Báo cáo đề tài CLOUD COMPUTING

Báo cáo đề tài 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 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 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 không 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, công 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 trơng 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 toán 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” CLOUD COMPUTING Theo Gartner (http://www.buildingthecloud.co.uk/) : “Một mô 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 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 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 CLOUD COMPUTING V Đặc điểm cloud computing Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả cung cấp sẵn tài nguyên sở hạ tầng cơng 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 thông 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 khôi 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 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 tốn 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 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 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 không 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 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 ngun thuê đầy đủ dịch vụ bên 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 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 CLOUD COMPUTING tính tốn cho máy ảo Các thành phần máy Host thực giao diên hỗ trợ mô hình hóa mơ 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 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 khơng 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 nguyên theo thời gian không gian Mơ hình chợ Cloud Hỗ trợ dịch vụ đóng vai trị người mơi giới nhà cung cấp dịch vụ Cloud khác hàng thông qua dich vụ so trùng điểm nhấn Cloud computing Hơn 17 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 thông chi phí liên quan có liên hệ với việc sử dụng tài ngun 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 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 tốn theo u cầu Ian Foster cộng thừa nhận “Bằng việc chuẩn hóa giao thức sử dụng để u cầu sức mạnh tính tốn họ thúc đẩy 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 khơng cung cấp sức mạnh tính tốn mà 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 mơ 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 tồn 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 công nghiệp hàng đầu nhanh chóng tiếp cận Cloud Computing để giải tốn nhu cầu tính tốn 19 ... giải tốn lớn khách hàng Hình 3: Mơ hình tổng quan cloud computing 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... khách hàng nhà cung cấp 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,