Điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện

Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa,.vv… Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu. Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn.Thuật ngữ “cloud computing” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán, … lên trên mạng Internet. Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý dữ liệu tốt. Vậy “cloud computing” là gì? Nó có thể giải quyết bài toán trên như thế nào và có những đặc điểm nổi bật gì? Chúng ta sẽ đi qua các phần sau để nắm rõ vấn đề này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀ TĨNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG – NGHỆ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Đề tài: Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Quốc Dũng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Bắc.

Khóa : 2014 – 2015

Hà Tĩnh, tháng 2, năm 2015

z

Mục lục Trang

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU 4

CH ƯƠNG I: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY NG I: ĐI N TOÁN ĐÁM MÂY ỆN TOÁN ĐÁM MÂY 6

I Tổng quan về điện toán đám mây 6

1 Đặt vấn đề 6

2 Định nghĩa 6

4 Mô hình tổng quan của điện toán đám mây 10

5 Các loại hình đám mây 10

6 Đặc điểm của điện toán đám mây 12

7 Các giải pháp 13

8 So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống 15

II Hiện thực hóa điện toán đám mây 16

1 Các dịch vụ của đám mây 17

2 Ảo hóa 19

3 Mô hình điện toán đám mây 22

4 Cách tính chi phí trong điện toán đám mây 25

III Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây” 26

IV Xu hướng phát triển của điện toán đám mây 29

1 Dự báo xu hướng phát triển chung 29

2 Điện toán đám mây và xu hướng 29

CH ƯƠNG I: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY NG II: ĐI N TOÁN ĐÁM MÂY CHO CÁC D CH V ĐA PH ỆN TOÁN ĐÁM MÂY ỊCH VỤ ĐA PHƯƠNG TIỆN Ụ ĐA PHƯƠNG TIỆN ƯƠNG I: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY NG TI N ỆN TOÁN ĐÁM MÂY 31

I Khái niệm chung 31

1 Giới thiệu 31

2 Multimedia là gì? 31

3 Điện toán đám mây truyền đa phương tiện 32

II Đám mây truyền thông-media cloud 34

1 Kiến trúc đám mây truyền thông đa phương tiện 34

2 Phân tán song song xử lý truyền thông đa phương tiện 36

3 QoS đám mây truyền thông 37

4 Truyền thông đám mây-cloud media 38

a, Ứng dụng (Applications) 38

b, Lưu trữ và chia sẻ (Storage and Sharing) 39

c, Tạo mới và chỉnh sửa (Authoring and Mashup) 40

d, Thích ứng và phân phối (Adaptation and Delivery) 42

e, Trình diễn (Media Rendering) 43

f, Thách thức lớn của điện toán đám mây truyền thông đa phương tiện 45

III Tác động của điện toán đám mây đối với các dịch vụ đa phương tiện 46

1 Lý do để các công ty cung cấp dịch vụ đa phương tiện đột phá với công nghệ điện toán đám mây 47

2 Tích hợp vào quy trình làm việc 48

CH ƯƠNG I: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY NG III: NGHIÊN C U NG D NG ĐI N TOÁN ĐÁM MÂY CHO D CH V IPTV ỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO DỊCH VỤ IPTV ỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO DỊCH VỤ IPTV Ụ ĐA PHƯƠNG TIỆN ỆN TOÁN ĐÁM MÂY ỊCH VỤ ĐA PHƯƠNG TIỆN Ụ ĐA PHƯƠNG TIỆN 50

I Khái niệm 50

1 Lịch sử phát triển của IPTV 50

2 Định nghĩa 51

II Cấu trúc truyền thống cho dịch vụ IPTV 53

1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống IPTV 53

2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 54

III Cấu trúc đám mây cho dịch vụ Video theo yêu cầu - VoDaaS 56

1 Tại sao lại sử dụng điện toán đám mây 56

2 Đề xuất kiến trúc dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây 58

3 Mây hóa dịch vụ Video theo yêu cầu-VoDaaS 60

ĐÁNH GIÁ CÔNG VI C VÀ K T LU N ỆN TOÁN ĐÁM MÂY ẾT LUẬN ẬN 69

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển, máy vi tính đã trở thành mộtphần tất yếu của cuộc sống Chúng ta cần máy tính ở khắp mọi nơi, có thể là do công việcnghiên cứu hoặc trong bất cứ lĩnh vực nào Khi sử dụng máy tính hằng ngày của chúng tatăng lên thì nguồn tài nguyên máy tính của chúng ta cũng cần tăng lên Vậy chúng ta đãgiải quyết vấn đề này như thế nào? Đối với các công ty lớn như Google, Microsoft thìviệc khai thác nguồn tài nguyên lớn như vậy cũng không phải là vấn đề lớn Nhưng đốivới các doanh nghiệp nhỏ hơn thì nguồn tài nguyên lớn như vậy tác động không nhỏ tớikinh doanh Với những vấn đề lớn về cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) như máyhỏng, treo ổ cúng, lổi phần mềm.v.v Đây là một vấn đề đau đầu cho các chủ doanhnghiệp Giải pháp nào có thể đáp ứng nhu cầu trên? Điện toán đám mây ra đời đã cungcấp một giải pháp cho tình trạng này

Điện toán đám mây là một kiểu tính toán mà ở đó các công việc CNTT được cungcấp như một dịch vụ trên Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài và khách hàng đượctính tiền theo sựu ủng hộc của họ Nhiều nhà cung cấp điện toán đám mây đã xuất hiên và

có một sự tang trưởng đáng kể trong công việc sữ dụng dịch vụ này Google, Microsoft,Yahoo, IBM, và Amazon đã bắt dầu cung cấp dịch vụ điện toán đám mây Trong đóAmazon là nhà tiên phong trong lĩnh vực này Các công ty nhỏ như SmugMug, một trangweb lưu trử hình ảnh trực tuyến, có sữ dụng dịch vụ điện toán đám mây để lưu trử tất cả

dữ liệu và thực hiện một số dịch vụ của mình

Không nằm ngoài xu thế chung của ngành công nghệ thông tin thế giới, Việt Namđang dần tiếp cận dịch vụ đám mây thông qua các dự án của một số doanh nghiệp nướcngoài như Microsoft, Intel, IBM… Công nghệ này được coi là giải pháp cho những vấn

