NGHIÊN cứu CÔNG NGHỆ điện TOÁN đám mây TRONG xây DỰNG đám mây cục bộ TRƯỜNG cđ NGHỀ GTVT TRUNG ƯƠNG II

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM MAI CÔNG DŨNG NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TRONG XÂY DỰNG ĐÁM MÂY CỤC BỘ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG II LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT HẢI PHỊNG, 2015 BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM MAI CÔNG DŨNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG XÂY DỰNG ĐÁM MÂY CỤC BỘ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG II LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN; MÃ SỐ: CH14002 CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Hương HẢI PHỊNG, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan a Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp TS Trần Thị Hương b Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng trung thực tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố c Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian lận tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Tác giả Mai Công Dũng LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên khoa Công ngh ệ thông tin Trường ĐH Hàng hải Việt Nam, nơi cho kiến th ức làm n ền t ảng để tơi hồn thành luận văn Tơi bày tỏ lòng biết ơn sâu s ắc t ới TS Trần Thị Hương - Giảng viên khoa Công nghệ thông tin, Trường ĐH Hàng h ải Việt nam - người hướng dẫn khoa học - người bảo t ận tình truy ền thụ cho nguồn cảm hứng nghiên cứu đưa vào lĩnh vực khoa h ọc Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè chia sẻ động viên tơi hồn thành luận văn MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Với xã hội ngày phát triển việc ứng dụng CNTT ngày nhiều Thực tế thấy CNTT ứng d ụng t ất lĩnh vực sống, từ trò chơi đáp ứng nhu cầu giải trí, so ạn th ảo văn bản, xử lý cơng việc văn phòng đ ến l ập trình v ới nh ững phát minh vĩ đưa người vươn tới tầm cao tri th ức, chinh phục giới Chúng ta dễ dàng thấy ưu điểm rõ rệt việc ứng d ụng CNTT đưa người khắp giới tiến lại gần h ơn - nhờ Internet Mạng internet giúp có th ể giao l ưu, h ọc tập, mua sắm, giải trí… với nguồn liệu vô tận th ế giới Đi ều đặc biệt nhờ mạng internet giúp cá nhân hay t ập th ể có th ể s dụng tài nguyên, dịch vụ hay lưu trữ lượng thơng tin lớn v ới mức chi phí thấp chí miễn phí tùy theo nhu c ầu ng ười dùng thay cho việc doanh nghiệp phải sử dụng m ột hệ th ống c s h t ầng máy móc thiết bị cồng kềnh, tốn chi phí nguồn nhân l ực - nhờ cơng nghệ ĐTĐM Đặc biệt vài năm gần việc s dụng công ngh ệ ĐTĐM tổ chức, cá nhân, đơn vị hay doanh nghiệp quan tâm sử dụng Qua đó, tính linh hoạt việc chia sẻ tài nguyên theo nhu c ầu s dụng tạo điều kiện cho việc dùng chung tài nguyên hệ th ống m ột cách linh động hơn, đáp ứng mục đích sử dụng khách hàng Điều tồn mơi trường CNTT truyền thống không sử d ụng hiệu tài nguyên hệ thống, thường máy chủ vật lý cung c ấp dịch vụ như: website, thư điện tử, âm nhạc, trò chơi, m ỗi dịch v ụ lại có cần sử dụng nguồn tài nguyên khác nhau, ví d ụ d ịch v ụ liên quan đến đa phương tiện âm nhạc, phim ảnh có yêu cầu sử dụng nh nhiều số dịch vụ cần xử lý có tốc độ cao Sự đ ời c ĐTĐM có mơi trường làm việc mà ứng dụng hoạt động độc lập, ta giảm chi phí hoạt động nguồn đầu t ban đầu cách sử dụng tài nguyên cần giải phóng