Mục đích chính của đề tài em sẽ nêu ra và phân tích những nguyên lý sáng tạo đã được sử dụng trong công nghệ điện toán đám mây, từ đó giới thiệu một số ứng dụng sử dụng nền tảng đám mây
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển của lịch sữ xã hội loài người luôn gắn liền với quá trình sáng tạo; đó là một quá trình lâu dài và liên tục, từ việc sáng tạo các công cụ thơ sơ đến việc sử dụng các công cụ hiện đại hơn, biết dùng lửa và giữ lửa Đánh dấu cho sự phát triển nhảy vọt trong sáng tạo là việc phát minh
ra điện, dẫn đến sự xuất hiện của các máy tính khổng lồ cho tới các máy tính cá nhân nhỏ gọn lần lượt xuất hiện
Sáng tạo trở thành thành phần quan trọng trong việc xây dựng xã hội hiện đại Cùng với sự sáng tạo, con người đã đạt được những thành tựu khoa học vượt bậc trong khoa học công nghệ nói chung
và trong lĩnh vực công nghệ thông tin nói riêng
Trong phạm vi đề tài này, em sẽ tìm hiểu tổng quan về một xu hướng của công nghệ thông tin hiện đại mà thế giới đang hướng đến sự hoàn thiện đó là công nghệ “ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY” Mục đích chính của đề tài em sẽ nêu ra và phân tích những nguyên lý sáng tạo đã được sử dụng trong công nghệ điện toán đám mây, từ đó giới thiệu một số ứng dụng sử dụng nền tảng đám mây trong khoa học hiện đại
Em xin chân thành cảm ơn TS.Võ Xuân Thể đã tạo điều kiện để em thực hiện đề tài này Thông qua việc tìm hiểu giúp em có cái nhìn trực quan về “Công nghệ điện toán đám mây” và thấy được tầm quan trọng của sự sáng tạo trong khoa học công nghệ
Trang 2I TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.1 Giới thiệu
Trong thực tế hiện nay, với sự thay đổi và phát triển không ngừng đến từng phút từng giây của
xã hội thì nhu cầu khả năng lưu trữ được một lượng dữ liệu khổng lồ là vô cùng cần thiết Sự phát triển như vũ bảo của nền kinh tế thế giới đã đẩy các doanh nghiệp, tập đoàn đa quốc gia lớn vào tình thế phải có được một giải pháp công nghệ thông tin giúp họ lưu trữ được một khối lượng khổng lồ các dữ liệu liên quan đến công việc kinh doanh của họ
Bên cạnh đó, các giải pháp đó cũng phải thỏa mãn các tiêu chí đơn giản, an toàn, dễ sử dụng vì không phải doanh nghiệp nào cũng có khả năng đầu tư mạnh vào hạ tầng công nghệ thông tin để phục vụ cho công việc kinh doanh của mình vì nhiều lý do khách quan và chủ quan
(1.1 Sự phát triển không ngừng của CNTT)
Không chỉ dừng lại ở mức đó, yêu cầu của con người ngày càng tăng lên như là một thách thức gửi đến sự phát triển của khoa học công nghệ nói chung và công nghệ thông tin nói riêng Ngày nay khái niệm dịch vụ đã, đang và sẽ trở thành một khái niệm quen thuộc với con người Tất cả đều được chuyển hóa thành dịch vụ khi người dùng không muốn tự mình phải thực hiện tất cả mọi việc Họ muốn những gì đơn giản nhất, dễ sử dụng nhất và không phải lúc nào cũng phải quản lý nó khi không có nhu cầu sử dụng Vai trò của dịch vụ trong cuộc sống hàng ngày là không thể chối cãi Tất cả các nhu cầu nói trên đều dẫn đến hai câu hỏi chính được đặt ra Một là làm thế nào để giải quyết bài toán lưu trữ một khối lượng dữ liệu, ứng dụng khổng lồ Hai là làm thế nào để biến việc sử dụng các dữ liện, ứng dụng thành các dịch vụ để đáp ứng nhu cầu người dùng Và câu trả lời chung cho cả hai câu hỏi này chính là “Điện toán đám mây” (Cloud Computing)
Trang 31.2 Khái niệm điện toán đám mây
“Điện toán đám mây” (Cloud Computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện
toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet Thuật ngữ “Cloud Computing” ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua Quan niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ và các 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 Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ Google, theo lẽ tự nhiên, nằm trong số những hãng ủng hộ điện toán máy chủ ảo tích cực nhất bởi hoạt động kinh doanh của họ dựa trên việc phân phối các cloud (virtual server) Đa số người dùng Internet đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông như e-mail, album ảnh và bản đồ số
(1.2 Mô hình Điện toán đám mây.)
