Đồ án tìm hiểu về điện toán đám mây và triển khai dịch vụ trên điện toán đám mây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ TRIỂN KHAI DỊCH VỤ TRÊN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Sinh viên thực : Nguyễn Thanh Hùng MSSV : 0851079038 Lớp : 49K – CNTT Giáo viên hướng dẫn: ThS Lê Văn Tấn Nghệ An, tháng 12 năm 2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện đồ án gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo khoa Khoa Công Nghệ Thông Tin - Đại học Vinh, tồn thể thầy giáo tận tình giảng dạy trang bị cho tơi kiến thức quý báu suốt trình học tập rèn luyện trường Đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành đến Giảng viên hướng dẫn Th.S Lê Văn Tấn đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn cán nhân viên Doanh nghiệp tư nhân Tin học Thương mại Dũng Diệu tạo điều kiện giúp đỡ, bảo, hướng dẫn tận tình cho tơi q trình tìm hiểu thực hành Doanh nghiệp Trong thời gian làm việc thực hành Doanh nghiệp, học hỏi nhiều kiến thức bổ ích lập trình, phần cứng hệ thống mạng giúp ích cho cơng việc hồn thành đồ án mà học tinh thần làm việc, thái độ làm việc môi trường thực tế Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, cha mẹ, bạn bè ln nguồn động viên to lớn, giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình học tập, làm việc Mặc dù cố gắng hoàn thành đề tài với tất nổ lực thân chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy cô nhận cảm thông nhận đóng góp q thầy bạn Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Vinh, năm 2012 Sinh viên: Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .3 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .4 1.3 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.4 SO SÁNH VỚI CÔNG NGHỆ KHÁC 1.5 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY 1.5.1 Thành phần .6 1.5.2 Mơ hình kiến trúc 1.5.2.1 Tầng ứng dụng (Application) 1.5.2.2 Tầng tảng (Platform) 1.5.2.3 Tầng sở hạ tầng (Infrastructure) 1.6 CÁC MƠ HÌNH TRIỂN KHAI .10 1.6.1 Đám mây công cộng .10 1.6.2 Đám mây riêng .10 1.6.3 Đám mây cộng đồng .11 1.7 CÁC KỸ THUẬT TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 11 1.8 LƯU TRỮ TRONG ĐÁM MẤY .12 1.9 CÁC VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM 13 1.9.1 Bảo mật an toàn 13 1.9.2 Sự tuân thủ quy định 13 1.9.3 Tác động môi trường 13 1.10 CÁC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TIÊU BIỂU 13 1.10.1 Google App Engine 13 1.10.2 Windows Azure 14 1.10.3 Amazon Web Services 14 CHƯƠNG CÁC DỊCH VỤ TRÊN NỀN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 15 2.1 DỊCH VỤ THEO MƠ HÌNH TRUYỀN THỐNG 15 2.2 DỊCH VỤ TRÊN MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY 16 2.2.1 Kiến trúc hệ thống 16 2.2.2 Đặc điểm hoạt động hệ thống điện toán đám mây 17 2.2.2.1 Sự an toàn .17 2.2.2.2 Độ tin cậy 18 2.3 ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯỢC ĐIỂM .18 2.3.1.1 Ưu điểm 18 2.3.1.2 Nhược điểm 19 CHƯƠNG TRIỂN KHAI HẠ TẦNG TRÊN NỀN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 20 3.1 KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH NHU CẦU 20 3.2 THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 21 3.2.1 Mơ hình thực tế .21 3.2.2 Mơ hình giả lập .23 Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT 3.3 TRIỂN KHAI CÀI ĐẶT MƠ HÌNH HỆ THỐNG 23 3.3.1 Cài đặt Microsoft