khơng s dụng Đi ều cho thấy cần thiết cho doanh nghiệp chuy ển từ môi trường khai thác CNTT truyền thống sang ĐTĐM, để giảm bớt chi phí nh cơng việc b ảo trì, bảo dưỡng hệ thống Hiện Trường Cao đẳng nghề GTVT Trung ương II quản lý m ột s ố hệ thống phần mềm quản lý thư viện, quản lý ển sinh, qu ản lý tài kế tốn, quản lý sát hạch lái xe, quản lý công văn Đ ể nh ững ph ần m ềm hoạt động liên tục, nhà trường đầu tư s hạ tầng CNTT v ới 04 máy chủ 02 đường cáp quang băng thông đường 35Mbps đ ường 16Mbps kết nối internet tới 300 máy hệ thống phát wifi phủ sóng tồn trường Tuy nhiên, qua thời gian sử dụng nhận th việc tri ển khai chưa phù hợp máy chủ hoạt động cục nên máy có cố tồn hệ thống máy quản lý ng ừng ho ạt đ ộng, việc thời gian chờ đợi để khắc phục cố ảnh hưởng nhiều t ới ti ến độ cơng việc Qua học tập, tự tìm hiểu nghiên cứu điện toán đám mây, tác giả thấy cần thiết phải thay đổi cách quản lý thay vi ệc s d ụng công nghệ ĐTĐM hợp lý tối ưu hóa hệ th ống nh gi ảm bớt đầu tư chi phí sở vật chất nguồn nhân lực Bởi vậy, việc triển khai mơ hình ĐTĐM cục trường CĐ nghề GTVT trung ương II hợp lý cần thiết Với việc ứng dụng ĐTĐM, nhiều tiện ích ứng dụng CNTT đ ược c ải thiện máy chủ khơng bị lãng phí, t gi ảm đ ược chi phí tương đối phát triển ứng dụng ngày đ ược tăng nhanh Trên sở đó, luận văn sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu v ề mơ hình “dịch vụ hạ tầng” ĐTĐM, nhằm có lựa chọn phù hợp v ới yêu cầu khách hàng tạo nên mơ hình điện tốn đám mây phục vụ tr ường CĐ nghề GTVT trung ương II Với mục đích triển khai đám mây cục cho trường CĐ nghề GTVT trung ương II, luận văn nghiên cứu ĐTĐM, mơ hình ĐTĐM cục b ộ, b ộ phần mềm triển khai quản lý đám mây Đó lý mà tác giả lựa chọn tìm hiểu thực đề tài: “NGHIÊN C ỨU CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TRONG XÂY DỰNG ĐÁM MÂY CỤC BỘ TRƯỜNG CĐ NGHỀ GTVT TRUNG ƯƠNG II”, duới huớng dẫn TS Trần Thị Hương Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài xây dựng triển khai mơ hình ĐTĐM c ục b ộ cho trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II s dụng c sở h tầng sẵn có Muốn đạt mục đích nêu trên, luận văn cần ph ải th ực số nhiệm vụ sau đây: + Nghiên cứu ĐTĐM mơ hình ĐTĐM cục + Nghiên cứu khảo sát mơ hình sở h tầng CNTT tr ường CĐ nghề GTVT trung ương II + Nghiên cứu phương pháp triển khai quản lý mơ hình điện tốn đám mây cục cho trường CĐ nghề GTVT trung ương II Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Khi thực đề tài cần phải nghiên cứu tổng quan công ngh ệ ĐTĐM, mô hình ĐTĐM cục Muốn xây dựng đám mây cục khơng thể khơng tìm hiểu cơng nghệ ảo hóa Ngồi để triển khai quản lý đám mây cục ta cần phải có cơng cụ, ph ần m ềm h ỗ tr ợ b) Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu sở hạ tầng có phạm vi tr ường CĐ nghề GTVT trung ương II tìm giải pháp đáp ứng nhu v ề tri ển khai đám mây cục trường Phương pháp nghiên cứu Trong luận văn này, tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuy ết để nắm sở lý thuyết ĐTĐM, công nghệ ảo hóa đám mây c ục Ngồi ra, tác giả khảo sát thực tế hệ th ống máy chủ, l ưu tr ữ,…, có trường Cao đẳng nghề giao thông vận t ải Trung ương II T xây dựng giải pháp, kiến trúc hệ thống để chuy ển máy ch ủ vào hệ thống điện toán đám mây Trên sở để đánh giá kết qu ả thực Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Về ý nghĩa