Báo cáo đề tài tìm hiểu cloud computing

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Báo cáo đề tài CLOUD COMPUTING GVHD: TS Phạm Trần Vũ SVTH: 1.Nguyễn Anh Tài 2.Nguyễn Phương Duy 3.Phạm Thanh Phương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Mục lục Contents Chương Tổng quan Cloud Computing I Đặt vấn đề II Định nghĩa III Mơ hình tổng quan IV Các giải pháp V Đặc điểm cloud computing VI Xu hướng phát triển VII Các khó khăn, thách thức Chương Hiện thực Cloud Computing I Hiện thực cloud computing: II Một số ví dụ cách tính chi phí Cloud 12 III Market oriented Cloud computing: 12 IV Mô Cloud: 14 Chương So sánh Cloud Computing Grid Computing 19 I Tổng quan 19 II So sánh Grids Clouds 21 Phân công 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Chương Tổng quan Cloud Computing I Đặt vấn đề Ngày nay, công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu liệu riêng công ty liệu khách hàng, đối tác toán ưu tiên hàng đầu khơng ngừng gây khó khăn cho họ Để quản lý nguồn liệu đó, ban đầu doanh nghiệp phải đầu tư, tính tốn nhiều loại chi phí chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngồi họ cịn phải tính tốn khả mở rộng, nâng cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật liệu tính sẵn sàng cao liệu Từ tốn điển vậy, thấy có nơi tin cậy giúp doanh nghiệp quản lý tốt nguồn liệu đó, doanh nghiệp khơng cịn quan tâm đến sở hạ tầng, cơng nghệ mà tập trung vào cơng việc kinh doanh họ mang lại cho họ hiệu lợi nhuận ngày cao Thuật ngữ “cloud computing” đời bắt nguồn từ hoàn cảnh Thuật ngữ “cloud computing” bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất thứ liệu, phần mềm, tính tốn, … lên mạng Internet Chúng ta khơng cịn trông thấy máy PC, máy chủ riêng doanh nghiệp để lưu trữ liệu, phần mềm mà số “máy chủ ảo” tập trung mạng Các “máy chủ ảo” cung cấp dịch vụ giúp cho doanh nghiệp quản lý liệu dễ dàng hơn, họ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào sở hạ tầng quan tâm nhiều đến công nghệ Xu hướng giúp nhiều cho công ty, doanh nghiệp vừa nhỏ mà khơng có sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý liệu tốt Vậy “cloud computing” ? Nó giải tốn có đặc điểm bật ? Chúng ta qua phần sau để nắm rõ vấn đề II Định nghĩa Theo Wikipedia: “Điện tốn đám mây (cloud computing) mơ hình điện tốn có khả co giãn (scalable) linh động tài nguyên thường ảo hóa cung cấp dịch vụ mạng Internet” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Theo Gartner (http://www.buildingthecloud.co.uk/) : “Một mơ hình điện tốn nơi mà khả mở rộng linh hoạt công nghệ thông tin cung cấp dịch vụ cho nhiều khách hàng sử dụng công nghệ Internet” Theo Ian Foster: “Một mơ hình điện tốn phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn mặt kinh tế, nơi chứa sức mạnh tính tốn, kho lưu trữ, tảng (platform) dịch vụ trực quan, ảo hóa co giãn linh động, phân phối theo nhu cầu cho khách hàng bên ngồi thơng qua Internet” Hình 1: Mọi thứ tập trung vào đám mây III Mơ hình tổng quan Theo định nghĩa, nguồn điện toán khổng lồ phần mềm, dịch vụ nằm máy chủ ảo (đám mây) Internet thay máy tính gia đình văn phịng (trên mặt đất) để người kết nối sử dụng họ cần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Hình 2: Minh họa cloud computing Hiện nay, nhà cung cấp đưa nhiều dịch vụ cloud computing theo nhiều hướng khác nhau, đưa chuẩn riêng cách thức hoạt động khác Do đó, việc tích hợp cloud để giải toán lớn khách hàng cịn vấn đề khó khăn Chính vậy, nhà cung cấp dịch vụ có xu hướng tích hợp cloud lại với thành “sky computing”, đưa chuẩn chung để giải tốn lớn khách hàng Hình 3: Mơ hình tổng quan cloud computing LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING IV Các giải pháp Cloud Computing đời để giải vấn đề sau: Vấn đề lưu trữ liệu: Dữ liệu lưu trữ tập trung kho liệu khổng lồ Các công ty lớn Microsoft, Google có hàng chục kho liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi giới Các công ty lớn cung cấp dịch vụ cho phép doanh nghiệp lưu trữ quản lý liệu họ kho lưu trữ trung tâm Vấn đề sức mạnh tính tốn: Có giải pháp chính: o Sử dụng siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính tốn o Sử dụng hệ thống tính tốn song song, phân tán, tính tốn lưới (grid computing) Vấn đề cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp dịch vụ IaaS (infrastructure as a service), PaaS (platform as a service), SaaS (software as a service) Chương sâu dịch vụ Hình 4: Minh họa dịch vụ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING V Đặc điểm cloud computing Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả cung cấp sẵn tài nguyên sở hạ tầng công nghệ cách nhanh chóng tốn Chi phí giảm đáng kể chi phí vốn đầu tư chuyển sang hoạt động chi tiêu Điều làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn sở hạ tầng cung cấp đối tác thứ không cần phải mua để dùng cho tác vụ tính tốn thực lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên Việc định giá dựa sở tính tốn theo nhu cầu tốt tùy chọn dựa việc sử dụng kỹ IT đòi hỏi tối thiểu (hay khơng địi hỏi) cho việc thực thi Sự độc lập thiết bị vị trí làm cho người dùng truy cập hệ thống cách sử dụng trình duyệt web mà khơng quan tâm đến vị trí họ hay thiết bị mà họ dùng, ví dụ PC, mobile Vì sở hạ tầng off-site (được cung cấp đối tác thứ 3) truy cập thơng qua Internet, người dùng kết nối từ nơi Việc cho thuê nhiều để chia sẻ tài nguyên chi phí phạm vi lớn người dùng, cho phép: o Tập trung hóa sở hạ tầng lĩnh vực với chi phí thấp (chẳng hạn bất động sản, điện, v.v.) o Khả chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho mức tải cao có thể) o Cải thiện việc sử dụng hiệu cho hệ thống mà thường 10-20% sử dụng Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng site có nhiều dư thừa, làm thích hợp cho tính liên tục kinh doanh khơi phục thất bại Tuy nhiên, phần lớn dịch vụ cloud computing có lúc thiếu hụt người giám đốc kinh doanh, IT phải làm cho Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên sở mịn, tự thân dịch vụ gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư cho chịu tải Hiệu suất hoạt động quan sát kiến trúc quán, kết nối lỏng lẽo cấu trúc dùng web service giao tiếp hệ thống Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa liệu, tài nguyên trọng bảo mật, v.v… nâng cao mối quan tâm việc quyền điều khiển liệu nhạy cảm Bảo mật thường tốt hay tốt hệ thống truyền thống, phần nhà cung cấp dành nhiều nguồn lực cho việc giải vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng khơng có đủ chi phí để thực Các nhà cung cấp ghi nhớ (log) truy cập, việc truy cập vào thân audit log khó khăn hay khơng thể LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Khả chịu đựng xảy thông qua việc tận dụng tài nguyên cải thiện, hệ thống hiệu Tuy nhiên, máy tính sở hạ tầng kết hợp thứ tiêu thụ lượng chủ yếu VI Xu hướng phát triển Thuật ngữ “cloud computing” đời từ năm 2007, không ngừng phát triển mạnh mẽ thực nhiều công ty lớn giới IBM, Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo, SalesForce, … Hình 5: Một số nhà cung cấp dịch vụ cloud computing Với mục tiêu giải toán liệu, tính tốn, dịch vụ, … cho khách hàng, cloud computing mang lại lợi nhuận lớn, đem đến sân chơi, thị trường rộng lớn cho nhà cung cấp dịch vụ, nên phát triển nhanh chóng tính ngày Trong đó, thuật ngữ ban đầu “grid computing” khơng mang tính kinh tế, lợi nhuận cao nên phát triển ngày giảm sút, áp dụng vào lĩnh vực nghiên cứu khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Hình 6: Xu hướng phát triển Theo báo VNUnet (28/04/2009), khảo