LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY3 1.1. Khái niệm về điện toán đám mây3 1.2. Kiến trúc của điện toán đám mây5 1.3. Thành phần của điện toán đám mây6 1.4. Mô hình dịch vụ của điện toán đám mây7 1.5. Các mô hình triển khai trên điện toán đám mây9 1.6. Lợi ích của điện toán đám mây11 1.7. Thách thức của điện toán đám mây12 1.8. Một số vấn đề an ninh bảo mật trong điện toán đám mây13 1.9. Kết luận chương 114 CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ ẢO HÓA VÀ MÃ NGUỒN MỞ TRONG PHÁT TRIỂN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY HIỆN NAY15 2.1. Giới thiệu về ảo hóa15 2.2. Các khái niệm về ảo hóa16 2.3. Tại sao ảo hóa lại quan trọng với doanh nghiệp17 2.3.1. Những lý do để ứng dụng ảo hóa17 2.3.2.Tối ưu hóa sử dụng phần cứng18 2.3.3.Nhu cầu ảo hóa dữ liệu18 2.4.Tình hình ảo hóa ở Việt Nam và trên thế giới19 2.4.1.Tình hình ảo hóa ở Việt Nam19 2.4.2.Tình hình ảo hóa trên thế giới19 2.4.3. Cách thức hoạt động của ảo hóa20 2.5. Tổng quan về mã nguồn mở22 2.5.1. Khái niệm về mã nguồn mở22 2.5.2. Phương pháp xây dựng phần mềm mã nguồn mở22 2.5.3. Những lợi ích của mã nguồn mở23 2.5.4. Một số mã nguồn mở trong phát triển hạ tầng điện toán đám mây hiện nay24 2.5.4.1. Nguồn mở Eucalyptus24 2.5.4.2. Nguồn mở OpenNebula24 2.5.4.3. Nguồn mở CloudStack25 2.5.4.4. Nguồn mở OpenStack25 2.5.5. Kết luận chương 226 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP NGUỒN MỞ OPENSTACK TRONG XÂY DỰNG HẠ TẦNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY27 3.1.Tổng quan về OpenStack27 3.1.1. Giới thiệu về Openstack27 3.1.2. Các biên bản của Openstack28 3.2. Kiến trúc của Openstack29 3.2.1. Thành phần Openstack Dashboard – Horizon29 3.2.2.Thành phần OpenStack Identity - Keystone29 3.2.3.Thành phần OpenStack Compute – Nova29 3.2.4.Thành phần OpenStack Image Service Glance30 3.2.5.Thành phần OpenStack Object Storage – Swift30 3.2.6.Thành phần OpenStack Network- Neutron30 3.2.7.Thành phần OpenStack Block Storage – Cinder30 3.2.8.Thành phần OpenStack Block Orchestration – Heat30 3.2.9.Thành phần OpenStack Block Telemetry – Ceilometer31 3.3.Mô hình triển khai31 3.4.Các bước cài đặt Openstack34 3.4.1.Triển khai trên máy ảo Vmware:34 3.4.2. Cài đặt và thiết lập trên các Node35 3.5. Kết luận chương 374 3.6. Kết luận và kiến nghị75 TÀI LIỆU THAM KHẢO76
LỜI CAM ĐOAN Đây cơng trình nghiên cứu riêng em hướng dẫn khoa học ThS Đặng Thị Khánh Linh Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Nếu có gian lận em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung báo cáo Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn thông tin báo cáo ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Người cam đoan Vương Thị Thủy LỜI CẢM ƠN Để có kết ngày hôm nay, trước tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Cô ThS Đặng Thị Khánh Linh tận tình, tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ em từ ý tưởng ban đầu xuyên suốt trình nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp Nhờ có giúp đỡ cô mà em vượt qua khó khăn q trình thực đồ án tốt nghiệp để có kết ngày hơm Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tận tụy dìu dắt em xuyên suốt trình học tập, rèn luyện thời gian qua để em có đủ hiểu biết kiến thức thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, lời cảm ơn thiêng liêng xin gửi đến bố mẹ Cảm ơn bố mẹ yêu thương, tin tưởng con, dù có khó khăn ủng hộ tạo điều kiện để vững vàng bước đường học tập Mặc dù cố gắng để hồn thiện đề tài tốt có thể, chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Vương Thị Thủy MỤC LỤC Vương Thị Thủy