đề mà nhiều công ty đang gặp phải như thiếu năng lực công nghệ thông tin, chi phí đầu tưhạn chế… Hầu hết các nhà lãnh đạo công nghệ thông tin đều khá kỳ vọng khi nhận định

về công nghệ này Với những sự kì vọng to lớn như vậy đối với công nghệ điện toán đámmây Việc nghiên cứu và triển khai các dịch vụ sao cho có hiệu quả về chi phí cũng nhưchất lượng và đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng đang là yêu cầu được đặt ra bứcthiết đối với các nhà cung cấp dịch vụ

Điện toán đám mây được sữ dụng trong các lĩnh vực khác nhau như web hosting,lập trình song song, dựng hình đồ họa, mô hình tài chính (IBM Clounds), các phươngpháp duyệt và tìm kiếm trên web (web spider), phân tích gen (Amazon Clounds),

Để tìm hiểu về điện toán đám mây em đã làm đề tài nghiên cứu này để tìm hiểu về

sự ra đời, phát triển của điện toán đám mây Cho mọi người có thể hiểu sâu hơn về côngnghệ điện toán đám mây Một xu hướng công nghệ đang được các nhà doanh nghiệp cũngnhư người “tiêu dùng” để ý Đề tài nghiên cứu này được thực hiện bằng sự tìm hiểu củabản thân qua hệ thống thông tin trên mạng Internet, dựa trên những phần mềm em tìmhiểu về công nghệ điện toán đám mây Mong rằng qua đề tài nghiên cứu về điện toán đámmây này sẽ giúp mọi người hiểu hơn về công nghệ điện toán đám mây

Trong quá trình làm đề tài này còn nhiều thiếu sót về nội dung và cách trình bày,mong các thầy cô cùng các bạn có thể đóng góp ý kiến để có thể hoàn thiện đề tài nghiêncứu này một cách hoàn chỉnh hơn

Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Quốc Dũng đã hướng dẫn, giúp đỡ em

trong quá trình học tập cũng như làm bài tập lớn môn học

CHƯƠNG I: Điện Toán Đám Mây

I Tổng quan về điện toán đám mây

1 Đặt vấn đề

Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu củariêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưutiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ Để có thể quản lý được nguồn

dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chiphí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửachữa,.vv… Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểmsoát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu

Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậygiúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quantâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họthì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn

Thuật ngữ “cloud computing” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như

dữ liệu, phần mềm, tính toán, … lên trên mạng Internet Chúng ta sẽ không còn trông thấycác máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa màchỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấpcác dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chiphí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầngcũng như quan tâm nhiều đến công nghệ Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty,doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý

và phần mềm Điều này sẽ làm thay đổi cách thức các ứng dụng được viết ra và cung

cấp” – Cisco System

“Điện toán đám mây là một mô hình để hỗ trợ truy cập qua mạng thuận tiện, theo nhu cầu vào một kho tài nguyên điện toán có thể định cấu hình được (như là tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thể được cung cấp và thu hồi nhanh chóng với công sức quản lý hoặc tương tác của nhà quản trị ở mức độ tối thiểu Mô hình

điện toán đám mây đảm bảo độ sẵn sàng và được cấu thành từ năm đặc tính cần thiết, ba

mô hình cung cấp và bốn mô hình triển khai” – NIST (Viện tiêu chuẩn và Công nghệ

Quốc gia, Mỹ) Mô hình điện toán đám mây theo NIST được minh họa ở hình vẽ dưới

đây

Hình 1.1: Mô hình điện toán đám mây của NIST

3 Ưu và nhược điểm của cloud computing:

a) Ưu điểm : Những ưu điểm và thế mạnh dưới đây đã góp phần giúp "điện toán

đám mây" trở thành mô hình điện toán được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới

 Tính linh động: Người dùng có thể thoải mái lựa chọn các dịch vụ phù hợp với nhu

cầu của mình, cũng như có thể bỏ bớt những thành phần mà mình không muốn.(Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng lẻ từngphần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó của nó)

 Giảm bớt phí: Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn giảm

phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ Việc tập hợp ứng dụng củanhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệunăng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa

 Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1 vị trí

cụ thể nào nữa Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy cập và

sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâm đến giớihạn phần cứng cũng như địa lý

 Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu trữ 1

cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau Điều này giúp tăng

độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra

 Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các chuyên gia

bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như giảm thiểurủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác nhau →trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6 Đây là 1 cách chia sẻrủi ro giữa các tổ chức với nhau)

 Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ không

cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa Và các lập trình viên cũng dễ dànghơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình

b) 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 mụcđích 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 trong những khoảng thờigian nào đó 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 phảisao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân Điều này sẽ mất nhiềuthời gian Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bịmất 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

người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào đểngười dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữliệu 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 của người sửdụng dịch vụ của điện toán đám mây Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn công hoặcđột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng

4 Mô hình tổng quan của điện toán đám mây

Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo(đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọi người kếtnối và sử dụng mỗi khi họ cần

Hình 1.2: Mô hình tổng quan của điện toán đám mây

Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mây theo nhiềuhướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạt động khác nhau Do

đó, việc tích hợp các cloud để giải quyết một bài toán lớn của khách hàng vẫn còn là mộtvấn đề khó khăn Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xu hướng tích hợp cácđám mây lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn chung để giải quyết cácbài toán lớn của khách hàng

