Nghiên cứu mô hình cung cấp tài nguyên trong Điện toán Đám mây case study xây dựng máy chủ ảo với microsoft azure cloud computing services

Một trong những lý do quan trọng để nghiên cứu mô hình cung cấp tài nguyêntrong điện toán đám mây là sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tinvà nhu cầu ngày càng tăng về khả năn

Phan Văn Ngọc

20IT10420IT060

Giáo Viên Hướng Dẫn: TS Nguyễn Hà Huy Cường

Phan Văn Ngọc

20IT10420IT060

NHẬN XÉT

……

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 20….

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án với sự giúp đỡ tạo điều kiện của trường Đại HọcViệt -Hàn, sự góp ý của các bạn và đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp, chỉ bảo tận tình củagiảng viên bộ môn Điện Toán Đám Mây là TS Nguyễn Hà Huy Cường em đã hoànthành đề tài cùng với bản báo cáo đúng thời gian quy định

Với khả năng và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rấtmong nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện của giảng viên để em hoàn thiệnhơn đề tài nghiên cứu trong thời gian tới

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức còn nhiều hạn chế nên luận văn của

em không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô

và các bạn để em có thể hoàn thiện và khắc phục những thiếu sót của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

NHẬN XÉT 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

I Giới thiệu về Cloud computing: 6

II Mô hình cấp tài nguyên: 10

III Microsoft Azure: 11

IV Tiểu kết chương I 13

CHƯƠNG 2: 14

I Xây dựng đám mây private 14

II Mô hình cung cấp tài nguyên (nVM – out – of – N PM) 15

III Cơ sở doanh nghiệp cần xây dựng đám mây 17

IV Tiểu kết chương II 18

CHƯƠNG 3: DEMO 20

I Môi trường thực nghiệm 20

II Cài đặt và thiết lập Microsoft Azure 20

III Kết quả 22

IV Tiểu kết chương 3 22

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 23

I Kết quả 23

II Hướng phát triển 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

Một trong những lý do quan trọng để nghiên cứu mô hình cung cấp tài nguyêntrong điện toán đám mây là sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin

và nhu cầu ngày càng tăng về khả năng linh hoạt, tính bảo mật và quản lý hiệuquả của các hệ thống máy chủ và tài nguyên Điện toán đám mây đáp ứngnhững yêu cầu này bằng cách cung cấp tài nguyên máy chủ theo nhu cầu vàgiảm thiểu sự phụ thuộc vào các tài nguyên vật lý truyền thống

II. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

• Mục tiêu chung

Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu và triển khai mô hình cung cấp tàinguyên trong lĩnh vực điện toán đám mấy, tập trung vào sử dụng dịch vụMicrosoft Azure Mục tiêu này bao gôm:

• Nắm vững kiến thức về Microsoft Azure và điện toán đám mây

• Xây dựng một mô hình máy chủ ảo sự dụng dịch vụ Azure

• Đánh giá tính ổn định và tính bảo mật của mô hình triển khai

• Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu bao gồm :

• Tìm hiểu các khái niệm và công nghệ liên quan đến điện toán đám mây

và Microsoft Azure

• Triển khịa thực tế mô hình cung cấp tài nguyên trong lĩnh vực điện toánđám mấy với sự dụng chính của dịch vụ Microsoft Azure

• Đánh giá tính ổn định và bảo mật của hệ thống triển khai

III. Phương pháp nghiên cứu

• Lý thuyết

• Nghiên cứu về các khái niệm và nguyên tắc cơ bản liên quan đến điệntoán đám mây và Microsoft Azure

• Xem xét các tài liệu tham khảo, sách báo, và nguồn tư liệu trực tuyến đểhiểu về mô hình cung cấp tài nguyên trong điện toán đám mây

• Thực nghiệm

• Xây dựng mô hình máy chủ ảo sự dụng Microsoft Azure

• Đánh giá hiệu suất, tính ổn định và tính bảo mật của hệ thống triển khai

• Thu nhập dữ liệu và kết quả từ các thực nghiệm để đưa ra đánh giá và kếtluận

IV. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này mang lại ý nghĩa lớn về mặt khoa học và thực tiễn Ý nghĩakhoa học bao gồm:

• Nâng cao hiểu biết về điện toán đám mây và dịch vụ Microsoft Azure

• Đóng góp kiến thức và kinh nghiệm về việc xây dựng máy chủ ảo trongmôi trường điện toán đám mây

• Cung cấp cơ sở cho việc triển khai các dự án tương tự trong các tổ chức

và trường học khác

V. Bố cục đồ án

Báo cáo này được chia thành các phần chính:

1 Mở đầu: Gồm đặt vấn đề, mục tiêu, phạm vi nghiên cứu,phương phápnghiên cứu và ý nghĩa khoa học

2 Chương I: Tổng quan

3 Chương II: Bài toán xây dựng đám mây riêng

4 Chương III: Demo

5 Kết luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

I Giới thiệu về Cloud computing:

Cloud computing là sự tổng hòa các khái niệm như Web service, Web 2.0

và các khái niệm mới khác cũng như các xu hướng công nghệ nổi bật, dựa trên nềntảng Internet nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng Ví dụ, dịch vụ GoogleApplication Engine hay Amazon EC2 cung cấp những ứng dụng liên quan đếnmua bán trực tuyến, được truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và

dữ liệu đều được lưu trữ trên các server hay các datacenter

Cloud computing còn được định nghĩa là mô hình cung cấp các tài nguyên

hệ thống máy tính (như network, server, storage, ứng dụng và dịch vụ), đặc biệt làkhả năng lưu trữ và khả năng tự động xử lý mà người dùng không quản trị mộtcách trực tiếp Cloud computing còn được mô tả việc nhiều người dùng sử dụngtài nguyên của các data center thông qua Internet Các hệ thống Cloud computingthường phân tán các tính năng tại các vị trí khác nhau trong các cụm server

Hình 1-1 Mô hình Cloud Computing

Cloud computing đạt được hiệu quả kinh tế do sự chia sẻ tài nguyên, cụ thể

là cho phép các doanh nghiệp giảm chi phí về cơ sở hạ tầng Sự phát triển của cácmạng công nghệ tốc độ cao, giá thành của máy tính và các thiết bị lưu trữ thấpcũng như việc triển khai rộng rãi ảo hóa phần cứng, kiến trúc hướng dịch vụ, môhình tự động hóa và các tiện ích máy tính sẵn có đã dẫn đến sự hình thành và pháttriển của cloud computing

Theo NIST (Viện Quốc gia về tiêu chuẩn và công nghệ Mỹ), Cloudcomputing gồm năm đặc tính cơ bản: On-demand self-service, Broad networkaccess, Resource pooling, Rapid elasticity or expansion và Measured service.Trong đó, On-demand selfservice được hiểu là khách hàng có thể tự quản lý dịch

vụ của bản thân mà không cần sự trợ giúp của đơn vị IT ngoài hoặc nhà cung cấphosting Broad network access được hiểu là các dịch vụ cloud cần được truy cậpthông qua các công nghệ mạng thông thường Resource pooling được hiểu là cácdịch vụ chạy trong datacenter sử dụng chung hạ tầng và được chia sẻ với nhiềungười dùng khác nhau Rapid elasticity or expansion được hiểu là dịch vụ cloud

có khả năng dễ dàng thay đổi theo đúng nhu cầu thực tế Các dịch vụ phải đượcthêm hay bớt theo đúng nhu cầu Measured service được hiểu là dịch vụ cloud có

khả năng tối ưu tài nguyên sử dụng của người dùng và được cập nhật thườngxuyên.