sát khách hàng sử dụng dịch vụ cloud computing có tới 27,7% quan tâm vấn đề lưu trữ liệu (data storage); 17% ứng dụng liên quan tài chính; 12,8% e-mail VII Các khó khăn, thách thức Trong q trình thực cloud computing, người ta nhận thấy số khó khăn, thách thức sau: Bảo mật o Sở hữu trí tuệ (Intellectual property) o Tính riêng tư (Privacy) o Độ tin cậy (Trust) Khả khơng kiểm sốt liệu Độ trễ liệu Tính sẵn sàng dịch vụ, liệu Các dịch vụ kèm theo Các quy định pháp luật cho dịch vụ, khách hàng nhà cung cấp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Chương Hiện thực Cloud Computing I Hiện thực cloud computing: Các thông tin tham khảo Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki Cloud computing cung cấp hạ tầng, tảng phần mềm dich vụ, mà cung ứng dich vụ cho thuê cách dùng trả nhiêu người dùng Cloud computing thực theo kiểu: Infrastructure-as-a-Service (IaaS – Dịch vụ hạ tầng): Cung cấp cho người dùng hạ tầng thơ (thường hình thức máy ảo) dịch vụ Những kiến trúc ảo xếp chồng ví dụ xu hướng thứ dịch vụ có điểm chung Hơn hẳn máy chủ cho thuê, không gian luu trử tập trung hay thiết bị mạng, máy trạm thay đầu tư mua nguyên th đầy đủ dịch vụ bên ngồi Những dịch vụ thơng thường tính chi phí sở tính tốn chức lượng tài ngun sử dụng (và từ chi phí) phản ảnh mức độ hoạt động Đầy lầ phát triển giải pháp lưu trữ web máy chủ cá nhân ảo Tên ban đầu sử dụng dịch vụ phần cứng (HaaS) tạo nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang năm 2006, điều cần thiết Nhưng từ dần bị thay khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối năm 2006 Những đặc trưng tiêu biểu: Cung cấp tài nguyên dịch vụ: bao gồm máy chủ, thiết bị mạng, nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm liệu Khả mở rộng linh hoạt Chi phí thay đổi tùy theo thực tế Nhiều người thuê dùng chung tài nguyên Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho cơng ty nguồn tài ngun tích tốn tổng hợp Các ví dụ: Amazon EC2/S3, Elastra (Beta 2.0 2/2009), Nirvanix, AppNexus LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Kiến trúc lớp CloudSim Mơ hình Cloud Kiến trúc dịch vụ tảng liên quan đến Cloud mơ hình hóa chương trình mơ thành phần Datacenter cho việc quản lý yêu cầu dich vụ Datacenter tạo tập hợp Host, có trách nhiêm để quản lý máy ảo VM chu kì sống chúng Các Host thành phần biểu thị cho nút Cloud: cài đặt sẵn khả xử lý (biểu diễn qua đơn vị MIPS = milion of instruction per second), nhớ, khả lưu trữ sách định thời để xử lý việc cấp phân phát lõi 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING tính tốn cho máy ảo Các thành phần máy Host thực giao diên hỗ trợ mơ hình hóa mô cho nút nhân đa nhân Việc phân phối máy ảo phục vụ cho ứng dụng cụ thể đến thành phần Host trách nhiệm phần Virtual Machine Provisioner Thành phần cung cấp tập phương thức cho người nghiên cứu, với hỗ trợ việc thực sách dựa mục tiêu tối ưu Những sách mặc định có sẵn giản đơn theo hướng đến trước phục vụ trước Với thành phần Host, sư cấp phát lõi tính tồn tới máy ảo thực dựa việc câp phát hót Những sách tìm xem tài khoản có lõi tính tốn giao cho máy ảo khả cịn sẵn Do vây, cấp phát lõi CPU cho máy ảo cụ thể phân tán động máy ảo (chia sẻ theo thoi gian) gán lõi cho máy ảo theo yêu cầu theo sách cụ thể Mỗi thành phần Host khởi tạo định thời máy ảo thực việc cấp phát theo không gian hay thời gian Những người nghiên cứu hay phát triển Cloud có thê mở rộng định thời máy ảo VM để thử nghiệm với vài sách cáp phát Kết đến chi tiết liên quan đến chinh sách chia sẻ theo thời gian không gian để cập Mơ hình cấp phát máy ảo VM Một ý tưởng khiến Cloud computing khác biệt với Grid computing việc triển khai tối đa cơng nghệ ảo hóa cơng cụ Mơ hình ứng dụng cổ điển ánh xạ cá xác nốt tính tốn ứng