Thuật ngữ "đám mây" ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách được bố trí của nó
trong sơ đồ mạng máy tính) và như một liên tưởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong
nó Ở mô hình điện toán này, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó Theo tổ chức Xã hội
Trang 4máy tính IEEE "Nó là hình mẫu trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, " Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hướng công nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng những nhu cầu điện toán của người dùng Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ
Như vậy, trước đây để có thể triển khai một ứng dụng (ví dụ một trang Web), bạn phải đi mua/thuê một hay nhiều máy chủ (server), sau đó đặt máy chủ tại các trung tâm dữ liệu (data center) thì nay điện toán đám mây cho phép bạn giản lược quá trình mua/thuê đi Bạn chỉ cần nêu ra yêu cầu của mình, hệ thống sẽ tự động gom nhặt các tài nguyên rỗi (free) để đáp ứng yêu cầu của bạn Chính
vì thế điện toán đám mây đã và đang khẳng định vị thế của nó trong công cuộc phát triển của khoa học nói chung và công nghệ thông tin nói riêng
II QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
2.1 Từ máy tính đến điện toán đám mây
Điện toán đám mây là xu hướng quan trọng nhất trong nền công nghiệp công nghệ thông tin Ngay cả những nhà phê bình lớn nhất dường như đồng ý rằng: Điện toán đám mây là một trong những thay đổi mô hình quan trọng nhất của thập kỷ qua Nhưng đó là tất cả và nó xuất phát từ đâu?
Và lịch sử điện toán đám mây hình thành phát triển như thế nào ?
Điện toán đám mây đã phát triển thông qua một số giai đoạn trong đó bao gồm lưới điện và điện toán tiện ích, cung cấp dịch vụ ứng dụng (Application Service Provider), và phần mềm như dịch vụ (Software as a Service) Nhưng khái niệm bao quát về phân phối tài nguyên tính toán thông qua một mạng lưới toàn cầu bắt nguồn từ những năm sáu mươi
(2.1 Sự phát triển của máy tính qua các thế hệ)
Trang 5Mô hình điện toán tiến hóa qua các thời kì lịch sử khác nhau do sự phát triển của máy tính và hạ tầng mạng truyền thông Từ thế hệ máy tính thứ nhất đến thế hệ thứ ba, máy tính vẫn là các máy tính cồng kềnh, đắt đỏ; các chương trình ứng dụng được phát triển với chi phí rất cao do sự thiếu thân thiện của ngôn ngữ lập trình cũng như điều kiện vận hành và sử dụng hệ thống khắt khe
Thế hệ thứ 4 của máy tính xuất hiện những năm 70 đến nay với sự xuất hiện của vi xử lí với các ngôn ngữ lập trình thân thiện, phù hợp hơn cho từng lĩnh vực ứng dụng đặc thù Với việc cho ra đời máy tính cá nhân đầu những năm 80 của IBM và Apple, điện toán đã được tiếp cận rộng rãi và trở nên phổ thông Bước sang những năm 80 nhất là những năm 90 công nghệ và hạ tầng mạng Truyền thông đã có những bước phát triển vượt bậc, với sự ra đời của mạng Internet kết nối toàn cầu và sự bùng nổ của ứng dụng Web
Ngày nay, những năm đầu thế kỷ 21, hạ tầng máy tính, viễn thông đã hội tụ trên nền công nghệ
số Công nghệ kết nối có dây, không dây qua cáp đồng, cáp quang, vệ tinh, wifi, mạng 3G, 4G,… cho phép kết nối mạng toàn cầu, vươn tới cả vùng sâu, vùng xa nghèo khó Với hạ tầng ICT phát triển như vậy, các thiết bị tính toán cũng hết sức đa dạng từ các siêu máy tính, máy chủ lớn, tới các máy tính cá nhân, máy tính xách tay, các thiết bị di động thông minh hay các điện thoại di động giá
rẻ đều có thể kết nối với nhau – một thế giới đã kết nối
