Tiểu luận môn tính toán lưới KHAI THÁC DỊCH VỤ CLOUD COMPUTING

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÀI THU HOẠCH MÔN GRID COMPUTING Tên Đề Tài: KHAI THÁC DỊCH VỤ CLOUD COMPUTING Giảng viên hướng dẫn : PGS. TS. Nguyễn Phi Khứ Học viên thực hiện : Đoàn Vũ Ngọc Duy (CH1101010) Trịnh Duy Sâm (CH1101035) Lớp : Cao Học-CNTT Khóa 6 LỜI NÓI ĐẦU Cho đến nay điện toán lưới(Grid Computing) là một lĩnh vực mới mẻ và hấp dẫn trong ngành công nghệ thông tin. Với khả năng tận dụng các nguồn tài nguyên nhàn rỗi môi trường điện toán lưới có thể đem lại cách giải quyết tối ưu cho những bài toán lớn cả về mặt kinh tế lẫn thời gian thực hiện mà hiện nay các hệ thống siêu máy tính cũng như các cluster vẫn còn gặp một số khó khăn khi giải quyết. Mặc dù điện toán lưới đã đạt được một số kết quả nhất định nhưng các viện nghiên cứu và nhiều người quan tâm đến lĩnh vực công nghệ thông tin vẫn tập trung nghiện cứu để hướng tới một hệ thống lưới hoàn chỉnh trên phạm vi toàn cầu. Tại Việt Nam công nghệ này có thể nói là vẫn còn khá mới mẻ, nó chỉ được biết tới trong các đề tài nghiên cứu khoa học, trong các viện chuyên môn mà chưa được xem xét nghiên cứu kỹ tại các trường đại học Trong vài năm qua, Công nghệ thông tin đã bắt đầu một mẫu hình mới - điện toán đám mây. Mặc dù điện toán đám mây chỉ là một cách khác để cung cấp các tài nguyên máy tính, chứ không phải là một công nghệ mới, nhưng nó đã châm ngòi một cuộc cách mạng trong cách cung cấp thông tin và dịch vụ của các tổ chức. Lúc đầu điện toán trên máy tính lớn (mainframe) thống trị công nghệ thông tin. Cấu hình mạnh mẽ này cuối cùng đã cho ra đời mô hình khách-chủ. Công nghệ thông tin hiện đại ngày càng trở thành một chức năng của công nghệ di động, điện toán lan tỏa hoặc mọi nơi và tất nhiên, cả điện toán đám mây. Trong bài tiểu luận này chúng em xin trình bày về các đặc điểm, những lợi ích và khó khăn khi sử dụng các dịch vụ này thông qua đề tài “khai thác dịch vụ Cloud computing” 2 3 CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU 1. Giới thiệu Grid computing – điện toán lưới a. Nguồn gốc điện toán lưới Cũng giống như các công nghệ tính toán khác, điện toán lưới xuất phát từ nhu cầu tính toán của con người. Thực tiễn ngày càng đặt ra những bài toán phức tạp hơn và do vậy các tổ chức cũng cần phải có năng lực tính toán mạnh mẽ hơn. Các tổ chức giải quyết vấn đề này bằng hai cách: Đầu tư thêm trang thiết bị, cơ sở hạ tầng tính toán(mua thêm máy chủ, máy trạm, siêu máy tính, cluster…). Tuy nhiên cách làm này cómột nhược điểm là tốn kém tiền của, số trang thiết bị sẽ tỉ lệ thuận với độ phức tạp của bài toán. Có một cách làm khác hiệu quả hơn đó là phân bố lại tài nguyên hợp lý trong tổ chức hoặc thuê thêm các nguồn tài nguyên từ bên ngoài (tất nhiên là việc thuê này sẽ có chi phí ít hơn nhiều so với việc đầu tư mới trang thiết bị). Cách giải quyết thứ hai này chính là mục tiêu và lànguồn gốc yêu cầu cho sự hình thành của tính toán lưới. Các nhà khoa học tại Argone National Labs thuộc đại học Chicago (Mỹ) là những người đầu tiên đề xuất ý tưởng về điện toán lưới. Cũng như nhiều ý tưởng cách mạng khác trong tin học như World Wide Web, siêu máy tính … điện toán lưới được hình thành bởi nhu cầu thực tế là mong muốn đạt tới giới hạn của khả năng tính toán. b. Khái niệm điện toán lưới Hiện nay tồn tại khá nhiều định nghĩa khác nhau về điện toán lưới và vẫn chưa có được một định nghĩa nào được coi là chuẩn. Khóa luận trình bày định nghĩa về tính toán lưới của Ian Foster, đây là định nghĩa sớm và chuẩn nhất về điện toán lưới, định nghĩa này được ông đưa ra trong một bài báo được mang tên “What is Grid ?”. “Grid là một loại hệ thống tính toán song song, phântán cho phép chia sẻ, lựa chọn, kết hợp các tài nguyên phân tán theo địa lý, thuộc nhiều tổ chức khác nhau dựa trên 4 tính sẵn sàng, khả năng, chi phí của chúng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS) của người dùng để giải quyết các bài toán, ứng dụng có quy mô lớn trong khoa học, kỹ thuật và thương mại. Từ đó hình thành nên các “tổ chức ảo” (Virtual Organization (VO)), các liên minh tạm thời giữa các tổ chức và tập đoàn, liên kết với nhau để chia sẻ tài nguyên hoặc kỹ năng nhằm đáp ứng tốt hơn các cơ hội kinh doanh hoặc các dự án có nhu cầu lớn về tính toán và dữ liệu, toàn bộ việc liên minh này dựa trên các mạng máy tính” Ta cũng có thể hiểu rằng: điện toán lưới là một cơ sở hạ tầng tin học cụ thể báo gồm và phần cứng và phần mềm cho phép người sử dụngkhai thác các tài nguyên trên cá máy trạm hay máy chủ với tốc độ cao với độ tin cậy, giá thành chấp nhận được và hệ thống có xu hướng trong suốt với người dùng. Điện toán lưới chính là bước phát triển tiếp theo của tính toán phân tán. Mục đích làtạo ra một máy tính ảo với người sử dụng, nó có khả năng tính toán lớn, thậm chí trên cả một siêu máy tính. Ý tưởng về điện toán lưới rất có ý nghĩa thực tế. Bởi lẽ, hiện nay theo các nghiên cứu thì các máy tính cá nhân thường chỉ sử dụng từ 5-10% năng lực tính toán còn các máy chủ, siêu máy tính cũng chỉ sử dụng đến 20% năng lực tính toán, đây là sự phí phạm một nguồn tài nguyên tính toán rất lớn. Việc tận dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên này có thể mạng lại một sức mạnh tính toán khổng lồ. Điện toán lưới sẽ là một giải pháp hữu hiệu khi mà mục đích sử dụng của nó tập trung vào sử dụng tốt hơn và có hiệu quả hơn các nguồn tài nguyên nhằm chia sẻ các ứng dụng và tăng cường sự hợp tác trong các dự án. Thuật ngữ “lưới” ở đây xuất phát từ lưới điện (electricity grid), ngụ ý rằng bất cứ một thiết bị tương thích nào đều có thể gắn vào trong lưới và được xếp ở một mức tài nguyên nào đó mà không cần quan tâm đến nguồn gốc của tài nguyên đó. Trong tương lai, điện toán lưới có thể cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ đóng vai trò như là dịch vụ cơ sở hạ tầng mà chúng ta có thể sử dụng hàng ngày như: điện, nước, giao thông, … 5 Các nghiên cứu về điện toán lưới đã và đang được tiến hành là nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng lưới, cho phép dễ dàng chia sẻ và quản lý các tài nguyên đa dạng và phân tán trong môi trường lưới. Các thách thức mà công nghệ lưới hướng tới giải quyết bao gồm: Sự đa dạng và không đồng nhất của các tài