dụng riêng rẽ khơng cịn phù hợp trừu tượng hóa tính tốn mơi trường Cloud Ví dụ hai Datacenter chay tren mot Host co nhân Mặc dù có tách biệt tổng lượng tài nguyên sẵn có bị rang buộc bơi lực host Những yếu tố quan trọng cần xem xét tiến trình xem xet định cấp phát tài nguyên Để cho phép giả lập sách khác nhau, Cloud Sim hỗ trợ việc đinh thời máy ảo VM hai mức: trước tiên taim mức Host sau mức máy ảo VM Ở mức đầu tiên, xác định rõ tổng lực xử lý nhân hót gán cho máy ảo Tại mức tiếp theo, máy ảo VM phân rõ tổng lực xử lsy cu thể cho tác vụ thực thi Tại mức, CloudSim thực sách cấp phát tài ngun theo thời gian khơng gian Mơ hình chợ Cloud Hỗ trợ dịch vụ đóng vai trị người môi giới nhà cung cấp dịch vụ Cloud khác hàng thông qua dich vụ so trùng điểm nhấn Cloud computing Hơn 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING thế, dịch vụ cần chế để xác định chi phí dịch vụ sách giá Mơ hinh sách chi phí giá la ý tưởng caand xem xét thiết kết chương trình mơ Cloud, bốn thuộc tính xem xét đến cho Datacenter: Chi phí xử lý Chi phí đơn vị nhớ Chi phí đơn vị lưu trữ Chi phí đơn vị băng thơng sử dụng Chi phí đơn vị nhớ lưu trữ kèm theo trinh khởi tạo máy ảo Chi phí đơn vị băng thơng sử dụng có q trình truyền liệu Bên cạnh đó, chi phí sử dụng nhớ, lưu trữ, băng thơng chi phí liên quan có liên hệ với việc sử dụng tài nguyên tính tốn Do vậy, máy ảo VM tạo mà khơng có tác vụ thực thi chúng, có chi phí nhớ lưu trữ Những vấn đề thay đổi người dùng 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Chương So sánh Cloud Computing Grid Computing I Tổng quan Cloud Computing gợi ý cho tương lai, thời điểm khơng tính tốn máy tính cục mà thực tính tốn tiện ích tập trung điều hành thành phần thứ ba (third party) Từ thập niên 90, thuật ngữ Grid xem xét để mô tả công nghệ cho phép người tiêu thụ lấy sức mạnh tính toán theo yêu cầu Ian Foster cộng thừa nhận “Bằng việc chuẩn hóa giao thức sử dụng để u cầu sức mạnh tính tốn họ thúc đẩy q trình tạo Grid Computing tương tự lưới điện” Kết ý tưởng nhà nghiên cứu cho đời hệ thống liên kết khả mở rộng theo nhiều khuynh hướng khác như: TeraGrid, Open Science Grid, caBIG, EGEE, Earth System Grid, chúng không cung cấp sức mạnh tính tốn mà cịn liệu phần mềm theo nhu cầu “Cloud Computing” phải tên gọi Grid? Câu trả lời mặt chi tiết chúng khác nhau, hai cộng đồng phải đối mặt với nhiều thách thức giống 3.1.1 Định nghĩa Cloud Computing Có nhiều định nghĩa Cloud, xem xét định nghĩa tiêu biểu trước vào phân tích đặc điểm Cloud Computing mẫu tính tính tốn phân bố quy mô lớn quan tâm khả mở rộng mang tính kinh tế, khối dịch vụ, nền, nhớ sức mạnh tính tốn quản lý linh động, ảo hóa, trừu tượng phân phối theo nhu cầu đến người sử dụng bên toàn Internet Một số đặc điểm cần xem xét định nghĩa này: Cloud Computing mẫu tính tốn phân bố đặc biệt Nó khác với hệ phân bố truyền thống chỗ: khả mở rộng vơ lớn, gói gọn thực thể trừu tượng để phân phối cấp độ dịch vụ khác đến người sử dụng bên ngồi, có khả mở rộng mang tính kinh tế, dịch vụ cấu hình động phân phối theo nhu cầu Các tổ chức, viện nghiên cứu ngành cơng nghiệp hàng đầu nhanh chóng tiếp cận Cloud Computing để giải tốn nhu cầu tính tốn 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING lưu trữ ngày tăng cao kỷ ngun Internet Có yếu tố dấy nên sóng Cloud Computing: a) Chi phí phần cứng giảm nhanh chóng, khả tính tốn lưu trữ ngày tăng, xuất kiến trúc đa nhân (multi-core) siêu máy tính lên đến hàng trăm ngàn nhân b) Dữ liệu nghiên cứu khoa học tăng lên theo lũy thừa internet trở nên thông dụng c) Sự chấp nhận rộng rải tính tốn dịch vụ ứng dụng Web 2.0 3.1.2 Clouds, Grids Distributed Systems Khi xem xét định nghĩa Clouds, Grids, Distributed Systems (DS), dễ dàng thấy định nghĩa Clouds có điểm trùng lấp với định nghĩa Grids DS Điều vấn đề đáng ngạc nhiên Clouds khơng đời cách riêng lẻ hay độc lập mà dựa tảng cơng nghệ trước Hình minh họa mối liên hệ Clouds công nghệ khác: Hình Tổng quan Grids Clouds Clouds miền khác trùng lấp lên Web 2.0 bao phủ hầu hết không gian ứng dụng hướng dịch vụ tồn Clouds Grids Computing 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING chồng lấp lên tất lĩnh vực khả mở rộng xem supercomputer Clouds Trong ba đặc điểm đề Ian Foster để nhận diện Grids có đặc điểm thứ thỏa Clouds, hai đặc điểm lại khơng phù hợp Phần sau trình bày so sánh chi tiết khía cạnh Clouds Grids II So sánh Grids Clouds Phần tập trung so sánh Grids Clouds ngang qua nhiều khía cạnh từ kiến trúc , mơ hình bảo mật, mơ hình thương mại, mơ hình lập trình, ảo hóa, mơ hình liệu, mơ hình tính tốn đến “nguồn gốc (provenance)” ứng dụng Cả hai mơ hình tính tốn mặt tổng qt giống cụ thể có số điểm khác biệt 3.2.1 Mơ hình thương mại (Business Model) Mơ hình thương mại truyền thống phần mềm trước hình thức tính phí theo máy tính Trong Clouds mơ hình tốn phí linh hoạt nhiều, người khách hàng cần trả theo nhu cầu sử dụng loại phí sinh hoạt hàng ngày mà họ phải trả: điện, nước, gas v.v Ngồi Clouds cịn hỗ trợ khả mở rộng hệ thống mang tính kinh tế, tức người sử dụng triển khai với hệ thống ngày lớn với chi phí phù hợp Các tiềm có trung tâm liệu lớn tập đoàn Amazon, IBM, Sun, Google v.v Người dùng tương lai cần thẻ tín dụng truy cập theo nhu cầu đến hàng 100 000 xử lý ngang qua hàng chục trung tâm liệu trải khắp giới Mơ hình thương mại Grids hướng đến dự án nghiên cứu môi trường học thuật đại học, viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm phủ TeraGrid làm ví dụ điển hình cho hình thức thương mại Grid, sử dụng hàng chục Grid khác từ viện nghiên cứu quốc gia Khi tổ chức gia nhập vào TeraGrid truy cập đến Girds khác đồng thời sử dụng tài ngun, kết thí nghiệm … hệ thống Grid Mơ hình ứng dụng rộng rải nhiều nơi giới Có nhiều nỗ lực để xây dựng Grid kinh tế cho cở sở hạ tầng Grid tồn cầu, hỗ trợ thương mại, đàm phán, cung cấp dịch vụ theo nhu cầu sử dụng, khả rủi ro, chi phí sở thích người sử dụng Nếu cố gắng mang đến kết khả quan mơ hình thương mại Grids Clouds thật khó phân biệt tương lai 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING 3.2.2 Kiến trúc (Architecture) Phần trình bày mơ hình kiến trúc Grids Clouds để làm bật khác biệt hướng tiếp cận hai Trong Grids tập trung việc tích hợp tài nguyên sẵn có gồm phần cứng, hệ điều hành, cở sở hạ tầng an ninh hệ thống Clouds hướng đến cấp độ khác dịch vụ nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu người sử dụng SaaS, IaaS, PaaS Để hỗ trợ cho việc tạo tổ chức ảo (Virtual Organizations) – thực thể luận lý mà bên tài nguyên phân bố khám phá chia sẻ thể tổ chức, Grids định nghĩa cung cấp tập giao thức chuẩn, phần mềm sở (middleware), công cụ dịch vụ xây dựng tập giao thức Khả hoạt động liên kết tính an tồn vấn đề quan tâm cho sở hạ tầng Grids tài ngun đến từ miền quản trị khác nhau, có sách sử dụng tài nguyên cục tồn cục khác nhau, cấu hình phần cứng phần mềm khác khả sử dụng tính sẵn sàng chúng Grids cung cấp giao thức dịch vụ lớp khác minh họa hình sau: Hình Kiến trúc Grid 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Lớp connectivity định nghĩa giao tiếp chứng thực cốt lõi cho trình giao tác an toàn dễ dàng qua mạng Lớp resource định nghĩa giao thức công bố, khám phá, đàm phán, giám sát, kế toán toán chi phí cho hoạt động tài nguyên riêng biệt Lớp collective nắm giữ tương tác ngang qua tập tài nguyên, dịch vụ thư mục cho phép giám sát khám phá tài nguyên tổ chức ảo Cuối lớp application bao gồm ứng dụng người dùng xây dựng đầu giao thức Clouds phát triển để giải tốn tính tốn mở rộng qua