Khi thế giới điện toán đã kết nối, làm thế nào để khai thác được tối đa năng lực điện toán đó với chi phí thấp nhất và nhanh nhất? Làm thế nào để một doanh nghiệp có hệ thông ứng dụng ERP trong vòng 24 giờ? Làm thế nào để cô giáo hiệu trưởng ở vùng cao có thể có ứng dụng quản lí hồ sơ, giáo
án tức thì mà không phải tìm hiểu các bước “cài đặt” hoặc “sao lưu dữ liệu”? Không thể kể hết các nhu cầu tương tự, nhưng có thể nói điện toán đám mây là mô hình được kỳ vọng đáp ứng các nhu cầu đó, đem sản phẩm và dịch vụ công nghệ thông tin chất lượng cao đến mọi đối tượng theo nhu cầu, với thời gian nhanh hơn và chi phí rẻ hơn
2.2 Mô hình cung cấp dịch vụ của điện toán đám mây
(2.2 Mô hình cung cấp dịch vụ điện toán đám mây)
Trang 6Các dịch vụ điện toán đám mây có thể được nhóm lại thành ba loại mô hình cung cấp sau:
2.2.1 Dịch vụ phần mềm (SaaS - Sofware as a Service)
Trong mô hình này, các ứng dụng hoàn chỉnh được cung cấp cho khách hàng mới dưới dạng dịch
vụ được khách hàng yêu cầu Theo định nghĩa của hãng nghiên cứu toàn cầu IDC là: "phần mềm hoạt động trên web, được quản lý bởi nhà cung cấp và cho phép người sử dụng truy cập từ xa"
Ở đây, nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây chỉ phải triển khai trên đám mây một ứng dụng phần mềm dùng chung cho nhiều khách hàng và khách hàng chỉ phải trả chi phí sử dụng theo thời gian hoặc tính năng mà họ yêu cầu
Như vậy, khách hàng hoàn toàn không cần phải đầu tư cho các máy chủ hoặc giấy phép phần mềm, trong khi đối với các nhà cung cấp, các chi phí được giảm xuống vì chỉ có một ứng dụng cần phải xây dựng và duy trì Hiện tại, những nhà cung cấp SaaS điển hình là Google, Saleforce, Microsoft, …
(2.2.1 Mô hình dịch vụ phầm mềm SaaS)
2.2.2 Dịch vụ nền tảng (PaaS - Platform as a Service)
Trong mô hình này, một nền tảng phần mềm, hoặc môi trường phát triển các ứng dụng được đóng gói lại và cung cấp tới khách hàng như một dịch vụ khách hàng có hoàn toàn quyền sử dụng nền tảng được cung cấp để xây dựng các ứng dụng riêng của mình, chạy các ứng dụng đó trên hạ tầng của nhà cung cấp dịch vụ
Để đáp ứng yêu cầu quản lý và khả năng mở rộng các ứng dụng, các nhà cung cấp dịch vụ PaaS
sẽ cung cấp các giải pháp tổng thể kết hợp các tính năng được xác định trước của hễ điều hành và ứng dựng máy chủ ví dụ như nền tảng LAMP (Linux, Apache, MySQL và PHP), J2EE, Ruby Một
số dịch vụ PaaS phổ biến điển hình là Google’s App Engine, Force.com, …
Trang 7(2.2.2 Mô hình dịch vụ nền tảng PaaS)
2.2.3 Dịch vụ Cơ sở hạ tầng (IaaS – Infrastructure as a Service
Infrastructure as a service (IaaS) Là tầng thấp nhất của điện toán đám mây, nơi tập hợp các tài sản vật lý như các phần cứng máy chủ, hệ thống lưu trữ và các thiết bị mạng, được chia sẽ và cung cấp dưới dạng dịch vụ IaaS cho các tổ chức hay doanh nghiệp khác nhau Cũng giống như dịch vụ PaaS, ảo hóa là công nghệ được sử dụng rộng rãi để tạo ra cơ chế chia sẽ và phân phối các nguồn tài nguyên theo yêu cầu Ví dụ về các dịch vụ IaaS như IBM BlueHouse, Vmware, Amazon EC2, Microsoft Azure Platform, Sun Parascale Cloud Storage…
(2.2.3 Mô hình dịch vụ cơ sở hạ tầng IaaS)
2.3 Mô hình hạ tầng điện toán đám mây
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 Cloud Computing 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
Trang 82.3.1 Đám mây “công cộng”
Mô hình đầu tiên được nói đến khi đề cập tới Cloud Computing chính là mô hình Public Cloud Đây là mô hình mà hạ tầng Cloud Computing 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 Cloud Computing được tiết kế để đảm bảo cô lập về dữ liệu giữa các khách hàng và tách biệt về truy cập
(2.3.1 Mô hình đám mây công cộng.)
