z
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀ TĨNH
KHOA KỸ THUẬT CÔNG – NGHỆ
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Đề tài: Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Quốc Dũng.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Bắc.
Lớp : K19 – CNTT.
Khóa : 2014 – 2015
Hà Tĩnh, tháng 2, năm 2015
2
Mục lục Trang
3
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển, máy vi tính đã trở thành một
phần tất yếu của cuộc sống. Chúng ta cần máy tính ở khắp mọi nơi, có thể là do công việc
nghiên cứu hoặc trong bất cứ lĩnh vực nào. Khi sử dụng máy tính hằng ngày của chúng ta
tăng lên thì nguồn tài nguyên máy tính của chúng ta cũng cần tăng lên. Vậy chúng ta đã
giải quyết vấn đề này như thế nào? Đối với các công ty lớn như Google, Microsoft thì
việc khai thác nguồn tài nguyên lớn như vậy cũng không phải là vấn đề lớn. Nhưng đối
với các doanh nghiệp nhỏ hơn thì nguồn tài nguyên lớn như vậy tác động không nhỏ tới
kinh doanh. Với những vấn đề lớn về cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) như máy
hỏng, treo ổ cúng, lổi phần mềm.v.v Đây là một vấn đề đau đầu cho các chủ doanh
nghiệp. Giải pháp nào có thể đáp ứng nhu cầu trên? Điện toán đám mây ra đời đã cung
cấp một giải pháp cho tình trạng này.
Điện toán đám mây là một kiểu tính toán mà ở đó các công việc CNTT được cung
cấp như một dịch vụ trên Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài và khách hàng được
tính tiền theo sựu ủng hộc của họ. Nhiều nhà cung cấp điện toán đám mây đã xuất hiên và
có một sự tang trưởng đáng kể trong công việc sữ dụng dịch vụ này. Google, Microsoft,
CHƯƠNG I: Điện Toán Đám Mây
I. Tổng quan về điện toán đám mây
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,.vv… 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” 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.
2. Định nghĩa
“Điện toán đám mây (cloud computing) là một khái niệm rộng, nó tương quan với
các phương thức để cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ và phần mềm thông qua mạng theo
nhu cầu, phù hợp với quy mô. Điện toán đám mây dựa trên một nền tảng ảo hóa, trong đó
các kho tài nguyên (ảo hóa) được tổ chức một cách linh động vì lợi ích của các ứng dụng
độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra.
• Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các chuyên gia
bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như giảm thiểu
rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu. (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác nhau →
trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6. Đây là 1 cách chia sẻ
rủi ro giữa các tổ chức với nhau)
• Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ không
cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa. Và các lập trình viên cũng dễ dàng
hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình.
b) Nhược điểm :
Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau:
• Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán đám
mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một mục
đích nào khác?
• Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người
dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời
gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc?
• Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ
ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải
8
sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều
thời gian. Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị
mất và không thể phục hồi được.
• Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng có
thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác? Hoặc
trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đám mây, liệu
người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào để
người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ
liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động.
• Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức hiệu
với những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được người tiêu dùng kiểm soát
trực tiếp. Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng có quyền kiểm soát một
chút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặt chẽ và tuân thủ quy định dưới
luật không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đám mây chung.
b, Đám mây riêng
Đám mây riêng 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 đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chung thực hiện với
sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đám mây này. Sự khó
khăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bên trong đôi khi có thể có chiều hướng
ngăn cản việc sử dụng và chi phí hoạt động liên tục của đám mây có thể vượt quá chi phí
của việc sử dụng một đám mây chung.
Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung. Việc kiểm soát chi 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.
c, Đám mây lai
Đám mây lai 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, một công ty có thể phác thảo các mục tiêu
11
và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đám mây công cộng hay riêng, khi
thích hợp. Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ các quy trình nhiệm vụ-tới
hạn, an toàn, như nhận các khoản thanh toán của khách hàng, cũng như những thứ là
không quan trọng bằng kinh doanh, như xử lý bảng lương nhân viên.
Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản lý có hiệu
nhất có thể).
- Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20%
được sử dụng.
Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó thích
hợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục sau sự cố. Tuy nhiên, phần lớn các
dịch vụ của điện toán đám mây có những lúc thiếu hụt và người giám đốc kinh doanh, IT
phải làm cho nó ít đi.
Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sở mịn, tự
bản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư cho chịu tải.
Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nối lỏng lẽo được cấu
trúc dùng web service như giao tiếp hệ thống.
Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng bảo
mật, v.v… nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ liệu nhạy
cảm. Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một phần bởi các nhà
cung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiều
khách hàng không có đủ chi phí để thực hiện. Các nhà cung cấp sẽ ghi nhớ (log) các truy
cập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các audit log có thể khó khăn hay không thể.
Khả năng chịu đựng xảy ra thông qua việc tận dụng tài nguyên đã được cải thiện, các
hệ thống hiệu quả hơn. Tuy nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp là những thứ tiêu
thụ năng lượng chủ yếu.
7. Các giải pháp
Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau:
- Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu
khổng lồ. Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệu
trung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới. Các công ty lớn này sẽ cung cấp
các dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trên
các kho lưu trữ trung tâm.
- Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính.
• Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán.
13
- Bảo mật:
• Sở hữu trí tuệ (Intellectual property)
• Tính riêng tư (Privacy)
• Độ tin cậy (Trust)
- Khả năng không kiểm soát dữ liệu
- Độ trễ dữ liệu
- Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu
- Các dịch vụ kèm theo
- Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp
Hình 1.4: Phân lớp điện toán đám mây
16
Hình 1.4 mô tả ba phần của một mô hình đám mây. Hình này phản ánh chính xác qui
mô của khối công nghệ thông tin khi nó liên quan đến chi phí, yêu cầu không gian vật lý,
bảo trì, quản lý, giám sát quản lý và sự lỗi thời.
