TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY Có rất nhiều định nghĩa được đưa ra theo nhiều góc nhìn khác nhau về một hệ thống tính toán đám mây như sau: Theo Wikipedia: “Tính toán đám mây (cloud computing) là một mô hình tính toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet”
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TIỂU LUẬN Đề tài: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY Giảng viên hướng dẫn: TS.Vũ Thị Hương Giang Học viên thực hiện: Đỗ Thị Nhâm Đoàn Minh Quân Nguyễn Việt Tiến Lớp: 12BCNTT2 Hà Nội – 2012 MỤC LỤC 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY 1 1.1. Giới thiệu tổng quan 1 1.1.1. Định nghĩa 1 1.1.2. Những đặc trưng của tính toán đám mây 2 1.1.3. Một số ứng dụng của tính toán đám mây 5 1.2. Các mô hình triển khai của tính toán đám mây 6 1.2.1. Các đám mây công cộng- Public cloud 6 1.2.2. Các đám mây riêng- Private cloud 7 1.2.3. Các đám mây lai- Hybrid cloud 8 1.2.4. Các đám cộng đồng- Community cloud 9 2. KIẾN TRÚC CỦA TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY 10 2.1. Dịch vụ phần mềm (SaaS: Software as a Services) 10 2.1.1. SaaS là gì 10 2.1.2. Đặc điểm của SaaS 14 2.2. Dịch vụ nền tảng (PaaS: Platform as a Service) 14 2.2.1. PaaS là gì 14 2.2.2. Đặc điểm của PaaS 15 2.2.3. Lợi ích và hạn chế khi sử dụng PaaS 17 3.3. Dịch vụ hạ tầng (Iaas: Infrastructure as a Service Operations) 18 3.3.1. IaaS là gì 18 3.3.2. Đặc điểm của IaaS 20 3.3.3. Lợi ích và hạn chế khi sử dụng IaaS 20 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY (CLOUD COMPUTING) 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY 1.1. Giới thiệu tổng quan 1.1.1. Định nghĩa Có rất nhiều định nghĩa được đưa ra theo nhiều góc nhìn khác nhau về một hệ thống tính toán đám mây như sau: Theo Wikipedia: “Tính toán đám mây (cloud computing) là một mô hình tính toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet” Theo Ian Foster: “Một mô hình tính toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng (platform) và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet. Tính toán đám mây là một dạng thức tính toán cung cấp các tài nguyên ảo hóa và có quy mô dưới dạng dịch vụ qua mạng Internet. Người dùng không cần tới những kiến thức chuyên môn để quản lý hạ tầng công nghệ này bởi phần việc đó là dành cho các nhà cung cấp dịch vụ”. Còn theo Synmatec định nghĩa: “Tính toán đám mây là 1 mạng kết nối của các tài nguyên máy tính sẵn có được cấp phát động theo cơ chế ảo hóa và có khả năng co dãn, tạo điều kiện cho người dùng có thể sử dụng dịch vụ theo nhu cầu dùng đến đâu trả tiền đến đó” Tóm lại tất cả định nghĩa trên hầu như đều nhằm minh họa tính toán đám mây là một mô hình bao gồm một số khía cạnh có lien quan đến mô hình phân phối và triển khai IT (các chương trình cũng như phần cứng) mới. Nói chung tính toán đám mây liên quan đến việc phân phối các tài nguyên tính toán đến người dùng, người dùng chỉ cần đi thuê dịch vụ mà không cần biết dịch vụ cho thuê nằm ở đâu, mấu chốt của vấn đề là Ảo hóa, không phụ thuộc vào vị trí địa lý, khi người sử dụng đặt ra yêu cầu của mình, hệ thống sẽ tự động gom nhặt các tài 1 nguyên để đáp ứng các yêu cầu đó. Mô hình tính toán đám mây (nguồn: Internet) VD : Một Data Center được đặt ở Hà Nội, khi có nhu cầu chuyền về thành phố Hồ Chí Minh thì bắt buộc phải di dời cả dữ liệu cùng với phần cứng, vì trước đây phần mềm còn phụ thuộc vào chúng. Hiện nay, khi đã áp dụng công nghệ ảo hóa thì phần mềm có xu hướng độc lập với phần cứng vật lý, điều đó có nghĩa là dữ liệu có thể di dời đi đâu bất kì nơi nào mà không phụ thuộc vào Hardware. 