ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÀI THU HOẠCH MÔN
ĐIỆN TOÁN LƯỚI VÀ ĐÁM MÂY
ĐỀ TÀI
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY - ĐIỆN TOÁN
ĐÁM MÂY DI ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Phi Khứ
SVTH: Nguyễn Hải Yến
MSSV: CH1301074
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 05 năm 2014
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 2
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
LỜI NÓI ĐẦU
Thuật ngữ điện toán đám mây “cloud computing” 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 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.
Nhưng ngày nay với sự bùng nổ của các thiết bị di động ( smart phone,
ipad, tablet, laptop, …) là một phần thiết yếu của cuộc sống con người, là công cụ
truyền thông hiệu quả và thuận tiện, không giới hạn thời gian và địa điểm. Người
dùng di động được tận hưởng các dịch vụ khác nhau từ các ứng dụng (các ứng
dụng iPhone, Google…), chạy trên các thiết bị hoặc trên các máy chủ từ xa thông
qua mạng không dây. Tuy nhiên một vấn đề mà các thiết bị di động đang phải đối
mặt đó là vấn đề tài nguyên (khả năng lưu trữ, băng thông, pin,…) và truyền
thông . Với lý do đó nên điện toán đám mây di động ra đời là sự kết hợp của điện
Khả năng mở rộng 18
Bình thường 18
Cao 18
Đa nhiệm 18
Có 18
Có 18
Tính minh bạch, trong suốt 18
Thấp 18
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 4
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Cao 18
Thời gian thực thi (chạy) 18
Không phải thời gan thực 18
Dịch vụ thời gian thực 18
Kiểu/ loại yêu cầu 18
Một vài (ít) nhưng phân bổ rộng lớn 18
Nhiều nhưng phân bố ( phạm vi ) nhỏ 18
Đơn vị cấp phát 18
Theo công việc, theo tác vụ ( nhỏ) 18
Tất cả các loại hình và kích thước (rộng & hẹp) 18
Ảo hóa 19
Không phải là một thương phẩm 19
Quan trọng 19
Cổng thông tin truy cập 19
Thông qua hệ thống DNS 19
Chỉ sử dụng IP (no DNS registered) 19
Truyền tải 19
Chịu delay của mạng internet 19
Nhanh đáng kể 19
Bảo mật 19
Mạnh (có thể dễ dàng di chuyển từ một node đến một node khác) 19
Giao diện thân thiện 19
Thấp 19
Cao 19
Loại hình dịch vụ 20
CPU, network, memory, bandwidth, device, storage,… 20
IaaS, PaaS, SaaS, 20
Mọi thứ đều là dịch vụ 20
Số lượng user 20
ít 20
Nhiều 20
Tài nguyên 20
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 6
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Giới hạn 20
Không giới hạn 20
Cấu hình 20
Khó 20
Dễ 20
Tương lai 20
Điện toán đám mây 20
Thế hệ tiếp của Internet 20
Chương 2: 21
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY DI ĐỘNG 21
( Mobile Cloud Computing -MCC) 21
Một đám mây trở thành một công cụ hữu ích để giúp người dùng chia sẻ hình ảnh
di động và video clip một cách hiệu quả và gán thẻ (tag) bạn bè của họ trong các
mạng xã hội phổ biến như Twitter và Facebook. 28
MCC cho phép người sử dụng điện thoại di động để chia sẻ kinh nghiệm thời gian
thực (ví dụ, du lịch, mua sắm, và sự kiện) trên những đám mây thông qua một
phần mềm, tính toán từ máy tính cá nhân lên Internet.
Tuy khái niệm về ĐTĐM có mặt từ lâu (vào năm 1961 do Giáo sư John
MacCarthy “computation may someday be organized as a public utility” (theo
nhưng sự nở rộ các công
ty cung cấp các dịch vụ mới được bắt đầu từ sau năm 2000. Lịch sử phát triển
Cloud Computing được tóm gọn trong hình dưới đây:
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 8
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Lịch sử phát triển của cloud computing (ĐTĐM)[5]
1.1.2. Khái niệm điện toán đám mây
Có nhiều cách định nghĩa về điện toán đám mây:
Theo Wikipedia: “Điện toán đám mây là một mô hình điện toán có khả năng co
giãn linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa để cung cấp như một dịch vụ
trên mạng Internet”.
