Nghiên cứu nguyên lý, kiến thức điện toán đám mây và xây dựng phần mềm quản lý nguồn lực trên nền tảng microsoft azure

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  NGUYỄN MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ, KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ NGUỒN LỰC TRÊN NỀN TẢNG MICROSOFT AZURE LUẬN ÁN THẠC SĨ Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  NGUYỄN MẠNH HÙNG NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ, KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ NGUỒN LỰC TRÊN NỀN TẢNG MICROSOFT AZURE Ngành : Công nghệ thông tin Chuyên ngành : Công nghệ phần mềm Mã số : LUẬN ÁN THẠC SĨ Cán hướng dẫn: PGS-TS Nguyễn Văn Vỵ Hà nội-2011 MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG KÝ HIỆU BẢNG HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG : ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1.1 1.1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.7 1.4.1 1.4.4 1.1.Khái niệm điện toán đám mây Định nghĩa Ian Foster Định nghĩa Rajkumar Buyya 1.1.3 Định nghĩa 1.2.Đặc điểm điện toán đám mây Tính tự phục vụ theo nhu cầu Truy cập diện rộng Dùng chung tài nguyên độc lập vị trí Khả co giãn nhanh chóng Chi trả theo thực dùng 1.3.Các thành phần đám mây Mơ hình dịch vụ điện toán đám mây Quản lý ảo hóa Các dịch vụ Quản trị liệu Quản lý dịch vụ 1.3.6 Bảo mật Khả chịu lỗi 1.4.Mơ hình triển khai điện tốn đám mây Đám mây công cộng 1.4.2 Đám mây 1.4.3 Đám mây Đám mây cộng đồng 1.5.Thách thức điện toán đám mây 1.6.Xu hướng phát triển điện toán đám mây CHƯƠNG 2: MICROSOFT VỚI ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 2.1.Tổng quan giải pháp Microsoft 2.1.1 Sự truyền 2.1.2 Cung cấp t 2.1.3 Quản lý ứng dụng dịch vụ 2.2 Tổng quan Windows Azure Platform 2.2.1 Giới thiệu Windows Azure 2.2.2 Giới thiệu Sql Azure 2.2.3 Giới thiệu Window Azure Plaform AppFabric 2.3 Windows Azure Blogs 2.3.1 Giới thiệu Windows Azure Blogs 2.3.2 Phân loại Blob Store 2.3.3 Blob Storage Rest 2.3.4 Giới thiệu Storage Client Blob API 2.4 Windows Azure Table 2.4.1 Giới thiệu Azure Table mơ hình liệu 2.4.2 Phân vùng bảng 2.4.3 Table Rest API 2.4.4 Giới thiệu ADO.NET Data Services Library (.NET Client Library) 2.5 Windows Azure Queues 2.5.1 Giới thiệu Azure Queues 2.5.2 Mơ hình liệu Azure Queue 2.5.3 Queue REST API 2.5.4 Azure Storage Client Queue API 2.6 Windows Azure Platform AppFabric 2.6.1 Giới thiệu AppFabric 2.6.2 Dịch vụ kiểm soát truy nhập 2.6.3 AppFabric Service Bus CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ NGUỒN LỰC DỰA TRÊN NỀN TẢNG MICROSOFT WINDOWS AZURE 3.1.1 3.1.2 3.2.1 3.2.2 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.5.1 3.5.2 3.1.Tổng quan hệ thống quản lý nguồn lực Tổng quan hệ thống quản lý nguồn lực Các phân hệ hệ thống quản lý nguồn lực 3.2.Khảo sát yêu cầu nghiệp vụ hệ thống quản lý nguồn l Đánh giá chung công tác quản lý tổ chức Công tác quản lý nhân 3.3.Khảo sát quy trình nghiệp vụ hệ thống quản lý nguồn 3.4.Phân tích hệ thống quản lý nguồn lực Các phân hệ hệ thống Phát triển mơ hình ca sử dụng Phân tích ca sử dụng 3.5.Các mô hình thiết kế hệ thống quản lý nguồn lực Thiết kế kiến trúc vật lý Lựa chọn công cụ môi trường phát triển 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 Thiết kế mơ hình phát triển 118 Thiết kế nguyên mẫu phát triển 119 Xác định biểu đồ lớp thiết kế 120 Thiết kế Cơ sở liệu 121 CHƯƠNG TRIỂN KHAI-KIỂM THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 123 4.1 Triển khai hệ thống đám mây 123 4.1.1 Giai đoạn Đánh giá đám mây 123 4.1.2 Giai đoạn kiểm chứng khái niệm 124 4.1.3 Giai đoạn chuyển đổi liệu nên đám mây 124 4.1.4 Giai đoạn chuyển đổi ứng dụng nên đám mây 126 4.1.5 Giai đoạn thúc đẩy đám mây nâng cấp ứng dụng 130 4.1.6 Giai đoạn tối ưu hóa 132 4.2 Kiểm thử hệ thống đánh giá hiệu 132 4.2.1 Lập kế hoạch kiểm thử 132 4.2.2 Lập chiến lược kiểm thử 133 4.2.3 Đánh giá hiệu 133 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 PHỤ LỤC 138 5.1 Phân tích đánh giá triển khai dự án tảng đám mây Azure 138 5.1.1 Thực trạng ứng dụng Công nghệ thông tin 138 5.1.2 Những thách thức khó vượt qua 139 5.1.3 Giải pháp 142 5.1.4 Kế hoạch thực 143 5.1.5 Phân tích tính tốn kinh phí 144 5.2 Kết luận 147 BẢNG KÝ HIỆU Ký hiệu ACS AES DNS EC2 JSON REST SAML SDK SLA SOAP SPML TCP URIs KPI Thuậ Access Control Advanced Encr Standard Domain Name S Elastic Comput JavaScript Obje Representationa Transfer Security Asserti Language Software Devel Service-Level A Simple Object A Protocol Service Provisio Language Transmission C Protocol Uniform Resou Key Performan BẢNG HÌNH VẼ Số thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Luận án thạc sĩ 2011 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Việc triển khai ứng dụng điện toán đám mây xu hướng tất yếu Nó tiết kiệm cho doanh nghiệp khoản đầu tư ban đầu tương đối lớn sở hạ tầng Với tính co giãn kính cỡ tính chi phí theo thực dùng, doanh nghiệp khơng phải lo lắng việc lãng phí tài nguyên có biến động nhân Ngồi doanh nghiệp giảm tải mức tiêu thụ lượng không cần phải đầu tư nhiều hệ thống máy chủ Yếu tố xét theo phương diện toàn cầu, điện tốn đám mây cách mạng xanh doanh nghiệp Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, học viên nghiên cứu điện toán đám mây theo hướng nhìn ngành phát triển phần mềm cịn nhiều hướng nhìn khác học viên khơng có điều kiện để thực nghiên cứu Trong lĩnh vực điện toán đám mây, việc tối ưu kết hợp sở hạ tầng phần cứng có gắn kết với hệ thống phần mềm máy chủ ảo hóa vấn đề thực khó Học viên cho Việt nam để xây dựng hệ thống đám mây, cần phải cần có chuyên gia giỏi lĩnh vực hạ tầng thông tin hệ phân tán Khi nghiên cứu đám mây Azure, học viên đối mặt với số thách thức Microsoft Window Azure khơng hỗ trợ cho người dùng Việt Nam, khoảng thời gian dài để học viên thuê bao Azure để thử nghiệm Hiện nay, điện toán đám mây Việt Nam bắt đầu có tín hiệu khả quan khi FPT - nhà công nghệ hàng đầu Việt Nam kh ng định vị tiên phong cơng nghệ lễ ký kết với Microsoft châu Á-Trend Micro để hợp tác phát triển "đám mây" châu Á, khoảng thời gian không xa chắn Microsoft Windows Azure cung cấp thị trường Việt nam Điều giúp doanh nghiệp Việt Nam có thêm điều kiện sáng tạo phát huy tài sân chơi công nghệ Kết nghiên cứu luận án áp dụng cho dự án phát triển phần mềm dựa tảng Windows Azure, nhiên số chuyên đề, học viên đề cập mức độ giới thiệu phạm vị luận văn khơng cho phép chuyên sâu Trong trình nghiên cứu thực hiện, học viên giúp đỡ nhiệt tình thầy hướng dẫn PGS-TS Nguyễn Văn Vỵ thầy, cô khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Công nghệ Hà nội Học viên xin chân thành cám ơn thầy cô, đặc biệt thầy PGS-TS Nguyễn Văn Vỵ xin kính chúc thầy cô luôn mạnh khỏe hạnh phúc ! Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 135 Luận án thạc sĩ 2011 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Announcing the Advanced Encryption Standard (AES) [2] CFengine (2009) http://www.cfengine.org/ [3] Buco MJ et al (2004, Jan) Utility computing SLA management based upon business objectives IBM Syst J 43(1):159–178 [4] David Chappel (2009), Introducing Windows Azure [5] David S Linthcum , Praise for Cloud Computing and SOA Convergence in Your Enterprise [6] David Chappel (2009), Introducing Windows Azure [7] David S Linthcum , Praise for Cloud Computing and SOA Convergence in Your Enterprise [8] Dominic Betts, Scott Densmore, Ryan Dunn, Masashi Narumoto, Eugenio Pace , Moving Application to Cloud on the Microsoft Windows Azure [9] GoGrid’s prepaid cloud hosting plans (2009) [10] http://www.gogrid.com/pricing/plans.php [11] Henry Li (2009), Introduction to Windows Azure [12] Hongwei Li, Yuanshun Dai , Bo Yang , Identity-Based Cryptography for Cloud Security [13]http://www.microsoft.com/windowsazure/Whitepapers/introducingwindo wsazureplatform/ [14] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee922714.aspx [15] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd179346.aspx [16] Liang Yan, Chunming Rong, and Gansen Zhao , Strengthen Cloud Computing Security with Federal Identity Management Using Hierarchical Identity-Based Cryptography [17] Nick Antonopoulos (2010), Computer Communications and Networks [18] P Angin, B Bhargava, R Ranchal, N Singh, L Ben Othmane, L Lilien, and M Linderman, “A User-Centric Approach for Privacy and Identity Management in Cloud Computing,” Proc 29th IEEE Intl Symp on Reliable Distributed Systems (SRDS), New Delhi , India, Nov 2010 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 136 Luận án thạc sĩ 2011 [19] OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) (2009) http://www.oasis-open.org/ [20] Ristenpart T et al (2009) Hey, you, get off of my cloud: exploring information leakage in third-party compute clouds Proceeding of ACM conference on computer and communications security [21] Robert Elsenpeter Ph.D, Velte Toby J Velte(2010) Cloud Computing: A Practical Approach [22] Robin Bloor, Marcia Kaufman, and Dr Fern Halper (2010), Cloud Computing for dummies Judith Hurwitz [23] rPath (2009) http://www.rpath.com [24] Sheehan M (2009) Message from GoGrid founders regarding denial of service attack Retrieved from, GoGrid Official Blog, [25] Tejaswi Redkar (2009), Windows Azure Platform [26]http://blog.gogrid.com/ [27] Sriram Krishnan (May 2010), Programming Windows Azure Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 137 Luận án thạc sĩ 2011 PHỤ LỤC 5.1 Phân tích đánh giá triển khai dự án tảng đám mây Azure 5.1.1 Thực trạng ứng dụng Công nghệ thông tin Ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý bước phát triển tất yếu sau nhiều năm hội nhập với kinh tế chi thức giới Những năm gần việc ứng dụng hệ thống ERP doanh nghiệp việt nam trở nên phổ biến ERP phần mềm phục vụ việc Tin học hoá tổng thể doanh nghiệp Trên thực tế, khái niệm ERP theo chuẩn quốc tế giới hạn phạm vi hoạch định nguồn lực, nguồn lực bao gồm nhân lực (con người), vật lực (tài sản, thiết bị ) tài lực (tài chính) Khối lượng công việc hoạch định sử dụng nguồn lực doanh nghiệp chiếm phần lớn toàn hoạt động doanh nghiệp nên ERP hệ thống phần mềm lớn Theo quan điểm hệ thống, việc áp dụng ERP đem lại lợi ích sau: Đặc điểm Hệ tin thống Phối hợp Cơ sở liệu Bảo trì Thơng tin Quy trình Kiến trúc thống Ứng dụng Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Luận án thạc sĩ 2011 Công ty Osaka công ty cổ phần kinh doanh dược phẩm Hiện số lượng nhân viên 200 nhân viên Theo định hướng phát triển đến năm 2015 số lượng nhân viên nên tới 2000 nhân viên, mở rộng phạm vị hoạt động khắp 63 tỉnh thành Mỗi tỉnh thành thành lập chi nhánh riêng chi nhánh chịu giám sát trụ sở đặt Hà nội Theo chiến lược phát triển hoạch định ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý công ty Hội đồng quản trị ban giám đốc tâm xây dựng triển khai hệ thống ERP cho doanh nghiệp nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển công ty Qua trình nghiên cứu thuê tư vấn giải pháp công nghệ, ban giám đốc định xây dựng triển khai hệ thống ERP bao gồm có phân hệ phần mềm sau : Hình số 5.1 : Danh mục phần mềm xây dựng Ngồi cơng ty cịn th đơn vị tư vấn tài thực chức tư vấn nghiệp vụ mặt tài hệ thống : Lập kế hoạch ngân sách, hệ thống phân tích lãi lỗ, hệ thống phân tích rủi ro, hệ thống phân tích tài 5.1.2 Những thách thức khó vượt qua Hội đồng quản trị ban giám đốc công ty định tìm số nhà tư vấn giải pháp cơng nghệ để thực hóa ý tưởng Kết giải pháp công nghệ phần mềm sau đưa phù hợp Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 139 Luận án thạc sĩ 2011 5.1.2.1 Sơ đồ Kiến trúc hệ thống phần mềm Hình số 5.2 : Kiến trúc giải pháp công nghệ phần mềm Mô tả hệ thống phần mềm:  Oracle Financials : Phân hệ quản lý tài nội Phân hệ cho phép xử lý giao dịch nội bộ, tập trung số liệu tài theo nhiều chiều, tảng cho ứng dụng phân tích tài  PeopleSoft : Phân hệ quản lý nguồn lực bao gồm chức như:     Quản lý nhân sư, tính tốn lương, quản lý thời gian, quản lý tuyển dụng… Oracle Informatica: Cung cấp kết lối trích xuất liệu Oracle ERP Datawarehouse Oracle Datawarehouse: Là tảng kho liệu cho toàn hệ thống báo cáo Financial Analytics: Phân hệ phân tích tài cung cấp tiêu quản lý tài dựng s n (KPI); Oracle Business Intelligence Enterprise Edition : Bộ công cụ tạo lập/phân phối chia sẻ báo cáo Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 140 Luận án thạc sĩ 2011 5.1.2.2 Dự tốn kinh phí thực STT Mơ tả cấu hình A Hệ thống phần mềm Quản lý tài nội Oracle financials Oracle financials Quản lý nhân lực tiền lương Peoplesoft enterprice resource Peoplesoft enterprice payroll Peoplesoft Labor Peoplesoft Solution Peoplesoft ePerformance Hệ thống quản lý tin tức bá cáo doanh nghiệp Oracle database Enterprise Edit Financial Analytic Fusion editor Plus B C Tổng chi phí thực Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Hệ thống quản lý tài Hyperion Management Hyperion Planning Plus Oracle Profitability management Oracle Profitability Analytic Oracle Analytical Infrastructure Reveleus Enterprise Risk Hệ thống Server Hệ thống Server CSDL Apps Server Hệ thống Server Peoplesoft (D server and Application) Server Hệ báo cáo doanh nghiệp Server hệ thống quản lý tài Triển khai hệ thống (Thời gian Luận án thạc sĩ 2011 5.1.2.3 Những vấn đề khó khăn thực Khi thực triển khai hệ thống công ty phải đối mặt với thách thức sau :  Chi phí đầu tư hệ thống ban đầu lớn  Để hệ thống chạy ổn định, cần đầu tư mạnh mẽ sở     5.1.3 hạ tầng mạng hệ thống thơng tin Cần có đội ngũ chun gia hệ thống để trình hoạt động ổn định xuyên suốt server Chi phí tu bảo dưỡng nâng cấp hệ thống lớn (nếu tính theo đơn vị năm) Có số phần mềm gói giải pháp chưa việt hóa ví dụ Hyperion Planning Đây vấn đề khó khăn thực phải đối mặt thực Ngồi kinh phí mua liciense cố định Khi có biến động nhân (đặc biệt công ty cắt giảm nhân sự) dẫn đến lãng phí lớn nguồn tài nguyên Giải pháp Áp dụng xây dựng hệ thống phần mềm tảng điện toán đám mây xu hướng tất yếu Khi xây dựng hệ thống phần mềm đám mây khắc phục khó khăn mà cơng ty phải đối đối mặt Thay đầu tư sở hạ tầng thông tin trung tâm lưu trữ liệu, cơng ty có th dịch vụ sở hạ tầng (IaaS) Khi cơng ty hồn tồn chủ động thuê hạ tầng trung tâm liệu theo nhu cầu, bổ sung hay chấm dứt dịch vụ phù hợp với q trình phát triển cơng ty Đặc điểm điện toán đám mây khả co giãn cao chi trả theo thực dùng có biến động nhân cơng ty khơng phải lo lắng lãng phí nguồn tài nguyên Chi phí tu bảo dưỡng hệ thống đẩy sang nhà cung cấp dịch vụ, điều có nghĩa cơng ty khơng phải tốn khoản chi phí việc tu bảo dưỡng nâng cấp hệ thống Rob Bemard- giám đốc chiến lược môi trường Microsoft đề cập đến lợi ích đám mây cho tổ chức doanh nghiệp - "Những lợi ích điện tốn đám mây rõ ràng Việc tăng suất, giảm chi phí nhu cầu quản lý sản phẩm yếu quan trọng để tổ chức đánh giá dịch vụ điện tốn đám mây Microsoft" Cơng ty tâm lập kế hoạch triển khai hệ thống phần mềm tảng điện toán mây tảng Windows Azure Microsoft Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Luận án thạc sĩ 2011 5.1.4 Trang 142 Kế hoạch thực triển hệ thống phần mềm tảng điện toán đám mây Xây dựng thử nghiệm Dùng thử đánh giá hiệu an tồn Phân tích thiết kế kiến trúc toàn hệ thống Triển khai toàn hệ thống Kiểm thử đánh giá Mô tả giai đoạn thực : Giai đoạn 1: Thực xây dựng thử nghiệm ứng dụng quản lý nguồn lực tảng Windows Azure Giai đoạn 2: Đánh giá thử nghiệm ứng dụng hệ thống tảng đám mây Lập kế hoạch chi tiết cho việc mời đơn vị cung cấp sản phẩm phần mềm hoạt động tảng đám mây Azure Giai đoạn 3: Phân tích thiết kế kiến trúc hệ thống; Giai đoạn kết hợp với bên tư vấn công nghệ tư vấn nghiệp vụ hệ thống Giai đoạn 4: Thực triển khai hệ thống tảng đám mây Azure Giai đoạn 5: Tiến hành kiểm tra đánh giá hoạt động hệ thống tảng đám mây Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Trang 143 Luận án thạc sĩ 2011 5.1.5 Phân tích tính tốn kinh phí Các cơng ty triển khai hệ thống đám mây Azure phải trả tiền theo t ng tháng, kinh phí cần toán phụ thuộc khả thực dùng người sử dụng Với hệ thống quản lý nguồn lực, trình tính tốn kinh phí phân tích sau : Hình số 5.4: Tính tốn chi phí hệ thống quản lý nguồn lực Bảng mô tả sở tính phí theo t ng dịch vụ thời điểm 11/2011 Tên dịch vụ In/Out bandwidth Transaction Compute 4.Cache 5.Access control 6.Database Service Reports Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Công nghệ Hà Nội Luận án thạc sĩ 2011 KPI – WCF web role Storage (Table/Blods) Ước lượng băng thông: Dung lượng băng thơng tính tốn theo chiều vào/ra theo ước tính 4GB/tháng Do kinh phí phải trả sau : Trao đổi liệu Vào Ra Tổng Chi phí theo dung lượng lưu trữ Azure: 100% nhân viên thực cỡ khoảng 10 nghiệp vụ tương ứng với hệ thống Mỗi nghiệp vụ lưu trữ 15KB Tổng số nhân viên cơng ty tính cho giai đoạn năm 2012 500 nhân viên Theo tính tốn, ước tính khoảng 20GB Kinh phí phải trả sau: Trao đổi liệu Lưu trữ giao dịch/tháng Tổng Chí phí CPU: Chương trình chạy 24h/ngày 365 ngày/năm chi phí tính theo năm sau Giờ 8760 Tổng Chi phí cho sở liệu Sql Azure: Dung lượng lưu trữ sở liệu ước tính 10GB cho việc lưu trữ năm tới Kinh phí tính tốn sau : Kích cỡ 10GB Tổng Chi phí cache: Mỗi xử lý tính tốn thơng tin đưa lên cache Tuy nhiên theo tính tốn, số lượng thực giao dịch thời điểm