CÔNG NGHỆ CLOUD COMPUTING VÀ MÔ HÌNH MOBILE CLOUD COMPUTING TRONG ỨNG DỤNG DI ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN ĐIỆN TOÁN LƯỚI VÀ ĐÁM MÂY TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ CLOUD COMPUTING VÀ MÔ HÌNH MOBILE CLOUD COMPUTING TRONG ỨNG DỤNG DI ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ Học viên thực hiện: LÊ BẢO TRUNG Mã số học viên: CH1301112 TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn chân thành đến PGS. TS. Nguyễn Phi Khứ, trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu môn học “Điện toán lưới và đám mây”, thầy là người đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong môn học và đồng thời hướng dẫn khoa học rất nghiêm túc, tận tâm. Nhờ có những kiến thức và sự hướng dẫn của thầy mà tôi có thể có đủ kiến thức cùng những công cụ cần thiết để thực hiện được bài tiểu luận của môn học này. Trong bài tiểu luận này, tôi đã tìm hiểu về công nghệ Cloud Computing và mô hình triển khai Mobile Cloud Computing. Tôi xin cảm ơn tất bạn bè đã và đang động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành tiểu luận của môn học này. TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 Lê Bảo Trung Mục lục Điện toán lưới và đám mây Trang 4 I. GIỚI THIỆU Sự phát triển đột phá trong tất cả các lĩnh vực công nghệ, thương mại, dịch vụ, kinh tế, thống kê,… trong những năm gần đây đã tạo ra một thách thức về cách thức tổ chức các hệ thống máy tính khổng lồ nhằm phục vụ cho nhiều nhu cầu và mục đích khác nhau, trong đó, các bài toán về tận dụng tối đa các tài nguyên máy tính và cách thức tổ chức lưu trữ dữ liệu hiệu quả với tiêu chí thuận tiện, nhanh chóng và an toàn đã mang lại nhiều cơ hội và thách thức nhằm phục vụ cho nhu cầu trên. Đối với các công ty, tổ chức, việc lưu trữ các dữ liệu thông tin, tài liệu của riêng công ty hoặc khách một cách hiệu quả, có tính bảo mật cao, hạn chế được tối đa các rủi ro bị mất dữ liệu là vấn đề vô cùng quan trọng được quan tâm hàng đầu. Để giải quyết bài toán đó, các công ty và tổ chức phải tính toán và đầu tư vào rất nhiều các loại chi phí như phần cứng, phần mềm, mạng, nhân viên quản trị thiết bị, bảo trì, sửa chữa,… ngoài ra còn phải tính đến khả năng nâng cấp và mở rộng hệ thống, đồng thời đảm bảo được tính bảo mật của tài liệu và các biện pháp sao lưu dữ liệu đề phòng trường hợp các thiết bị lưu trữ bị hỏng đến đến việc bị mất các dữ liệu quan trọng,… Dưới tốc độ phát triển vượt bậc về công nghệ phần cứng lẫn tốc độ đường truyền mạng, công nghệ ảo hóa điện toán lưới (grid computing) và điện toán đám mây (cloud computing) ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhẳm giảm tải chi phí hoạt động cũng như đảm bảo hỗ trợ người dùng lưu trữ và quản lý các dữ liệu một cách hiệu quả, đồng thời đảm bảo tính an toàn và độ bảo mật cao, người sử dụng không cần quan tâm quá chi tiết đến các vấn đề về cơ sở hạ tầng, nền tảng công nghệ, … bài toán nan giải đặt đưa ra đã được giải quyết một cách khá hoàn thiện. Bên cạnh đó, điện toán đám mây mở ra một nhánh nghiên cứu hoàn toàn mới và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các bài toán về phân tích và xử lý dữ liệu, các ứng dụng thông minh trong kinh doanh, điều mà trước đây khó có thể thực hiện do những hạn chế nhất định về chi phí và công nghệ. Sự bùng nổ của các ứng dụng di động đã góp thêm một hướng dịch vụ điện toán đám mây rất được quan tâm. Trước nhu cầu đó, MCC (Mobile Cloud Computing) được giới Điện toán lưới và đám mây Trang 5 thiệu là một công nghệ tiềm năng cho các dịch vụ di động. MCC tích hợp điện toán đám mây vào môi trường di động và vượt qua những trở ngại liên quan đến hiệu suất (ví dụ như, tuổi thọ pin, lưu trữ và băng thông), môi trường (ví dụ, tính không đồng nhất, khả năng mở rộng, và tính sẵn có), và an ninh (ví dụ như độ tin cậy, và riêng tư) được thảo luận trong điện toán di động. Trước những đặc điểm rất đáng quan tâm trên, bài tiểu luận này sẽ giới thiệu một cách tổng quan về khái niệm và kiến trúc cơ bản của một hệ thống cloud computing, các dịch vụ cloud computing phổ biến