Theo Gartner: “Điện tón đám mây là một kiểu tính toán trong đó năng lực công
nghệ thông tin có khả năng mở rộng rất lớn được cung cấp dưới dạng dịch vụ qua
mạng Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài.”
Theo Forrester Research : “ Một kho tài nguyên cơ sở hạ tầng ảo hóa, có khả
năng mở rộng cao và được quản lý, có thể hỗ trợ các ứng dụng của khách hàng
cuối và được tính tiền theo mức độ sử dụng”
Theo NIST (rõ ràng và bao quát nhất):”Điện toán đám mây là một mô hình cho
phép truy cập mạng thuận tiện, theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán
dùng chung, có thể định cấu hình (ví dụ như mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng )
có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về
quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ. ”
Tóm lại: Điện toán đám mây là một giải pháp toàn diện cung cấp công nghệ thông
tin như một dịch vụ. Nó là một giải pháp điện toán dựa trên internet ở đó cung cấp
tài nguyên chia sẻ giống như dòng điện được phân phối trên lưới điện. Các máy
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 9
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
ĐTĐM cung cấp ba loại hình dịch vụ chính, đó là: SaaS- phần mềm hướng
dịch vụ, PaaS – nền tảng hướng dịch vụ , IaaS – hạ tầng hướng dịch vụ. Các loại
hình dịch vụ khác
thường được phân loại và liệt kê vào một trong ba loại hình trên.
Ba lớp chính của điện toán đám mây
• SaaS- phần mềm hướng dịch vụ: là một dạng phần mềm chạy trên Web có
thể truy cập từ xa (máy tính, smartphone, ). Thường gặp nhất là Hệ thống
quản lý quan hệ khách hàng (Customre Relationship Management – CRM), hệ
thống Email Marketing, hệ thống quản trị nội dung (Content Management
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 11
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
System – CMS), hệ thống HelpDesk, v.v… Thông thường những dịch vụ này
sẽ được “nằm trên mây”, tức là đưa vận hành và lưu trữ trực tiếp từ điện toán
đám mây (Cloud Computing).
− Ưu điểm lớn nhất của SaaS là mọi vấn đề phát sinh và gánh nặng kỹ
thuật để phần mềm vận hành tốt đều sẽ do nhà cung cấp dịch vụ chịu
trách nhiệm.
− Dịch vụ SaaS nổi tiếng hiện nay:
o Google Apps Suit – là dịch vụ miễn phí (đến 10 users) để chúng
ta có thể sử dụng email/calendar/docs của Google bằng chính
tên miền của mình
o Saleforces – là hệ thống quản lý quan hệ khách hàng (CRM)
lớn nhất hiện giờ.
o Mailchimp – là một trong những hệ thống Email Marketing
phổ biến nhất hiện nay
o Desk.com - là hệ thống chăm sóc khách hàng (Helpdesk)
• PaaS – nền tảng hướng dịch vụ: có thể hiểu như một môi trường đã cài đặt
tất cả các thành phần chúng ta chỉ việc upcode và chạy không cần quan tâm
đến việc config server , cài đặt các module python
− Ưu điểm của PaaS là thời gan phát triển ứng dụng ngắn, việc triển khai
thuê. Với việc thuê, người thuê sẽ giảm bớt những chi phí bảo trì, bảo
dưỡng,… đối với những tài nguyên thuê.
− Tính ổn định: các hệ thống luôn được sao lưu ở nhiều nơi (ta gọi là các
site). Do đó, khi có một site không hoạt động (do các lí do: bảo trì, mất
điện, hư hỏng, thiên tai) thì hệ thống vẫn hoạt động với sự hỗ trợ của các
site khác.
Trong ĐTĐM, người sử dụng cần quan tâm đến những giá trị “tối ưu” của hệ
thống mang lại. Và đó cũng chính là những tiêu chí chất lượng hạ tầng đối với các
nhà cung cấp dịch vụ, bao gồm:
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 13
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
STT Dịch vụ Tiêu chuẩn Mục tiêu
Thể hiện trên
dịch vụ
1 SaaS
- Chất lượng dịch vụ (QoS)
của ứng dụng
- Thời gian chạy ứng dụng
- Mức độ thông suốt khi
chạy ứng dụng
- Thời gian
thực thi ứng
dụng và mức
độ thông
suốt khi sử
dụng
- Kỹ thuật cài
đặt , các
thông số trên
phần mềm
mạng
1.1.5. Các kiểu điện toán đám mây
• Đám mây công cộng (Public Cloud): là các dịch vụ đám mây do bên thứ 3
(người bán) cung cấp. Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty, được lưu trữ đầy
đủ và do nhà cung cấp đám mây quản lý.
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 14
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
• Đám mây riêng (Private Cloud) (hay còn gọi là đám mây doanh nghiệp): là các
dịch vụ đám mây này được cung cấp cho nội bộ cơ quan, tổ chức và doanh
nghiệp. Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng
được doanh nghiệp trực tiếp quản lý.
• Đám mây lai (Hybrid Cloud) : là một sự kết hợp của các đám mây công cộng
và đám mây riêng. Các đám mây này đều do doanh nghiệp tạo ra và trách
nhiệm quản lý sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung
cấp đám mây công cộng.
• Đám mây cộng đồng (Community Cloud): đề cập đến một cơ sở hạ tầng điện
toán đám mây được thành lập bởi một tập đoàn của một số tổ chức có khả năng
có những yêu cầu phổ biến cho một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây. Do đó,
họ có thể đồng ý thực hiện một cơ sở hạ tầng chung đó là đáng tin cậy và chi
phí hiệu quả
1.2. Những đặc trưng cơ bản của điện toán đám mây
Các dịch vụ đám mây đưa ra 5 đặc trưng cơ bản thể hiện mối quan hệ của
chúng như sau:
• Tính linh hoạt, mềm dẻo : có thể tăng hoặc giảm cấp phát tài nguyên theo
yêu cầu
• Tính có thể thay đổi qui mô
• Tính tự phục vụ theo yêu cầu.
• Giao tiếp theo dạng tiêu chuẩn hóa : chuẩn APIs
• Dịch vụ được đo đếm: dùng bao nhiêu trả bấy nhiêu
1.3. Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng điện toán đám mây
bài toán về đầu tư. Sự trở ngại này đặc biệt đối với dịch vụ PaaS, khi đó,
người sử dụng phải chọn các yếu tố như: ngôn ngữ lập trình, các gói
chương trình/phần mềm đã được lập trình. Một minh họa cụ thể là: các gói
chương trình của Facebook chỉ thực hiện được trên nền tảng Facebook mà
không thực hiện được trên nền tảng khác.
1.4. Xu hướng ứng dụng Cloud computing trên thế giới và Việt Nam
1.4.1. Trên thế giới:
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 16
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
• Vương quốc Anh: Tại đây, Chính phủ đã xây dựng “G-cloud” một mạng
điện toán đám mây trên quy mô toàn chính phủ và cũng là một ưu tiên
chiến lược.
• Nhật Bản: Tại đây, Chính phủ đang triển khai một sáng kiến lớn về điện
toán đám mây, nhân rộng “đám mây Kasumigaseki” (được đặt theo tên
một khu vực tại Tokyo nơi đặt văn phòng các Bộ thuộc Chính phủ Nhật
Bản). Sáng kiến này tìm cách phát triển một môi trường điện toán đám
mây riêng có thể host toàn bộ hệ thống tính toán của chính phủ Nhật Bản.
