Điện toán đám mây cho các ứng dụng đa phương tiện

Đồ án tốt nghiệp Đề Tài:Điện Toán Đám Mây Cho Các Ứng Dụng Đa Phương Tiện Giảng Viên Hướng Dẫn :TS.Nguyễn Tài Hưng Sinh Viên Thực Hiện :Vũ Thành Chung Lớp :Điện tử 10-K52 MSSV :20070343 Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Thời gian gần đây, chủ đề “điện toán đám mây” chủ để nhắc đến nhiều kiện công nghệ Việt Nam Nhất sau hội thảo "Hành trình tới cơng nghệ điện tốn đám mây" Microsoft tổ chức ngày 2/3/2011 Hà Nội, với tham dự 300 chuyên gia IT nhà lãnh đạo doanh nghiệp Khơng nằm ngồi xu chung ngành công nghệ thông tin giới, Việt Nam dần tiếp cận dịch vụ đám mây thông qua dự án số doanh nghiệp nước ngồi Microsoft, Intel, IBM… Cơng nghệ coi giải pháp cho vấn đề mà nhiều công ty gặp phải thiếu lực cơng nghệ thơng tin, chi phí đầu tư hạn chế… Hầu hết nhà lãnh đạo công nghệ thông tin kỳ vọng nhận định công nghệ Với kì vọng to lớn cơng nghệ điện tốn đám mây Việc nghiên cứu triển khai dịch vụ cho có hiệu chi phí chất lượng đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng yêu cầu đặt thiết nhà cung cấp dịch vụ Trong đồ án “Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện” nghiên cứu điện toán đám mây ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện phổ biến dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet-IPTV Đồ án bao gồm nội dung sau: Chương I: Điện toán đám mây - trình bày tổng quan điện tốn đám mây, thực hóa đám mây nhận định xu hướng phát triển điện toán đám mây giới Việt Nam tương lai Chương II: Điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện – giới thiệu truyền thông đa phương tiện trình bày mơ hình cấu trúc điện toán đám mây dành cho dịch vụ đa phương tiện qua làm bật lên ưu điểm thách thức mơ hình Chương III: Nghiên cứu ứng dụng IPTV tảng điện toán đám mây – chương đề cập đến dịch vụ IPTV truyền thống qua làm bật lên dịch vụ IPTV điện toán đám mây xu hướng ứng dụng tương lai Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo - TS.Nguyễn Tài Hưng tận tình hướng dẫn em hồn thành đề tài Đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! HN, Ngày….Tháng….Năm 2012 Sinh viên: Vũ Thành Chung Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu liệu riêng công ty liệu khách hàng, đối tác toán ưu tiên hàng đầu khơng ngừng gây khó khăn cho họ Để quản lý nguồn liệu đó, ban đầu doanh nghiệp phải đầu tư, tính tốn nhiều loại chi phí chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngồi họ cịn phải tính tốn khả mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật liệu tính sẵn sàng cao liệu Từ tốn điển vậy, thấy có nơi tin cậy giúp doanh nghiệp quản lý tốt nguồn liệu đó, doanh nghiệp khơng cịn quan tâm đến sở hạ tầng, công nghệ mà tập trung vào cơng việc kinh doanh họ mang lại cho họ hiệu lợi nhuận ngày cao Thuật ngữ “cloud computing” bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất thứ liệu, phần mềm, tính tốn, … lên mạng Internet Chúng ta khơng cịn trơng thấy máy PC, máy chủ riêng doanh nghiệp để lưu trữ liệu, phần mềm mà số “máy chủ ảo” tập trung mạng Các “máy chủ ảo” cung cấp dịch vụ giúp cho doanh nghiệp quản lý liệu dễ dàng hơn, họ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào sở hạ tầng quan tâm nhiều đến công nghệ Xu hướng giúp nhiều cho công ty, doanh nghiệp vừa nhỏ mà khơng có sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý liệu tốt Vậy “cloud computing” ? Nó giải tốn có đặc điểm bật ? Chúng ta qua phần sau để nắm rõ vấn đề Đồ án tốt nghiệp 1.1.2 Định nghĩa “Điện toán đám mây khái niệm rộng, theo quan điểm chúng tơi, tương quan với phương thức để cung cấp sở hạ tầng, dịch vụ phần mềm thông qua mạng theo nhu cầu, phù hợp với quy mơ Điện tốn đám mây dựa tảng ảo hóa, kho tài nguyên (ảo hóa) tổ chức cách linh động lợi ích ứng dụng phần mềm Điều làm thay đổi