Cloud Computing là m t mô hình dộ ịch chuyển, trong đó tính toán được d ch chuyị ển t ừ máy tính cá nhân và thậm chí cả những máy chủ ứng dụng của các doanh nghiệp riêng lẻ vào một Cloud
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: XỬ LÝ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG TÌM HIỂU, MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG CLOUD COMPUTING THÁI THANH SƠN Hà Nội, 11/2009 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205163031000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: XỬ LÝ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG TÌM HIỂU, MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG CLOUD COMPUTING THÁI THANH SƠN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THÚC HẢI Hà Nội, 11/2009 Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn nghiên cứu thân Các nghiên cứu luận văn dựa tổng hợp lý thuyết hiểu biết thực tế mình, khơng chép từ luận văn khác Mọi thơng tin trích dẫn tn theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng tài liệu tham khảo Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với nội dung viết luận văn Học viên thực Thái Thanh Sơn Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất người giúp đỡ, hỗ trợ thực luận văn này, xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cho phép tạo điều kiện để em thực luận văn Luận văn khơng thể hồn thành khơng có giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo, giáo sư Nguyễn Thúc Hải, người thầy hướng dẫn em Em xin chân thành biết ơn bảo, định hướng nghiên cứu thực hiện, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt cho em suốt trình thực đề tài Con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ, bậc sinh thành chịu thương, chịu khó ni dưỡng, hỗ trợ, động viên, ủng hộ lúc khó khăn để có ngày hơm Em xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô Viện Công nghệ Thơng tin Truyền thơng tận tình bảo, rèn luyện, truyền đạt tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm quý báu cho em suốt năm học vừa qua Học viên thực Thái Thanh Sơn Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ CÁC CHỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING 13 1.1 Cloud Computing 14 1.2 Sơ lược lịch sử Cloud Computing 16 1.2.1 Client/Server Computing: Tập trung ứng dụng lưu trữ .16 1.2.2 Peer-to-Peer Computing: Chia sẻ tài nguyên 17 1.2.3 Distributed Computing: Cung cấp sức mạnh tính tốn nhiều 17 1.2.4 Collaborative Computing: Làm việc nhóm 17 1.2.5 Cloud Computing: Bước cộng tác .18 1.3 Ưu điểm Cloud Computing 18 1.3.1 Giảm chi phí phần cứng cho người dùng 18 1.3.2 Hiệu xử lý nâng cao 18 1.3.3 Giảm chi phí đầu tư sở hạ tầng 18 1.3.4 Giảm chi phí bảo trì hệ thống 19 1.3.5 Sử dụng phần mềm với chi phí thấp 19 1.3.6 Cập nhật nhanh 19 1.3.7 Không gian lưu trữ lớn .20 1.3.8 Nâng cao độ an toàn 20 1.3.9 Tăng tính tương thích 20 1.3.10 Cộng tác nhóm 20 1.4 Nhược điểm Cloud Computing .21 1.4.1 Yêu cầu phải có kết nối Internet .21 1.4.2 Không làm việc tốt với kết nối chậm 21 1.4.3 Tốc độ xử lý chậm 21 Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing 1.4.4 Tính bị giới hạn .21 1.4.5 Dữ liệu lưu trữ khơng an tồn 22 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ HỖ TRỢ CLOUD COMPUTING 23 2.1 Kiến trúc Cloud Computing 23 2.1.1 Khung SPI cho Cloud Computing 23 2.1.2 Mơ hình dịch vụ Cloud Computing 24 2.1.2.1 SaaS-Mơ hình phần mềm dịch vụ .24 2.1.2.2 PaaS-Mơ hình tảng dịch vụ 25 2.1.2.3 IaaS-Mơ hình hạ tầng dịch vụ 26 2.1.3 Các mơ hình triển khai Cloud Conputing 27 2.1.3.1 Public Clouds .28 2.1.3.2 Private Clouds 29 2.1.3.3 Hybrid Clouds 29 2.2 Các công nghệ hỗ trợ Cloud Computing .30 2.2.1 Các thiết bị truy cập Cloud Computing 31 2.2.2 Trình duyệt mơ hình thin clients 32 2.2.3 Truy cập băng thông tốc độ cao 32 2.2.4 Data Centers Server Farms 32 2.2.5 Thiết bị lưu trữ 33 2.2.6 Virtualization-Cơng nghệ ảo hóa 33 2.2.7 APIs- Giao diện lập trình ứng dụng 35 2.2.8 Web service Service Oreinted Architecture (SOA) .37 2.2.9 Web 2.0 .38 2.2.10 Programming model .39 2.3 Ví dụ Cloud Computing 39 2.3.1 Amazon Web Services (IaaS) 39 2.3.2 Google (SaaS, PaaS) 40 2.3.3 Microsoft Azure Services Platform (PaaS) 41 Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG MÔI TRƯỜNG CLOUD COMPUTING 42 3.1 Đặt vấn đề .42 3.2 Các khái niệm thuật ngữ .44 3.2.1 User 44 3.2.2 Broker .45 3.2.3 Tài nguyên 45 3.2.4 Kiến trúc Market-Oriented Cloud 46 3.2.5 Federation Cloud Computing-Liên hiệp Cloud Computing .49 3.3 Kiến trúc CloudSim .51 3.3.1 SimJava .51 3.3.2 GridSim 53 3.3.3 CloudSim 54 3.4 Mơ hình tài ngun- mơ đa tác vụ đa xử lý 57 3.4.1 Mô lập lịch tài nguyên time-shared .58 3.4.2 Mô lập lịch tài nguyên space-shared .62 3.5 Mơ hình hóa Clouds 65 3.5.1 Mơ hình hóa VM allocation 67 3.5.2 Mơ hình hóa Cloud Market .69 3.6 Thiết kế cài đặt CloudSim .70 3.6.1 Các lớp CloudSim 70 3.6.2 Luồng thực thể .78 3.6.3 Truyền thông thực thể 80 3.7 Các thử nghiệm đánh giá 81 3.7.1 Thử nghiệm mô không tải 81 3.7.2 Thử nghiệm có tải .85 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 90 4.1 Đánh giá 90 4.2 Hướng phát triển, mở rộng luận văn 90 Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 TÓM TẮT LUẬN VĂN 95 SUMMARY .96 Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Chi tiêu cho CNTT tồn giới năm 2008 2012 15 Hình 2.1: Mơ hình dịch vụ SPI 23 Hình 2.2: Public Cloud 29 Hình 2.3: Hybrid Cloud 30 Hình 2.4: Kiến trúc cơng nghệ hỗ trợ Cloud Computing 31 Hình 2.5: Mơi trường Sun xVM hypervisor .35 Hình 2.6: API hỗ trợ Cloud Computing 36 Hình 3.1: Mơ hình kiến trúc Kiến trúc Market-Oriented Cloud .49 Hình 3.2: Các đám mây mạng liên kết chúng thơng qua Cloud Exchange 50 Hình 3.3 Kiến trúc mô-đun GridSim 54 Hình 3.4: Kiến trúc lớp CloudSim 56 Hình 3.5: Thuật toán lập lịch chia sẻ tài nguyên time-shared 59 Hình 3.6: Phân bổ PE cho Cloudlet với lập lịch time-shared 60 Hình 3.7: Giản đồ lập lịch time-shared Cloudlets 61 Hình 3.8: Thuật toán lập lịch chia sẻ tài nguyên space-shared 63 Hình 3.9: Phân bổ PE cho Cloudlet với lập lịch time-shared 63 Hình 3.10: Giản đồ lập lịch space-shared Cloudlets 65 Hình 3.11: Các sách lập lịch cho VMs .68 Hình 3.12: Lớp VMMAllocationPolicy lớp mở rộng 73 Hình 3.13: Lớp VMScheduler lớp mở rộng .74 Hình 3.14: Lớp VMProvisioner lớp mở rộng 75 Hình 3.15: Lớp BWProvisioner lớp mở rộng 76 Hình 3.16: Lớp MemoryProvisioner lớp mở rộng .77 Hình 3.17: Biểu đồ lớp CloudSim 78 Hình 3.18: Luồng liệu mô 80 Hình 3.19: Các bước tạo Data Center 82 Thái Thanh Sơn Tìm hiểu, mơ hình hóa mơ Cloud Computing Hình 3.20: Tràn nhớ Heap q trình mơ với 90000 host .83 Hình 3.21: Tràn nhớ Heap q trình mơ với 100000 host .84 Hình 3.22: Thời gian thực mô 85 Hình 3.23: Bộ nhớ sử dụng trình thử nghiệm 85 Hình 3.24: Kịch thử nghiệm mơ có tải 86 Hình 3.25: Các bước tạo thực mô CloudSim 87 Hình 3.26: Thực thi tác vụ với lập lịch space-shared 88 Hình 3.27: Thực thi tác vụ với lập lịch time-shared 89 Thái Thanh Sơn