lý HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 15 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Một đám mây riêng... tải các bản vá lỗi và cập nhật o Thường xuyên tích hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng o Các ví dụ: 3Tera (2/2006), Salesforce HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 12 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.4 Mô hình triển khai Cloud computing HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 13 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.4.1 Public cloud Là các dịch vụ đám mây. .. thực hiện các dự án hợp tác o Bạn đang làm một dự án phát triển phần mềm quảng cáo bằng cách sử dụng PaaS cung cấp các đám mây HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 14 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.4.2 Private cloud Là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng được doanh nghiệp quản lý Các đám mây riêng... cập qua HTTP, sử dụng REST và SOAP giao thức Tất cả các dịch vụ được lập hoá đơn dựa vào cách sử dụng, cũng như việc thanh toán khác nhau dựa vào dịch vụ sử dụng HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 28 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Vào cuối năm 2003 , Chris Pinkham và Benjamin Black đã trình bày một bài báo mô tả một tầm nhìn cho cơ sở hạ tầng điện toán bán lẻ của Amazon đó là hoàn... nhận được và cung cấp các dịch vụ lấy từ các nguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ và tương tác giữa các thành HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 17 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ phần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện thậm chí phức tạp hơn nhiều Do đây là một khái niệm kiến trúc tương đối mới trong điện toán đám mây, nên cách thực hành và các công cụ... Trang 32 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 2.2.2 Amazon Simple Storage Service Amazon S3 ( Simple Storage Service ) là một dịch vụ web lưu trữ tập tin trực tuyến được cung cấp bởi Amazon Web Services Amazon S3 cung cấp lưu trữ thông qua giao diện dịch vụ web ( REST, SOAP, và BitTorrent ) Amazon ra mắt dịch vụ S3, ở Hoa Kỳ tháng 3 năm 2006 và ở châu Âu vào tháng 11 năm 2007 Amazon. .. có thể sử dụng một đám mây công cộng để tương tác với khách hàng nhưng giữ dữ liệu của họ được bảo đảm trong vòng một đám mây riêng HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 18 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Các yêu cầu quản lý của điện toán đám mây trở nên phức tạp hơn nhiều khi bạn cần quản lý dữ liệu cá nhân, công cộng, và truyền thống tất cả với nhau Bạn sẽ cần phải thêm các khả năng... rộng trên nhiều vùng và tránh thời gian downtimes từ những dịch vụ bị lỗi Amazon Web Services chính thức ra mắt vào năm 2006, AWS cung cấp dịch vụ trực tuyến cho các trang web hoặc các ứng dụng phía client Hầu hết các dịch vụ này không được tiếp xúc trực tiếp với người dùng cuối, nhưng thay vì cung cấp chức năng mà các nhà phát triển khác có thể sử dụng trong các ứng dụng của họ Dịch vụ Amazon Web Services . tâm điện toán đám mây có hiệu quả . HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 16 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.4.3 Hybrid cloud Là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và. 6 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và. cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet”. HVTH: Nguyễn Thanh Bình Trang 5 Tiểu luận Điện toán lưới và đám mây PGS.TS Nguyễn Phi Khứ 1.3 Cấu trúc và các dịch vụ điện toán đám mây 1.3.1