hiện nay, so sánh sự khác nhau một cách tổng quan giữa grid computing và cloud computing. Từ đó nghiên đưa ra một khảo sát về MCC, giúp chúng ta có một cái nhìn tổng quan về MCC, bao gồm các định nghĩa, kiến trúc, và các ứng dụng. Các vấn đề, giải pháp hiện có và phương pháp tiếp cận cũng được trình bày. II. TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING 1. Khái niệm Cloud computing đã trở thành là một hệ thống công nghệ thông tin được thảo luận nhiều nhất trong những năm gần đây. Được xây dựng bởi tập hợp rất nhiều điểm mạnh của tất cả các lĩnh vực trong công nghệ thông tin, cloud computing đã đem lại một lợi ích rất lớn cho các tổ chức trong việc giảm đáng kể thời gian thực thi công việc và chi phí. Với cloud computing, các tổ chức được đáp ứng sẵn tài nguyên phần cứng và dung lượng lưu trữ để sử dụng, thay vì tốn thời gian xây dựng riêng một hệ thống, quản lý và chi phí bảo trì, nâng cấp. Chỉ mới xuất hiện từ năm 2007, tuy nhiên sự phát triển mạnh mẽ của Cloud Computing đã thu hút rất nhiều nhà khoa học, các trường đại học và cả các công ty công nghệ thông tin (IT) đầu tư nghiên cứu. Có nhiều định nghĩa về cloud computing, tùy thuộc vào cách hiểu, cách tiếp cận của riêng mỗi nhóm nghiên cứu, do đó hiện tại vẫn chưa có một định nghĩa tổng quát. Điện toán lưới và đám mây Trang 6 Đứng ở góc nhìn khoa học kỹ thuật, các định nghĩa của Gartner, Ian Foster và Rajkumar Buyya được dùng khá phổ biến và có nhiều điểm tương đồng: - Theo Gartner: “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 và cung cấp như một dịch vụ trên mạng intenet”. - Ian Foster: “Cloud Computing là 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 lưutrữ, các nền tảng 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”. - Theo Rajkumar Buyya: “Cloud là một loại hệ thống phân bố và xử lý song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng”. Các định nghĩa trên đều đưa ra quan điểm cho rằng Cloud Computing là một hệ phân bố, cung cấp các dạng tài nguyên ảo dưới dạng dịch vụ một cách linh động theo nhu cầu của người dùng trên môi trường internet. 2. Mô hình tổng quan Tùy theo mục đích thiết kế hay hướng đến các đối tượng sử dụng, Cloud Computing có thể được chia ra thành hai loại: - Các mô hình dịch vụ (Service Models): Phân loại cách thức triển khai dịch vụ cloud Computing. - Các mô hình triển khai (Deployment Models): Phân loại cách thức triển khai dịch vụ Cloud Computing đến với khách hàng. 2.1. Mô hình dịch vụ: Hiện tại có rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ Cloud Computing cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Tuy nhiên có 3 loại dịch vụ Cloud Computing cơ bản là: dịch vụ cơ sở hạ Điện toán lưới và đám mây Trang 7 tầng (Infrastructure as a Service – IaaS), dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – Paas), dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS). Cách phân loại này thường được gọi là “mô hình SPI”. Hình 2.1. Mô hình SPI 2.1.1. Infrastructure as a Service – IaaS Trong loại dịch vụ này, khách hàng được cung cấp những tài nguyên máy tính cơ bản (như bộ xử lý, dung lượng lưu trữ, các kết nối mạng…). Khách hàng sẽ cài hệ điều hành, triển khai ứng dụng và có thể nối các thành phần như tường lửa và bộ cân bằngtải. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ quản lý cơ sở hạ tầng cơ bản bên dưới, khách hàng sẽ phải quản lý hệ điều hành, lưu trữ, các ứng dụng triển khai trên hệ thống, các kết nối giữa các thành phần. Những đặc trưng của mô hình IaaS: - Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm 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 Điện toán lưới và đám mây Trang 8 - 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 tu bởi một nguồn tài nguyên tính toán tổng hợp. Các dịch vụ Cloud Computing IaaS: Amazon EC2/S3, Windows Azure,… 2.1.2. Platform as a Service – PaaS Nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp một nền tảng (platform) cho khách hàng. Khách hàng sẽ tự phát triển ứng dụng của mình nhờ các công cụ và môi trường phát triển được cung cấp hoặc cài đặt các