• Thái Lan: Tại đây, Cơ quan Dịch vụ Công nghệ Thông tin Chính phủ
(Goverment Information Technology Service – GITS) đang xây dựng một
đám mây điện toán riêng để các cơ quan chính phủ Thái Lan sử dụng.
• Niu-di-lân: Tại đây, Bộ Thương mại đã công bố vào tháng 6 năm 2009
việc họ sẽ tập trung hóa hoạt động mua sắm CNTT của tất cả các cơ quan
chính phủ, tìm cách hình thành nên “các trung tâm kiến thức chuyên môn”
tập trung vào việc hợp lý hóa vào việc mua sắm và nghiên cứu xem điện
toán đám mây và SaaS có thể đóng một vai trò quan trọng hơn trong
tương lai như thế nào.
• Singapore: Cơ quan phát triển Thông tin & Truyền thông Singapore
(Infocomm Development Authority of Singapore – iDA) khẳng định
rằng điện toán đám mây thể hiện “một bối cảnh mới quan trọng trong lĩnh
vực công nghệ thông tin” và do đó, “điều quan trọng là Singapore phải
bổ rộng lớn
Nhiều nhưng phân bố
( phạm vi ) nhỏ
Đơn vị cấp phát Theo công việc, theo tác
vụ ( nhỏ)
Tất cả các loại hình và
kích thước (rộng &
hẹp)
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 18
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Ảo hóa Không phải là một
thương phẩm
Quan trọng
Cổng thông tin truy cập Thông qua hệ thống DNS Chỉ sử dụng IP (no DNS
registered)
Truyền tải Chịu delay của mạng
internet
Nhanh đáng kể
Bảo mật Thấp Cao
Hạ tầng Yêu cầu mức thấp Dịch vụ mức cao (SaaS)
Hệ điều hành Bất kỳ hệ điều hành
chuẩn nào (any OS)
A hypervisor (VM) on
which multiple OSs
run
Quyền sở hữu Đa Đơn
Kết nối mạng Chấp nhận độ trễ và băng
thông thấp
Chuyên dụng, cao cấp với
độ trễ thấp và băng
Mọi thứ đều là dịch vụ
Số lượng user ít Nhiều
Tài nguyên Giới hạn Không giới hạn
Cấu hình Khó Dễ
Tương lai Điện toán đám mây Thế hệ tiếp của Internet
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 20
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Chương 2:
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY DI ĐỘNG
( Mobile Cloud Computing -MCC)
2.1. Giới thiệu
Ngày nay với sự bùng nổ của các thiết bị di động ( smart phone, ipad,
tablet, laptop, …) là một phần thiết yếu của cuộc sống con người, là công cụ
truyền thông hiệu quả và thuận tiện, không giới hạn thời gian và địa điểm. Người
dùng di động được tận hưởng các dịch vụ khác nhau từ các ứng dụng (các ứng
dụng iPhone, Google…), chạy trên các thiết bị hoặc trên các máy chủ từ xa thông
qua mạng không dây. Tuy nhiên một vấn đề mà các thiết bị di động đang phải đối
mặt đó là vấn đề tài nguyên (khả năng lưu trữ, băng thông, pin,…) và truyền thông
. Với lý do đó nên điện toán đám mây di động ra đời là sự kết hợp của điện toán
đám mây vào môi trường di động.
Không giống như các công nghệ điện toán di động thông thường, tài
nguyên trong điện toán đám mây di động được ảo hóa và được gán cho một nhóm
các máy tính phân tán khổng lồ. Nhiều ứng dụng dựa trên Điện toán đám mây di
động như gmail của Google, các hệ thống Định vị và Bản đồ cho di động, tìm
kiếm bằng giọng nói và một số ứng dụng trên nền tảng Android, MobileMe của
Apple, LiveMesh của Microsoft và Motoblur của Motorola, đã được phát triển
và phục vụ người sử dụng.
Phân phối các dịch vụ đám mây trong môi trường di động sẽ gặp phải nhiều
thách thức. Một thiết bị di động cũng không thể thường xuyên online nên cũng cần
xem xét đến giải pháp offline. Sự thiếu vắng các chuẩn, tính bảo mật và tính riêng
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
Kiến trúc MCC
Trong đó :
Các thiết bị di động kết nối đến các mạng di động thông qua các trạm gốc ( Ví
dụ : các điểm truy cập ( access point ), vệ tinh (Satellite), trạm thu phát cơ sở
(Base Transceiver Station). Các trạm gốc này thiết lập và điều khiển các kết
nối,các giao diện chức năng giữa các mạng và các thiết bị di động. Yêu cầu và
thông tin của người dùng di động (ví dụ: ID , vị trí) được truyền đến bộ vi sử lý
trung tâm được kết nối với máy chủ cung cấp dịch vụ di động . Ở đây, các dịch vụ
như nhận thực, cấp phép và tính toán AAA (Authentication , authorization,
accounting) có thể được cung cấp đến người sử dụng dựa trên Home Agent (HA)
và dữ liệu thuê bao lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Sau đó, các yêu cầu của thuê bao
được chuyển lên đám mây thông qua Internet. Các bộ điều khiển đám mây ở trong
đám mây, xử lý các yêu cầu để cung cấp cho người sử dụng di động các dịch vụ
đám mây tương ứng. Những dịch vụ này được phát triển dựa trên các khái niệm
điện toán tiện dụng, ảo hóa và kiến trúc hướng dịch vụ ( ví dụ : Web, ứng dụng,
máy chủ cơ sở dữ liệu)
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 23
Bài thu hoạch Tìm hiểu về điện toán đám mây di động và ứng dụng
2.4. Ưu điểm cuả MCC
• Tiết kiệm pin:
Pin là một trong những mối quan tâm chính cho các thiết bị di động. Một số
giải pháp đã được đề xuất để nâng cao hiệu suất của CPU và để quản lý đĩa,
màn hình một cách thông minh để giảm tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, các
giải pháp này yêu cầu thay đổi trong cấu trúc của thiết bị di động, hoặc yêu
cầu một phần cứng mới mà kết quả có thể làm gia tăng chi phí và có thể
không khả thi cho tất cả các thiết bị di động . Kỹ thuật dỡ tải tính toán
(computation offloading) được đề xuất để di chuyển các tính toán lớn và
phức tạp từ các thiết bị có nguồn lực hạn chế (các thiết bị di động) cho các
máy tính tháo vát ( các máy chủ trong các đám mây).Việc thực hiện ứng
động với dịch vụ bảo vệ chẳng hạn như quét virus, phát hiện mã độc hại, và
xác thực. Ngoài ra, bảo mật dựa trên dịch vụ đám mây có thể nâng cao hiệu
quả các dịch vụ bằng việc sử dụng hiệu quả các dữ liệu thu thập được từ
nhiều người dùng khác nhau.
• Khả năng cung cấp động:
Linh động trong việc cung cấp theo yêu cầu các nguồn tài nguyên, dịch vụ
để chạy các ứng dụng của họ.
• Khả năng mở rộng
Việc triển khai các ứng dụng di động có thể được thực hiện và mở rộng để
đáp ứng nhu cầu về số lượng không đoán trước được của người dùng (do
cung cấp nguồn tài nguyên rất linh hoạt)
• Dễ dàng tích hợp:
Nhiều dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau có thể được tích hợp
dễ dàng thông qua các đám mây và internet.
2.5. Ứng dụng của điện toán đám mây di động
2.1.1.1. Thương mại di động (Mobile Commerce)
Thương mại di động ( m- Commerce) là một mô hình kinh doanh thương
mại bằng cách sử dụng các thiết bị di động (ví dụ : giao dịch và thanh toán qua di
động, nhắn tin di động và bán vé qua di động). Các ứng dụng thương mại di động
SVTH : CH1301074 – Nguyễn Hải Yến 25