Deployment Toolkit (MDT) 23 3.3.1.1 Tạo thư mục chung .24 3.3.1.2 Bổ sung thêm hệ điều hành .24 3.3.1.3 Xây dựng chuỗi nhiệm vụ (task sequence) 25 3.3.1.4 Cấu hình Task Sequences .27 3.3.1.5 Cập nhập cho thư mục chung 27 3.4 CÀI ĐẶT GÓI DỊCH VỤ WINDOWS DEPLOYMENT SERVICES 27 3.4.1 Cấu hình Windows Deployment Services 28 3.4.2 Bổ sung file ảnh thực thi 28 3.5 CÀI ĐẶT SYSTEM CENTER VIRTUAL MACHINE MANAGER .28 3.5.1 Cài đặt Microsoft center virtual machine manager Self-Service Portal (SSP) .29 3.6 THIẾT LẬP TÀI KHOẢN .30 3.6.1 Yêu cầu sở hạ tầng 32 3.6.2 Tạo máy ảo 38 3.6.3 Phân quyền sử dụng 40 3.7 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG 41 KẾT LUẬN 43 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SÁCH THAM KHẢO: 44 NHÂN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN .45 Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NIST National Institute of Standards and Technology SaaS Software as a Service SOA Service Oriented Architecture PaaS Platform as a Service IaaS Instructure as a Service WAN Wide Area Network VM Virtual Machine API Application Programming Interface SAN Storage Area Network SSH Secure Shell AWS Amazon Web Services API Application Programming Interface QoS Quality of Service SCVMM System Center Virtrual Machine Manager SCVMMSPP System Center Virtrual Machine Manager Self-Service Portal Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT Đồ án tốt nghiệp Đại học MỞ ĐẦU Trong vài năm qua, Công nghệ thông tin bắt đầu với mơ hình Điện tốn đám mây Mặc dù điện toán đám mây cách khác để cung cấp tài ngun máy tính, khơng phải cơng nghệ mới, châm ngịi cách mạng cách cung cấp thông tin dịch vụ tổ chức Lúc đầu loại máy tính lớn, có cấu hình mạnh triển khai lưu trữ liệu, chạy ứng dụng mơ hình khách - chủ Đệ có máy chủ có cấu hình theo ý muốn phần mềm chạy máy chủ người ta phải bỏ chi phí lớn Chi phí lắp đặt, nâng cấp, phòng máy, điều hòa nhiệt độ cho phòng máy chủ.vv Tính linh hoạt điện tốn đám mây chức phân phát tài nguyên theo yêu cầu Điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng tài nguyên tích lũy hệ thống Trước điện toán đám mây, trang web ứng dụng dựa máy chủ thi hành hệ thống cụ thể Với đời điện toán đám mây, tài nguyên sử dụng máy tính ảo Cấu hình hợp cung cấp mơi trường ứng dụng thực cách độc lập mà không quan tâm đến cấu hình cụ thể Ngồi điện toán đám mây, làm giảm số khoản chi tiêu bắt buộc kết hợp với việc quản lý nguồn tài nguyên khác toàn doanh nghiệp cụ thể Cuối cùng, mơ hình điện tốn đám mây cung cấp linh hoạt kinh doanh Nhờ khả điều chỉnh mở rộng doanh nghiệp đáp ứng dễ dàng nhu cầu hạ tầng thay đổi Lý chọn đề tài - Trong bối cảnh kinh tế suy thoái Việt Nam, doanh nghiệp vừa nhỏ gặp nhiều khó khăn việc lựa chọn sử dụng giải pháp CNTT từ đơn vị cung cấp dịch vụ email, web, hosting, lưu trữ,… Ngay tự xây dựng phận IT chuyên phục vụ đáp ứng nhu cầu riêng, doanh nghiệp gặp phải vấn đề chi phí mua, xây dựng sở hạ tầng, đào tạo nhân lực, tuyển dụng, trả lương trì đội ngũ IT… Việc sử dụng mơ hình điện tốn đám mây theo hướng dịch vụ (Dùng trả nhiêu) giúp doanh nghiệp giải hầu hết khó khăn Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu điện toán đám mây Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT Đồ án tốt nghiệp Đại học - Triển khai cơng nghệ điện tốn đám mây môi trường giả lập sử