nguyên Tài nguyên ở đây được hiểu theo nghĩa tổng quát, đó có thể là các tài nguyên phần cứng: tài nguyên tính toán, tài nguyên lưu trữ, các thiết bị đặc biệt khác, …; các tài nguyên phần mềm: các CSDL, các phần mềm đặc biệt bản quyền đắt giá, các đường truyền mạng, Các tài nguyên này có thể khác nhauvề mặt kiến trúc, giao diện, khả năng xử lý,…Việc tạo ra một giao diện thống nhất cho phép khai thác và sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên này là hoàn toàn không dễ dàng. Sự đa dạng về chính sách quản lý tài nguyên Các tài nguyên không chỉ phụ thuộc về một tổ chức mà thuộc về nhiều tổ chức cùng tham gia vào lưới. Các tổ chức này phải tuân thủ một số quy định chung khi tham gia vào lưới còn nhìn chung là hoạt động độc lập tức làcác tài nguyên này đều có quyền tự trị. Các tổ chức khác nhau thường có chính sách sử dụng hay cho thuê tài nguyên của họ khác nhau, do vậy cũng gây khó khăn cho việc quản lý. Sự phân tán của các tài nguyên Dễ nhận thấy rằng các tài nguyên khi tham gia vào lưới là không tập trung, có thể ở nhiều tổ chức nhiều vùng lãnh thổ khác nhau, miễn là các tài nguyên này có thể kết nối được với nhau vì vậy phải có cơ chế quản lý sự phântán tài nguyên trong lưới. Vấn đề an toàn, bảo mật thông tin Môi trường lưới là một môi trường rất phức tạp, tuy rằng khi các tổ chức cá nhân cùng tham gia vào một mạng lưới thì sẽ có các quy định áp dụng cho họ nhưng cũng cần phải quan tâm đến việc bảo vệ an toàn thông tin cho các tổ chức 6 khi tham gia vào lưới, đây phải là một ưu tiên hàng đầu cho những người xây dựng hệ thống lưới. Trong bài báo “What Is Grid ?” Ian Foster cũng đã đưa ra ba đặc điểm của một hệ thống điện toán lưới: Kết hợp chia sẻ các nguồn tài nguyên không đượcquản lý tập trung Grid tích hợp và phối hợp các tài nguyên, người dùng thuộc nhiều vùng quản lý khác nhau, nhiều đơn vị khác nhau trong một tổ chứcvà nhiều tổ chức khác nhau. Công nghệ Grid tập trung giải quyết một số vấn đề bảo vệ tài nguyên, chính sách quản trị, chi phí, thành viên, …nảy sinh trong quá trìnhchia sẻ và sử dụng tài nguyên. Sử dụng các giao diện và giao thức chuẩn mang tính mở : Điện toán lưới sử dụng các chuẩn mở để chia sẻ qua mạng những tài nguyên phức tạp (trên các nền tảng kiến trúc phần mềm, phần cứng và ngôn ngữ lập trình khác nhau), nằm tại những điểm khác nhau tùy vào khu vựchành chính. Nói cách khác nó “ảo hóa” các tài nguyên tính toán. Điện toán lưới thường bị nhầm với tính toán phân cụm, tuy nhiên có sự khác nhau giữa hai kiểu tính toán này: cụm tính toán là một tập đơn các nút tính toán tập trung trên một khu vực địa lý nhất định. Lưới tính toán gồm nhiều cụm tính toán và những tài nguyên khác (như mạng, các thiết bị lưu trữ). Cung cấp các dịch vụ có chất lượng cao Điện toán lưới tạo ra một mô hình để giải quyết cácbài toán tính toán lớn bằng cách sử dụng những tài nguyên rỗi (CPU, thiết bị lưu trữ) của một loạt các máy tính riêng rẽ, thường là máy để bàn. Hệ thống này được coi là một cụm “máy ảo”, nhúng trong một môi trường liên lạc phân tán. Giới thiệu Cloud computing Điện toán đám mây là một giải pháp toàn diện cung cấp công nghệ thông tin như một dịch vụ. Nó là một giải pháp điện toán dựa trên Internet ở đó cung cấp tài 7 nguyên chia sẻ giống như dòng điện được phân phối trên lưới điện. Các máy tính trong các đám mây được cấu hình để làm việc cùng nhau và các ứng dụng khác nhau sử dụng sức mạnh điện toán tập hợp cứ như thể là chúng đang chạy trên một hệ thống duy nhất. Tính linh hoạt của điện toán đám mây là một chức năng phân phát tài nguyên theo yêu cầu. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các tài nguyên tích lũy của hệ thống, phủ nhận sự cần thiết phải chỉ định phần cứng cụ thể cho một nhiệm vụ. Trước điện toán đám mây, các trang web và các ứng dụng dựa trên máy chủ đã được thi hành trên một hệ thống cụ thể. Với sự ra đời của điện toán đám mây, các tài nguyên được sử dụng như một máy tính gộp ảo. Cấu hình hợp nhất này cung cấp một môi trường ở đó các ứng dụng thực hiện một cách độc lập mà không quan tâm đến bất kỳ cấu hình cụ thể nào. Tại sao lại đổ xô vào đám mây? Có các lý do có cơ sở và quan trọng về kinh doanh và công nghệ thông tin đối với sự dịch chuyển sang mẫu hình điện toán đám mây. Việc coi thuê ngoài như một giải pháp có những điểm cơ bản được xem là các lý do ấy. - Chi phí giảm: Điện toán đám mây có thể làm giảm cả chi phí vốn (CapEx) lẫn chi phí vận hành (OpEx) vì các tài nguyên chỉ được mua khi cần và chỉ phải trả tiền khi sử dụng. - Cách sử dụng nhân viên được tinh giản: Việc sử dụng điện toán đám mây giải phóng đội ngũ nhân viên quý giá cho phép họ tập trung vào việc cung cấp giá trị hơn là duy trì phần cứng và phần mềm. - Khả năng mở rộng vững mạnh: Điện toán đám mây cho phép khả năng điều chỉnh quy mô ngay lập tức hoặc tăng lên hoặc giảm xuống, bất cứ lúc nào mà không cần giao kết dài hạn. 2. Sự khác nhau giữa cloud computing và grid computing Sự khác nhau giữa Grid Computing và Cloud Computing 8 Grid computing Cloud computing Sức mạnh tính toán Tính toán mạnh hơn Grid Computing; sử dụng khả năng tính toán của internet Sử dụng khả năng tính toán trong nội bộ của Cloud. Lưu trữ Lưu trữ nhiều hơn Cloud Computing; dùng các giao thức để tìm kiếm các tài nguyên thích hợp trên mạng để lưu trữ. Khả năng lưu trữ ít hơn Grid Computing; dùng các data center trong việc lưu trữ Tốc độ truyền dữ liệu (trao đổi các resource trong lúc thực thi) Tốc độ chậm hơn Cloud Computing; tốc độ của đưởng truyền sử dụng đường truyền internet, tốc độ thường là mega byte. Nhanh hơn Grid Computing, việc trao đổi resource thường thực hiện bằng đường truyền nội bộ, được xây dựng để kết nối giữa các data center. Tốc độ có thể lên đến hàng giga byte. Khả năng mở rộng Có khả năng mở rộng. Việc mở rộng được thực hiện trên đường truyền internet (khi có như cầu sử dụng thêm resource thì hệ thống sẽ tìm trên mạng xem hiện có resource nào đáp ứng nhu cầu của mình phù hợp không). Có khả năng mở rộng, co lại dễ dàng và nhanh (theo nhu cầu sử dụng). Ví dụ: nếu trong một thời điểm đang có 10 máy nhưng muốn có 20 máy thì Cloud Computing có thể cung cấp, hoặc muốn giảm xuống chỉ sử dụng còn 5 máy; Cloud hổ trợ cho 9 việc này nhanh chóng. Phạm vi Chủ yếu hướng tới khoa học. Chủ yếu hướng tới thương mại, quan tâm đến việc phục vụ nhu cầu của khách hàng thông qua việc cung cấp các dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng. Resource Việc sử dụng resource thông qua việc tìm kiếm các resource trên internet, người dùng không thể cấu hình tài nguyên theo ý muốn của người dùng. Cung cấp resource theo dạng unified resource, người dùng được phép cấu hình resource theo nhu cầu của người sử dụng. Phần này tập trung so sánh giữa Grids và Clouds ngang qua nhiều khía cạnh từ kiến trúc , mô hình bảo mật, mô hình thương mại, mô hình lập trình, ảo hóa, mô hình dữ liệu, mô hình tính toán đến “nguồn gốc (provenance)” và ứng dụng. Cả hai mô hình tính toán về mặt tổng quát thì giống nhau nhưng trong cụ thể thì có một số điểm khác biệt. a. Mô hình thương mại (Business Model) Mô hình thương mại truyền thống trong các phần mềm trước đây là các hình thức tính phí theo một máy tính. Trong Clouds mô hình thanh toán phí linh hoạt hơn nhiều, người khách hàng chỉ cần trả theo nhu cầu sử dụng như các loại phí sinh hoạt hàng ngày mà họ phải trả: điện, nước, gas v.v. Ngoài ra Clouds còn hỗ trợ khả năng mở rộng hệ thống mang tính kinh tế, tức là người sử dụng có thể triển khai với hệ thống ngày một lớn hơn với chi phí phù hợp. Các tiềm năng hiện có là các trung tâm dữ liệu lớn của các tập đoàn Amazon, IBM, Sun, google v.v. 10 [...]... dịch vụ đã che dấu và cũng không phải là mã nguồn mở 24 i Những thuận lợi và khó khăn của cloud computing • Tính sẵn sàng Hiện nay, việc sử dụng các dịch vụ của cloud computing làm cho người sử dụng lo lắng đến tính sẵn sàng của dịch vụ mà họ sử dụng Nên đây là một lý do có thể làm cho người sử dụng ngại sử dụng các dịch vụ của Cloud Computing Nhưng hiện tại, những người sử dụng dịch vụ của Cloud Computing. .. cấp dịch vụ lưu trữ trực tuyến Từ ví dụ trên ta thấy nếu các các nhà cung cấp dịch vụ có cơ chế chuẩn hóa các API thì các nhà phát triển dịch vụ có thể triển khai dịch vụ trên nhiều nhà cung cấp dịch vụ, khi đó một nhà cung cấp dịch vụ nào đó bị hỏng, thì dữ liệu của các nhà phát triển không mất hết mà có thể nằm đâu đó trên các nhà cung cấp dịch vụ khác Nếu như cách này được các nhà cung cấp dịch vụ. .. Các dịch vụ Cloud Computing có thể được truy xuất ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào thông qua mạng internet Khách hàng có thể lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ nào đáp ứng tốt nhất cho nhu cầu của mình với giá cả và chất lượng dịch vụ hợp lý nhất Với Cloud Computing, doanh nghiệp sẽ chuyển hầu hết trách nhiệm về kiểm soát hệ thống, quản lý hạ tầng, bảo mật, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho nhà cung cấp dịch vụ. .. rất nhiều chi phí và chỉ tập trung 33 vào nhiệm vụ chính là kinh doanh, không phải bận tâm nhiều đến việc quản lý, kiểm soát hệ thống CHƯƠNG III – KHAI THÁC SỬ DỤNG DỊCH VỤ CLOUD 1 Khai thác các dịch vụ trên IBM LOTUSLIVE a Giới thiệu về IBM Lotus Live IBM Lotus Live được thiết kế nhằm tăng cường khả năng ứng dụng các dịch vụ cộng tác trên nền tảng điện toán đám mây, giúp các doanh nghiệp trên toàn cầu... dịch vụ có tiếng, uy tín Ví dụ: tháng 8 năm 2008 khi dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến của Linkup bị hỏng, sau khi phục hồi lại hệ thống thì phát hiện ra mất 45% dữ liệu của khách hàng Sau sự cố này thì uy tín và doanh thu của công ty hạ xuống Khoãng 20.000 người dùng dịch vụ của Linkup đã từ bỏ nhà cung cấp nay để tìm đến một nhà cung cấp dịch vụ mới Và sau đó dịch vụ này phải dựa trên một dịch vụ. .. theo quảng cáo, phí dịch vụ, hay việc đo đạc để thúc đẩy việc tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên Ví dụ, đo đạc kho lưu trữ, băng thông, và tài nguyên máy tính đã sử dụng và thanh toán cho những tài khoản người dùng đã kích hoạt theo từng tháng 21 4 Các mô hình cloud computing a Mô hình dịch vụ • Infrastructure as a Service – IaaS ( Hạ tầng như một dịch vụ) : Là mô hình cung cấp dịch vụ mà khách hàng sử... vào nhà cung cấp dịch vụ Ngoài ra nhà cung cấp dịch vụ cũng sẽ tập trung hơn để phát triển dịch vụ của mình để phục vụ nhu cầu người sử dụng tốt hơn Ngoài ra việc sử dụng các dịch vụ của cloud computing cũng gây ra một vấn đề, khi dữ liệu của người sử dụng dịch vụ lưu trữ trên hệ thống của nhà cung cấp dịch vụ thì có điều gì đảm bảo cho người sử dụng là dữ liệu của mình sẽ an toàn, không bị rò rỉ ra... trong Clouds Clouds về khái quát chấp nhận các Web Services APIs, nơi mà người dùng cấu hình và lập trình dịch vụ Cloud dựa trên các API được trình bày trong Web Services Các giao thức HTTP và SOAP là những giao thức chuẩn được chọn trong các dịch vụ này Mặc dù Clouds chấp nhận một số giao thức tổng quát như HTTP và SOAP, khả năng tích hợp và liên kết giữa các dịch vụ lẫn ứng dụng vẫn là một thách... chia sẻ được cung cấp cho các máy tính và các thiết bị khác theo yêu cầu, giống như mạng lưới điện.” 3 Tính chât cơ bản của Cloud Computing Tự dịch vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Một người dùng có thể đơn phương cung cấp các khả năng tính toán như thời gian sử dụng máy chủ và kho lưu trữ mạng, khi cần mà không cần yêu cầu tác động nhiều từ nhà cung cấp dịch vụ Truy cập mạng khắp nơi (Ubiquitous... Hai tham số ảnh hưởng đến việc lựa chọn một dịch vụ lúc đó là: Tham số thứ nhất là chất lượng dịch vụ tương xứng với giá mà người sử dụng trả cho nhà cung cấp dịch vụ Hiện nay có một số nhà cung cấp dịch vụ có giá cao gấp 10 lần so với các nhà cung cấp khác, nhưng nếu nó có chất lượng tốt cộng thêm các tính năng hỗ trợ người dùng như: tính dễ dùng, một số tính năng phụ khác… 26 Tham số thứ hai, ngoài . tài khai thác dịch vụ Cloud computing 2 3 CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU 1. Giới thiệu Grid computing – điện toán lưới a. Nguồn gốc điện toán lưới Cũng giống như các công nghệ tính toán khác, điện toán. khác nhau giữa cloud computing và grid computing Sự khác nhau giữa Grid Computing và Cloud Computing 8 Grid computing Cloud computing Sức mạnh tính toán Tính toán mạnh hơn Grid Computing; sử. các tài nguyên tính toán. Điện toán lưới thường bị nhầm với tính toán phân cụm, tuy nhiên có sự khác nhau giữa hai kiểu tính toán này: cụm tính toán là một tập đơn các nút tính toán tập trung