cách thức ứng dụng viết cung cấp” – Cisco System “Điện tốn đám mây mơ hình để hỗ trợ truy cập qua mạng thuận tiện, theo nhu cầu vào kho tài ngun điện tốn định cấu hình (như tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng dịch vụ) cung cấp thu hồi nhanh chóng với cơng sức quản lý tương tác nhà quản trị mức độ tối thiểu Mơ hình điện tốn đám mây đảm bảo độ sẵn sàng cấu thành từ năm đặc tính cần thiết, ba mơ hình cung cấp bốn mơ hình triển khai” – NIST (Viện tiêu chuẩn Cơng nghệ Quốc gia, Mỹ) Mơ hình điện tốn đám mây theo NIST minh họa hình vẽ Hình 1.1: Mơ hình điện tốn đám mây NIST Đồ án tốt nghiệp 1.1.3 Mô hình tổng quan điện tốn đám mây Các nguồn điện toán khổng lồ phần mềm, dịch vụ nằm máy chủ ảo (đám mây) Internet thay máy tính gia đình văn phòng để người kết nối sử dụng họ cần Hình 0.2: Mơ hình tổng quan điện toán đám mây Hiện nay, nhà cung cấp đưa nhiều dịch vụ điện toán đám mây theo nhiều hướng khác nhau, đưa chuẩn riêng cách thức hoạt động khác Do đó, việc tích hợp cloud để giải tốn lớn khách hàng cịn vấn đề khó khăn Chính vậy, nhà cung cấp dịch vụ có xu hướng tích hợp đám mây lại với thành “sky computing”, đưa chuẩn chung để giải toán lớn khách hàng Đồ án tốt nghiệp 1.1.4 Các loại hình đám mây 1.1.4.1 Đám mây cơng cộng Đám mây công cộng là dịch vụ đám mây bên thứ ba (người bán) cung cấp Chúng tồn tường lửa công ty chúng lưu trữ đầy đủ nhà cung cấp đám mây quản lý Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với phần tử công nghệ thông tin tốt Cho dù phần mềm, sở hạ tầng ứng dụng sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm cài đặt, quản lý, cung cấp bảo trì Khách hàng chịu phí cho tài nguyên mà họ sử dụng, chưa sử dụng loại bỏ Tất nhiên điều liên quan đến chi phí Các dịch vụ thường cung cấp với "quy ước cấu hình," nghĩa chúng phân phối với ý tưởng cung cấp trường hợp sử dụng phổ biến Các tùy chọn cấu hình thường tập hợp nhỏ so với mà chúng có nguồn tài ngun người tiêu dùng kiểm soát trực tiếp Một điều khác cần lưu ý kể từ người tiêu dùng có quyền kiểm sốt chút sở hạ tầng, quy trình địi hỏi an ninh chặt chẽ tuân thủ quy định luật lúc thích hợp cho đám mây chung 1.1.4.2 Đám mây riêng Đám mây riêng là dịch vụ đám mây cung cấp doanh nghiệp Những đám mây tồn bên tường lửa công ty chúng doanh nghiệp quản lý Các đám mây riêng đưa nhiều lợi ích giống đám mây chung thực với khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập bảo trì đám mây Sự khó khăn chi phí việc thiết lập đám mây bên có chiều hướng ngăn cản việc sử dụng chi phí hoạt động liên tục đám mây vượt q chi phí việc sử dụng đám mây chung Các đám mây riêng đưa nhiều lợi so với loại chung Việc kiểm soát chi tiết tài nguyên khác tạo thành đám mây mang lại cho công ty tất tùy chọn cấu hình có sẵn Ngoài ra, đám mây riêng lý tưởng kiểu công việc thực không thiết thực cho đám mây chung, với mối quan tâm an ninh quản lý Đồ án tốt nghiệp 1.1.4.3 Đám mây lai Đám mây lai là kết hợp đám mây công cộng riêng Những đám mây thường doanh nghiệp tạo trách nhiệm quản lý phân chia doanh nghiệp nhà cung cấp đám mây công cộng Đám mây lai sử dụng dịch vụ có khơng gian cơng cộng riêng Các đám mây lai câu trả lời công ty cần sử dụng dịch vụ hai đám mây riêng công cộng Theo hướng này, cơng ty phác thảo mục tiêu nhu cầu dịch vụ nhận chúng từ đám mây công cộng hay riêng, thích hợp Một đám mây lai xây dựng tốt phục vụ quy trình nhiệm vụ-tới hạn, an tồn, nhận khoản tốn khách hàng, thứ không quan trọng kinh doanh, xử lý bảng lương nhân viên Hạn chế với đám mây khó khăn việc tạo quản lý có hiệu giải pháp Phải nhận cung cấp dịch vụ lấy từ nguồn khác thể chúng có nguồn gốc từ chỗ tương tác thành phần riêng chung làm cho việc thực chí phức tạp nhiều Do khái niệm kiến trúc tương đối điện toán đám mây, nên cách thực hành công cụ tốt loại tiếp