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
2.3.2 Đám mây “doanh nghiệp”
Đám mây doanh nghiệp (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 tôt 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)
(2.3.2 Mô hình đám mây doanh nghiệp)
Trang 9Private 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 về công nghệ và khả năng quản trị của Cloud Computing Với Private Cloud, các doanh nghiệp tối ưu được hạ tầng
IT của mình, nâng cao hiệu quả sử dụng, quản lý trong cấp phát và thu hồi tài nguyên, qua đó giảm thời gian đưa sản phẩm sản xuất, kinh doanh ra thị trường
2.3.3 Đám mây “chung”
Đám mây chung (Community Cloud) là mô hình trong đó hạ tầng đám mây được chia sẻ bởi một
số tổ chức cho cộng đồng người dùng trong các tổ chức đó Các tổ chức này do đặc thù không tiếp cận với các dịch vụ Public Cloud và chia sẻ chung một hạ tầng Cloud Computing để nâng cao hiệu quả đầu tư và sử dụng
(2.3.3 Mô hình đám mây chung.)
2.3.4 Đám mây “lai”
Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) là mô hình bao gồm hai hoặc nhiều hơn các đám mây trên tích hợp với nhau Mô hình Hybrid Cloud cho phép chia sẻ hạ tầng hoặc đáp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu
(2.3.4 Mô hình đám mây lai.)
Trang 102.4 Lợi ích của điện toán đám mây
2.4.1 Điện toán đám mây thật đơn giản
Một trong những rào cản lớn về CNTT mà bạn phải đối mặt trong doanh nghiệp của bạn đó là việc tập trung hoặc nâng cấp công nghệ trong khi hoạt động Điều này thường dẫn đến việc phải đặt mua và cài đặt phần cứng, phần mềm để mọi máy tính trong công ty của bạn có thể tương thích với nhau Tùy thuộc vào quy mô của doanh nghiệp, điều này là khoản đầu tư lớn và thường khá tốn kém
(2.4.1 Đơn giản hóa trong mô hình điện toán đám mây.)
Tuy nhiên, khi bạn sử dụng công nghệ điện toán đám mây, tất cả các ứng dụng, tất cả các dữ liệu sẵn sàng cho các nhân viên dùng đều lưu trữ trên đám mây Điều này có nghĩa là đội ngũ IT không cần phải mất nhiều thời gian nâng cấp phần cứng, cài đặt các phần mềm mới và cấu hình lại các thiết
bị Không ai phải mất thời gian để tìm kiếm dữ liệu bị mất hoặc chuyển nó cho người khác trong cùng bộ phận Điện toán đám mây cung cấp cho mọi người một nền tảng công nghệ như nhau Nó còn cho phép bạn đồng thời nâng cấp các ứng dụng và chương trình, giúp mọi người trong công ty luôn hoạt động cùng trên một nền tảng đồng nhất
2.4.2 Điện toán nền tảng internet dễ dàng tiếp cận
Một khi bạn đưa công nghệ điện toán đám mây vào doanh nghiệp của bạn, mọi nhân viên sẽ được tiếp cận với các thông tin họ cần để phục vụ cho công việc của họ Và họ có thể làm việc hầu như tại mọi nơi, chỉ cần có mạng internet Điều đó có nghĩa là bạn sẽ không phải ngồi một chỗ với các máy tính để bàn Bạn có thể truy cập dữ liệu và ứng dụng ở bất kỳ đâu, cho dù đó là trong văn phòng của bạn, trong khách sạn hoặc tại sân bay Bạn có thể sử dụng máy tính xách tay, máy tính bảng, điện thoại thông minh để làm việc Có thể tiếp cận từ xa thông qua internet là một trong những
lý do hàng đầu khiến nhiều doanh nghiệp chuyển sang điện toán đám mây