5 Các loại hình đám mây

a,Đám mây công cộng

Đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cungcấp Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhàcung cấp đám mây quản lý

Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với các phần tử côngnghệ thông tin tốt nhất Cho dù đó là phần mềm, cơ sở hạ tầng ứng dụng hoặc cơ sở hạtầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm về cài đặt, quản lý, cung cấp và bảotrì Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài nguyên nào mà họ sử dụng, vì thế cái chưa sửdụng được loại bỏ

Tất nhiên điều này liên quan đến chi phí Các dịch vụ này thường được cung cấp với

"quy ước về cấu hình," nghĩa là chúng được phân phối với ý tưởng cung cấp các trườnghợp sử dụng phổ biến nhất Các tùy chọn cấu hình thường là một tập hợp con nhỏ hơn sovới những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được người tiêu dùng kiểm soáttrực tiếp Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng có quyền kiểm soát mộtchút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặt chẽ và tuân thủ quy định dướiluật không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đám mây chung

b, Đám mây riêng

Đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp Nhữngđám 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 thực hiện với

sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đám mây này Sự khókhăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bên trong đôi khi có thể có chiều hướngngăn cản việc sử dụng và chi phí hoạt động liên tục của đám mây có thể vượt quá chi phícủa việc sử dụng một đám mây chung

Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung Việc kiểm soát chi tiếthơn 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 Ngoài ra, các đám mây riêng là lý tưởng khi các kiểucông việc đang được thực hiện không thiết thực cho một đám mây chung, do đúng với cácmối quan tâm về an ninh và về quản lý

c, Đám mây lai

Đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng Những đámmây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được phân chiagiữa 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 là câu trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả haiđám mây riêng và công cộng Theo hướng này, một công ty có thể phác thảo các mục tiêu

và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đám mây công cộng hay riêng, khithích hợp Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ các quy trình nhiệm vụ-tớihạn, an toàn, như nhận các khoản thanh toán của khách hàng, cũng như những thứ làkhông quan trọng bằng kinh doanh, như xử lý bảng lương nhân viên

Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản lý có hiệuquả một giải pháp như vậy Phải có thể nhận được và cung cấp các dịch vụ lấy từ cácnguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ và tương tác giữa các thànhphần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện thậm chí phức tạp hơn nhiều Do đây

là một khái niệm kiến trúc tương đối mới trong điện toán đám mây, nên cách thực hành vàcác công cụ tốt nhất về loại này tiếp tục nổi lên và bất đắc dĩ chấp nhận mô hình này chođến khi hiểu rõ hơn

d, Đám mây cộng đồng

Đám mây cộng đồng là đám mây liên quan đến việc chia sẻ cơ sở hạ tầng giữa các tổchức, các nhóm đối tượng có mục đích chia sẻ cùng một nội dung Ví dụ như các tổ chứchay một nhóm đối tượng thuê những đám mây riêng để chia sẻ chung những nôi dung về

âm nhạc, phim ảnh, công nghệ, quân sự…

6 Đặc điểm của điện toán đám mây

Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả năng cung cấp sẵn các tài nguyên cơ sở

hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém

Chi phí được giảm đáng kể và chi phí vốn đầu tư được chuyển sang hoạt động chitiêu Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng đượccung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tính toán thựchiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên Việc định giá dựa trên cơ sở tính toántheo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và các kỹ năng IT đượcđòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc thực thi

Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thể truy cập hệ thống bằngcách sử dụng trình duyệt web mà không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bị nào mà họđang dùng, ví dụ như PC, mobile Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung cấp bởi đối tác thứ3) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thể kết nối từ bất kỳ nơi nào Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa một phạm vi lớnngười dùng, cho phép:

- Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực với chi phí thấp hơn (chẳng hạn

như bất động sản, điện, v.v.)

- Khả năng chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho các mức tải cao

nhất có thể)

- Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20%

được sử dụng

Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó thíchhợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục sau sự cố Tuy nhiên, phần lớn cácdịch vụ của điện toán đám mây có những lúc thiếu hụt và người giám đốc kinh doanh, ITphải làm cho nó ít đi

Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sở mịn, tựbản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư cho chịu tải.Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nối lỏng lẽo được cấutrúc dùng web service như giao tiếp hệ thống

Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng bảomật, v.v… nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ liệu nhạycảm Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một phần bởi các nhàcung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiềukhách hàng không có đủ chi phí để thực hiện Các nhà cung cấp sẽ ghi nhớ (log) các truycập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các audit log có thể khó khăn hay không thể Khả năng chịu đựng xảy ra thông qua việc tận dụng tài nguyên đã được cải thiện, các

hệ thống hiệu quả hơn Tuy nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp là những thứtiêu thụ năng lượng chủ yếu

7 Các giải pháp

Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau:

- Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu

khổng lồ Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệutrung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới Các công ty lớn này sẽ cung cấpcác dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trêncác kho lưu trữ trung tâm

- Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính.

computing)

- Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp các dịch vụ như IaaS

(Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a

Hình 1.3: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây

8 So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống

Sự khác nhau giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống được thể hiện trongbảng dưới đây:

dụng

Bảng 1: Sự khác nhau giữa Điện toán truyền thống và điện toán Đám mây

II Hiện thực hóa điện toán đám mây

Một số khó khăn, thách thức trong quá trình hiện thực hóa cloud computing:

- Bảo mật:

 Sở hữu trí tuệ (Intellectual property)

- Khả năng không kiểm soát dữ liệu

- Độ trễ dữ liệu

- Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu

- Các dịch vụ kèm theo

- Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp

Hình 1.4: Phân lớp điện toán đám mây

Hình 1.4 mô tả ba phần của một mô hình đám mây Hình này phản ánh chính xác qui

mô của khối công nghệ thông tin khi nó liên quan đến chi phí, yêu cầu không gian vật lý,bảo trì, quản lý, giám sát quản lý và sự lỗi thời