tục lên bất đắc dĩ chấp nhận mơ hình hiểu rõ 1.1.4.4 Đám mây cộng đồng Đám mây cộng đồng đám mây liên quan đến việc chia sẻ sở hạ tầng tổ chức, nhóm đối tượng có mục đích chia sẻ nội dung Ví dụ tổ chức hay nhóm đối tượng thuê đám mây riêng để chia sẻ chung nôi dung âm nhạc, phim ảnh, cơng nghệ, qn sự… 1.1.5 Đặc điểm điện tốn đám mây Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả cung cấp sẵn tài nguyên sở hạ tầng cơng nghệ cách nhanh chóng tốn Chi phí giảm đáng kể chi phí vốn đầu tư chuyển sang hoạt động chi tiêu Điều làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn sở hạ tầng cung cấp đối tác thứ không cần phải mua để dùng cho tác vụ tính tốn thực lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên Việc định giá dựa sở tính tốn theo nhu cầu tốt tùy chọn dựa việc sử dụng kỹ IT địi hỏi tối thiểu (hay khơng địi hỏi) cho việc thực thi Đồ án tốt nghiệp Sự độc lập thiết bị vị trí làm cho người dùng truy cập hệ thống cách sử dụng trình duyệt web mà khơng quan tâm đến vị trí họ hay thiết bị mà họ dùng, ví dụ PC, mobile Vì sở hạ tầng off-site (được cung cấp đối tác thứ 3) truy cập thơng qua Internet, người dùng kết nối từ nơi Việc cho thuê nhiều để chia sẻ tài nguyên chi phí phạm vi lớn người dùng, cho phép: - Tập trung hóa sở hạ tầng lĩnh vực với chi phí thấp (chẳng hạn bất động sản, điện, v.v.) - Khả chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho mức tải cao có thể) - Cải thiện việc sử dụng hiệu cho hệ thống mà thường 10-20% sử dụng Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng site có nhiều dư thừa, làm thích hợp cho tính liên tục kinh doanh khơi phục sau cố Tuy nhiên, phần lớn dịch vụ điện tốn đám mây có lúc thiếu hụt người giám đốc kinh doanh, IT phải làm cho Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên sở mịn, tự thân dịch vụ gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư cho chịu tải Hiệu suất hoạt động quan sát kiến trúc quán, kết nối lỏng lẽo cấu trúc dùng web service giao tiếp hệ thống Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa liệu, tài nguyên trọng bảo mật, v.v… nâng cao mối quan tâm việc quyền điều khiển liệu nhạy cảm Bảo mật thường tốt hay tốt hệ thống truyền thống, phần nhà cung cấp dành nhiều nguồn lực cho việc giải vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng khơng có đủ chi phí để thực Các nhà cung cấp ghi nhớ (log) truy cập, việc truy cập vào thân audit log khó khăn hay khơng thể Khả chịu đựng xảy thông qua việc tận dụng tài nguyên cải thiện, hệ thống hiệu Tuy nhiên, máy tính sở hạ tầng kết hợp thứ tiêu thụ lượng chủ yếu 1.1.6 Các giải pháp Điện toán đám mây đời để giải vấn đề sau: Đồ án tốt nghiệp - Vấn đề lưu trữ liệu: Dữ liệu lưu trữ tập trung kho liệu khổng lồ Các cơng ty lớn Microsoft, Google có hàng chục kho liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi giới Các công ty lớn cung cấp dịch vụ cho phép doanh nghiệp lưu trữ quản lý liệu họ kho lưu trữ trung tâm - Vấn đề sức mạnh tính tốn: Có giải pháp  Sử dụng siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính tốn  Sử dụng hệ thống tính tốn song song, phân tán, tính tốn lưới (grid computing) - Vấn đề cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp dịch vụ IaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a Service) Hình 1.3: Minh họa dịch vụ điện toán đám mây 1.1.7 So sánh điện toán đám mây điện toán truyền thống Sự khác điện toán đám mây điện toán truyền thống thể bảng đây: 10 Đồ án tốt nghiệp Mặc dù có nhiều điều kiện để bùng nổ IPTV thiết bị đầu cuối rẻ, quy chế truyền hình trả tiền ban hành… dịch vụ IPTV nhận khơng lời than phiền nội dung nghèo nàn hay chất lượng hình ảnh chưa thực tốt Theo dự đốn nhóm nghiên cứu Multimedia Research Group, đến năm 2012 số thuê bao IPTV toàn giới đạt 92,8 triệu với tốc độ tăng trưởng