dụng phần mềm Microsoft System Center Virtual Machine Manager Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình cung cấp dịch vụ truyền thống mơ hình điện tốn đám mây - Nghiên cứu triển khai ứng dụng mơ hình điện tốn đám mây Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu tài liệu liên quan điện toán đám mây dịch vụ cung cấp nên điện toán đám mây - Triển khai thực nghiệm môi trường ảo Hyper-V để kiểm chứng lý thuyết nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Các giải pháp điện toán đám mây cho phép ứng dụng, tiện ích cơng nghệ cung cấp dịch vụ thuận tiện cho người dùng - Điện toán đám mây (Thuật ngữ tiếng Anh: Cloud Computing, hay còn biết đến với tên gọi “Điện toán máy chủ ảo”) là mô hình máy tính dựa nền tảng phát triển của Internet Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT Đồ án tốt nghiệp Đại học CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Đám mây (cloud) mơ hình mà thơng tin lưu trữ, tính tốn, xử lý máy chủ đặt Internet Do đó, điện tốn đám mây hiểu cách thức áp dụng kỹ thuật điện toán dựa Internet Người sử dụng làm việc với thơng tin mà không cần phải hiểu biết công nghệ, kỹ thuật hạ tầng sở đám mây, Khách hàng sẽ không còn lo ngại các kiến thức chuyên môn để điều khiển công nghệ, máy móc và sở hạ tầng, mà các chuyên gia “đám mây” của các nhà cung cấp sẽ giúp thực hiện điều đó Thuật ngữ "đám mây" lối nói ẩn dụ mạng Internet liên tưởng độ phức tạp sở hạ tầng bên Ở mơ hình điện tốn, lĩnh vực liên quan đến công nghệ thông tin cung cấp dạng "dịch vụ", cho phép khách hàng truy cập vào dịch vụ nhà cung cấp "trong đám mây" mà khơng cần phải có kiến thức, kinh nghiệm cơng nghệ, không cần quan tâm đến sở hạ tầng bên Tài nguyên, dữ liệu, phần mềm và các thông tin liên quan quản lý các máy chủ ảo (chính là các “đám mây”) “Ứng dụng điện toán đám mây” ứng dụng trực tuyến Internet Trình duyệt giao diện ứng dụng vận hành liệu lưu trữ xử lý máy chủ nhà cung cấp ứng dụng Điện tốn đám mây tính tốn, sử dụng phần mềm, truy cập liệu dịch vụ lưu trữ mà khách hàng khơng cần biết vị trí địa lý cấu hình hệ thống cung cấp dịch vụ Viện Tiêu chuẩn Công nghệ (NIST) đưa nghĩa định nghĩa cụ thể: “Điện toán đám mây mơ hình cho phép vị trí thuận tiện, khách hàng truy cập mạng theo yêu cầu chia sẻ tài nguyên máy tính (mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng dịch vụ) nhanh chóng từ nhà cung cấp Trong trường hợp xấu phải cung cấp dịch vụ hoạt động mức cao nhất” Hiểu theo cách khác, điện toán đám mây thực kết hợp nhiều cơng nghệ có (SOA-Service Oriented Architecture - Kiến trúc hướng dịch vụ) với ý tưởng để tạo giải pháp công nghệ thông tin đầy đủ Với ưu điểm việc áp dụng mô hình điện tốn đám mây hướng lựa chọn tất yếu tương lai Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT Đồ án tốt nghiệp Đại học 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Khái niệm điện toán đám mây xuất từ năm 1960 trở lại đây, John McCarthy phát biểu “một ngày tính tốn tổ chức tiện ích cơng cộng” Các đặc điểm điện toán đám mây tạo khả co giản, cung cấp tiện ích trực tuyến, với khả xem vô hạn Thuật ngữ “Điện toán đám” mây xuất bắt nguồn từ ứng dụng “Điện toán lưới” (grid computing) thập niên 1980, “Điện toán theo nhu cầu” (utility computing) “Phần mềm dịch vụ” (SaaS) Amazon góp vai trị quan trọng phát triển điện toán đám mây cách đại hóa trung tâm liệu Hầu hết mạng máy tính tạo sử dụng 10% lực thời điểm Với kiến trúc điện toán đám mây giúp tối ưu lực làm việc máy chủ Amazon bắt đầu phát triển sản phẩm để cung cấp điện toán đám mây cho khách hàng tung ra: Amazon Web Services (AWS) tiện ích máy tính Trong năm 2007, Google, IBM số trường đại học bắt tay vào nghiên cứu dự án điện tốn đám mây với quy mơ lớn Vào đầu năm 2008, Eucalyptus trở thành mã nguồn mở cho AWS API, nên tảng tương thích cho việc triển khai đám mây riêng tư Đầu năm 2008, OpenNebula tài trợ dự án kho lưu trữ trở thành phần mềm mã nguồn mở triển khai đám mây riêng, đám mây lai liên đoàn đám mây Trong năm đó, nỗ lực tập trung vào việc cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) để đảm bảo đám mây hoạt động, thuộc dự án ủy ban IRMOS tài trợ Đến năm 2008, Gartner nhận thấy tiềm điện toán đám mây đưa làm dịch vụ cung cấp cho khách hàng 1.3 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Mơ hình điện tốn đám mây có đặc điểm sau: - Sự linh động (Agility) giúp người dùng nhanh chóng sử dụng dịch vụ khơng tốn đầu tư vào xây dựng sở hạ tầng - Giao diện lập trình ứng dụng (Application Programming Interface - API) giúp người lập trình tiếp cận tương tác với phần mềm đám mây thông qua giao diện sử dụng - Chi phí (Cost) giảm đáng kể sử dụng đám mây cơng cộng, chi phí vốn để xây dựng sở hạ tầng chuyển qua cho hoạt động khác Điều bỏ qua rào cản thuế quan, sở hạ tầng cung cấp bên thứ ba không cần Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT Đồ án tốt nghiệp Đại học phải mua lần để tính tốn hay sử dụng cơng việc khơng thường xun tính tốn chun sâu - Độc lập vị trí thiết bị (Device and location independence) cho phép người dùng truy cập hệ thống với nơi đâu trình duyệt nào, vị trí từ thiết bị sử dụng máy tính hay thiết bị di động Khi sở hạ tầng cung cấp bên thứ ba khách hàng truy cập thơng qua Internet - Cho phép chia sẻ nguồn tài nguyên tính chi phí sử dụng cho nên:  Tập trung đầu tư sở hạ tầng  Chia sẻ để tăng hiệu suất hoạt động  Cải tiến hệ hiệu suất hệ thống - Độ tin cậy (Reliability) cải tiến thơng qua góp ý khách hàng giúp điện tốn đám mây hồn thiện, thiết kế phù hợp cho việc kinh doanh khắc phục lỗi ảnh hưởng tới hệ thống khách hàng - Khả mở rộng (Scalability) thông qua việc cung cấp động mở rộng tùy theo yêu cầu khách hàng - Bảo mật (Security) tập trung liệu, gia tăng hình thức bảo mật Các mối quan tâm như: quyền kiểm soát liệu nhạy cảm thiếu bảo mật nơi lưu trữ liệu Bảo mật đặt lên hàng đầu, nhiệm vụ an ninh phía bên nhà cung cấp phải đạm bảo khách hàng sử dụng Nhà cung cấp thường xuyên ghi nhật kí truy cập, để theo dõi quản lí - Bảo trì (Maintenance) ứng dụng điện tốn đám mây dễ dàng thực cơng việc chúng không cài đặt máy tính người dùng 1.4 SO SÁNH VỚI CƠNG NGHỆ KHÁC Điện tốn đám mây xuất kèm theo nhiều đặc tính cơng nghệ, nên khơng thể nhầm lẫn với số công nghệ sau:  Autonomic computing hệ thống máy tính có khả tự quản lí  Mơ hình Khách-chủ (Client-Server model) tính tốn theo hình thức client-server phổ biến rộng rãi cho ứng dụng phân tán nào, để phân biệt nhà cung cấp dịch vụ (máy chủ) người u cầu dịch vụ (khách hàng)  Tính tốn lưới (Grid computing) hình thức tính tốn phân tán tính tốn song song, nhờ mà siêu máy tính ảo liên kết với để phối hợp tính tốn cơng việc lớn Nguyễn Thanh Hùng – 49K – Khoa CNTT