khoa học, luận văn nêu bật ph ương pháp xây d ựng quản lý mơ hình điện toán đám mây cục lý thuy ết tri ển khai mơ hình điện tốn đám mây cục để giảng dạy cho sinh viên trường đại học, cao đẳng có học mơn Điện tốn đám mây Ý nghĩa thực tiễn đề tài triển khai đám mây cục cho trường CĐ nghề GTVT trung ương II CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu công nghệ điện toán đám mây 1.1.1 Khái niệm Người ta coi điện toán đám mây cách m ạng ĐTĐM tạo thay đổi lớn kiến trúc máy tính, việc phát triển hệ thống phần mềm cách th ức l ưu tr ữ thông tin, phân phối, sử dụng thông tin Mặc dù ĐTĐM cách để cung cấp tài nguyên máy tính, ch ứ khơng cơng nghệ mới, khởi nguồn cho m ột cu ộc cách m ạng việc cung cấp thông tin dịch vụ cho tổ ch ức Ban đầu điện tốn thực máy tính lớn đơn lẻ để thống trị CNTT Với cấu hình mạnh mẽ sinh mơ hình máy khách - ch ủ CNTT Hình 3.11 Yêu cầu cài đặt thêm gói phụ Xuất hộp thoại hỏi ta cần cài đặt thêm gói phụ khơng Hình 3.12 Kiểm tra tính tồn vẹn file cài đặt Tiếp theo chương trình yêu cầu kiểm tra xem file ISO có chuẩn xác khơng Nếu ta tin tưởng file tốt chọn skip verification kích OK Hình 3.13 Yêu cầu đặt Nhập mật tài khoản cho máy chủ cần tạo kích OK 54 Hình 3.14 Tùy chọn địa IP tự động hay thủ cơng DHCP cho phép gán địa IP tự động th ủ công ch ọn Ở ta chọn tự động OK Hình 3.15 Cấu hình cho máy chủ ảo Tiếp theo cấu hình cho máy chủ đặt tên, cấu hình DNS Kích OK Hình 3.16 Chọn vị trí địa lý Chọn vị trí địa lý kích OK 55 Hình 3.17 Chọn thành phố thuộc vị trí xác định Chọn tỉnh/thành phố hay nơi cư trú kích OK Hình 3.18 Chọn chế độ thời gian Tùy chọn thời gian thủ công hay sử dụng thời gian theo NTP r ồi kích OK Hình 3.19 Chọn đồng ý cài đặt hay quay lại Kích Install XenServer để bắt đầu cài đặt chờ Sau cài đặt thành công xuất hình thơng báo, Ch ọn OK đ ể k ết thúc 56 Hình 3.20 Quá trình cài đặt thành công Khởi động lại máy chủ ảo XenServer bắt đầu làm việc Hình 3.21 Màn hình khởi động Xenserver Cấu hình server thể hình Có sẵn đ ịa ch ỉ IP ta cài đặt nên kết nối tới máy chủ Hình 3.22 Cấu hình máy chủ Xenserver 3.2.2 Cài đặt XenCenter Tải file cài đặt XenCenter máy chứa hệ điều hành Windows 57 Hình 3.23 Cài Xencenter từ Windows Chạy cài Thông thường ta cần liên tục chọn nút Next đến xu ất hình có nút Install ta chọn Hình 3.24 Nhấn Install để bắt đầu q trình cài đặt Kích Yes để đồng ý thực cài đặt Hình 3.25 Nhấn Yes đồng ý cài đặt vào máy Sau nhấn Finish để kết thúc trình cài đặt 58 Hình 3.26 Nhấn Finish để hoàn thành việc cài đặt Từ nút Start Khởi Windows chạy chương trình Citrix XenCenter Hình 3.27 Khởi động XenCenter từ Windows Khi chương trình u cầu người dùng lựa chọn muốn kiểm tra cập nhật phiên định kỳ Internet hay khơng Hình 3.28 Lựa chọn có kiểm tra phiên định kỳ hay khơng Xuất hình XenCenter Muốn kết nối từ máy ch ủ ch ạy 59 XenCener tới máy chủ XenServer cấu hình cài đặt, ch ọn nút Add a server Hình 3.29 Tạo kết nối với máy chủ Nhập tên máy chủ tạo địa IP hộp Server, tên dùng m ặc định root nhập mật tạo Kích chọn Add Hình 3.30 Nhập địa IP tên máy chủ mật Kích vào nút Save and restore server connection state on startup để khẳng định thêm XenServer vào XenCenter Hình 3.31 Chọn lưu Xensever vào XenCenter OK Người sử dụng thiết lập mật cho tất XenServers kết nối với XenCenter Sau nhấn nút OK, hình XenCenter có XenServer bổ sung