Internet số giả thiết khác biệt so với Grids Clouds thường xem “hồ” tính tốn lưu trữ truy cập thơng qua giao thức chuẩn qua giao tiếp trừu tượng Thật Clouds thực công nghệ Grids tồn hàng thập niên hướng vào kiến trúc lớp sau: Lớp Fabric gồm tài nguyên phần cứng, lớp Unified Resource chứa tài nguyên trừu tượng hóa để xuất đồng với người dùng, lớp Platform thêm vào tập công cụ, phần mềm dịch vụ lớp Unified Resource, lớp Application lớp chứa ứng dụng chạy Clouds Hình minh họa kiến trúc Clouds Hình Kiến trúc Clouds Kiến trúc Clouds nhằm hướng đến ba mô hình dịch vụ sau: Software as a Service – SaaS, Platform as a Service – PaaS, Infrastructure as a Service – IaaS 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Tuy nhiên người sử dụng yêu cầu đan xen hay tổng hợp loại hình dịch vụ Infrastructure as a Service: Mơ hình cho phép cung cấp phần cứng, phần mềm thiết bị với hình thức chi trả dựa tài nguyên sử dụng Cơ sở hạ tầng (infrastructure) mở rộng hay thu nhỏ cách linh hoạt tùy theo nhu cầu Các ví dụ tiêu biểu Amazon EC2 (Elastic Cloud Computing), S3 (Simple Storage Service) Platform as a Service: đưa mơi trường tích hợp cấp cao để xây dựng, kiểm tra, triển khai ứng dụng tùy ý Một cách tổng quát nhà phát triển ứng dụng phải chấp nhận số hạn chế kiểu phần mềm mà họ viết đổi lại tính mở rộng gắn liền với ứng dụng Ví dụ điển hình Google App Engine Sofware as a Service: hướng tới việc phân phối phần mềm với u cầu cụ thể, mơ hình người sử dụng truy cập từ xa thơng qua Internet chi trả theo mức độ sử dụng Salesforce nhà tiên phong cung cấp mơ hình dịch vụ Ngồi cịn có Live Mesh Microsoft cho phép chia sẻ tập tin, thư mục đồng thời qua nhiều thiết bị Từ kiến trúc Clouds Grids cho thấy mục tiêu hướng đến khác nên chúng có cách giải vấn đề tổ chức hệ thống khác 3.2.3 Quảng lý tài nguyên (Resource Management) Quảng lý tài nguyên vấn đề định khả hoạt động hệ thống đương nhiên khơng thể thiếu hệ thống lớn Grids Clouds Trong phần này, đề cập đến thách thức mà Grids Clouds phải đối mặt để thấy điểm tương đồng khác biệt hai mơ hình Mơ hình tính tốn (Compute Model): Hầu hết Grids sử dụng mơ hình tính tốn bó (batch-scheduled compute model) với quản lý tài nguyên cục PBS, SGE, Condor để quản lý tài nguyên vị trí khác Với phương thức quản lý Grids phục vụ tốt cho chương trình yêu cầu nhiều xử lý thực thi thời gian dài Chẳng hạn trường hợp chương trình cần 100 xử lý thực thi 60 phút, phải đợi đến hệ thống có đủ 100 xử lý rảnh 60 phút Mơ hình tính tốn Clouds hồn tồn khác, người dùng sử dụng tài nguyên đồng thời 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING phải đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người sử dụng Đây thách thức Clouds khả mở rộng số lượng người dùng lớn Mơ hình liệu (Data Model): Mơ hình liệu có khuynh hướng tương lai mơ hình tương tác tam giác hình Hình : Mơ hình liệu Tính tốn Internet xoay quanh mơ hình liệu nguyên nhân khách quan từ thực tiễn Người khách hàng không muốn đưa liệu nhạy cảm tối quan trọng lên xử lý lưu trữ Clouds Đồng thời, người dùng muốn truy cập đến liệu riêng tư họ giao tiếp mạng chậm hay hư hỏng Ngoài ra, công nghệ đa nhân (multicore - technology) mang đến cho người dùng nhiều hệ thống mạnh mẽ tương lai Đối với Grids, mơ hình tính toán tập trung vào liệu đa quan tâm từ sớm, chẳng hạn Data Grid thiết kế dành riêng cho ứng dụng tập trung lớn liệu Do đó, Grids khơng cần thiết đưa định hướng phát triển mơ hình liệu Clouds thay vào có mơ hình chun biệt để sử dụng Tính cục liệu (Data Locality): Một thách thức vấn đề mở rộng ứng dụng cách hiệu vị trí liệu liên quan tài nguyên sẵn sàng Việc di dời liệu xa xử lý cách liên tục hạn chế rõ rệt, trình nhập xuất (I/O) liệu từ xa có khác biệt lớn với I/O liệu cục ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hệ thống Đây định hướng Clouds quan tâm giải Quá trình xử lý liệu kết hợp liệu liên quan tiến trình (process) xử lý nút (node), vấn đề “data locality” giải cách hiệu Về phía Grids, 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING liệu lưu trữ dựa hệ thống file chia sẻ NFS, GPFS, PVFS v.v Nơi mà tính “data locality” khơng dễ dàng áp dụng, điểm yếu Grids so với Clouds Kết hợp tính tốn quản lý liệu(Combining compute and data management): Tính cục liệu hiệu mà số lượng người dùng qui mô chưa thực lớn Khi hệ thống ngày mở rộng vấn đề kết hợp tính tốn quản lý liệu trở thành yếu tố quan trọng cho việc cải thiện hiệu suất Đó tốn định thời công việc (job) gần với liệu mà sử dụng suốt q trình thực thi tránh tối đa hoạt động di dời liệu qua mạng Girds có mơ hình tập trung cho ứng dụng liệu khổng lồ cịn Clouds phải đối mặt với vấn đề tương lai Ảo hóa (Virtualization): Đây cơng nghệ khai thác mạnh mẽ hầu hết Clouds Không giống mơ hình tính tốn Grids, Clouds địi hỏi chạy nhiều ứng dụng người dùng tất ứng dụng phải thực cách đồng thời người sử dụng Bên cạnh người dùng có cảm giác họ đại sở hữu tồn tài ngun sẵn có Cơng nghệ ảo hóa cung cấp mức trừu tượng thiết yếu cho việc hợp tài nguyên nhằm đạt mục tiêu Đồng thời ảo hóa cịn cho phép ứng dụng đóng gói (encapsulate) để cấu hình, triển khai, bắt đầu, di chuyển, tạm dừng, tiếp tục, dừng hẳn, v.v cung cấp tính độc lập, khả quản lý, bảo mật tốt Grids khơng dựa vào cơng nghệ ảo hóa nhiều Clouds, để đảm bảo tính riêng tư cho tổ chức ảo tài ngun cơng nghệ ảo hóa sử dụng lưới chẳng hạn Nimbus Giám sát (Monitoring): Một thách thức khác mà công nghệ ảo hóa mang lại cho Clouds việc giám sát tài nguyên Vấn đề giám sát tài nguyên Clouds chưa tổ chức trực tiếp Grids Grids đề mơ hình tin cậy khác để người dùng ủy quyền truy cập tài nguyên khác Grid khác tình duyệt tài nguyên đảm bảo an tồn Hơn nữa, Grids khơng có độ trừu tượng cao tận dụng ảo hóa Clouds, ví dụ cơng cụ giám sát Ganglia theo dõi cluster Grids phân tán cách hiệu chấp nhận rộng rải cộng đồng Grids Khả giảm sát tài nguyên Clouds gặp nhiều thách thức mục tiêu đề việc cân trình giám sát ứng dụng thương mại, quản lý máy chủ xí nghiệp, giám sát máy ảo, bảo trì phần cứng v.v Do tương lai gần Clouds 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING hướng đến việc cung cấp khả tự bào trì, cấu hình quản lý phía người dùng Nguồn gốc liệu(Provenance): Đây trình hướng dẫn nguồn gốc, lai lịch sản phẩm liệu bao gồm tất liệu nguồn, sản phẩm liệu trung gian, thủ tục ứng dụng vào sản phẩm liệu Thông tin cần thiết để hiểu, khám phá, hợp lệ chia sẻ sản phẩm liệu ứng dụng, chương trình dẫn xuất từ Trong Grids “provenance” triển khai thành hệ thống workflow sử dụng hiệu Ngược lại, Clouds chưa khai thác lĩnh vực có nhiều thách thức việc theo vết liệu ngang qua nhà cung cấp dịch vụ khác nhau, ngang qua phần mềm khác lớp phần cứng trừu tượng thuộc nhà cung cấp 3.2.4 Mơ hình lập trình (Programming Model) Mặc dù mơ hình lập trình mơi trường Grids khơng có khác biệt so với mơi trường lập trình song song phân bố truyền thống Nó có số vấn đề phức tạp nhiều miền quản trị, tài nguyên bất đồng bộ, hiệu suất tính ổn định, điểu khiển ngoại lệ mơi trường có tính linh động cao v.v Mục đích Grids ứng dụng khoa học địi hỏi khả mở rộng cao, mở rộng đến khối lượng tài nguyên lớn thực thi vừa nhanh vừa hiệu quả, dó chương trình cần phải hồn tất cách xác nên phải xem xét đến độ tin cậy khả kháng lỗi môi trường Grids Ngồi mơi trường lập trình truyền thống MPI, Globus Toolkit, cịn có một mơ hình lập trình quan tâm gần MapReduce MapReduce thật mơ hình lập trình song song khác nhằm vào hệ thống với khối lượng liệu lớn Nó xây dựng dựa hai từ khóa “map” “reduce” mượn từ ngơn