1 Các dịch vụ của đám mây

a, Dịch vụ cơ sở hạ tầng - IaaS

Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ và cócùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê Không gian lưu trữ và các thiết bị mạngtập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thể thuê đầy đủ dịch vụ bênngoài Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên cơ sở tính toán chức năng

và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chi phí) sẽ phản ảnh được mức độ của hoạtđộng Đầy lầ một sự phát triển của những giải pháp lưu trữ web và máy chủ cá nhân ảo Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởi một nhàkinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết Nhưng từ này đãdần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối năm 2006

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ

nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu

- Khả năng mở rộng linh hoạt

- Chi phí thay đổi tùy theo thực tế

- Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên

- Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên

Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết kế ứngdụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là dịch vụ ứngdụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp cơ sở dữ liệu, bảomật, khả năng mở rộng, quản lý trạng thái, phiên bản ứng dụng, các lợi ích cho cộng đồng

phát triển và nghiên cứu ứng dụng Những dịch vụ này được chuẩn bị như là một giảipháp tính hợp trên nền Web.

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống

như là môi trường phát triển tích hợp

- Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền Web

năng vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm, bên cạnh đó có tích hợp cácyếu tố về nền tảng hệ thống

về địa lý

rộng, kiểm soát lỗi…

giao diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác

tương tác với nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đềchúng ta gặp phải

hơn cho việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉtrong nhóm lập trình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc

- Khó khăn:

cấp

Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu pháttriển nhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web

c, Dịch vụ phần mềm-SaaS

Dịch vụ phần mềm (SaaS) là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cungcấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu Những nhà cung cấp SaaS có thể lưutrữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách hàng, vô hiệuhóa nó sau khi kết thúc thời hạn Các chức năng theo yêu cầu có thể được kiểm soát bêntrong để chia sẻ bản quyền của một nhà cung cấp ứng dụng thứ ba

Những đặc trưng tiêu biểu:

- Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng

- Quản lý các hoạt động từ một vị trí tập trung hơn là tại mỗi nơi của khách hàng,

cho phép khách hàng truy xuất từ xa thông qua Web

- Cung cấp ứng dụng thông thường gần gũi với mô hình ánh xạ từ một đến nhiều

hơn là mô hình 1:1 bao gồm cả các đặc trưng kiến trúc, giá cả và quản lý

- Những tính năng tập trung nâng cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các

bản vá lỗi và cập nhật

- Thường xuyên tích hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng

2 Ảo hóa

a Ảo hóa máy chủ

Một máy chủ riêng ảo-Virtual Private Server hay máy chủ ảo hoá là một phươngpháp phân vùng một máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi máy chủ đã cókhả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng Mỗi máy chủ ảo riêng của nó

có thể chạy full-fledged hệ điều hành, và mỗi máy chủ độc lập có thể được khởi động lại.Lợi thế của ảo hoá máy chủ :

- Tiết kiệm được chi phí đầu tư máy chủ ban đâu

- Hoạt động hoàn toàn như một máy chủ riêng.

- Có thể dùng máy chủ ảo hoá cài đặt các ứng dụng khác tùy theo nhu cầu của

doanh nghiệp

- Bảo trì sửa chữa nâng cấp nhanh chóng và dễ dàng

- Dễ dàng nâng cấp tài nguyên RAM, HDD, Băng thông khi cần thiết.

- Có thể cài lại hệ điều hành từ 5-10 phút.

- Không lãng phí tài nguyên.

b Ảo hóa lưu trữ

Hiện nay các nhà lưu trữ cung cấp đã được cung cấp giải pháp lưu trữ hiệu suất caocho khách hàng của họ trong một thời gian tương đối lâu Trong hình thức cơ bản nhấtcủa nó, lưu trữ ảo hóa tồn tại trong việc ta lắp ráp ổ đĩa vật lý nhiều thành một thực thểduy nhất được trình bày để các máy chủ lưu trữ và chạy hệ điều hành chẳng hạn như triểnkhai RAID Điều này có thể được coi là ảo bởi vì tất cả các ổ đĩa được sử dụng và tươngtác với như một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù bao gồm hai hoặc nhiều ổ đĩa trong

Một công nghệ ảo hoá lưu trữ mà ta biết đến SAN (Storeage Area Network – lưu trữqua mạng) Storage Area Network (SAN) là một mạng được thiết kế cho việc thêm cácthiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray Controllers, hay TapeLibraries

Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu trữ thôngtin cho doanh nghiệp hay tổ chức SAN cho phép kết nối từ xa tới các thiết bị lưu trữ trênmạng như: Disks và Tape drivers Các thiết bị lưu trữ trên mạng, hay các ứng dụng chạytrên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy chủ (as locally attacheddivices)

Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs:

- Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống

máy tính Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật

lý, và quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máytính sao cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật Giới hạn củaSAN thường được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ FileAccess

- Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các

ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điềukhiển, quá trình truyền thông tin qua mạng

c Ảo hóa mạng

Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng, được ảo hoámột cách linh động Chuyển mạch ảo cho phép các máy ảo trên cùng một máy chủ có thểgiao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự mà như trên thiết bị chuyển

mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung Chúng cũng hỗ trợ VLAN tương thích vớiviệc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấp khác, chẳng hạn như Cisco.

Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này rất đơngiản và không giới hạn số card mạng tạo ra.Ta có thể nối các máy ảo này lại với nhaubằng một chuyển mạch ảo Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữa các máy ảo nàyvới nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất cao theo chuẩnGIGABITE(1GB), dẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn ra rất nhanh

Hình 1.5: Ảo hóa mạng

d Ảo hóa ứng dụng

Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ "điện tóan đám mây" cho phép bạn

sử dụng phần mềm của công ty mà không cần phải cài vài phần mềm này vào bất cứ máytính con nào

Giải pháp ảo hóa ứng dụng cho bạn những lợi ích nổi trội sau:

- Tất cả các máy tính đều có thể sử dụng phần mềm ảo như đang cài trên máy

tính của mình mà không phải lo về cấu hình (ví dụ chạy Photoshop trên máy P4chỉ có 512 MB RAM) Tốc độ phần mềm luôn ổn định và không phụ thuộc vàocấu hình từng máy

- Các máy tính con luôn ở trong tình trạng sạch và chạy nhanh hơn Lọai bỏ hoàn

toàn việc phải sửa lỗi phần mềm do virus, spyware hoặc do người dùng sơ ý

- Cho phép sử dụng phần mềm mà không phải quan tâm đến hệ điều hành bạn

đang sử dụng (ví dụ: bạn có thể dùng Microsoft Office 2007 ngay trong Linux,Windows 98 hoặc MAC-OS)

- Bạn có thể phân phối phần mềm một cách linh động này đến một số cá

nhân hoặc nhóm có nhu cầu sử dụng thay vì cài vào tất cả mọi máy như cáchphổ thông Việc phân phối hoặc gỡ bỏ phần mềm ra các máy tính có thể diễn

ra chỉ trong vòng chỉ vài giây thay vì hàng tuần nếu như công ty các bạn cóhàng chục máy tính

- Thông tin luôn luôn được lưu trữ an toàn ở server trung tâm thay vì có thể phân

tán ra từng máy con Cho dù bạn ở bất cứ nơi nào (tại một máy tính khác, tạinhà hay thậm chí ở Internet cafe), việc truy nhập và sử dụng phần mềm củadoanh nghiệp trở nên dễ dàng qua một hệ thống bảo mật hiện đại nhất

Ảo hóa ứng dụng là giải pháp cho phép sử dụng và quản lý phần mềm doanh nghiệpmột cách hiệu quả hệ thống Tiết kiệm tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật và quản lýtừng máy tính

3 Mô hình điện toán đám mây

Với những tiến bộ của xã hội con người hiện đại, những dịch vụ thiết yêu được cungcấp rộng rãi để mọi người đều có thể tiếp cận như điện, nước, ga và điện thoại đã đóng vaitrò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày Những dịch vụ tiện ích này có thể được sửdụng thường xuyên cần được sẵn sàng ở mọi nơi mà người dùng mong muốn vào mọi lúc.Khách hàng sau đó có thể trả cho nhà cung cấp dịch vụ dựa trên lượng sử dụng các dịch

vụ tiện ích đó Giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cần có những thỏa thuận cụthể được nêu trong SLA (Service Level Agreement) trong đó xác định vể yêu cầu chấtlượng dịch vụ QoS (Quality of Service)

Hình 1.6: Kiến trúc đám mây hướng thị trường

Khách hàng phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Cloud cung cấp tất cả năng lực tínhtoán họ cần, họ yêu cầu về chất lượng dich vụ QoS phải được duy trì bởi nhà công cấp đểphù hợp với mục tiêu và đảm bảo hoạt động của họ Nhà cung cấp Cloid se cẫn xem xét

để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ của mỗi khách hàng để thương lượng với SLA cụ thể

Để đạt được điều này, nhà cung cấp dịch vụ Cloud không thể tiếp tục triển khai trên môhình quản lý tài nguyên tập trung mà ở đó không cung cấp cho họ khả năng chia sẻ tàinguyên mà vẫn đáp ứng được tất cả các yêu cầu về dịch vụ Thay vào đó, mô hình quản lýmarket-oriented được đề cập để đạt được sự cân đối giữa nhà cung cấp và khách hàng.Kiến trúc bao gồm 4 thành phần chủ yếu:

- Người dùng/ Nhà môi giới (User/Broker): Người dùng hay nhà phân phối sử

dụng quền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kì đâu trên thế giới tới Datacenter (trung tâm dữ liệu) hay Cloud để được xử lý

- Bộ phân phối tài nguyên SLA (SLA Resource Allocator): Đóng vai trò như

một trung gian giữa các nhà cung cấp Data center và Cloud với người dùng/nhà môi giới bên ngoài

 Điều khiển vào ra và kiểm tra yêu cầu dịch vụ (Service Request Examiner and Admission Control): Khi một yêu cầu dịch vụ được gửi

lên lần đầu sẽ được phiên dịch thành các yêu cầu về chất lượng dịch vụQoS trước khi xác định xem nó sẽ được chấp nhận hay từ chối Do vậy,điều đó đảm bảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi mà các yêucầu dịch vụ không the được đáp ứng đầy đủ vì giới hạn tài nguyên hệthống sẵn sàng Nó cung cần thông tin về trạng thái cuối cùng về tìnhtrạng sẵn sàng của tài nguyên (từ cơ chế VM Monitor) và khả năng xử lýtải (từ cơ chế Service Request Monitor) theo thứ tự để quyết định việcphân phối tài nguyên một cách hiệu quả Sau đó nó sẽ phân yêu cầu chocác máy ảo VM và xác định đặc tả tài nguyên cho máy ảo được phân

 Tính cước (Pricing): Cung cấp cơ chế quyết định cách các yêu cầu dịch

vụ được tính tiền Ví dụ như yêu cầu có thể được tính tiền dựa theo thờigian các nhiệm vụ, tỷ lệ giá cả (cố định/thay đổi) hay tính sẵn sàng củatài nguyên (sẵn có/yêu cầu) Cơ chế định giá phục vụ như nề tảng chocung vâp và yêu cầu tài nguyên tính toán trong trung tâm dữ liệu và cáctrang thiết bị trong việc cấp phát tài nguyên hiệu quả