ứng dụng sẵn có trên nền platform đó. Khách hàng không cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dưới bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lưu trữ, các công cụ, môi trường phát triển ứng dụng nhưng quản lý các ứng dụng mình cài đặt hoặc phát triển. PaaS bao gồm những điều kiện cho quy trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trịn như là dịch vụ ứng dụng 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 một giải pháp tích hợp trên nền web (web application). Những đặc trưng của mô hình PaaS: - Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như là mộ trường phát triển tích hợp. - Các công cụ khởi tạo với giao diện nền web. - Kiến trúc đồng nhất. - Tích hợp dịch vụ web và cơ sở dữ liệu - Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển - Công cụ hỗ trợ tiện ích. Các dịch vụ PaaS: Google App Engine, Hithub, Heroku, Engine Yard,… Điện toán lưới và đám mây Trang 9 2.1.3. Software as a Service – SaaS Đây là mô hình dịch vụ mà trong đó nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp cho khách hàng một phần mềm dạng dịch vụ hoàn chỉnh. Khách hàng chỉ cần lựa chọn ứng dụng phần mềm nào phù hợp với nhu cầu và chạy ứng dụng đó trên cơ sở hạ tầng Cloud. Mô hình này giải phóng người dùng khỏi việc quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, hệ điều hành… tất cả sẽ do nhà cung cấp dịch vụ quản lý và kiểm soát để đảm bảo ứng dụng luôn sẵn sàng và hoạt động ổn định. Những đặc trưng của mô hình SaaS: - 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 trung kiến trúc, giá cả và quản lý. - Những tính năng tập trung, nân cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các bản vá lỗi và cập nhật. - Thường xuyên tính hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng. Các dịch vụ SaaS: Salesforce, dropbox … Hình 2.2. Mô hình dịch vụ Điện toán lưới và đám mây Trang 10 2.2. Mô hình triển khai: Từ “đám mây” (cloud) xuất phát từ hình ảnh minh họa mạng Internet đã được sử dụng rộng rãi trong các hình vẽ về hệ thống mạng máy tính của giới CNTT. Một cách nôm na, điện toán đám mây là mô hình điện toán Internet. Tuy nhiên, khi mô hình Cc dần định hình, các ưu điểm của nó đã được vận dụng để áp dụng trong các môi trường có quy mô và phạm vi riêng, hình thành các mô hình triển khai khác nhau. 2.2.1. Public Cloud Mô hình đầu tiên được nói đến khi đề cập tới CC (Cloud Computing) chính là mô hình Public Cloud. Đây là mô hình mà hạ tầng CC được một tổ chức sỡ hữu và cung cấp dịch vụ rộng rãi cho tất cả các khách hàng thông qua hạ tầng mạng Internet hoặc các mạng công cộng diện rộng. Các ứng dụng khác nhau chia sẻ chung tài nguyên tính toán, mạng và lưu trữ. Do vậy, hạ tầng CC được tiết kế để đảm bảo cô lập về dữ liệu giữa các khách hàng và tách biệt về truy cập. Các dịch vụ Public Cloud hướng tới số lượng khách hàng lớn nên thường có năng lực về hạ tầng cao, đáp ứng nhu cầu tính toán linh hoạt, đem lại chi phí thấp cho khách hàng. Do đó khách hàng của dịch vụ trên Public Cloud sẽ bao gồm tất cả các tầng lớp mà khách hàng cá nhân và doanh nghiệp nhỏ sẽ được lợi thế trong việc dễ dàng tiếp cận các ứng dụng công nghệ cap, chất lượng mà không phải đầu tư ban đầu, chi phí sử dụng thấp, linh hoạt. 2.2.2. Private Cloud Private Cloud là mô hình trong đó hạ tầng đám mây được sở hữu bởi một tổ chức và phục vụ cho người dùng của tổ chức đó. Private Cloud có thể được vận hành bởi một bên thứ ba và hạ tầng đám mây có thể được đặt bên trong hoặc bên ngoài tổ chức sở hữu (tại bên thứ ba kiêm vận hành hoặc thậm chí là một bên thứ tư). Private Cloud được các tổ chức, doanh nghiệp lớn xây dựng cho mình nhằm khai thác ưu điểm được các tổ chức, doanh nghiệp lớn xây dựng cho mình nhằm khai thác ưu điểm [...]