Nghiên cứu SAAS trong điện toán đám mây và áp dụng vào bài toán cập nhật tọa độ các trạm BTS tại viễn thông hà nội

MỞ ĐẦU Trong điện toán đám mây, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các dịch vụ, cho phép người dùng truy cập sử dụng các dịch vụ công nghệ mà khôn

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH Hoàng Đăng Hải

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc

sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

MỞ ĐẦU

Trong điện toán đám mây, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các dịch vụ, cho phép người dùng truy cập sử dụng các dịch vụ công nghệ

mà không cần phải quan tâm tới cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó Có ba mô hình dịch vụ công nghệ trong điện toán đám mây phổ biến nhất, đó là: mô hình phần mềm như một dịch vụ (SaaS), mô hình nền tảng như một dịch vụ (PaaS) và mô hình

hạ tầng như một dịch vụ (IaaS)

Đến ngày hôm nay, có rất nhiều vấn đề đặt ra khi nghiên cứu và triển khai điện toán đám mây đối với nhiều doanh nghiệp Tuy nhiên, trong khuôn khổ luận văn này chỉ đề cập đến một phần quan trọng của điện toán đám mây – đó là SaaS Mục tiêu của bài là nghiên cứu tìm hiểu, so sánh sự giống nhau, khác nhau cũng như ưu điểm của SaaS so với các phần mềm truyền thống khác và đề xuất áp dụng SaaS vào một ứng dụng thực tiễn là cập nhật tọa độ của các trạm BTS tại VNPT Hà Nội

Với mục tiêu đặt ra như vậy, những nội dung và kết quả nghiên cứu chính của luận văn được trình bày trong ba chương như sau:

Chương 1: Trình bày khái quát về điện toán đám mây, các tính chất, đặc điểm, thành phần và các mô hình triển khai

của điện toán đám mây

Chương 2: Đi sâu nghiên cứu về mô hình phần mềm như một dịch vụ - SaaS

Chương 3: Đề xuất giải pháp SaaS vào bài toán cập nhật tọa độ quản lý các trạm BTS, áp dụng cho cả các thiết bị

PC, PDA tại VNPT Hà Nội

Phần kết luận đưa ra những đánh giá về những kết quả đạt được và thảo luận về huớng nghiên cứu tiếp của luận văn

Trong quá trình thực hiện Luận văn, do thời gian cũng như trình độ của tác giả còn có những hạn chế nhất định nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo và các bạn để Luận văn hoàn thiện hơn Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, và giúp đỡ tận

tình của PGS.TSKH Hoàng Đăng Hải, các thầy trong khoa

Quốc tế và Đào tạo sau đại học – Học viện Công nghệ BC-VT

đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm Luận văn

CHƯƠNG 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Trong chương này, luận văn giới thiệu tổng quan về về điện toán đám mây, các tính chất, đặc điểm, thành phần và các

mô hình triển khai của điện toán đám mây

1.1 Khái niệm, đặc điểm điện toán đám mây

1.1.1 Khái niệm điện toán đám mây

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

1.1.2 Đặc điểm, tính chất cơ bản

Điện toán đám mây có năm tính chất nổi bật sau:

- Tự phục vụ theo nhu cầu

- Truy xuất diện rộng

- Dùng chung tài nguyên

1.2.1 IaaS – Hạ tầng như một dịch vụ

Các dịch vụ IaaS cung cấp cho khách hàng tài nguyên

hạ tầng điện toán như máy chủ (có thể lựa chọn hệ điều hành – điển hình là Windows và Linux), mạng, không gian lưu trữ, cũng như các công cụ quản trị tài nguyên đó Các tài nguyên này thường được ảo hóa, chuẩn hóa thành một số cấu hình trước khi cung cấp để đảm bảo khả năng linh hoạt trong quản trị cũng như hỗ trợ tự động hóa

1.2.2 PaaS – Nền tảng như một dịch vụ

Dịch vụ PaaS cung cấp nền tảng điện toán cho phép khách hàng phát triển các phần mềm, phục vụ nhu cầu tính toán hoặc xây dựng thành dịch vụ trên nền tảng đám mây đó Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng các ứng dụng lớp giữa (middleware), các máy chủ ứng dụng (application server) cùng các công cụ lập trình với ngôn ngữ lập trình nhất định để xây dựng ứng dụng Dịch vụ PaaS cũng có thể được xây dựng riêng và cung cấp cho khách hàng thông qua một API riêng Khách hàng xây dựng ứng dụng và tương tác với hạ tầng điện toán đám mây thông qua API đó

1.2.3 SaaS – Phần mềm như một dịch vụ

Các dịch vụ ứng dụng SaaS đem đến cho tổ chức, doanh nghiệp nhiều lợi ích Đơn vị trả chi phí theo mức độ sử

dụng hàng tuần, hàng tháng mà không phải trả toàn bộ phí bản quyền ngay từ đầu Ngân sách của doanh nghiệp không phải gánh một khoản đầu tư ban đầu lớn mà sẽ chi trả dần dần và tăng lên khi thực sự có nhu cầu Bên cạnh đó, tổ chức, doanh nghiệp cũng có lợi thể dùng thử và lựa chọn phần mềm như một dịch vụ phù hợp, giảm thiểu được chi phí

1.3 Các mô hình triển khai

1.3.1 Đám mây công cộng - Public cloud

Các đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp đám mây quản lý

1.3.2 Đám mây riêng - Private Cloud

Các 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

1.3.3 Đám mây cộng đồng - Community Cloud

Đám mây cộng đồng là mô 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 dịch vụ Public Cloud và chia sẻ chung một hạ tầng điện toán đám mây để nâng cao hiệu quả đầu tư và sử

dụng

1.3.4 Đám mây lai - Hybrid Cloud

Các 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

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU SAAS TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2.1 SaaS trong điện toán đám mây

2.1.1 SaaS là gì

SaaS là một mô hình dịch vụ phần mềm triển khai qua Internet, trong đó, SaaS sẽ cung cấp giấy phép một ứng dụng cho khách hàng để sử dụng một dịch vụ theo yêu cầu, hay còn gọi là “phần mềm theo yêu cầu” Mô hình SaaS cho phép các nhà cung cấp phát triển, lưu trữ và vận hành phần mềm để khách hàng sử dụng Thay vì mua các phần cứng và phần mềm

để chạy một ứng dụng, khách hàng chỉ cần một máy tính hoặc một máy chủ để tải ứng dụng và truy cập internet để chạy phần mềm Phần mềm này có thể được cấp phép cho một người dùng duy nhất hoặc cho một nhóm người dùng

2.1.2 Vị trí của SaaS trong điện toán đám mây

2.1.3 Đặc tính của SaaS

SaaS có tính năng cơ đó là: Khả năng tái sử dụng, dữ liệu được quản lý bởi nhà cung cấp, tuỳ biến dịch vụ, tính sẵn

có, khả năng mở rộng và trả tiền mỗi lần sử dụng

2.1.4 Các cấp độ trưởng thành của SaaS

Cấp độ 1: Có thể tùy biến

Ở cấp độ đầu tiên này, mỗi khách hàng (thành viên) có

một phiên bản tùy biến của ứng dụng SaaS chạy trên máy chủ Việc chuyển từ phần mềm truyền thống (không chạy qua mạng) hoặc một ứng dụng dạng khách-chủ tới cấp độ này của ứng dụng SaaS đòi hỏi tốn ít công sức phát triển và giảm thiểu chi phí vận hành bằng cách củng cố thiết bị phần cứng và quản trị máy chủ

Cấp độ 2: Cung cấp khả năng cấu hình

Ở cấp độ thứ hai này thì ứng dụng SaaS là một chương trình linh động hơn bằng việc cho phép khả năng cấu hình các siêu dữ liệu với mục đích nhiều khách hàng có thể sử dụng những thể hiện riêng lẻ của cùng một mã nguồn ứng dụng Điều này cho phép các nhà bán hàng đáp ứng được các nhu cầu khác nhau của mỗi khách hàng thông qua tùy chọn cấu hình chi tiết, đơn giản hóa cấu hình và cập nhật hệ thống

Cấp độ 3: Khả năng cấu hình, hiệu năng đa người dùng

Ở cấp độ thứ ba này ứng dụng SaaS thêm vào tính năng

đa người dùng so với cấp độ hai, để một thể hiện chương trình đơn giản có thể phục vụ được nhiều khách hàng Cách tiếp cận này cho phép việc sử dụng các tài nguyên máy chủ hiệu quả hơn, nhưng nó vẫn gặp phải sự giới hạn về tính mở rộng Cấp độ 4: Tính mở rộng, khả năng cấu hình, hiệu năng đa người dùng

Cấp độ thứ 4 là cấp độ cuối cùng của SaaS Ở cấp độ này, ứng dụng SaaS thêm vào tính năng mở rộng thông qua kiến trúc đa tầng có hỗ trợ cơ chế cân bằng tải giữa những thể hiện của ứng dụng chạy trên các máy chủ khác nhau Nhà cung cấp có thể tăng hoặc giảm kích thước hệ thống để phù hợp với nhu cầu bằng cách thêm hoặc bớt các máy chủ mà không cần phải thay đổi kiến trúc phần mềm

2.1.5 Đa người dùng, bảo mật và phổ biến trong kiến trúc của SaaS (MSLD)

Một trong những yếu tố chính được xem xét trong giai đoạn thiết kế kiến trúc là đa người dùng (Multi-Tenant) hay chính bản chất của SaaS trong điện toán đám mây MSLD được chia thành năm loại dịch vụ (tầng dịch vụ) tùy theo chức năng của chúng trong tổ hợp điện toán đám mây:

2.2 SaaS so với các mô hình phần mềm khác

2.2.1 SaaS so với phần mềm truyền thống không chạy

qua mạng

Bảng 0.1: Bảng so sánh tính năng của SaaS và ASP

Khả năng ứng

dụng

Chỉ dành cho một khách hàng (KH)

Sản phẩm phần mềm được thiết kế riêng dành cho từng người dùng

Dành cho nhiều KH Sản phẩm phần mềm được có cùng đặc tính giống nhau cho nhiều người dùng

Giá thành

Giá thành cao do chỉ phụ thuộc vào một khách hàng

Giá thành cạnh tranh hơn do phục vụ nhiều khách hàng

Thời gian

triển khai

Mất thời gian trải qua nhiều công đoạn như khảo sát, thiết kế theo nhu cầu của KH

Ngay lập tức khi KH trả phí

Khả năng sử

dụng

Rất khó, mất thời gian cho hoạt động định hướng và đào tạo người dùng do sản phẩm được thiết kế riêng

Dễ dàng, không mất nhiều thời gian và việc đào tạo có thể được thực hiện thông qua Internet cùng lúc cho nhiều người

Tích hợp Tốn kém và mất thời

Dịch vụ hỗ trợ Mang tính độc quyền Là một phần trong quá

(SLA) trình cung cấp DV cho

Dễ dàng đáp ứng do tất

cả các ứng dụng được thiết kế dựa trên giao diện web và nền tảng Internet

2.2.2 SaaS so với ứng dụng web thông thường

Giống nhau

- Cùng truy cập sử dụng thông qua mạng internet

- Đa người dùng truy cập đồng thời

- Dữ liệu lưu trữ tập trung tại một nơi

Khác nhau

- Muốn có một ứng dụng web ta phải thuê nhà cung cấp dịch vụ phần mềm triển khai giúp Còn muốn có một phần mềm SaaS thì ta chỉ cần đăng ký sử dụng dịch vụ của nhà cung cấp để có một phần mềm với cùng chức năng Ví dụ như trước đây để có một website Thương mại điện tử chúng ta phải thuê công ty phát triển phần mềm triển khai còn với SaaS chúng ta chỉ cần đăng ký thành viên để sở hữu một website tương tự

- Với ứng dụng web thông thường thì việc nâng cấp, bảo trì hệ thống người dùng phải tự thực hiện Ngược lại, với ứng dụng SaaS thì nhà cung cấp dịch vụ sẽ thực hiện các vấn

đề này

- Việc nâng cấp, mở rộng tính năng của ứng dụng web thông thường sẽ phải tốn phí Còn việc nâng cấp, mở rộng tính năng của ứng dụng SaaS thì người dùng sẽ không phải chịu phí

2.2.3 Điểm mạnh, điểm yếu của SaaS

- Điểm mạnh thứ hai của SaaS chính là việc khách hàng

có thể ngay lập tức triển khai ứng dụng một cách nhanh chóng, thay vì phải cài đặt tốn kém như các phần mềm đóng gói

- Thông qua trình duyệt nên có thể sử dụng bất cứ nơi nào, bất cứ thời điểm nào Khách hàng không phải lo vấn đề về bảo mật cũng như bảo trì, bảo dưỡng hệ thống vì các việc này

đã do nhà cung cấp làm, nếu phát triển phần mềm thì khách hàng phải tự lo hết từ công đoạn phân tích, thiết kế, bảo trì …

Đối với nhà cung cấp dịch vụ:

- Nếu càng nhiều người sử dụng thì nhà cung cấp dịch

vụ càng có thể kiếm được nhiều tiền không bằng cách thu phí thì cũng bằng cách thu tiền quảng cáo …