 Tài Khoản (Accounting): Cung cấp cơ chế để thao tác trên lưu lượng

dùng tài nguyên được yêu cầu do đó chi phí cuối cùng có thể được tínhtoán và tính phí cho người dùng Thêm vào đó, lịch sử sử dụng có thểđược dùng để tối ưu bởi Service Request Examiner and AdmissionControl

 Giám sát máy ảo (VM Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết những máy ảo

sẵn sàng và các thông tin về tài nguyên của chúng

 Điều phối (Dispatcher): Cung cấp cơ chế bắt đầu thực thi việc cấp phát

máy ảo VM của những yêu cầu dịch vụ đã được chấp nhận

 Giám sát yêu cầu dịch vụ (Service Request Monitor): Cung cấp cơ chế

lưu vết tiến trình của yêu cầu dịch vụ

- Các máy ảo (VMs): Nhiều máy ảo có thể được mở và tắt động trên một máy

vật lý để phù hợp với yêu cầu dịch vụ, do đó việc chuẩn bị tối đa để có thể chianhỏ tài nguyên để có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể của yêu cầu dịch vụ Thêmvào đó, nhiều máy ảo VM có thể chạy đồng thời ứng dụng trên những môitrường hệ điều hành khác nhau trên một máy vật lý duy nhât do các máy ảo

VM tách biệt hoàn toàn vói các máy khác trên cùng máy vật lý

- Các máy vật lý (Physical Machines): Những trung tâm dữ liệu bao gồm nhiều

máy chủ có thể cung cấp tài nguyên phù hợp với yêu cầu

4 Cách tính chi phí trong điện toán đám mây

Định giá cố định: Nhà cung cấp sẽ xác định rõ đặc tả về khả năng tính toán cố

định (dung lượng bộ nhớ được cấp phát, loại CPU và tốc độ v.v…)

Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải, dung

lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng…

Định giá theo thuê bao: Ứng dụng phần lớn trong mô hình dịch vụ phần mềm

(SaaS) người dùng sẽ tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng cloud

III Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây”

1 Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây

Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động qua lạilẫn nhau:

a, Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và

phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụđược cung cấp từ điện toán đám mây Chẳng hạn máy tính và đường dây kết nối Internet(thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)…

b, Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ

phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phảicài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng đượcchỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ.Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm :

o Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phíakhách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông

o Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản válỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”.

c, Platform (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch

vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, chophép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai cácứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) củariêng mình

d, Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi

trường nền ảo hóa Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trungtâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng

mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí Đây là một bước tiến hóa của môhình máy chủ ảo (Virtual Private Server)

e, Server (Lớp Server - Máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy

tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây Các serverphải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sửdụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ

2 Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây

Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2

lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.

Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thôngqua giao diện người dùng Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, họ sẽ phải sửdụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây” Lớp Back-end bao gồm các cấu trức phần cứng và phần mềm đểcung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diệnđó

Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, do vậycác ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạt được hiệusuất cao nhất Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạt cho người dùng.Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây cần sửdụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng như sử dụngmáy tính cá nhân

Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụng các ứngdụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường

IV Xu hướng phát triển của điện toán đám mây

1 Dự báo xu hướng phát triển chung

Thuật ngữ “cloud computing” ra đời từ giữa năm 2007, cho đến nay đã khôngngừng phát triển mạnh mẽ và được hiện thực bởi nhiều công ty lớn trên thế giới như IBM,Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo, SalesForce, …

Hình 1.7: Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây

Với mục tiêu giải quyết các bài toán về dữ liệu, tính toán, dịch vụ, … cho kháchhàng, cloud computing đã và đang mang lại lợi nhuận lớn, đem đến một sân chơi, một thịtrường rộng lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ, nên sự phát triển nhanh chóng của nó cóthể được tính bằng từng ngày

2 Điện toán đám mây và xu hướng

Thời gian gần đây, chủ đề “điện toán đám mây” đang là một trong những chủ đềđược nhắc đến nhiều nhất tại các sự kiện công nghệ tại Việt Nam Nhất là sau hội thảo

"Hành trình tới công nghệ điện toán đám mây" do Microsoft tổ chức ngày 2/3/2011 tại HàNội, với sự tham dự của hơn 300 chuyên gia IT và các nhà lãnh đạo của các doanhnghiệp

Dù được thế giới dự đoán sẽ là "cơn sóng thần công nghệ " song khái niệm điện toánđám mây vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam.

IBM là doanh nghiệp tiên phong khai trương trung tâm điện toán đám mây tại ViệtNam vào tháng 9/2008 với khách hàng đầu tiên là là Công ty cổ phần công nghệ và truyềnthông Việt Nam (VNTT) Sau đó, Microsoft là một trong những “đại gia” tiếp bước điệntoán đám mây ở thị trường Việt Nam, nhưng hiện vẫn đang trong giai đoạn phát triển thửnghiệm

Tiếp đến, điện toán đám mây ở Việt Nam bắt đầu có những tín hiệu khả quan khi khiFPT - nhà công nghệ hàng đầu của Việt Nam đã khẳng định vị thế tiên phong của mìnhtrong công nghệ bằng lễ ký kết với Microsoft châu Á-Trend Micro để hợp tác phát triển

"đám mây" ở châu Á Nhận định về hợp tác này, đại diện Trend Micro cho rằng, điện toánđám mây sẽ đem lại cơ hội cho Việt Nam bởi công nghệ hoàn toàn mới sẽ giúp giới trẻViệt Nam vốn rất năng động sẽ có thêm điều kiện sáng tạo và phát huy tài năng của mình.Đồng thời, với tiềm năng về nhân lực, cơ sở hạ tầng và nhất là "tính sẵn sàng" của FPThai bên sẽ không chỉ dừng lại ở cung cấp dịch vụ về điện toán đám mây ở Việt Nam mà sẽvươn ra toàn cầu