1. Các dịch vụ của đám mây
a, Dịch vụ cơ sở hạ tầng - IaaS
Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ và có
cùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê. Không gian lưu trữ và các thiết bị mạng
tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc 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. Đầy lầ 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:
- 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.
- Khả năng mở rộng linh hoạt
- Chi phí thay đổi tùy theo thực tế
yếu tố về nền tảng hệ thống.
• Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhóm có sự phân tán
về địa lý.
• Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dich vụ Web
• Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở
rộng, kiểm soát lỗi…
• Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dục vụ,
giao diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác.
• Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ
tương tác với nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đề
chúng ta gặp phải.
• Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng
hơn cho việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ
trong nhóm lập trình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc.
18
- Khó khăn:
• Ràng buộc bởi nhà cung cấp: do giới hạn phụ thuộc và dịch vụ của nhà cung
cấp.
• Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phát
triển nhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web.
c, Dịch vụ phần mềm-SaaS
Dịch vụ phần mềm (SaaS) là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cung
cấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu
trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách hàng, vô hiệu
hóa nó sau khi kết thúc thời hạn. Các chức năng theo yêu cầu có thể được kiểm soát bên
trong để chia sẻ bản quyền của một nhà cung cấp ứng dụng thứ ba.
Những đặc trưng tiêu biểu:
- Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng.
- Quản lý các hoạt động từ một vị trí tập trung hơn là tại mỗi nơi của khách hàng,
cho phép khách hàng truy xuất từ xa thông qua Web.
thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray Controllers, hay Tape
Libraries.
Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu trữ thông
tin cho doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới các thiết bị lưu trữ trên
mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên mạng, hay các ứng dụng chạy
trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy chủ (as locally attached
divices).
Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs:
- Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ
thống máy tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật
lý, và quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính
sao cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN
thường được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access.
- Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay
các ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển,
quá trình truyền thông tin qua mạng.
20
c. Ảo hóa mạng
Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng, được ảo hoá
một cách linh động. Chuyển mạch ảo cho phép các máy ảo trên cùng một máy chủ có thể
giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự mà như trên thiết bị chuyển
mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung. Chúng cũng hỗ trợ VLAN tương thích với
việc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấp khác, chẳng hạn như Cisco.
Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này rất đơn
giản và không giới hạn số card mạng tạo ra.Ta có thể nối các máy ảo này lại với nhau
bằng một chuyển mạch ảo. Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữa các máy ảo này
với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất cao theo chuẩn
GIGABITE(1GB), dẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn ra rất nhanh.
Hình 1.5: Ảo hóa mạng
d. Ảo hóa ứng dụng
vụ tiện ích đó. Giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cần có những thỏa thuận cụ
thể được nêu trong SLA (Service Level Agreement) trong đó xác định vể yêu cầu chất
lượng dịch vụ QoS (Quality of Service).
22
Hình 1.6: Kiến trúc đám mây hướng thị trường
Khách hàng phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Cloud cung cấp tất cả năng lực tính
toán họ cần, họ yêu cầu về chất lượng dich vụ QoS phải được duy trì bởi nhà công cấp để
phù hợp với mục tiêu và đảm bảo hoạt động của họ. Nhà cung cấp Cloid se cẫn xem xét
để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ của mỗi khách hàng để thương lượng với SLA cụ thể.
Để đạt được điều này, nhà cung cấp dịch vụ Cloud không thể tiếp tục triển khai trên mô
hình quản lý tài nguyên tập trung mà ở đó không cung cấp cho họ khả năng chia sẻ tài
nguyên mà vẫn đáp ứng được tất cả các yêu cầu về dịch vụ. Thay vào đó, mô hình quản lý
market-oriented được đề cập để đạt được sự cân đối giữa nhà cung cấp và khách hàng.
Kiến trúc bao gồm 4 thành phần chủ yếu:
23
- Người dùng/ Nhà môi giới (User/Broker): Người dùng hay nhà phân phối sử
dụng quền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kì đâu trên thế giới tới Data
center (trung tâm dữ liệu) hay Cloud để được xử lý.
- Bộ phân phối tài nguyên SLA (SLA Resource Allocator): Đóng vai trò như
một trung gian giữa các nhà cung cấp Data center và Cloud với người dùng/
nhà môi giới bên ngoài.
• Điều khiển vào ra và kiểm tra yêu cầu dịch vụ (Service Request
Examiner and Admission Control): Khi một yêu cầu dịch vụ được gửi
lên lần đầu sẽ được phiên dịch thành các yêu cầu về chất lượng dịch vụ
QoS trước khi xác định xem nó sẽ được chấp nhận hay từ chối. Do vậy,
điều đó đảm bảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi mà các yêu
cầu dịch vụ không the được đáp ứng đầy đủ vì giới hạn tài nguyên hệ
thống sẵn sàng. Nó cung cần thông tin về trạng thái cuối cùng về tình
trạng sẵn sàng của tài nguyên (từ cơ chế VM Monitor) và khả năng xử lý
tải (từ cơ chế Service Request Monitor) theo thứ tự để quyết định việc
định (dung lượng bộ nhớ được cấp phát, loại CPU và tốc độ .v.v…)
Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải, dung
lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng…
Định giá theo thuê bao: Ứng dụng phần lớn trong mô hình dịch vụ phần mềm
(SaaS) người dùng sẽ tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng cloud
III. Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây”
1. Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây
25
Copyright: Tài liệu đại học ©