CÔNG NGHỆ GRID COMPUTING VÀ ỨNG DỤNG

Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin BÁO CÁO MÔN HỌC TÍNH TOÁN LƯỚI ĐỀ TÀI: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY & ỨNG DỤNG TRÊN IP MOBILE GVHD: PGS. TS NGUYỄN PHI KHỨ Học viên:NGUYỄN BẢO MINH–CH1101104 Lớp: Cao học khóa 6 TP.HCM – 07/2013 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 MỤC LỤC hư3fơ3fng 1 Chương 1. TỔng quan vỀ Cloud Computing 3 1.1 Đặt vấn đề 3 1.2 Định nghĩa 4 1.3 Mô hình tổng quan 5 1.4 Các giải pháp 6 1.4.1 Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: 6 1.4.2 Vấn đề về sức mạnh tính toán: 6 1.5 Các dịch vụ của đám mây 7 1.5.1 Dịch vụ cơ sở hạ tầng-IaaS 7 1.5.2. Dịch vụ nền tảng-PaaS 8 1.5.3. Dịch vụ phần mềm-SaaS 9 1.6 Đặc điểm của cloud computing 10 1.7 Xu hướng phát triển 11 cHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ IP DI ĐỘNG (MOBILE IP) 13 2.1 Giới thiệu 13 2.2 Tổng quan về IP Mobile 14 2.2.1 Các khái niệm cơ bản: 14 2.2.2 Hoạt động cơ bản Mobile IP: 14 Đăng ký thông qua FA: 16 2.2.3 Các vấn đề của Mobile IP và cách giải quyết: 17 2.3 Giải pháp ip di động trên mạng gprs 22 2.3.1 Giới thiệu 22 2.3.2 Các đặc trưng cơ bản của GPRS 23 2.3.4 Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS 24 2.4 Giải pháp chuyển vùng “thông minh” của Cisco 27 2.4.1 Giới thiệu 27 2.4.2 Giải pháp chuyển vùng của Cisco 27 2.5. Kết luận 28 CHƯƠNG 3:TÌM HIỂU GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG MOBILE IP VÀO ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY (iDRAGON CLOUD) 30 3.1 Tổng quan về dự án idragon cloud 30 3.2 Ứng dụng nguyên lý hoạt động của ip di động xây dựng giải pháp chuyển vùng trong dự án idragon cloud 30 3.2.1 Dịch vụ di động khi không có cloud 31 3.2.2. Tìm hiểu mô hình giải pháp chuyển vùng dịch vụ iDragon Cloud 31 3.2.3. Mô tả cơ chế chuyển vùng: 32 3.3 Kết luận 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 HƯ3FƠ3FNG 1 HƯ3FƠ3FNG 1 CHƯƠNG 1. T CHƯƠNG 1. T Ổ Ổ NG QUAN V NG QUAN V Ề Ề CLOUD COMPUTING CLOUD COMPUTING 1.1 Đặt vấn đề 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, … 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. Khái niệm về điện toán đám mây xuất hiện từ những năm 1960 trở lại đây, khi John McCarthy phát biểu rằng “một ngày nào đó tính toán được tổ chức như một tiện ích công cộng”. Các đặc điểm của điện toán đám mây tạo ra như khả năng co giản, cung cấp như một tiện ích trực tuyến, với khả năng xem như vô hạn. Thuật ngữ “đám mây” lấy trong kỹ thuật điện thoại tại các công ty viễn thông. Các học giả đầu tiên sử dụng thuật ngữ ‘điện toán đám mây” là thuật ngữ trong một bài giảng năm 1997 bởi Ramnath Chellappa. 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 Trang 3 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 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. 1.2 Định nghĩa Theo Wikipedia: “Điện toán đám mây (cloud computing) là một mô hình điện 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 Gartner (ht t p: / /w w w.build i n g the c loud.co.u k / ) : “Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và linh hoạt về công nghệ thông tin được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các công nghệ trên Internet”. Theo Ian Foster: “Một mô hình điện 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”. Hình 1.1: Mọi thứ đều tập trung vào đám mây Trang 4 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 1.3 Mô hình tổng quan Theo định nghĩa, các nguồn điện toán khổng lồ như dữ liệu ,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 (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần và họ chỉ trả tiền cho những lần họ sử dụng để tránh tình trạng có những phần mềm chỉ sài 1 lần nhưng ta phải bỏ ra một số tiền lớn để mua chúng. Hình 2: Minh họa về cloud computing Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của cloud computing theo nhiều hướng 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 một vấn đề khó khăn. Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xu hướng tích hợp các cloud lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn chung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng. Trang 5 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 Hình 3: Mô hình tổng quan của cloud computing 1.4 Các giải pháp Cloud Computing ra đời để giải quyết các vấn đề sau: 1.4.1 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 ,Amazon có hàng chục kho dữ liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới. Các công ty lớn này sẽ cung cấp các dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trên các kho lưu trữ trung tâm. 1.4.2 Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính: Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán.Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toán lưới (grid computing). 1.4.3 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), Trang 6 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104  SaaS (software as a service). Hình 4: Minh họa về các dịch vụ 1.5 Các dịch vụ của đám mây 1.5.1 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 có cùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê. Không gian lưu trữ và các thiết bị mạng tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thể thuê đầy đủ dịch vụ bên ngoài. 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 hoạt động. Đầy lầ một sự phát triển của những giải pháp lưu trữ web và máy chủ cá nhân ảo. Trang 7 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởi một nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết. Nhưng từ này đã dần 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 tích toán tổng hợp. 1.5.2. Dịch vụ nền tảng-PaaS Cung cấp nền tảng tính toán và một tập các giải pháp nhiều lớp. Nó hỗ trợ việc triển khai ứng dụng mà không quan tâm đến chi phí hay sự phức tạp của việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới, cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để hỗ trợ chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung cấp một ứng dụng và dịch vụ Web sẵn sàng trên Internet mà không cần bất kì thao tác tải hay cài đặt phần mềm cho những người phát triển, quản lý tin học, hay người dùng cuối. Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware. Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là dịch vụ ứng dụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp cơ sở dữ liệu, bảo mật, 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 giải pháp 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. - Kiến trúc đồng nhất Trang 8 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 - Tích hợp dịch vụ Web và cơ sở dữ liệu - Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển - Công cụ hỗ trợ tiện tích Các yếu tố: 1.5.2.1 Thuận lợi:  Dịch vụ nền tảng (PaaS) đang ở thời kì đầu và được ưa chuộng ở những tính năng vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm, bên cạnh đó có tích hợp các yếu tố về nền tảng hệ thống.  Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhóm có sự phân tán về địa lý.  Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dich vụ Web  Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểm soát lỗi…  Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dục vụ, giao diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác.  Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ tương tác với nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đề chúng ta gặp phải.  Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ trong nhóm lập trình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc. 1.5.2.2 Khó khăn:  Ràng buộc bởi nhà cung cấp: do giới hạn phụ thuộc và dịch vụ của nhà cung cấp.  Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phát triển nhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web. 1.5.3. Dịch vụ phần mềm-SaaS Dịch vụ phần mềm (SaaS) là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cung cấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách Trang 9 GVHD: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 hàng, vô hiệu hóa nó sau khi kết thúc thời hạn. Các chức năng theo yêu cầu có thể được kiểm soát bên trong 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 1.6 Đặc điểm của cloud computing 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 chi tiêu. Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tính toán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên. Việc định giá dựa trên cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và các kỹ năng IT được đòi 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 bằng cách sử dụng trình duyệt web mà không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bị nào mà họ đang dùng, ví dụ như PC, mobile. Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung cấp bởi đối tác thứ 3) 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 Trang 10 [...]