ngữ tự nhiên Chức “map” cung cấp thao tác cụ thể lên tập liệu sinh tập liệu Thao tác “reduce” ngược lại thu gom liệu lại Một thực mã mở mơ hình Hadoop quan tâm Clouds Clouds khái quát chấp nhận Web Services APIs, nơi mà người dùng cấu hình lập trình dịch vụ Cloud dựa API trình bày Web Services Các giao thức HTTP SOAP giao thức chuẩn chọn dịch vụ Mặc dù Clouds chấp nhận số giao thức tổng quát HTTP SOAP, khả tích hợp liên kết dịch vụ lẫn ứng dụng 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING thách thức lớn người sử dụng làm việc với nhà cung cấp Clouds khác 3.2.5 Mơ hình ứng dụng (Application Model) Grids cách tổng quát hỗ trợ nhiều loại ứng dụng khác hỗ trợ tốt cho ứng dụng hiệu suất cao (high performance computing - HPC) HPC ứng dụng song song chạy hệ thống cục qua internet Mặt khác Clouds Computing hỗ trợ loại ứng dụng tương tự Grids khơng đạt tính hiệu ứng dụng HPC Bởi Clouds cịn q trình sơ khai, cịn nhiều vấn đề cần giải 3.2.6 Mơ hình bảo mật (Security Model) Clouds bao gồm trung tâm liệu (data center) chuyên dụng thuộc tổ chức, mang tính đồng khác biệt hồn tồn với mơi trường Grids Mơ hình bảo mật Clouds đơn giản an tồn mơ hình sẵn có Grids Tiêu biểu Clouds dựa Web tạo tài khoản người dùng, cho phép họ đặt lại mật nhận mật thông qua email môi trường không mã hóa khơng an tồn Chú ý rằng, người dùng dễ dàng sử dụng Clouds với thẻ tín dụng hay địa email Ngược lại hồn tồn, Grids hạn chế tính bảo mật Chẳng hạn, thông qua Web để tạo tài khoản người dùng, thông tin nhạy cảm tài khoản, mật yêu cầu giao tiếp người với người để xác nhận rõ ràng người dùng ủy quyền Tính bảo mật vấn đề quan trọng quan tâm Cloud Computing Có điểm mà người dùng Clouds cần ý định sử dụng: 1/ Truy cập người dùng có quyền hạn: Việc liệu nhạy cảm xử lý bên ngồi xí nghiệp cần đảm bảo truy cập lan truyền người sử dụng có đặc quyền 2/ Đồng thuận điều chỉnh : Người khách hàng cần phải biết nhà cung cấp Clouds có thực thao tác ngồi luồng liệu họ hay không 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING 3/ Vị trí liệu: Do người dùng khơng biết nơi lưu trữ liệu họ, nhà cung cấp Clouds phải đảm bảo lưu trữ xử lý liệu theo thỏa thuận pháp lý ban đầu phải tuân thủ yêu cầu tính riêng tư người khách hàng 4/ Sự tách biệt liệu: Dữ liệu người sử dụng khác phải lưu trữ riêng biệt 5/ Khôi phục: Nhà cung cấp Clouds phải có chế nhân khơi phục liệu trường hợp có hỏng hóc xảy 6/ Hỗ trợ kiểm tra: Các dịch vụ Clouds khó kiểm tra, điều quan trọng với khách hàng nhà cung cấp dịch vụ phải có có chế hỗ trợ 7/ Tính lâu dài: Dữ liệu Clouds phải tồn lâu dài bền vững nhà cung cấp Clouds bị thu mua tập đoàn khác Việc so sánh Grids Clouds thời điểm phản ánh phần ưu khuyết điểm có chúng Nhưng hai cộng đồng không ngừng phát triển để hoàn thiện Để hiểu rõ vể chúng cần có tài liệu chuyên sâu không ngừng cập nhật không thuộc phạm vi báo cáo, số báo tham khảo 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Phân công Nguyễn Anh Tài Chương Tổng quan Cloud Computing Nguyễn Phương Duy Chương Hiện thực Cloud Computing Phạm Thanh Phương Chương So sánh Cloud Computing Grid Computing 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... 3: Mơ hình tổng quan cloud computing LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING IV Các giải pháp Cloud Computing đời để giải vấn đề sau: Vấn đề lưu trữ liệu: Dữ... luanvanchat@agmail.com CLOUD COMPUTING Chương Hiện thực Cloud Computing I Hiện thực cloud computing: Các thông tin tham khảo Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki Cloud computing cung cấp hạ... định mức sử dụng ứng dụng cloud (cách tình thường khó đạt độ xác cao) III Market oriented Cloud computing: đề cập kiến trúc R Buyya đề nghị báo “Market-Oriented Cloud Computing: Vision, Hype,