i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v LỜI MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục tiêu đề tài .1 3.Phương pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .3 1.1 Khái niệm điện toán đám mây .3 1.2 Kiến trúc điện toán đám mây .5 1.3 Thành phần điện toán đám mây 1.4 Mơ hình dịch vụ điện toán đám mây 1.5 Các mơ hình triển khai điện toán đám mây 1.6 Lợi ích điện tốn đám mây 11 1.7 Thách thức điện toán đám mây .12 1.8 Một số vấn đề an ninh bảo mật điện toán đám mây 13 1.9 Kết luận chương 14 CHƯƠNG : CƠNG NGHỆ ẢO HĨA VÀ MÃ NGUỒN MỞ TRONG PHÁT TRIỂN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY HIỆN NAY 15 2.1 Giới thiệu ảo hóa .15 2.5 Tổng quan mã nguồn mở 22 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP NGUỒN MỞ OPENSTACK TRONG XÂY DỰNG HẠ TẦNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 27 3.2 Kiến trúc Openstack 29 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt CC Tiếng Anh Tiếng Việt Cloud Computing Điện toán đám mây IAAS Infrastructure as a Service Hạ tầng dịch vụ PAAS Platform as a Service Nền tảng dịch vụ SAAS Software as a servicce Phần mềm dịch vụ API Application program interface Lập trình ứng dụng giao diện DANH MỤC HÌNH Vương Thị Thủy i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v LỜI MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục tiêu đề tài .1 3.Phương pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .3 1.1 Khái niệm điện toán đám mây .3 1.2 Kiến trúc điện toán đám mây .5 1.3 Thành phần điện toán đám mây 1.4 Mơ hình dịch vụ điện toán đám mây 1.5 Các mơ hình triển khai điện toán đám mây 1.6 Lợi ích điện tốn đám mây 11 1.7 Thách thức điện toán đám mây .12 1.8 Một số vấn đề an ninh bảo mật điện toán đám mây 13 1.9 Kết luận chương 14 CHƯƠNG : CƠNG NGHỆ ẢO HĨA VÀ MÃ NGUỒN MỞ TRONG PHÁT TRIỂN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY HIỆN NAY 15 2.1 Giới thiệu ảo hóa .15 2.5 Tổng quan mã nguồn mở 22 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP NGUỒN MỞ OPENSTACK TRONG XÂY DỰNG HẠ TẦNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 27 3.2 Kiến trúc Openstack 29 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng kiểm tra khóa kích hoạt 44 Bảng 3.2: Bảng kiểm tra lại dịch vụ Nova 59 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trên giới ảo hóa điện tốn đám mây ứng dụng rộng rãi, doanh nghiệp đầu kể đến như: VMWare, IBM, Intel, Microsoft, HP, Cisco, Amazon Khơng dừng lại qui mơ máy tính, máy chủ, cơng nghệ ảo hóa điện tốn đám mây phát triển ứng dụng điện thoại di động, thiết bị cầm tay, thiết bị lưu trữ Điện toán đám mây ngày ứng dụng nhiều quan phủ nhiều quốc gia giới Anh, Nhật, Mỹ nhiều nước phát triển khác Trong nước, giải pháp ảo hóa điện tốn đám mây nhiều cơng ty, trường đại học (ĐH Bách Khoa Hà Nội, ĐH Quốc gia Hà Nội…) ưu tiên nghiên cứu chủ đề lĩnh vực công nghệ thông tin Tuy nhiên, kết nghiên cứu mức độ tìm hiểu cơng nghệ sản phẩm, khả ứng dụng mức độ ảo hóa hệ thống máy chủ riêng lẻ IaaS tầng thấp Điện toán đám mây mơ hình hướng dịch vụ (IaaS, PaaS, SaaS), hệ thống phân bố xử lý song gồm máy tính ảo kết nối với nơi tập hợp tài sản vật lý phần cứng máy chủ, hệ thống lưu trữ thiết bị mạng, chia sẻ cung cấp dạng dịch vụ IaaS cho tổ chức hay doanh nghiệp khác cung cấp động cho người dùng nhiều tài nguyên đồng dựa thỏa thuận dịch vụ nhà cung cấp người sử dụng Ví dụ dịch vụ IaaS IBM BlueHouse, Vmware, Amazon EC2, Microsoft Azure Platform, Sun Parascale Cloud Storage… Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu cơng nghệ ảo hóa điện tốn đám mây - Tổng quan nguồn mở Openstack triển khai điện toán đám mây - Xây dựng điện toán đám mây ứng dụng triển khai Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội - Đánh giá ưu điểm, nhược điểm điện toán đám mây việc triển khai Trường Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu tài liệu tham khảo - Phương pháp phân tích: Phân tích cơng nghệ ảo hoá dựa điện toán đám mây - Phương pháp kế thừa: Sử dụng mơ hình điện tốn đám mây - Phương pháp thực nghiệm: Mô điện toán đám mây IaaS mã nguồn mở Openstack phân phối Linux máy ảo hóa VMWare Phạm vi nghiên cứu Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây ứng dụng triển khai hạ tầng Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Khái niệm điện toán đám mây Thuật ngữ “Điện toán đám mây” (cloud computing) đời vào khoảng năm 2007 nhằm để khái quát lại hướng phát triển công nghệ thông tin nhờ vào mạng Internet băng thông rộng trung tâm điện tốn khổng lồ hãng cơng nghệ Google, Amazon, IBM, Microsoft,… Điện toán đám mây gắn liền với quan niệm công nghệ thông tin, là: nguồn lực điện tốn khổng lồ phần mềm, liệu dịch vụ nằm máy chủ ảo (đám mây) Internet thay máy tính tổ chức, cá nhân để người kết nối sử dụng cần Với dịch vụ hạ tầng, phần mềm sẵn có Internet, doanh nghiệp khơng phải mua trì hàng trăm, chí hàng nghìn máy tính phần mềm cho cơng ty Các đơn vị sử dụng th tồn hạ tầng cơng nghệ thơng tin th bao điện thoại hay sử dụng điện, nước hàng ngày Theo Viện quốc gia Tiêu chuẩn Công nghệ Mỹ (NIST - National Institute of Standards and Technology): “Điện tốn đám mây mơ hình cho phép vị trí thuận tiện, khách hàng truy cập mạng theo yêu cầu chia sẻ tài nguyên máy tính (mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng dịch vụ) nhanh chóng từ nhà cung cấp cung cấp quản lý tối thiểu tương tác mức dịch vụ Mơ hình điện tốn đám mây bao gồm đặc điểm, mô hình dịch vụ, mơ hình triển khai.” Điện tốn đám mây đơi cịn coi hệ Internet Tự điển mở Wikipedia định nghĩa: “Điện toán đám mây việc sử dụng tài ngun máy tính (phần cứng phần mềm) có sẵn từ xa truy cập qua mạng (thường Internet)” Hình 1.1 Mơ hình minh họa điện toán đám mây theo Wikipedia Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE: "Nó hình mẫu thơng tin lưu trữ thường trực máy chủ Internet được lưu trữ tạm thời máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính doanh nghiệp, phương tiện máy tính cầm tay, " Điện tốn đám mây khái niệm tổng thể bao gồm khái niệm phần mềm dịch vụ, Web 2.0 vấn đề khác xuất gần đây, xu hướng cơng nghệ bật, đề tài chủ yếu vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng nhu cầu điện toán người dùng Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp ứng dụng kinh doanh trực tuyến thơng thường, truy nhập từ trình duyệt web, cịn phần mềm liệu lưu trữ máy chủ Điện tốn đám mây cung cấp tiện ích để truy cập vào tài nguyên chia sẻ sở hạ tầng chung, cung cấp dịch vụ theo yêu cầu qua mạng để thực hoạt động đáp ứng nhu cầu tác nghiệp Vị trí nguồn lực vật chất thiết bị truy cập suốt, (và không cần biết) người dùng cuối (end user) Nó cung cấp phương tiện cho người sử dụng (hay khách hàng) để phát triển, triển khai quản lý ứng dụng họ đám mây, kể ảo hóa nguồn tài nguyên, tự bảo trì quản lý ứng dụng Điện toán đám mây giải pháp tồn diện cung cấp cơng nghệ thơng tin dịch vụ Nó giải pháp điện tốn dựa Internet cung cấp tài nguyên chia sẻ giống dòng điện phân phối lưới điện Các máy tính đám mây cấu hình để làm việc ứng dụng khác 64 Hình 3.16:Quản lý image openstack Tab Admin/System/Images: Quản lý image openstack, ta tạo/sửa/xóa image Hình 3.17: Giao diện quản lý mạng ảo tạo Openstack 65 Tab Admin/System/Networks: quản lý mạng ảo tạo openstack Hình 