Ba mô hình dịch vụ được NIST trình bày dùng để định nghĩa các dịch vụcung cấp trong Cloud computing bao gồm: Software as a Service (SaaS), Platform

as a Service (PaaS) và Infrastructure as a Service (IaaS) Trong mô hình Software

as a Service (SaaS), các phần mềm chạy trên datacenter và được quản lý bởi nhàcung cấp dịch vụ Microsoft Office 365 là ví dụ điển hình của mô hình SaaS.Trong mô hình Platform as a Service (PaaS), một server chạy trên datacenter vàđược quản lý bởi nhà cung cấp dịch vụ Tuy nhiên người dùng được quản lý cácứng dụng và lưu trữ dữ liệu trên server Ngoài Windows Azure, Amazon WebService (AWS) là ví dụ điển hình trong mô hình này Trong mô hình Infrastructure

as a Service (IaaS), server chạy trên datacenter của nhà cung cấp dịch vụ nhưngđược quản lý hoàn toàn bởi người dùng Mọi chương trình, ứng dụng chạy trênserver được quản lý bởi người dùng: bao gồm các OS (bất kỳ hệ điều hành nào),các ứng dụng và data lựu trữ trên Server

Ngoài ra, NIST cũng liệt kê bốn mô hình triển khai cho Cloud computingbao gồm: Private Cloud, Public Cloud, Community Cloud và Hybrid Cloud Môhình Private Cloud là mô hình mà cơ sở hạ tầng được triển khai dành cho chỉ duynhất một khách hàng Mỗi hệ thống Private Cloud có thể được đặt tại datacentercủa người dùng nhưng cũng có thể được đặt tại datacenter của nhà cung cấp dịch

vụ Các hệ thống Private Cloud có thể được quản lý bởi người dùng, các nhà cungcấp dịch vụ hoặc một đơn vị thứ ba chuyên cung cấp các dịch vụ Cloud Tuynhiên, người dùng luôn phải chịu toàn bộ chi phí cho giải pháp Các hệ thốngPublic Cloud là mô hình mà cơ sở hạ tầng được triển khai để tất cả mọi người, đều

có thể sử dụng, không giới hạn số lượng, đối tượng người dùng (đó có thể là ngườidùng cá nhân hoặc các công ty lớn) Public Cloud được sử dụng phổ biến và dễdàng Mirosoft Office 365, Microsoft Azure, Amazon Web Service (AWS) vàNTC Cloud Server là những ví dụ điển hình cho giải pháp Public Cloud Mô hìnhCommunity Cloud là mô hình mà cơ sở hạ tầng được chia sẻ cho nhiều tổ chức

hoặc người dùng có chung mục đích Việc quản lý một Community Cloud có thể

do một tổ chức hoặc một đơn vị thứ ba chuyên cung cấp các dịch vụ Cloud Môhình Hybrid Cloud là mô hình mà cơ sở hạ tầng được kết hợp từ 3 mô hình Cloud

kể trên Trong hệ thống Mirosoft Office 365, có thể các mailbox được lưu trữtrong hệ thống của Microsoft datacenter, nhưng cũng có thể kết hợp với ExchangeServer và các mailbox dùng riêng Kết hợp lại, tạo nên một hệ thống lai – hybridmessaging system

Trong phạm vi triển khai của luận văn, mô hình Private Cloud được sửdụng để triển khai cài đặt

I.1 Các phân lớp (IaaS, PaaS, SaaS)

IaaS cung cấp các tài nguyên về hạ tầng CNTT như máy chủ ảo, lữu trữ,mạng cho khách hàng, khách hàng có quyền có quyền kiếm soát và quản lýtài nguyên hạ tầng như hệ điều hành, lưu trữ, ứng dụng

Ưu điểm

• Linh hoạt, có thể điều chỉnh tài nguyên dễ dàng

• Chi phí thấp hơn truyền thống

• Không cần bảo trì hạ tầng

Nhược điểm

• Ít tính năng quản lý và bảo mật hơn PaaS và SaaS

• Khách hàng vẫn phải quản trị hệ điều hành, update phần mềm

PaaS (Platform as a Service) cung cấp nền tảng để khách hàng phát triển,triển khai và quản lý ứng dụng mà không cần quản lý phần cứng, hệ điềuhành

Ưu điểm

• Giảm chi phí bảo trì, nâng cấp phần mềm

• Khả năng truy cập mọi lúc, mọi nơi

• Thanh toán dựa trên nhu cầu sử dụng thực tế

Nhược điểm

• Ít khả năng tùy biến và kiểm soát

• Phụ thuộc vào nhà cung cấp

I.2 Phân loại ( Private, Public, Hybrid )

Private cloud:

• Đám mây do một tổ chức xây dựng và quản lý cho nội bộ sử dụng

• Có thể do chính tổ chức đầu tư hạ tầng và vận hành hoặc thuê nhàcung cấp dịch vụ quản lý

• Tài nguyên được cung cấp trên cơ sở ảo hóa

• Đảm bảo tính riêng tư, an ninh và tuân thủ các chính sách nội bộ

• Kết hợp cả private cloud và public cloud

• Một phần hạ tầng nằm trong public cloud và một phần trong privatecloud của doanh nghiệp

• Cho phép doanh nghiệp linh hoạt lựa chọn để tối ưu chi phí và hiệuquả hoạt động

II Mô hình cấp tài nguyên:

Trong môi trường điện toán đám mây, tài nguyên máy tính như CPU, bộ nhớRAM, dung lượng lưu trữ được cung cấp cho người dùng dưới dạng các máy ảo

Có hai mô hình cấp phát tài nguyên chính như sau:

Mô hình một máy ảo trên một máy chủ vật lý (1VM-1PM)

- Theo mô hình này, một máy chủ vật lý sẽ được ảo hóa thành một máy ảo duynhất và toàn bộ tài nguyên phần cứng của máy chủ đó sẽ được cấp cho máy ảo

đó Máy ảo được cài đặt và vận hành trực tiếp trên phần cứng thông qua phầnmềm ảo hóa như VMware, Hyper-V Người dùng sẽ có toàn quyền kiểm soát

và quản lý máy ảo

- Ưu điểm của mô hình này là hiệu năng cao, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏitài nguyên lớn Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cao và tốn nhiều năng lượnghơn Mô hình phù hợp với các doanh nghiệp có nhu cầu máy chủ riêng biệt vàđộc lập về tài nguyên

Mô hình nhiều máy ảo trên nhiều máy chủ vật lý (nVM-nPM)

- Theo mô hình này, tài nguyên được cấp phát từ nhiều máy chủ vật lý cho nhiềumáy ảo Các máy ảo có thể dùng chung tài nguyên với nhau và được cấp phátmột cách động dựa trên yêu cầu sử dụng Ví dụ CPU đến từ máy chủ A, bộ nhớ

từ máy chủ B, lưu trữ từ máy chủ C

- Ưu điểm của mô hình này là tối đa hóa hiệu quả sử dụng tài nguyên, độ bềncao và khả năng mở rộng tốt Tuy nhiên, việc quản lý và vận hành phức tạphơn Mô hình phù hợp với môi trường điện toán đám mây để cung cấp tàinguyên một cách linh hoạt

III Microsoft Azure:

Microsoft Azure, thường gọi tắt là Azure, là một trong những dịch vụ đám mâyhàng đầu trên thế giới được cung cấp bởi Microsoft Nó là một nền tảng điện toánđám mây toàn diện, cung cấp một loạt các dịch vụ và tài nguyên để phục vụ cả cánhân và tổ chức trong việc xây dựng, triển khai và quản lý ứng dụng và hệ thốngtrực tuyến Dưới đây là một số điểm quan trọng về Microsoft Azure:

1 Đa Dạng Các Dịch Vụ:

Azure cung cấp một loạt các dịch vụ điện toán, lưu trữ, cơ sở dữ liệu, trí tuệ nhântạo (AI), IoT (Internet of Things), và nhiều dịch vụ khác Người dùng có thể tùychỉnh và tích hợp các dịch vụ này để đáp ứng nhu cầu cụ thể của họ

2 Mô Hình Đám Mây Đa Lớp:

Azure hỗ trợ cả ba mô hình điện toán đám mây cơ bản, bao gồm:

- Infrastructure as a Service (IaaS): Cho phép bạn thuê các máy chủ ảo, lưu trữ,

và mạng

- Platform as a Service (PaaS): Cung cấp môi trường phát triển ứng dụng để pháttriển và triển khai ứng dụng mà không cần quan tâm đến cơ sở hạ tầng

3 Toàn Cầu và Các Trung Tâm Dữ Liệu:

Azure có mạng lưới trung tâm dữ liệu toàn cầu tại nhiều quốc gia và vùng lãnhthổ, giúp đảm bảo sự linh hoạt và tính sẵn sàng cao Người dùng có thể triển khaiứng dụng và dịch vụ gần với người dùng cuối để cải thiện hiệu suất và độ trễ

4 Bảo Mật và Tuân Thủ Quy Định:

Azure đảm bảo tính bảo mật thông qua các cơ chế như mã hóa dữ liệu, kiểm soáttruy cập và giám sát liên tục Nó cũng tuân thủ nhiều quy định và tiêu chuẩn bảomật quốc tế, như GDPR và HIPAA, để đảm bảo rằng dữ liệu và ứng dụng của bạnđược bảo vệ

5 Độ Linh Hoạt và Thanh Toán Theo Nhu Cầu:

Azure cho phép bạn trả tiền theo mức sử dụng, điều này có nghĩa bạn chỉ trả chonhững tài nguyên và dịch vụ mà bạn thực sự sử dụng Điều này giúp bạn tiết kiệmchi phí và tối ưu hóa tài nguyên.

6 Cộng Đồng và Hỗ Trợ Khách Hàng:

Azure có một cộng đồng lớn của người dùng và một hệ thống hỗ trợ khách hàngmạnh mẽ Bạn có thể tìm kiếm thông tin và hỗ trợ từ cộng đồng hoặc tương táctrực tiếp với đội ngũ hỗ trợ của Azure

7 Hệ Sinh Thái Phát Triển Ứng Dụng:

Azure tích hợp với các công cụ phát triển phổ biến như Visual Studio, GitHub vàJenkins, giúp bạn dễ dàng phát triển, triển khai và quản lý ứng dụng Nó cũng hỗtrợ nhiều ngôn ngữ lập trình, công nghệ, và khung làm việc, giúp phát triển ứngdụng trở nên đa dạng và mạnh mẽ

8 Internet of Things (IoT) và Trí Tuệ Nhân Tạo (AI):

Azure cung cấp các dịch vụ và công cụ để phát triển ứng dụng IoT và tích hợp trítuệ nhân tạo Điều này cho phép bạn xây dựng và triển khai các ứng dụng thôngminh, từ quản lý các thiết bị IoT đến phân tích dữ liệu và dự đoán

IV Tiểu kết chương I

Chương 1 đã trình bày sự giới thiệu về cloud computing và mô hình cấp tài nguyên trong lĩnh vực này Dưới đây là một số điểm quan trọng đã được bàn luận trong chương này:

- Cloud Computing và Định Nghĩa: Cloud computing là một mô hình công nghệ dựa trên internet cho phép người dùng truy cập và sử dụng các dịch vụ và tài nguyên máy tính qua mạng, thay vì phải quản lý và duy trì cơ sở hạ tầng máy tính truyền thống Nó bao gồm nhiều loại dịch vụ, bao gồm SaaS, PaaS và IaaS

- Đặc Điểm Quan Trọng của Cloud Computing: Các đặc điểm quan trọng của cloud computing theo định nghĩa của NIST bao gồm On-demand self-service, Broad network access, Resource pooling, Rapid elasticity or expansion, và Measured service Điều này bao gồm tính tự động hóa, khả năng mở rộng dựa trên nhu cầu, và khả năng tối ưu hóa tài nguyên

- Mô Hình Cung Cấp Dịch Vụ: Các mô hình cung cấp dịch vụ trong cloud computing bao gồm Software as a Service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), và Infrastructure as a Service (IaaS) Mỗi mô hình cung cấp một cấp độkhác nhau của kiểm soát và quản lý cho người dùng