1.1.2. Những đặc trưng của tính toán đám mây a. Đặc điểm của tính toán đám mây Tính toán đám mây có những đặc điểm chính bao gồm: - Tính tự phục vụ theo nhu cầu: cho phép khách hàng đơn phương thiết lập yêu cầu nguồn lực nhằm đáp ứng yêu cầu của hệ thống như: Thời gian sử dụng Server, dung lượng lưu trữ, cũng như là khả năng đáp ứng các tương tác lớn của hệ thống ra bên ngoài. -Truy cập diện rộng: cung cấp các dịch vụ chạy trên môi trường Internet do vậy khách hàng chỉ cần kết nối được với Internet là có thể sử dụng được dịch vụ. Các thiết bị truy xuất thông tin không yêu cầu cấu hình cao (thin or thick client platforms) như : Mobile phone, Laptop và PDAs… - Dùng chung tài nguyên và độc lập vị trí: Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa trên mô hình “multi- tenant”. Mô hình này cho phép tài nguyên phần cứng và tài nguyên ảo hóa sẽ được 2 cấp pháp động dựa vào nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu người dùng giảm xuống hoặc tăng nên thì tài nguyên sẽ được trưng dụng để phục vụ yêu cầu. Các hệ thống tính toán đám mây là các hệ thống tự quản lý và trong suốt đối với người dùng. Người sử dụng không cần quan tâm tới việc điều khiển hoặc không cần phải biết chính xác vị trí của các tài nguyên sẽ được cung cấp. - Khả năng co giãn nhanh chóng: Khả năng này cho phép tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh chóng. Khi nhu cầu tăng, hệ thống sẽ tự động mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Khi nhu cầu giảm, hệ thống sẽ tự động giảm bớt tài nguyên - Chi trả theo thực dùng: Dịch vụ tính toán đám mây sử dụng mô hình tính toán theo nhu cầu, tương tự với cách các tiện ích theo nhu cầu truyền thống hoặc dựa vào tiền đóng trước. Tính toán đám mây cho phép giới hạn dung lượng lưu trữ, băng thông, tài nguyên máy tính và số lượng người dùng kích hoạt theo tháng. b. Ưu điểm Từ những đặc điểm trên ta có thể thấy Tính toán đám mây có rất nhiều ưu điểm - Tốc độ xử lý nhanh, cung cấp cho người dùng những dịch vụ nhanh chóng và giá thành rẻ dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng tập trung (đám mây). - Chi phí đầu tư ban đầu về cơ sở hạ tầng, máy móc và nguồn nhân lực của người sử dụng tính toán đám mây được giảm đến mức thấp nhất. - Không còn phụ thuộc vào thiết bị và vị trí địa lý, cho phép người dùng truy cập và sử dụng hệ thống thông qua trình duyệt web ở bất kỳ đâu và trên bất kỳ thiết bị nào mà họ sử dụng (chẳng hạn là PC hoặc là điện thoại di động…). - Chia sẻ tài nguyên và chi phí trên một địa bàn rộng lớn, mang lại các lợi ích cho người dùng. - Với độ tin cậy cao, không chỉ dành cho người dùng phổ thông, tính toán đám mây còn phù hợp với các yêu cầu cao và liên tục của các công ty kinh doanh và các nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, một vài dịch vụ lớn của tính toán đám mây đôi khi rơi vào trạng thái quá tải, khiến hoạt động bị ngưng trệ. Khi rơi vào trạng thái này, người dùng không có khả năng để xử lý các sự cố mà phải nhờ vào các chuyên gia từ “đám mây” tiến hành xử lý. 3 - Khả năng mở rộng được, giúp cải thiện chất lượng các dịch vụ được cung cấp trên “đám mây”. - Khả năng bảo mật được cải thiện do sự tập trung về dữ liệu. Các ứng dụng của tính toán đám mây dễ dàng để sửa chữa và cải thiện về tính năng bởi lẽ chúng không được cài đặt cố định trên một máy tính nào. - Tài nguyên sử dụng của tính toán đám mây luôn được quản lý và thống kê trên từng khách hàng và ứng dụng, theo từng ngày, từng tuần, từng tháng. Điều này đảm bảo cho việc