vào 60 Hình 3.32 Màn hình Xencenter 3.2.3 Cấu hình mạng lưu trữ 3.2.3.1 Tạo thêm máy chủ ảo Tại hình XenCenter kích chọn Add new server đ ể thêm máy ch ủ ảo vào Hình 3.33 Nhập địa IP tên, tên đăng nhâp, mật máy ảo Nếu thành cơng có hình dạng: 61 Hình 3.34 Máy chủ ảo tạo 3.2.3.2 Thiết lập Zone Sau vào giao diện ta thiết lập Zone cách ch ọn nút Infrastructure phần Zone chọn nút “Add zone" xuất c ửa s ổ Add Zone, ta thiết lập tên Zone thơng số DNS, kích ch ọn “Continue” Hình 3.35 Nhập thơng số Zone 3.2.3.3 Cấu hình Pod Nhập tên, địa Gateway, mạng dải IP, chọn “Continue” đ ể sang 62 bước Hình 3.36 Nhập thông số Pod 3.2.3.4 Thêm Cluster Tương tự, ta nhập tên máy chủ ảo tên cluster “Continue” Hình 3.37 Thêm Cluster 3.2.3.5 Thêm Host Hình 3.38 Thêm Host 3.2.3.6 Thêm Primary Storage 63 Hình 3.39 Thêm Primary Storage 3.2.3.7 Thêm Sencondary Storage Hình 3.40 Thêm Secondary Storage 3.3 Đánh giá hiệu 3.3.1 Môi trường thử nghiệm Mơ hình triển khai sử dụng với ba máy chủ vật lý giống Một máy chủ sử dụng làm máy chủ quản lý bao gồm lưu trữ ph ụ (Secondary Storage) ba máy chủ khác sử dụng mảy chủ ảo (Host) Sử dụng 03 x HP Proliant DL380 G6 (cấu Bảng 3.2) làm máy ch ủ ảo, Bảng 3.1 cấu hình máy chủ quản lý Các máy chủ đ ược kết n ối v ới cách sử dụng NIC 1GB Để ước tính hiệu suất máy ảo, tác giả s dụng số tiêu chuẩn cho mục đích đánh giá khác Bảng 3.1 cho thấy công cụ đo hiệu lựa chọn để th nghiệm xử lý, l ưu trữ, nhớ hiệu suất mạng Bàng 3.3 Các công cụ triển khai cho máy ảo thử nghiệm Công cụ Linpack Stream Tài nguyên Processors Memory 64 Mỗi thử nghiệm lặp lặp lại năm lần liên tiếp lấy trung bình đ ể đưa vào đánh giá Bảng 3.4 cho thấy loại máy ảo đ ược cung câp b ởi ện toán đám mây trường Bảng 3.4 Các loại máy ảo CPU Loại RAM Ổ đĩa Small 5I2M 10G Core1 Medium 1G 100G Large 2G 200G XLarge 4G 400G 3.3.2 Đánh giá hiệu CPU nhớ máy ảo 3.3.2.1 Hiệu CPU UNPACK công cụ để đo l ực tính tốn d ấu ch ấm đ ộng c h ệ thống, đánh giá tốc độ máy tính giải tập n n h ệ th ống phương trình tuyến tính Ax “ b[24] ''s tóc độ th ực thi; đ ề cập đến hàng tỷ hoạt động tính tốn dấu chấm động giây Trong thử nghiệm áp dụng cho hai loại máy ảo (Small Large) S ố lượng phương trình tuyến tính thiết lập n - 7000 cho lo ại VM Small n= 10000 cho loại VM Large, thử nghiệm được l ần Hình 3-41 mơ tả hiệu suất xử lý loại máy ảo ti ến hành th nghiệm Hình 3.41 Hiệu suất CPU máy ảo 3.3.2.2 Hiệu nhớ STREAM công cụ để đo băng thơng nhớ (MB/s) Nó đ ược thi ết kế đặc biệt để làm việc với liệu lớn nhiều so v ới nh cache có sẵn hệ thống 65 Hình 3.42 Hiệu nhớ 3.3.3 Thử nghiệm trực tiếp trường CĐ nghề GTVT trung ương II Nhằm đảm bảo hệ thống điện tốn đám mây phục vụ cho toàn trường, tác giả tiến hành thử nghiệm với hệ thống quản lý đám mây việc cho phép máy ảo phục vụ người dùng thực bên ngồi mơi tr ường Internet Thử nghiệm tạo máy chủ phục vụ cho website http://www.cvcot.edu.vn (tiếng Việt, Anh) website đơn vị toàn trường với số lượng máy ảo tạo 4, để có nhìn tổng quan ta xem sơ đồ sau: Hình 3.43 Tổng quan mơ hình triển khai máy chủ đám mây Qua lượng tài nguyên sử dụng theo bảng sau: 66 Bảng 3.5 Tài nguyên sau thử nghiệm Tài ngun Hiện có Đã sử dụng Còn lại Bộ nhớ CPU 42.35GB 171.34 Ghz 23.25 GB 47.00 GHz 19.1 GB 12434 GHz Lưu trữ 2600.96 TB 686.91 GB 1924.05 GB Lưu trữ phụ 142.90 GB 148.17 GB 291.07 GB 3.4 Kết luận