hàng năm 31%, năm 2008 số 24 triệu Trong đó, số lượng thuê bao khu vực châu Á đạt gần 40 triệu thuê bao vào năm 2012 (bằng với số lượng châu Âu), số vào cuối năm 2008 khoảng triệu thuê bao Với tình vậy, Telco đầu tư nâng cấp sở hạ tầng có, nhiên làm để thực hóa dịch vụ để khách hàng chi trả chi phí cao chút? Thay vào đó, người tiêu dùng thích việc cá nhân hóa dịch vụ đa phương tiện lúc nào, nơi đâu thiết bị Nếu trường hợp xảy nhà cung cấp dịch vụ cố định di động phải giải việc nâng cấp sở hạ tầng mạng triển khai để cung cấp khả phương thức thích ứng cao với QoS từ thiết bị đầu tới thiết bị cuối đảm bảo Trong trường hợp này, việc thiết kế cấu trúc phân phối dịch vụ IPTV theo yêu cầu khả thi cần thiết nhà cung cấp dịch vụ Với việc muốn thư viện nội dung băng thông lớn vấn đề triển khai quan trọng mà nhà cung cấp phải đối mặt Hiện nay, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng cấu trúc tập trung cho việc cung cấp video theo yêu cầu, với lượng lớn băng thông thừa Nhưng giải pháp khả thi thư viện nội dung lớn gây nghẽn vận hành, trì hỗn thời gian dài kinh nghiêm xấu cho khách hàng họ thấy ứng dụng khơng thú vị Điện tốn đám mây giải pháp tiếng chi phí IT ngày tăng, vấn đề bảo mật độ phức tạp ngày tăng việc quản lí mạng Vấn đề tăng hiệu đồng thời giảm mức tiêu thụ lượng, đặc biệt nhân lên hàng triệu người dùng Vì cơng ty ngày muốn tìm phương pháp sử dụng sở hạ tầng hiệu quả, đặc biệt giai đoạn suy thoái kinh tế nay, thay đổi nhận thức đặt nhiều thách thức cho kết cấu cung cấp video theo kiểu client-server nhằm đạt công nghệ để cung cấp cho ứng dụng đa phương tiện lên (thời gian thực/lưu trữ liệu) Vậy cơng nghệ phát triển đến đâu theo dõi tiếp giải pháp đề xuất sau 3.3.2 Đề xuất kiến trúc dịch vụ IPTV điện toán đám mây 55 Đồ án tốt nghiệp Hinh 3.3: Kiến trúc tổng quát dịch vụ IPTV đám mây Hình 3.3 thể kiến trúc đám mây cho việc cung cấp dịch vụ theo yêu cầu Mỗi dịch vụ có tổ hợp linh động nguồn lực, bao gồm máy tính, mạng lưới, kho lưu trữ - thứ phân phối nhà cung cấp Ý tưởng cốt lõi kiến trúc quảng bá tất dịch vụ IPTV tối thiểu hóa tổng nguồn lực cần thiết, cách thực dịch vụ cá nhân ứng với khối lượng thực thi thời gian thực Mẫu khối lượng công việc dịch vụ (Service workload model): Với dịch vụ, thiết lập mẫu khối lượng cơng việc (workload model), mà đốn trước dung lượng yêu cầu đến theo thời gian Do nguồn lực huy động thời điểm thích hợp lúc để thỏa mãn yêu cầu dịch vụ Việc dựa việc phân tích liệu khứ, kiện gợi ý lề Ngoài mơ hình thơng thường áp dụng cho tất dịch vụ IPTV, LiveTV ICC có lượng lớn yêu cầu tương quan đến cách định kì Cơ chế kiểm sốt dịch vụ (Service control mechanisms): cho phép dịch vụ thiết lập tập hợp chế kiểm soát nhằm thay đổi yêu cầu nguồn lực mà hi sinh chất lượng dịch vụ Ví dụ, dịch vụ VoD tăng tốc độ truyền nội dung cho phiên liên tục, thời gian cần thiết để trì băng thơng giảm Điều giúp giải phóng tài nguyên để dùng cho dịch vụ khác, ví dụ để phục vụ dự đốn dòng ạt yêu cầu LiveTV ICC Ảo hóa cho phép có nhiều chế kiểm sốt (control mechanisms) Ví dụ, sau tăng tốc truyền nội dung 56 Đồ án tốt nghiệp cho VoD, đơn giản tạm dừng VMs cho VoD, tự động phân phối VMs để tải khối lượng công việc LiveTV ICC Điều hành dịch vụ (Service orchestrator): Là điều hành dịch vụ có nhiệm vụ lấy mẫu khối lượng công việc từ service workload models tất dịch vụ Bộ điều hành hoạt động hiệu giám sát khi: - Nắm bắt nhu cầu tài nguyên dịch vụ - Quyết định giải pháp thích hợp để giảm tải tiêu thụ tài nguyên tổng thể Đây coi vấn đề tối ưu hóa Đặc biệt, điều hành dịch vụ chia miền thời gian liên tục thành dải T0, T1,… Tại thời điểm bắt đầu dải thời gian Ti, điều hành thực thi hoạt động lên lịch cho dải thời gian đó, từ phân phối nguồn lực cho dịch vụ cập nhật Dựa dự đốn khối lượng cơng việc gần