định lượng giá cả của mỗi dịch vụ do tính toán đám mây cung cấp để người dùng có thể lựa chọn phù hợp. c. Nhược điểm Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau: - Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một mục đích nào khác? - Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình khiến ảnh hưởng đến công việc. - Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều thời gian thậm chí một vài trường hợp dữ liệu người dùng có thể bị mất và không thể phục hồi được. - Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cấp từ đám mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động. - Khả năng bảo mật: Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo 4 của người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây. Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng. - Chi phí băng thông: với tính toán đám mây, người dùng có thể tiết kiệm được tiền mua sắm các thiết bị phần cứng và phần mềm, tuy nhiên người dùng có thể sẽ phải trả chi phí khá cao cho băng thông đối với các ứng dụng dựa trên Internet với kích thước lớn và sử dụng nhiều dữ liệu. Trên đây là những nhước điểm và cũng là những thách thức đặt ra cho mô hình Tính toán đám mây. 1.1.3. Một số ứng dụng của tính toán đám mây Các phân tích của giới nghiên cứu đã khẳng định tính toán đám mây là một trong các xu hướng công nghệ nổi bật. Với những thay đổi trong giới công nghiệp đó, ngày càng có nhiều mô hình nền tảng cloud được xây dựng, vài tổ chức học thuật và công nghiệp cũng đã bắt đầu nghiên cứu tỉ mỉ và phát triển các công nghệ cũng như cơ sở hạ tầng cho điện toán đám mây. Sau đây là một vài ứng dụng tiêu biểu a. Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) Dự án EC2 cung cấp một môi trường tính toán ảo để người dùng có thể chạy các ứng dụng trên Linux. Người dùng EC2 có thể tự tạo một máy ảo mới, được gọi là Amazone Machine Image (AMI) chứa các ứng dụng, thư viện, dữ liệu và các cấu hình thích hợp hoặc có thể chọn AMI từ một thư viện có sẵn. Sau đó, người sử dụng phải upload AMI này lên Amazon Simple Stogre Service (S3) để có thể sử dụng được. Amazon EC2 sẽ tính phí dựa trên thời gian hoạt động của máy ảo người dùng và Amazon S3 sẽ tính phí trên khối lượng dữ liệu gởi và nhận. b. Google App Engine Google App Engine cho phép người dùng chạy các ứng dụng web viết bằng ngôn ngữ Python. Ngoài việc hỗ trợ các thư viện Python chuẩn, Google App Engine còn hỗ trợ một số API về lưu trữ dữ liệu, quản lý tài khoản Google, dịch vụ email… Bên cạnh đó Google App Engine còn hỗ trợ giao diện quản trị qua web cho người dùng dễ dàng quản lý các ứng dụng web đang chạy. Hiện tại Google App Engine đang cho sử dụng miễn phí với dung lượng lưu trữ lên đến 5 500 MBs và có khoảng 5 triệu lượt truy cập mỗi tháng. c. Microsoft Live Mesh Microsoft Live Mesh hướng tới việc cung cấp cho người dùng một nơi lưu trữ dữ liệu, ứng dụng tập trung và có thể truy xuất được bằng nhiều loại thiết bị (có thể là máy tính hay điện thoại di động) từ bất kỳ đâu trên thế giới. Người dùng có thể truy xuất đến dữ liệu hay ứng dụng của mình thông qua Web-based Live Desktop hay từ chính các thiết bị của mình bằng cách cài đặt phần mềm Lite Mesh lên thiết bị đó. Mỗi người dùng sẽ có một mật khẩu bảo vệ và chứng thực thông qua Windows Live Login trên kênh truyền sử dụng SSL để bảo vệ. 1.2. Các mô hình triển khai của tính toán đám mây 1.2.1. Các đám mây công cộng- Public cloud a. Đặc điểm Các đám mây công cộng (Public cloud ) là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp. Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp đám mây quản lý. Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với các phần tử công nghệ thông tin tốt nhất bao gồm các phần mềm, cơ sở hạ tầng ứng dụng hoặc cơ sở hạ tầng vật lý. Nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm về cài đặt, quản lý, cung cấp và bảo trì. Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài nguyên nào mà họ sử dụng, vì thế cái chưa sử dụng được loại bỏ. Các dịch vụ thường được cung cấp với ý tưởng cung cấp các trường hợp sử dụng phổ biến nhất. Các tùy chọn cấu hình thường là một tập hợp con nhỏ hơn so với những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được người tiêu dùng kiểm soát trực tiếp. Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng có quyền kiểm soát một chút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặt chẽ và tuân thủ quy định dưới luật sẽ không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đám mây chung. 6 Đám mây công cộng (nguồn Internet) b. Trường hợp sử dụng - Phân bố tải workload cho các ứng dụng được sử dụng bởi nhiều người, chẳng hạn như e-mail - Cần phải thử nghiệm và phát triển các mã ứng dụng. - Có các ứng dụng SaaS từ một nhà cung cấp có một chiến lược an ninh thực hiện tốt. - Cần gia tăng công suất (khả năng bổ sung năng lực cho máy tính cao nhiều lần). - Đang thực hiện các dự án hợp tác. - Đang làm một dự án phát triển phần mềm quảng cáo bằng cách sử dụng PaaS cung cấp các đám mây. 1.2.2. Các đám mây riêng- Private cloud a. Đặc điểm Các đám mây riêng (Private cloud) là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp. Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng được doanh nghiệp quản lý. Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chung với sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đám mây này. Việc thiết lập một đám mây riêng đôi khi sẽ khó khăn hơn và phải chi phí cao hơn so với sử dụng đám mây chung. 7 Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung như việc kiểm soát chi tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mây mang lại cho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn, các đám mây riêng là lý tưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện cần quan tâm về an ninh và về quản lý. b. Trường hợp sử dụng - Dữ liệu và ứng dụng cần có sự kiểm soát và bảo mật cao. - Công việc đòi hỏi vấn đề an ninh nghiêm ngặt và bảo mật dữ liệu. - Công ty đủ lớn để chạy một dữ liệu trung tâm điện toán đám mây có hiệu quả . 1.2.3. Các đám mây lai- Hybrid cloud a. Đặc điểm Các đám mây lai (Hybrid cloud ) là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng. Những đám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng. Đám mây lai sử dụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng. Các đám mây lai được sử dụng khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả hai đám mây riêng và công cộng. Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ các quy trình nhiệm vụ-tới hạn, an toàn, như nhận các khoản thanh 8 [...]... bên thứ ba Một đám mây cộng đồng có thể được thiết lập bởi một số tổ chức có yêu cầu tương tự và tìm cách chia sẻ cơ sở hạ tầng để thực hiện một số lợi ích của điện toán đám mây Tùy chọn này là tốn kém hơn nhưng có thể đáp ứng về sự riêng tư, an ninh hoặc tuân thủ các chính sách tốt hơn 9 2 KIẾN TRÚC CỦA TÍNH TOÁN ĐÁM MÂY Mô hình tổng quan kiến trúc các tầng dịch vụ của điện toán đám mây 2.1 Dịch vụ... đám mây riêng cho người dùng bên trong tường lửa và cung cấp cho bạn một mạng riêng ảo (VPN) để bổ sung bảo mật - Người dùng cung cấp dịch vụ được