hướng phát triển 3.4.1 K ết lu ận Trong giới hạn luận văn tác giả nghiên cứu phân tích ảnh h ưởng điện toán đám mây doanh nghiệp Việt Nam nh trường CĐ nghề GTVT trung ương II, từ ảnh hưởng nh chi phí bảo mật nhu cầu để chuyển sang điện tốn đám mây Qua th điện tốn đám mây vấn đề nóng nhu c ầu t ất y ếu doanh nghiệp, tác giả nêu l ợi ích mang l ại hạn chế nhằm làm cho doanh nghiệp có nhìn lại với điện toán đám mây thấy rõ tầm quan trọng tất yếu c Điện tốn đám mây thực hướng tuyệt vời cho doanh nghiệp mong muốn tiết giảm chi phí đáp ứng hạ tầng, tảng, ph ần mềm nhanh chóng để tập trung vào dịch vụ lỗi theo chiến l ược phát triển kinh doanh thay phải tự đầu tư vận hành hệ thống Tuy nghi ngờ mặt an ninh, bảo mật, pháp lý m ột rào cản l ớn cho doanh nghiệp Bên cạnh lợi ích mà mang lại không h ề nh ỏ bao gồm giảm chi phí, mức độ dịch vụ đuợc cung cấp cho khách hàng, s ự linh hoạt việc cấu hình máy chủ, mối quan tâm c ng ười s d ụng ch ẳng hạn an ninh, mức độ tuân thủ nhận hỗ trợ Độ co giãn y ếu tố l ớn đề làm cho chi phí điện tốn đám mây hiệu cho doanh nghi ệp hầu hết doanh nghiệp chuyển sang đám mây đặc tính c điện toán đám mây Bằng thực nghiệm với việc khảo sát hệ thống máy chủ, l ưu tr ữ có trường CĐ nghề GTVT trung ương II, theo dõi t ần su ất s d ụng 67 ứng dụng sử dụng nào, từ tác gi ả đ ưa giải pháp đưa hệ thống hạ tầng công nghệ thông tin tr ường CĐ ngh ề GTVT trung ương II chuyển sang hệ thống điện toán đám mây, v ới việc s dụng hạ tầng có sử dụng phần mềm nguồn mở giúp làm gi ảm chi phí kể, quan trọng có quản lý chặt chẽ nguồn tài nguyên công nghệ thông tin mà hệ thống trước chưa làm được, công việc v ận hành, lưu khơng gánh nặng với đội ngũ cơng ngh ệ thơng tin có Trong chương tác giả nêu công vi ệc t chu ẩn b ị, cài đặt máy chủ đến việc cấu hình chúng đ ể dần chuy ển sang h ệ thống điện toán đám mây cách hiệu quả, việc sử dụng hoàn toàn t phần mềm nguồn mở đề xây dựng hệ thống ĐTĐM dịch vụ h tầng - IaaS tảng mà doanh nghiệp hướng đến trước bắt đầu mơ hình điện tốn đám mây cao hơn, với kết cài đặt th nghiệm luận văn mang lại làm tài liệu tham khảo để cài đặt hệ thống cho doanh nghiệp Tóm lại q trình thực luận văn tác giả giải quy ết vấn đề cốt lõi đặt ra: phân tích, tìm giải pháp, xây d ựng tri ển khai h ệ thống điện tốn đám mây thành cơng trường CĐ nghề GTVT trung ương II 3.4.2 Hướng phát triển Tiếp tục đưa máy chủ lại vào hệ thống vận hành chinh th ức Xây dựng thêm hệ thống lưu trữ dự phòng vị trí địa lý khác đ ể đ ảm bảo an toàn liệu Nghiên cứu mơ hình đám mây riêng kết hợp đám mây công c ộng đ ể t ạo đám mây lai Phát triển hệ thống để tạo mơ hình ĐTĐM PaaS – d ịch v ụ n ền t ảng phục vụ cho nhà trường sinh viên 68 ... Virtualization 1.7 Điện toán đám mây cục 1.7.1 Giới thiệu Trước hết ta cần hiểu công nghệ điện toán đám mây cục điện toán đám mây, hay gọi điện tốn đám mây nội hay, hệ ảo hóa Trong đám mây cục bộ, c sở... + Nghiên cứu khảo sát mơ hình sở h tầng CNTT tr ường CĐ nghề GTVT trung ương II + Nghiên cứu phương pháp triển khai quản lý mơ hình điện toán đám mây cục cho trường CĐ nghề GTVT trung ương II. .. “NGHIÊN C ỨU CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY TRONG XÂY DỰNG ĐÁM MÂY CỤC BỘ TRƯỜNG CĐ NGHỀ GTVT TRUNG ƯƠNG II , duới huớng dẫn TS Trần Thị Hương Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài xây dựng triển khai