nhất, từ điều hành điều chỉnh lại lịch hoạt động Tj (j>i) Mỗi khoảng thời gian cho dịch vụ hoạt động với tài ngun đặt trước đó, việc thay đổi tài nguyên xảy đầu dải thời gian Một khoảng thời gian ngắn cho phép thích nghi với nhiều khối lượng cơng việc, lại có khả làm tăng bất ổn hệ thống tăng khối lượng công việc cần tối ưu điều hành Để dải thời gian dài để giảm bớt khối lượng công việc tối ưu, tránh khỏi việc đáp ứng chậm trễ cho thay đổi khối lượng công việc Việc thực xử lý dịch vụ tạo đầu dải thời gian trình xử lý phức tạp Nó khơng thực tế (do phức tạp mơ hình) khơng cần thiết (do dự đốn thiếu xác) cho điều hành phải lên nhiều kế hoạch cho khoảng thời gian Nên mơ hình đơn giản Ti điều hành định xem làm tiếp Ti+1 Như điều hành dịch vụ làm việc cách xác giảm thiểu tiêu tốn tài nguyên hệ thống Mỗi dịch vụ phải có khả yêu cầu để đạt chia sẻ ngang tài nguyên Ví dụ dịch vụ VoD hạn chế tỷ lệ phần trăm phiên cần tăng tốc Ngồi kết hợp chế thực thi dịch vụ với điều luật cụ thể Từ điều hành dịch vụ giảm thiểu yêu cầu không cần thiết tồn hệ thống dịch vụ 3.3.3 Mây hóa dịch vụ Video theo yêu cầu-VoDaaS Khi nói đến sở hạ tầng việc vận hành điện tốn đám mây, phương pháp ảo hóa giải pháp quan trọng Gần đây, việc ảo hóa nguồn phần cứng thành cơng nhiều cơng ty ứng dụng Ví dụ, so với việc trì theo hướng tập trung, 57 Đồ án tốt nghiệp trung tâm liệu linh hoạt nhiều, bảo mật tiết kiệm chi phí hơn, phương pháp khơng cần đến phịng máy chủ chi phí quản trị Việc ảo hóa ngày sử dụng rộng rãi chí phía khách hàng thơng qua ảo hóa ứng dụng ảo hóa hình Thực ra, tương lai dự đốn tập trung vào việc cài đặt phần mềm thiết bị mà tập trung vào việc cung cấp dịch vụ, phần mềm cho khách hàng chuyển qua mạng Trong trường hợp cung cấp video, điều có nghĩa là, ví dụ kênh tổng hợp video chuyển tới đám mây khách hàng chọn kênh/video từ Từ quan điểm khách hàng, công nghệ đơn giản, linh hoạt phổ biến họ nhận chương trình ti vi đâu họ chọn Đây vấn đề khó khăn tất dịch vụ trả theo lưu lượng sử dụng Chúng ta chứng kiến khởi đầu với xuất mô hình đám mây Amazon, Google IBM Đặc biệt, với tình nay, nhiều tập đồn lớn Hàn Quốc Samsung LG cố gắng để mở rộng việc kinh doanh truyền hình thơng qua cáp hệ thống TV khác đất nước giảm bớt hạn chế quyền sở hữu chéo báo đài truyền hình khác Đề xuất đưa nhằm mục đích điều tra phương pháp phân phối ứng dụng thời gian thực ứng dụng đa phương tiện mới, chẳng hạn truyền tải chương trình truyền hình trực tiếp, video theo yêu cầu thông qua việc sử dụng điện toán đám mây Kết dự kiến nghiên cứu thực hữu ích, đặc biệt để truyền tải video theo yêu cầu dựa vào địa IP mạng không đồng phức tạp tương lai Cấu trúc kịch thực đề xuất giúp cho thuê bao duyệt danh mục video xem video nhờ hộp set-top-box thông qua kết nối internet băng thơng rộng, làm giảm chi phí cho nhà khai thác chi phí thuê bao cho người sử dụng 3.3.3.1 Kiến trúc đám mây theo yêu cầu cho dịch vụ IPTV Những video theo yêu cầu chuyển tới th bao thơng qua cấu trúc mạng khác tức vị trí máy chủ video mạng máy chủ video tới thuê bao Đối với nhiều trường hợp, proxy server đặt gần thuê bao hơn, thường sử dụng để làm giảm lưu lượng mạng chậm trễ nhờ tốc độ cao kết nối mạnh Tuy nhiên proxy server có khả phân phối có dung lượng xác định, cần phải có thiết lập chương trình để hỗ trợ việc lựa chọn video nhớ đệm Mặt khác, máy chủ video có lực hữu hạn phục vụ hạn chế yêu cầu lúc Đối với thư viện có nội dung lớn tăng đột biến số lượng thuê 58 Đồ án tốt nghiệp bao hoạt động, Telco tìm cách để trì từ chối dịch vụ truy nhập tới mức tối thiểu Hình 3.4 cho thấy cấu trúc hệ thống đám mây theo yêu cầu cho IPTV Video truyền từ máy chủ ảo nào, không kể khả Các máy chủ ảo xếp liên tục, đặc biệt để giải tình trạng tải tránh tải để đạt mức độ sử dụng cao liên tục máy chủ đáp ứng thỏa thuận mức dịch vụ (SLAs) Ba điều kiện thể hình 3.4: - Yêu cầu tăng số lượng video - Số lượng yêu cầu phải phù hợp với số lượng video (số lượng hạn chế) - Yêu cầu đa dạng hóa video Hình 3.4: Các dịch vụ đám mây theo yêu cầu Các máy chủ ảo sử dụng dịch vụ đám mây theo yêu cầu cách phổ biến để cung cấp nguồn tính tốn chi phí thấp Một máy chủ ảo máy chủ hoạt dộng có dạng giống máy chủ riêng biệt, nhiên thực tế có dạng giống máy khách khác Hàng chục máy chủ ảo trú ngụ máy đơn Trong hồn cảnh này, phần ảo đơn giản có nghĩa khơng phải máy chủ riêng Đó tồn máy tính khơng dành riêng để thực mục đích 59 Đồ án tốt nghiệp Hầu hết trường hợp, hiệu suất không bị ảnh hưởng máy chủ ảo hoạt động máy chủ chuyên dụng Tuy nhiên, có nhiều máy chủ ảo cư trú máy vật lý, dịch vụ giao chậm Do đó, chương trình quản lý khối lượng cơng việc phải linh hoạt đáng tin cậy để đảm bảo nguồn lực cung cấp cho dịch vụ theo yêu cầu, băng thông máy chủ phải đủ lớn, để đáp ứng tất yêu cầu thỏa thuận mức dịch vụ SLAs, trì chi phí Theo truyền thống, video lưu trữ máy chủ cụ thể lưu trữ hệ thống thường tải phải đối phó với khối lượng liệu gia tăng lỗi xảy bất ngờ Lưu trữ ảo cho phép xử lý tình nhanh, theo tảng sở hạ tầng dễ dàng chia sẻ tài nguyên với Lưu trữ vật lý ảo vào ổ đĩa ảo, cho phép lưu trữ thông qua nhà cung cấp giao thức không đồng nhất, cho phép linh hoạt tăng giảm dung lương lưu trữ thông qua việc di dời khu vực mạng doanh nghiệp ứng dụng Các ứng dụng cung cấp hệ thống chia tay nhiều phần nhỏ – ví dụ cấp độ khối liệu cấp độ ảo hóa tập tin, trước đề cập đến khối liệu ánh xạ tới nhiều hệ thống phụ lưu trữ ứng dụng hiển thị cố định vị trí sau đề cập đến tập tin hệ thống tạo để hiển thị tập tin hệ thống với tên miền phổ biến 3.3.3.2 Khung làm việc dịch vụ video theo yêu cầu-VoDaaS Xây dựng ứng dụng để đánh giá cách đầy đủ công nghệ máy chủ ảo lưu trữ ảo, đưa đề xuất tích hợp cơng nghệ để quản lý Tức cho phép chia sẻ ứng dụng nguồn tài nguyên máy chủ lưu trữ (dựa điều kiện kinh tế) nhằm cung cấp kết hợp tài nguyên máy chủ lưu trữ cách hiệu cho mạng tức dựa số lượng thuê bao hoạt động thể hình 3.5 60 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.5: Thành phần khung làm việc VoDaaS Reservation: Người dùng yêu cầu kết nối tới máy chủ lưu trữ Authorization and Control (AuC): Tài nguyên dự phòng thơng báo cho người dùng tài ngun sẵn có điều khiển việc cấp phát hợp đồng SLAs Allocation (Al): Phân bổ nguôn tài nguyên cho người dùng Resource Manager (RM): Quản lý CPU, nhớ, băng thông mạng lưu trữ Server/Storage Virtualization Management: trì quản lý máy ảo ổ đĩa cứng ảo (di dời/cấp phát/yêu cầu) Optimization Manager (OM): Tối ưu hóa hiệu suất thiết bị vật lý VoD coi dịch vụ đám mây khác, đám mây khách hàng thông qua ứng dụng người sử dụng Tương tác thành phần kiến trúc khung làm việc liệt kê 61 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.6: Tương tác thành phần VoDaaS 1: Người dùng yêu cầu kết nối tới tài nguyên R (mạng máy chủ công thêm việc lưu trữ) 2: AuC đáp ứng yêu cầu phải kiểm tra phân bổ tài nguyên để tránh việc lãng phí tài nguyên vi phạm SLA 3: OM thương lượng với máy chủ ảo ổ đĩa cứng ảo tức để phục vụ yêu cầu thông qua đám mây riêng đám mây công cộng tiếp tục trì chi phí hiệu sử dụng triệt để nguồn tài nguyên 4: Al phân bổ yêu cầu nguồn tài nguyên cho người dùng cách triển khai ứng dụng người dùng kiểm soát vi phạm vê SLA 3.3.3.3 Thí nghiệm mơ Mơ dịch vụ VoDaaS cách sử dụng phần mềm OPNET Modeler Mơ hình mạng lưới xây dựng hình 3.7 Việc lựa chọn đối tượng thiết lập mô tả bảng 3.1 Kết mô thời gian đáp ứng nhiệm vụ thu từ ba thí nghiệm khác để thấy hiệu suất làm việc ba mơ hình 62 Đồ án tốt nghiệp (a) Một máy khách-Mạng cục (b) Một máy khách truy nhập từ xa 63 Đồ án tốt nghiệp (c) Nhiều máy khách truy nhập từ xa Hình 3.7: Dịch vụ VoDaaS OPNET ACE modeler Hạng mục Giá trị Thông số lựa chọn Application Configuration DB Ethernet Server Appl Ethernet Server Inter arrival time (s) Transaction size (bytes) Type of service Sun Ultra 10 333MHz Sun Ultra 10 333MHz Exponential (3) Constant (188) Streaming multimedia Local Switch (Model a) Technology Client Ethernet 100BaseT WAN Detail (Model b and Model c) Technology Access Ethernet Bandwidth Packet Latency 10/BaseT/100BaseT 10Mbps None Client Detail (Model b) Number of Clients Client Location Remote Data Rate: DS0 Delay: distance-based None Client Detail (model c) Number of Clients 200 Fast Ethernet LAN 64 Đồ án tốt nghiệp Client Location Remote Switching speed: 500,000 pck/sec Switched Topology None Kết mô - Kết mô cho thấy thời gian để đáp ứng cho máy khách mạng cục khoảng 0.5 giây, nhanh (hình 3.7 a) - DS0 truyền tín hiệu kĩ thuật số với tốc độ 64kb/s tức thấp tốc độ mạng (hình 3.7b) phát sinh thời gian đáp ứng cao khách hàng với tốc độ cao 100Mb/s (hình 3.7c) - Như (hình 3.7c )thời gian đáp ứng cho tăng lên giây, cuối tương đối ổn định Hình 3.8: Kết mơ Kết sơ so sánh (hình 3.7a) (hình 3.7c) nhận thấy dịch vụ Video theo u cầu thơng qua mơi trường điện tốn đám mây cung cấp mơi trường streaming cục bộ, tức khách hàng (hình 3.7c) có độ trễ cao khách hàng (hình 3.7a) chút 65 Đồ án tốt nghiệp Đối với mơ hình 3.7b quan sát độ trễ tương đương với giây, nhiều gấp đôi chậm trễ cho phép khách hàng sử dụng băng rộng, tương đối cao Trong trường hợp độ trễ phát sinh cao tổng độ trễ cho phép thường coi khoảng giây tính từ thiết bị đầu phía nhà cung cấp tới thiết bị cuối phía khách hàng Hơn nữa, có khách hàng 3.4 KẾT LUẬN Nội dung chương III nghiên cứu ứng dụng điện tốn đám mây cho dịch vụ IPTV Thơng qua việc tìm hiểu lịch sử phát triển, định nghĩa, nguyên lý hoạt động, mơ hình kiến trúc dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet – IPTV truyền thống Chúng ta hiểu phần cách thức hoạt động mơ hình IPTV IPTV dịch vụ truyền hình phát triển vài năm gần giới nói chung nước ta nói riêng Với đặc trưng hỗ trợ truyền hình tương tác, dịch thời gian, tính cá nhân hóa, u cầu băng thơng thấp hỗ trợ nhiều thiết bị IPTV phát triển mạnh mẽ thu hút lượng người dùng lớn Khi lượng người dùng lúc tăng đến mức độ hệ thống IPTV xuất nhược điểm bị dừng hình hay tín hiệu cao điểm, chất lượng âm hình ảnh việc xử lý không hiệu quả… Một hướng phát triển dịch vụ IPTV đề xuất phát triển dịch vụ IPTV điện tốn đám mây Công việc đưa chiến lược nhằm tích hợp giải pháp đám mây để giảm chi phí IT ngày tăng, tính phức tạp việc quản lí mạng việc sử dụng không hiệu sở hạ tầng dành cho IPTV Cách tiếp cận theo hai kĩ thuật ảo hóa: - Ảo hóa máy chủ – máy chủ ảo trú một máy chủ chuyên dụng - Ảo hóa ứng dụng – khách hàng chọn để chạy kênh hay video từ bảng chọn chương trình Một thí nghiệm chương trình mô OPNET Modeler thời gian đáp ứng cho kết khả quan việc ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ IPTV Kết mơ ban đầu qua ba thí nghiệm khác ta thấy trường hợp xấu cho độ trễ cao trong mơ hình 3.7(c) Kết sơ cho phép điều tra liệu đa phương điện toán đám mây giải pháp khả thi dịch vụ IPTV, với chi phí phần cứng tối thiểu Kết mô tích cực cần xác thực thêm Chú ý kết mô sơ loại bỏ thời gian quản lý nguồn tài nguyên phần cứng tức thời gian cho ảo hóa phần cứng Trong trường hợp cụ thể đưa 66 Đồ án tốt nghiệp vào thực hiện, việc quản lý nguồn tài nguyên ảo chịu thêm độ trễ Hơn việc quản lý quyền kĩ thuật số (DRM) truy nhập hệ thống có điều kiện (CAS) ảnh hưởng đến việc xác thực kiểm soát thành phần kiến trúc khung làm việc, thêm độ trễ Trong thực tế thấy cịn nhiều cơng tác nghiên cứu để thích ứng dịch vụ IPTV điện tốn đám mây Đây đề xuất đưa để phát triển dịch vụ IPTV theo hướng KẾT LUẬN 67 Đồ án tốt nghiệp Trải qua thời gian nghiên cứu đề tài tơi tích lũy cho kiến thức vô quý báu Tôi biết điện tốn đám mây, biết mơ hình, cấu trúc, cách thức hoạt động ứng dụng, dịch vụ hữu ích sử dụng tảng điện tốn đám mây.v.v Có thể nói “điện tốn đám mây” công nghệ đột phá người lĩnh vực cơng nghệ thơng tin Điện tốn đám mây phát triển vượt ngồi cơng nghệ ảo hóa Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ dựa đám mây mang đến cho doanh nghiệp lực xử lý lớn, dịch vụ cho phép cách tiếp cận sản xuất phân phối nội dung Chỉ với máy trạm chi phí thấp nối mạng, nhờ tận dụng lực xử lý từ đám mây, tính tốt hơn, doanh nghiệp có hội cắt giảm chi phí, gia tăng sản xuất nội dung giảm rủi ro Chính lợi ích to lớn “Điện toán đám mây” mảnh đất để ứng dụng đa phương tiện phát triển Cụ thể đồ án trình bày dịch vụ truyền hình qua giao thức internet IPTV Dịch vụ IPTV tảng điện toán đám mây bước đầu cho thấy tiềm để phát triển mạnh tương lai Nó cho thấy lợi vượt trội so với cách thức cung cấp dịch vụ IPTV truyền thống Đứng phương diện người dùng, trải nghiệm thực tế với dịch vụ IPTV truyền thống cảm nhận ưu điểm nhược điểm dịch vụ Những ưu điểm cần phải kể đến như: IPTV có chi phí lắp đặt thấp, phí th bao hàng tháng rẻ nội dung tốt, có nhiều lựa chọn cho gia đình, xem lại nội dung truyền hình hay video thích vào thời điểm nào…Bên cạnh khơng nhược điểm như: Vẫn thiếu nội dung hấp dẫn (chậm thay đổi nội dung), âm hình ảnh nhiều lúc khơng khớp nhau, bị dừng hình hay tín hiệu, trường hợp muốn thay đổi nhà cung cấp dịch vụ IPTV phải thay đường truyền internet khác…Đó cá nhân, cịn doanh nghiệp muốn cung cấp dịch vụ IPTV nào? Sẽ phải đầu tư mua trang thiết bị, ứng dụng hệ thống truyền dẫn tới khách hàng Vì tốn tiềm ẩn rủi ro kinh doanh Do phương diện người dùng phương diện nhà cung cấp có điểm cần khắc phục Và hướng giải cho vấn đề cơng nghệ “Điện tốn đám mây” Ngồi ưu điểm dịch vụ IPTV truyền thống, cịn khắc phục nhược điểm cố hữu cải thiện chất lượng dịch vụ, đổi nội dung dễ dàng, truy nhập nội dung dịch vụ từ đâu đường truyền nhà cung cấp nào, xây dựng hay mở rộng quy mơ dịch vụ cách nhanh chóng để cung cấp cho khách hàng với chi phí thấp nhất…Đó lợi ích to lớn mà điện tốn đám mây đem lại cho người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ cố gắng 68 Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu để ứng dụng công nghệ Đây thách thức hướng cho dịch vụ đa phương tiện nói chung dịch vụ IPTV nói riêng Hướng phát triển đồ án là: - Nghiên cứu chi tiết cấu trúc cách thức vận hành hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV đám mây Phương pháp truy nhập dịch vụ IPTV nơi có kết nối internet thơng qua việc sử dụng tài khoản - Nghiên cứu phương pháp bảo mật hệ thống IPTV đám mây .v.v Trong khuôn khổ đồ án chắn cịn nhiều thiếu sót hạn hẹp kiến thức thân tài liệu tham khảo, bên cạnh mẻ cơng nghệ điện tốn đám mây Chính vậy, tơi mong nhận góp ý q thầy cô bạn đọc để đồ án trọn vẹn có tính ứng dụng cao sống Cuối cùng, lần xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáoTS.Nguyễn Tài Hưng tận tình hướng dẫn em hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! HN, ngày….tháng… năm 2012 Sinh viên Vũ Thành Chung 69 ... vụ Trong đồ án “Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện? ?? nghiên cứu điện toán đám mây ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện phổ biến dịch vụ truyền hình... niệm điện toán đám mây đa phương tiện Chúng ta nghiên cứu điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện từ đám mây nhận thức đa phương tiện - multimedia-aware cloud (media cloud) đa phương tiện. .. 2.1.3 Điện tốn đám mây truyền đa phương tiện Để đáp ứng yêu cầu QoS điện toán đám mây cho dịch vụ đa phương tiện thông qua Internet mạng không dây, tìm hiểu khái niệm điện tốn đám mây cho cho điện