- Có nhiều platform SaaS trên mạng, và chúng tăng lên mỗi tháng

- Một lý do khác SaaS nền tảng sẽ tiếp tục phát triển là

vì sự quan tâm ở công nghệ thông tin xanh (Green IT) và những nỗ lực để di chuyển hướng về cơ sở hạ tầng ảo hóa Điều đó có nghĩa khách hàng có khả năng di chuyển về hướng các nền tảng SaaS để họ có thể giảm số lượng các máy chủ đồng thời với việc giảm tiêu thụ năng lượng

Đối với nhà cung cấp dịch vụ:

- Vì phải triển khai phần mềm trên môi trường Internet

do đó có những hạn chế nhất định về mặt kĩ thuật như tốc độ truy cập sẽ chậm hơn phần mềm desktop, tỉ lệ mất mát dữ liệu khi truyền qua môi trường internet cũng là một mối lo Vì thế vấn đề bảo mật thông tin cho những ứng dụng SaaS là hết sức cần thiết

- Do phải xây dựng ứng dụng và cho nhiều người sử dụng cùng lúc nên vấn đề về hạ tầng cơ sở rất quan trọng Nhà cung cấp dịch vụ phải luôn nâng cấp, đổi mới thiết bị thì mới

có thể đáp ứng được nhu cầu của khách hàng

2.2.3 Phương thức triển khai và mô hình toán của SaaS 2.3.1 Phương thức triển khai SLA trong SaaS

Nhà cung cấp SaaS cho các doanh nghiệp thuê phần mềm tương tự như tổ chức một dịch vụ cho khách hàng, ở đó

họ sẽ quan tâm đến tối đa hoá lợi nhuận và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho khách hàng Tại bất cứ thời điểm nào khách hàng có thể yêu cầu nâng cấp dịch vụ bằng cách thêm các tài khoản người dùng hoặc nâng cấp phiên bản phần mềm Vì vậy, một nhà cung cấp SaaS có để xử lý các yêu cầu thông minh phù hợp với yêu cầu đặt ra trong SLA

Các thuộc tính được định nghĩa trong SLA như sau:

- Kiểu yêu cầu (reqType)

- Loại sản phẩm (ProType)

- Loại tài khoản (accType)

- Độ dài hợp đồng (conLen)

- Số lượng tài khoản (recNum)

- Thời gian đáp ứng (respTime)

- Thời gian khởi đầu dịch vụ (iniTimeSev)

- Giá trị máy ảo (PriVM)

- Thời gian truyền dữ liệu (dataTrafT)

- Tốc độ truyền dữ liệu (dataTrafSpeed):

of

1

Pr đạt được của nhà cung cấp

dịch vụ SaaS để phục vụ tổng số lượng C các yêu cầu của

khách hàng được định nghĩa trong công thức (2.1)

c C

c

c C

1 1

Pr

Chi phí Cost il c để phục vụ theo yêu cầu được tính theo công thức:

Cost il c = VMCost il c +PenaltyCost il c (2.2)

Các chi phí máy ảo VMCost il c được tính theo công thức: VMCost il c = PriVM il x (iniTimeSev il x conLen c ) (2.3)

Phạt khi vi phạm SLA được tính theo công thức (2.4)

với β là tỷ lệ hình phạt và DT là thời gian trễ.:

Giá trị của hình thức phạt vi phạm SLA tính theo công thức:

iniTimeSev

pSev) respTime(u dataTrafT

iniTimeSev N

1 n

n

' c

recNum accNum

dataTrafT

1

dataTrafT recSize

2.4 An toàn thông tin trong SaaS

2.4.1 Một số rủi do về an toàn thông tin trên điện toán đám mây

- Mất kiểm soát

- Phụ thuộc

- Cách ly bất thành

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG SAAS VÀO BÀI TOÁN CẬP NHẬT TOẠ ĐỘ CÁC TRẠM BTS TẠI VIỄN THÔNG HÀ NỘI

Trong chương 3 này Luận văn Tập trung mô tả việc chuyển bài toán cập nhật tọa độ quản lý BTS đã có thành giải pháp SaaS, áp dụng cho cả các thiết bị PC, PDA tại VNPT

- Ứng dụng phải hỗ trợ nhiều bên thuê

- Ứng dụng phải có một số mức tự đăng ký dịch vụ

- Phải có cơ chế thuê bao/tính cước hiện hành

- Ứng dụng phải có khả năng mở rộng một cách hiệu quả

- Mã định danh (ID) và xác thực người dùng

- Tùy chỉnh cho mỗi bên thuê

3.2 Hiện trạng CNTT và bài toán quản lý BTS tại Viễn thông Hà