3.18:Quản lý router ảo tạo openstack Quản lý router ảo tạo openstack 66 Hình 3.19:Giao diện quản lý thiết lập mặc định hệ thống Tab Admin/System/Defaults: quản lý thiết lập mặc định hệ thống( tối đa tạo 100 keypair, mỗi user tạo tối đa 10 máy ảo…) Hình 3.20: thị thơng tin tất dịch vụ cài đặt Tab Admin/System/System Information: Hiển thị thông tin hệ thống, bao gồm tất dịch vụ cài đặt 67 Hình 3.21: Hiển thị thông tin tài nguyên sử dụng tài khoản admin Hình 3.22: : Hiển thị thông tin tài nguyên sử dụng tài khoản admin 68 Tab Project/Compute/Overview: Hiển thị thông tin tài nguyên sử dụng tài khoản admin Hình 3.23: Giao diện quản lý máy ảo Tab Project/Compute/Instances: quản lý máy ảo tạo user admin Bấm vào nút hình nhiều chức năng, ví dụ Floating IP để cấp ip cho máy ảo… Hình 3.24: Tạo thử máy ảo với tên “test”, flavor m1.tiny 69 Tạo thử máy ảo với tên “test”, flavor m1.tiny Tab volume image giống phần system hiển thị volume image tạo tài khoản admin Hình 3.25: : Quản lý quyền, cấp phát ip… Tab Project/Compute/Access & Security: Quản lý quyền, cấp phát ip… Hình 3.26: Quản lý dải mạng ảo dưới dạng topology 70 Tab Project/Network/Network Topology: Quản lý dải mạng ảo dạng topology trực quan, tạo máy ảo, network, router tab Hình 3.27: quản lý project Tab Identity/Projects: quản lý project Hình 3.28: : quản lý user hệ thống Tab Identity/Users: quản lý user hệ thống 71 Một số hình ảnh đăng nhập từ tài khoản khơng phải admin Hình 3.29:Giao diện hình ảnh đăng nhập admin Khi đăng nhập tài khoản khơng có tab Admin Users 72 3.5 Kết luận chương Trong chương này, đồ án tập trung vào phân tích triển khai mã nguồn mở Openstack như: trình hình thành, lý chọn mã nguồn mở, kiến trúc mã nguồn mở Openstack Trên sở em đề xuất mơ hình cần triển khai hạ tầng nguồn mở Openstack để làm thực nghiệm cho đồ án tốt nghiệp đạt kết định theo yêu cầu đặt ứng dụng triển khai Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội cấp tài khoản cho mỗi sinh viên có nhu cầu triển khai học tập môi trường ảo internet 73 3.6 Kết luận kiến nghị OpenStack giải pháp nguồn mở tương lại cho nhà phát triển hạ tầng Điện toán đám mây Trong phần nghiên cứu này, em đạt số thành định việc triển khai OpenStack cho Cloud như: Triển khai hạ tầng điện toán đám mây riêng mã nguồn mở Openstack từ tạo tiền đề phát triển ứng dụng khác mà người sử dụng cần yêu cầu cung cấp dịch vụ thật cần thiết cung cấp cấu hình triển khai ứng dụng môi trường đo Trong tương lai, em cố gắng phát triển hệ thống thật triển khai projects thực tế cho bên người dùng Bên cạnh đó, em tìm hiểu sâu yêu cầu bảo mật nâng cấp hệ thống cho cloud để giảm thiểu thời gian chờ cho người dùng Về chiều hướng phát triển đề tài: Đây đề tài hay rộng, đầù tư sở hạ tầng tốt như: cấu hình máy chủ cao, áp dụng Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội ứng dụng cho mỡi sinh viên có tài khoản riêng sinh viên học tập triển khai ứng dụng mơi trường điện toán đám mây cách ngồi đâu có kết nối mạng Internet để truy cập qua tài khoản Trường cấp mà không cần thiết phải sử dụng máy riêng, đảm bảo trình học tập ứng dụng công nghệ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Sabahi, F Cloud computing security threats and responses in Communication Software and Networks (ICCSN), 2011 IEEE 3rd International Conference on 2011 [2].OpenStack Compute 2012; Available from: http://openstack.org/projects/compute/ [3].OpenStack Storage 2012; Available from: - http://openstack.org/projects/storage/ - Website: docs.openstack.org - Website: server-world.info/en - Website: https://www.ibm.com/developerworks/vn/library/cl-cloudintro/