Sau cuộc ký kết đó một tuần, FPT tiếp tục hợp tác cùng Microsoft vào tháng 05/2010.Tâm điểm của hợp tác này là một thỏa thuận nhằm phát triển nền tảng điện toán đám mâydựa trên công nghệ của Microsoft Hai bên đều cùng hướng đến việc phát triển nền tảngcho các dịch vụ đám mây bao gồm truyền thông, hợp tác, lưu trữ dữ liệu và các dịch vụ hạtầng, nhằm phục vụ nhu cầu của đông đảo khách hàng

CHƯƠNG II: Điện Toán Đám Mây Cho Các Dịch Vụ Đa Phương Tiện

I Khái niệm chung

1 Giới thiệu

Điện toán đám mây là một công nghệ nổi lên nhằm mục đích cung cấp khả năng tínhtoán và các dịch vụ lưu trữ khác nhau trên mạng Internet Đó là sự kết hợp giữa cơ sở hạtầng, nền tảng và phần mềm cũng như dịch vụ Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây chothuê trung tâm dữ liệu và các phần mềm để lưu trữ và các dịch vụ điện toán thông quaInternet Thông qua điện toán đám mây, người dùng Internet có thể nhận được các dịch

vụ từ đám mây giống như việc họ đang dùng một siêu máy tính Họ có thể lưu trữ dữ liệucủa họ trên đám mây thay vì lưu trữ trên các thiết bị của họ, có thể truy cập dữ liệu ở mọinơi Họ có thể chạy những ứng dụng trên những nền tảng đám mây với phần mềm đượctriển khai trên đó, làm giảm đi gánh nặng cho người sử dụng trong việc phải cài đặt hếtcác ứng dụng và liên tục phải nâng cấp trên các thiết bị của họ

Cùng với việc phát triển của Web 2.0 Internet đa phương tiện đang nổi lên như mộtdịch vụ Cung cấp nhiều dịch vụ giải trí, điện toán đa phương tiện đã trở thành một côngnghệ đáng chú ý trong việc tạo ra, sửa chữa, xử lý và tìm kiếm những nội dung đa phươngtiện, như hình ảnh, video, âm nhạc, đồ họa v.v Các ứng dụng và dịch vụ đa phương tiệntrên mạng Internet và mạng không dây di động là nơi đòi hỏi sức mạnh của điện toán đámmây,bởi theo ước tính thì khối lượng yêu cầu dịch vụ của người sử dụng trên Internethoặc di động vào đám mây đa phương tiện ở cùng một thời điểm nên tới hàng triệu lượt.Trong mô hình mới của điện toán đa phương tiện, người sử dụng lưu trữ và xử lý các dữliệu ứng dụng đa phương tiện trên đám mây từ đó thoát khỏi việc phải cài đặt tất cả cácứng dụng trên máy tính hoặc các thiết bị của mình, như vậy sẽ làm giảm bớt gánh nặngtrong việc duy trì và cập nhật các ứng dụng đa phương tiện, như vậy sẽ giảm bớt việc tínhtoán trên thiết bị người dùng và sẽ tiết kiệm pin cho các thiết bị di động

2 Multimedia là gì?

Một trong các thành tựu của CNTT là multimedia và multimedia được ứng dụng vàorất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội Vậy multimedia là gì? Có nhiều cách

tiếp cận khác nhau về multimedia nhưng chung nhất, có thể hiểu đây là dạng “truyền

thông đa phương tiện”.

Theo Fenrich (1997):“Multimedia là sự tích hợp lý thú giữa phần cứng và phần mềmmáy tính, cho phép tích hợp các tài nguyên video, audio, hoạt hình, đồ họa và trắc nghiệm

để xây dựng và thực hiện một trình diễn kết quả nhờ một máy tính có cấu hình thích hợp”.Còn theo Philip (1997): “Multimedia đặc trưng bởi sự hiện diện của văn bản, hìnhảnh, âm thanh, mô phỏng và video, được tổ chức chặt chẽ trong một chương trình máytính”

3 Điện toán đám mây truyền đa phương tiện

Để đáp ứng được yêu cầu về QoS trong điện toán đám mây cho các dịch vụ đaphương tiện thông qua Internet và mạng không dây, chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệmchính của điện toán đám mây cho cho điện toán đa phương tiện và truyền thông (xemhình 2.1) Cụ thể là sẽ đưa ra một khung làm việc của điện toán đám mây cho các dịch vụ

đa phương tiện và là đòn bẩy để điện toán đám mây cung cấp các ứng dụng và dịch vụđang phương tiện thông qua Internet và Internet di động với các điều khoản về QoS

Hình 2.1: Khái niệm cơ bản về điện toán đám mây đa phương tiện

Chúng ta nghiên cứu điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện từ đám mâynhận thức đa phương tiện – multimedia - aware cloud (media cloud) và đa phương tiệnnhận thức đám mây – cloud - aware multimedia (cloud media) Multimedia - aware cloudtập trung vào việc đám mây có thể cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng

và dịch vụ đa phương tiện như thế nào

Cloud - aware multimedia tập trung vào việc đa phương tiện thực hiện các công việc lưutrữ, xử lý, thích nghi, trình diễn.v.v… trên đám mây như thế nào để sử dựng tốt nhất

nguồn tài nguyên của điện toán đám mây, để đạt được QoE cao nhất cho các dịch vụ đaphương tiện Hình 2.2 mô tả quan hệ chặt chẽ giữa cloud media và media cloud Cụ thểhơn, media cloud cung cấp một bức tranh về tài nguyên ví dụ như là đĩa cứng, CPU, GPU

và được cho thuê bởi các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông để phục vụ người sử dụng.MSPs sử dụng tài nguyên của media cloud để phát triển ứng dụng và dịch vụ đa phươngtiện của họ.Ví dụ như lưu trữ, chỉnh sửa v.v

Hình 2.2: Mối quan hệ giữ media cloud và cloud media

Trên media cloud, kiến trúc đám mây truyền thông biên MEC (Media - Edge Cloud)đưa ra để giảm độ trễ, trong đó nội dung và xử lý truyền thông sẽ được thực hiện ở biêncủa đám mây dựa vào thông tin của người dùng Trong kiến trúc này, MEC là một đámmây nhỏ với trung tâm dữ liệu đặt ở ngoài biên Đám mây MEC lưu trữ, xử lý và truyền

dữ liệu truyền thông ở biên, chính vì vậy mà sẽ đạt được độ trễ thấp nhất,tăng hiệu quả sửdụng Các đám mây phương tiện bao gồm các đám mây MECs, có thể quản lý một cáchtập trung hoặc theo kiểu mạng ngang hàng P2P Kiến trúc của MEC phải đạt các yêu cầusau:

- Thứ nhất, để xử lý tốt các kiểu khác nhau của các dịch vụ truyền thông trong MEC,

ta sẽ đặt các loại dịch vụ truyền thông có kiểu giống nhau vào một nhóm máy chủ

dựa theo tính chất của dịch vụ truyền thông đó Cụ thể là sẽ sử dụng bảng bămphân tán (DHT) cho việc lưu trữ dữ liệu trong khi sử dụng nhóm CPU hoặc GPUcho điện toán đa phương tiện

- Thứ hai, đối với hiệu quả tính toán trong kiến trúc MEC, người ta đưa ra mô hìnhphân tán song song với việc xử lý các dịch vụ và ứng dụng đa phương tiện trongnhóm CPU và GPU

- Thứ ba, tại các máy chủ proxy biên của MEC,sẽ lắp đặt các bộ chuyển mã thíchứng cho các dịch vụ truyền thông để các thiết bị không đồng nhất đạt được QoEcao

Trên cloud media, các dịch vụ và ứng dụng truyền thông trên đám mây có thể thựchiện hoàn toàn hoặc một phần trên đám mây đó Trước đây, đám mây sẽ thực hiện tất cảcác điện toán đa phương tiện Về sau, vấn đề quan trọng là làm thế nào để phân phối đượckhả năng tính toán(CPU,GPU…) nguồn tài nguyên điện toán đa phương tiện giữa máykhách và đám mây, bởi vì nó sẽ liên quan đến phân chia nguồn tài nguyên đa phương tiện

để tính toán giữa máy khách và đám mây

II Đám mây truyền thông-media cloud

Đám mây truyền thông cần có các chức năng sau:

- Các điều khoản QoS hỗ trợ nhiều kiểu khác nhau của các dịch vụ với các yêu cầu

về QoS khác nhau

- Phân tán song song với việc xử lý đa phương tiện

- QoS của truyền thông đa phương tiện phải thích ứng với các kiểu khác nhau của

các thiết bị và băng thông của mạng

1 Kiến trúc đám mây truyền thông đa phương tiện

Trong phần này, sẽ trình bày về kiến trúc điện toán-MEC nhằm mục đích giải quyếtcác vấn đề về QoS cho các dịch vụ đa phương tiện MEC là đám mây nhỏ với các máychủ đặt ở biên đám mây, cung cấp các dịch vụ truyền thông với QoS cao (ví dụ như độ trễthấp) cho người sử dụng Kiến trúc MEC giống với kiến trúc máy chủ CDN biên, chỉ khác

ở chỗ là CDN dành cho việc phân phối truyền thông đa phương tiện trong khi MEC cungcấp điện toán đa phương tiện Việc sử dụng máy chủ biên CDN để phân phối đa phươngtiện tới người dùng có thể cho kết quả với độ trể thấp hơn nhiều so với phân phối trực tiếp

từ các máy chủ trung tâm Như vậy có thể thấy được rằng điện toán đa phương tiện trongMEC có thể cung cấp ít luồng đa phương tiện và giảm độ trễ khi so sánh với việc tất cả

nội dụng đa phương tiện được đặt tại đám mây trung tâm Như mô tả ở hình 2.3(a) và2.3(b), lần lượt là 2 kiểu kiến trúc của MEC:

- Hình 2.3(a) là nơi mà tất dữ liệu của người sử dụng sẽ được lưu trữ trên MEC dựa

trên hồ sơ hoặc nội dung người dùng trong khi tất cả thông tin liên quan đến ngườidùng và nội dung địa điểm sẽ được trao đổi trong mào đầu thông qua P2P

- Hình 2.3(b) là người quản lý trung tâm sẽ quản lý tất cả các thông tin giữa người

sử dụng và nơi chứa nội dung, trong khi MEC nắm giữ vai trò phân phối tất cả cácnội dung dữ liệu

Trong MEC, chúng ta áp dụng công nghệ mạng ngang hàng P2P để phân phối dữ liệutruyền thông cho việc lưu trữ và tính toán Với kiến trúc của mạng ngang hàng P2P, mỗinút có sự quan trọng bằng nhau vì thế MEC có khả năng mở rộng, độ sẵn sàng và bềnvững cao cho việc lưu trữ và điện toán phương tiện Để hỗ trợ những người dùng di độngchúng ta sử dụng một cloud proxy đặt ở biên của MEC hoặc ở gateway, như trong hình2.3 để thực hiện việc xử lý đa phương tiện (ví dụ như thích ứng và chuyển mã) và bộ nhớđệm để bù đắp những hạn chế của các thiết bị di động bởi sự giới hạn về sức mạnh tínhtoán và tuổi thọ của pin

Hình 2.3: (a) Điện toán đám mây MEC dựa trên P2P

(b) Điện toán MEC điều khiển tập trung