thay đổi cho thị trường khác nhau Người dùng có thể sử dụng một đám mây công cộng để tương tác với khách hàng nhưng giữ dữ liệu của mình được bảo đảm trong vòng một đám mây riêng 1.2.4 Các đám cộng đồng- Community cloud Các đám mây cộng đồng là các đám mây. .. điểm tương đồng giữa điện toán đám mây và "điện toán mạng LAN" của những năm qua Một kiến trúc mạng LAN điển hình gồm có một loạt các máy trạm tại chỗ, thường được nói đến như là các thiết bị đầu cuối giả, chạy các ứng dụng bằng cách kết nối với một máy tính lớn mạnh mẽ như hình dưới đây 11 Một sơ đồ đơn giản cho thấy mối quan hệ của các thiết bị đầu cuối khách và hệ thống máy tính lớn trên một mạng LAN... một ứng dụng trên máy tính để bàn của bạn mà kết cuộc bạn có thể không mua Ngoài ra, mô hình này có thể được bổ sung thêm các quảng cáo nếu tỷ lệ người dùng miễn phí so với số nâng cấp thấp hơn dự kiến Đây là một phương pháp phổ biến mà các nhà cung cấp phần mềm máy tính để bàn truyền thống sử dụng như là một cách để thích nghi với thị trường luôn thay đổi, khi điện toán đám mây tiếp tục phát triển... và quy mô của một cơ sở hạ tầng SaaS rõ ràng là đồ sộ so với cơ sở hạ tầng của một mạng LAN nếu xét đến số lượng máy khách có thể được phục vụ nhưng khái niệm cơ bản là như nhau Trong khi trên cho thấy một máy tính lớn duy nhất có thể lưu trữ các cá thể phần mềm đủ để phục vụ tất cả các máy khách đang kết nối với nó trong mạng cục bộ, thì dưới đây cho thấy một đám mây có nhiều tài nguyên máy tính khác... thuê các server ảo và các dịch vụ liên quan để chạy các ứng dụng có sẵn hoặc phát triển hoặc thử nghiệm ứng dụng mới Hình dưới đây giải thích mối liện hệ giữa các nhóm của điện toán đám mây với các phần tử của PaaS Có một số quan điểm cho rằng PaaS là một sự phát triển của SaaS, một mô hình phân bố phần mềm mà các nhà ứng dụng phần mềm được tạo từ các khách hàng trên Internet 2.2.2 Đặc điểm của PaaS... hệ thống Khách hàng sẽ trả tiền trên các dịch vụ đó Mô hình phân lớp của kiến trúc IaaS Khi thực thi một yêu cầu từ người sử dụng, công việc đó có thể thực hiện song song và chia sẻ tài nguyên để đáp ứng yêu cầu càng nhanh càng tốt Hoặc là có thể truy cập các kho dữ liệu khác nhau để có thể thỏa mãn nhu cầu của khách hàng IaaS trong điện toán đám mây phải đảm bảo về performance và hiệu quả chi phí... cả nhu cầu của doanh nghiệp 3.3.3 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng IaaS * Lợi ích - Khả năng tự động chọn một CPU, bộ nhớ và cấu hình lưu trữ phù hợp với nhu cầu của doanh nghiệp - Doanh nghiệp dễ dàng truy cập đến một sức mạnh tính toán lớn có sẵ trên nền tảng điện toán đám mây IaaS - Loại bỏ sự cần thiết phải đầu tư phần cứng mà hiếm khi doanh nghiệp sử dụng - Khả năng mở rộng và gia tăng năng lực... đăng nhập một lần cho bạn để có thể tích hợp nó với các ứng dụng tại chỗ còn lại của bạn hoặc bất kỳ ứng dụng điện toán đám mây nào khác - Tính hòa nhập: Nền tảng này cần cung cấp khả năng để bao gồm, nhúng, và tích hợp các ứng dụng khác đã xây dựng trên cùng nền tảng hoặc các nền tảng khác - Tính di động: Nền tảng này không cần quan tâm đến cơ sở hạ tầng bên dưới và cho phép các công ty di chuyển ứng... đó, mà một số công ty nhận thấy có chi phí quá cao không chấp nhận được Đây là một trong những lý do chính làm cho trào lưu tiến tới điện toán đám mây là một quá trình chậm và từng bước Trong hầu hết các trường hợp, giải pháp hợp lý là di chuyển phần mềm lên các đám mây theo các giai đoạn, bắt đầu bằng một phiên bản thu nhỏ đáng kể của ứng dụng ban đầu được cung cấp như SaaS Điều này rất có ý nghĩa khi