... các dịch vụ Cloud Computing phổ biến hiện nay Đồng thời cho thấy được sự khác biệt giữa Cloud và Grid 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 và ứng dụng Từ đó đưa ra được những ưu điểm và nhược điểm của mô hình Cloud Computing Trình bày tổng quan, khái niệm và kiến trúc của mô hình Mobile Cloud Computing, giới... tương đồng và khác biệt giữa Grid và Điện toán lưới và đám mây Trang 13 Cloud, ta sẽ xét 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 và ứng dụng 1 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 Cloud mô hình thanh... ứng dụng MCC điển hình được giới thiệu 4.1 Thương mại di động (m-Commerce) Thương mại di động (m-commerce) là một mô hình kinh doanh thương mại bằng cách sử dụng các thiết bị di động Ứng dụng m-commerce thường thực hiện một số nhiệm vụ đòi hỏi tính di động (ví dụ, giao dịch và thanh toán qua di động, nhắn tin di động và bán vé qua di động) Các ứng dụng m-commerce có thể được phân loại thành một vài... Computing, giới thiệu các ứng dụng được hỗ trợ bở Mobile Cloud Computing bao gồm thương mại di động, học tập di động, và chăm sóc sức khỏe di động đã được thảo luận rõ ràng đã cho thấy khả năng ứng dụng của điện toán đám mây di động vào một loạt các dịch vụ di động Cuối cùng, các vấn đề và phương pháp tiếp cận liên quan đến điện toán đám mây di động (tức là, từ phía truyền thông và máy tính) đã được thảo... về Cloud Computing Aepona [5] mô tả MCC là một mô hình mới cho các ứng dụng di động, theo đó việc xử lý dữ liệu và lưu trữ được chuyển từ thiết bị di động vào các nền tảng mạnh mẽ và tập trung đặt trong các đám mây Các ứng dụng này sau đó được truy cập qua kết nối không dây dựa trên trình duyệt web trên các thiết bị di động Ngoài ra, MCC có thể được định nghĩa là một sự kết hợp của web di động và điện... phát triển của công nghệ di động và điện toán đám mây, điện toán đám mây di động là một trong những xu hướng công nghệ di động trong tương lai vì nó kết hợp lợi thế của điện toán di động và điện toán đám mây, do đó cung cấp các dịch vụ tối ưu dành cho người sử dụng di động Theo một nghiên cứu gần đây của ABI Research, một công ty trụ sở tại New York, hơn 240 triệu doanh nghiệp sẽ sử dụng các dịch vụ... và thực thi trong một thời gian dài Mô hình tính toán trong Cloud hoàn toàn khác, người dùng được sử dụng tài nguyên đồng thời mặc dù phải đảm bảo được chất lượng dịch vụ cho người sử dụng Đây cũng là một trong những thác thức của Cloud về khả năng mở rộng và khi số lượng người dùng lớn Mô hình dữ liệu (Data Model): Mô hình dữ liệu có khuynh hướng trong tương lai là mô hình tương tác tam giác như hình. .. điện toán đám mây, là công cụ phổ biến nhất cho người sử dụng di động để truy cập vào các ứng dụng và dịch vụ trên Internet Tóm lại, MCC cung cấp cho người sử dụng di động với việc xử lý dữ liệu và các dịch vụ lưu trữ trong các đám mây Các thiết bị di động không cần một cấu hình mạnh mẽ (ví dụ, CPU tốc độ và dung lượng bộ nhớ) vì tất cả các mô- đun tính toán phức tạp có thể được xử lý trong những đám mây... hại, và xác thực Ngoài ra, bảo mật Điện toán lưới và đám mây Trang 26 dựa trên dịch vụ đám mây có thể nâng cao hiệu quả các dịch vụ bằng việc sử dụng hiệu quả các dữ liệu thu thập được từ nhiều người dùng khác nhau 4 Ứng dụng của MCC Ứng dụng di động được chia sẻ trong thị trường di động toàn cầu ngày càng tăng Các ứng dụng di động khác nhau đã thừa hưởng những lợi thế của MCC Trong phần này, một số ứng. .. liên lạc và chi phí tính toán 4.5 Các ứng dụng thực tế khác Một đám mây trở thành một công cụ hữu ích để giúp người dùng chia sẻ hình ảnh di động và video clip một cách hiệu quả và gán thẻ (tag) bạn bè của họ trong các mạng xã hội phổ biến như Twitter và Facebook MeLog là một ứng dụng MCC cho phép người sử dụng điện thoại di động để chia sẻ kinh nghiệm thời gian thực (ví dụ, du lịch, mua sắm, và sự kiện) . ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN ĐIỆN TOÁN LƯỚI VÀ ĐÁM MÂY TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ CLOUD COMPUTING VÀ MÔ HÌNH MOBILE CLOUD COMPUTING TRONG ỨNG DỤNG DI ĐỘNG . lưới và đám mây Trang 13 Cloud, ta sẽ xét 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 và ứng dụng. 1. Mô hình. mây là mô hình điện toán Internet. Tuy nhiên, khi mô hình Cc dần định hình, các ưu điểm của nó đã được vận dụng để áp dụng trong các môi trường có quy mô và phạm vi riêng, hình thành các mô hình