... mới cho người sử dụng điện thoại di động, GPRS là bước quan trọng hội nhập tới các mạng thông tin thế hệ ba (3G) GPRS cho phép các nhà khai thác mạng triển khai trên nền một cấu trúc cốt lõi dựa trên mạng IP cho các ứng dụng số liệu và sẽ tiếp tục được sử dụng và mở rộng cho các dịch vụ 3G cho các ứng dụng số liệu và thoại tích hợp GPRS chứng tỏ được sự phát triển các dịch vụ và ứng dụng mới, cũng như... nghiên cứu phát triển các công nghệ mới; các quan điểm về ứng dụng CNTT hiện nay ở trên thế giới cũng như Việt Nam Có thể nói điện toán đám mây đang tạo cơ hội cho các doanh nghiệp hoạt động hiệu quả, thông minh và tiết kiệm chi phí hơn Các doanh nghiệp Việt Nam đang có điều kiện thuận lợi để sử dụng những tiện ích này Vấn đề là bản lĩnh của doanh nghiệp có dám ứng dụng công nghệ mới vào quản lý điều hành... Server và xác thực mã key với domain WDS Sau khi thực hiện đăng ký và xác thực thành công, người sử dụng có thể trao đổi dữ liệu trên mạng và chuyển vùng nhanh chóng an toàn khi di chuyển mọi lúc mọi nơi 2.5 Kết luận Chương 2 của luận văn này đã giới thiệu tổng quan về công nghệ IP di động (Mobile IP) Công nghệ Mobile IP là công nghệ cung cấp cho giải pháp chuyển vùng di động, giúp cho thiết bị di... gián tiếp qua các node mạng nhà và mạng khách Chương này cũng nghiên cứu về hạ tầng chuyển vùng di động trên mạng viễn thông GPRS dựa vào công nghệ IP di động, Sử dụng GPRS để cung cấp các dịch vụ liên quan tới IP di động còn nhiều mặt hạn chế như: chất lượng chuyển vùng kém, chí phí thiết bị đầu cuối, giá thành công nghệ cao, thoại và dữ liệu truyền theo các kênh khác nhau và kiến trúc khác biệt với kiến... Phi Khứ HVTH: Nguyễn Bảo Minh – CH1101104 CHƯƠNG 3:TÌM HIỂU GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG MOBILE IP VÀO ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY (IDRAGON CLOUD) 3.1 Tổng quan về dự án idragon cloud Mô hình điện toán đám mây iDragon Cloud tại Viện Công nghiệp phần mềm và nội dung số Việt Nam (NISCI, trực thuộc Bộ Thông tin và Truyền thông), lần đầu tiên được công bố tại Hội thảo Vietnam Security World 2009 là câu trả lời rất sớm... = Mobiles + BTS Hình 3.1 – Mô hình mạng và giải pháp chuyển vùng iDragon 3.2.3 Mô tả cơ chế chuyển vùng: Cơ chế hoạt động của quá trình đăng ký và sử dụng dịch vụ chuyển vùng đám mây doanh nghiệp iDragon (dịch vụ thoại qua Internet), tương tự công nghệ IP di động, có thể hiện thực thông qua các bước sau (so sánh với sử dụng nghi thức IP di động trên mạng GPRS và WLAN (của Cisco) Bước 1: Phần mềm VoIP... 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 thích hợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục thất bại Tuy nhiên, phần lớn các dịch vụ của cloud computing có những lúc thiếu hụt và người giám đốc kinh doanh, IT phải làm cho nó ít đi Tính... cho người dùng Hơn nữa, GPRS nâng cao các dịch vụ dữ liệu như độ tin cậy và đáp ứng các đặc tính hỗ trợ Các ứng dụng sẽ được phát triển với GPRS sẽ hấp dẫn hàng loạt các thuê bao di động và cho phép các nhà khai thác đa dạng hoá các dịch vụ Các dịch vụ mới sẽ làm tăng nhu cầu về dung lượng đường truyền trên các tài nguyên vô tuyến và các tiểu hệ thống cơ sở Một phương pháp GPRS dùng để làm ghim bớt các... CloudBox) và các máy tính của người sử dụng truy cập dịch vụ đám mây (máy tính đám mây iDragon CloudPC) Nền tảng điện toán đám mây iDragon cho phép kết nối một cách dễ dàng,nhanh chóng và an toàn người sử dụng CloudPC với dịch vụ điện toán đám mây của các nhà cung cấp Đó sẽ là nền tảng mới cho một môi trường điện toán hợp nhất đang được cả thế giới CNTT xem xét - điện toán bầu trời (Sky Computing) 3.2 Ứng. .. Giới thiệu GPRS (General Packet Radio Service) là công nghệ chuyển mạch gói được phát triển trên nền tảng công nghệ thông tin di động toàn cầu (GSM : Global System for Mobile) sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA : Time Division Multiple Access) Những lợi ích chính của GPRS là dành riêng các tài nguyên vô tuyến chỉ khi có dữ liệu truyền đi và làm giảm độ tin cậy trên các thành phần chuyển . điều kiện cho qui trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là dịch vụ ứng dụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp. việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới, cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để hỗ trợ chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung cấp một ứng dụng và dịch vụ. hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cung cấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết