Nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây và kiến trúc hướng dịch vụ áp dụng cho bài toán tích hợp dữ liệu (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN VĂN HỮU NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN TÍCH HỢP DỮ LIỆU Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60.48.15 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2012 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS HÀ HẢI NAM Phản biện 1: ………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm… Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng LỜI NÓI ĐẦU Chỉ vài năm sau xuất Điện tốn đám mây (ĐTĐM)đã trở thành xu cơng nghệ khơng thể đảo ngược, với trung tâm điện tốn đám mây đời vào nửa cuối năm 2008, Việt Nam trở thành quốc gia ASEAN đưa vào sử dụng công nghệ Ngày số công ty, tổ chức theo đuổi ngày nhiều, số dịch vụ ngày phong phú hơn, với dịch vụ cụ thể, ứng dụng cụ thể, khái niệm điện toán đám mây dần trở nên quen thuộc Điện toán đám mây lĩnh vực công nghệ thông tin giống đám mây trời nhìn thấy nó, đâu sử dụng, khai thác liệu có internet Sự hội tụ nhiều cơng nghệ có ĐTĐM SOA( service oriented architecture), ảo hóa, cho phép tài nguyên điện toán như: phần cứng, phần mềm, lưu trữ, cung cấp cách nhanh chóng cho người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu họ Các nguồn tài nguyên cần quản lý để sẵn sàng cung cấp cho người sử dụng cách đảm bảo xác, an toàn chất lượng Trong xu toàn cầu hóa hội nhập kinh tế quốc tế, tổ chức, doanh nghiệp cần bắt tay phối hợp hành động chia sẻ tài nguyên với để nâng cao hiệu hoạt động Khi giới điện toán kết nối làm để khai thác tối đa lực điện tốn với chi phí thấp nhanh nhất?vấn đề khơng tương thích hệ thống? vấn đề tái sử dụng hệ thống sẵn có?,… Vì vậy, việc nghiên cứu cơng nghệ ĐTĐM kiến trúc hướng dịch vụ để áp dụng vào hệ thống CNTT tổ chức, doanh nghiệp cần thiết Đó lý em chọn đề tài:”Nghiên cứu công nghệ ĐTĐM kiến trúc hướng dịch vụ áp dụng cho tốn tích hợp liệu” để làm khóa luận tốt nghiệp - Mục đích luận văn -Tìm hiểu cơng nghệ Điện tốn đám mây -Tìm hiểu kiến trúc hướng dịch vụ -Triển khai thử nghiệm kiến trúc hướng dịch vụ kết hợp công nghệ ĐTĐM - Đối tượng nghiên cứu -Tập trung nghiên cứu tổng quan kiến trúc hướng dịch vụ tham chiếu cho ĐTĐM Các công nghệ sử dụng Điện toán đám mây -Nghiên cứu triển khai ứng dụng cơng nghệ Điện tốn đám mây - Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan lý thuyết ĐTĐM kiến trúc hướng dịch vụ, công nghệ ĐTĐM, lựa chọn công nghệ thử nghiệm mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ kết hợp cơng nghệ Điện tốn đám mây cho tốn tích hợp liệu - Kết cấu luận văn Luận văn gồm chương Chương 1: Trình bày tổng quan kiến trúc hướng dịch vụ-SOA(service oriented architecture) Chương 2: Trình bầy hội tụ kiến trúc hướng dịch vụ ĐTĐM, công nghệ sử dụng ĐTĐM, mơ hình triển khai ĐTĐM, kiến trúc hướng dịch vụ tham chiếu cho ĐTĐM Chương 3: Triển khai thử nghiệm Cuối kết luận lại điểm chính, đóng góp luận văn, đồng thời điểm cần khắc phục định hướng phát triển cho luận văn Chương KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ- SOA 1.1Tổng quan kiến trúc hướng dịch vụ 1.1.1 Giới thiệu kiến trúc hướng dịch vụ Kiến trúc hướng dịch vụ(service oriented architecture) hướng tiếp cận với việc thiết kế tích hợp phần mềm, chức hệ thống theo dạng module, hai từ đầu service oriented mô tả phương pháp luận việc phát triển phần mềm, từ thứ architecture-kiến trúc mô tả tranh tổng thể sản phẩm phần mềm chuẩn hóa mạng, trao đổi với ngữ cảnh tiến trình nghiệp vụ 1.1.2 Các tính chất SOA -Loose coupling:giúp gỡ bỏ ràng buộc điều khiển hệ thống đầu cuối -Sử dụng lại dịch vụ: Tái sử dụng dịch vụ loại bỏ thành phần trùng lặp, tăng độ vững cài đặt đơn giản hóa việc quản trị - Sử dụng dịch vụ bất đồng bộ: - Quản lý policy: Việc quản lý policy tăng khả tạo đặc tính tái dụng dịch vụ - Tự động dị tìm ràng buộc: bên sử dụng dịch vụ không cần biết định dạng thông điệp yêu cầu, thông điệp trả địa dịch vụ yêu cầu đến cần - Tự hồi phục: Là khả hệ thống tự hồi phục sau sảy lỗi mà không cần đến can thiệp người 1.1.3 Lợi ích việc sử dụng SOA -Độc lập hệ thống:những dịch vụ không phụ thuộc vào hệ thống mạng cụ thể - Cho phép hướng tập trung vào xây dựng tính nghiệp vụ trình phát triển phần mềm - Giảm thiểu chi phí trình phát triển - Giảm thiểu yêu cầu đào tạo kỹ - Chi phí bảo trì thấp - Chu trình phát triển phần mềm nhanh chóng 1.1.4 Một số mơ hình triển khai SOA - Service Registry: Đây mơ hình truyền thống để định vị liên kết dịch vụ hệ thống SOA - Service Broker: Dịch vụ làm nhiều chức định tuyến liệu thông điệp, xử lý lỗi, chia tải lọc thông tin - Service Bus: Đây mơ hình đời sau mơ hình sử dụng sản phẩm thương mại large-scale(như IBM,BEA 1.1.5 Kiến trúc phân tầng chi tiết SOA -Tầng Connectivity: Tầng thấp nhất- tầng kết nối Mục đích tầng kết nối kết nối đến ứng dụng enterprise tài nguyên bên cung cấpchúng thành dạng dịch vụ - Tầng orchestration: Là tầng chứa thành phần đóng vai trị dịch vụ sử dụng vừa dịch vụ cung cấp, dịch vụ sử dụng dịch vụ tầng kết nối dịch vụ orchestration khác để kết hợp chức cấp thấp thành dịch vụ hoạt động cấp cao - Tầng composite application: Là tầng cung cấp ứng dụng cho người sử dụng cuối 1.2 Vòng đời kiến trúc hướng dịch vụ Vòng đời kiến trúc hướng dịch vụ mơ hình mối quan hệ độc lập thành phần chu trình phát triển ứng dụng SOA 1.2.1 Giai đoạn mô hình hóa Đây cơng đoạn chu trình phát triển hệ thống SOA, nhằm đơn giản hóa cơng việc mơ hình cụ thể nhằm giúp hiểu rõ hệ thống góc nhìn 1.2.2 Giai đoạn ráp nối Trong giai đoạn ứng dụng phần mềm xây dựng để thực quy trình nghiệp vụ Quá trình xây dựng ứng dụng phần mềm thực cách lắp ráp dịch vụ 1.2.3 Giai đoạn triển khai sau phần mềm xây dựng thành công, chúng triển khai mơi trường thực thi, giai đoạn cho phép tích hợp yếu tố người, quy trình nghiệp vụ, quản lý tích hợp thơng tin 1.2.4 Giai đoạn quản lý quy trình nghiệp vụ theo dõi quản lý khía cạnh cơng nghệ thơng tin lẫn khía cạnh nghiệp vụ 1.3 Mơ hình logic kiến trúc hướng dịch vụ Mơ hình logic kiến trúc hướng dịch vụ gồm nhiều thành phần khác nhau, thành phần ảnh hưởng trực tiếp chủ yếu vào kết ứng dụng mô hình SOA Chương SỰ HỘI TỤ CỦA ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ 2.1 Các đặc tính ĐTĐM 2.1.1 Đặc điểm Điện tốn đám mây dạng hệ thống song song phân tán bao gồm tập hợp máy chủ ảo kết nối với nhau, máy chủ ảo cấp phát tự động thể hay nhiều tài ngun tính tốn độc lập dựa đồng thuận mức dịch vụ 2.1.2 Thành phần -Clients: Các máy khách mơ hình điện tốn đám mây bao gồm phần cứng phần mềm để phân phối ứng dụng -Services: hệ thống phần mềm thiết kế, hoạt động nhằm mục đích hỗ trợ cho tương tác máy tính hệ thống Application: không thiết phải cài đặt hay chạy ứng dụng máy tính khách hàng -Platform: phân phối tảng điện toán, giải pháp dịch vụ -Storgate: lưu trữ liệu, dịch vụ sở liệu, sở liệu, dịch vụ wed -Infrastructure: Trong công nghệ điện tốn đám mây sở hạ tầng cung cấp dịch vụ 2.1.3 Tính chất ĐTĐM -Tự phục vụ theo nhu cầu: Mỗi có nhu cầu, người dùng cần gửi yêu cầu thông qua trang web cung cấp dịch vụ, hệ thống nhà cung cấp đáp ứng yêu cầu người dùng - Truy xuất diện rộng: truy xuất dịch vụ từ nơi nào, vào lúc có kết nối internet - Dùng chung tài nguyên: Tài nguyên nhà cung cấp dịch vụ dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa mơ hình “multi-tenant” - Khả co giãn: Đó khả tự động mở rộng thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu người dùng - Điều tiết dịch vụ: Lượng tài nguyên sử dụng theo dõi, kiểm sốt báo cáo cách minh bạch cho hai phía nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng 2.2 Các mô hình dịch vụ ĐTĐM 2.2.1 Phần mềm cung cấp dịch vụ Dịch vụ phần mềm mơ hình triển khai ứng dụng mà người cung cấp cho phép người dùng sử dụng dịch vụ theo yêu cầu 2.2.2 Nền tảng cung cấp dịch vụ Cung cấp dịch vụ tảng(PaaS) bao gồm điều kiện cho quy trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai lưu trữ ứng dụng có giá trị dịch vụ ứng dụng cộng tác nhóm, xếp tích hợp dịch vụ web, tích hợp sở liệu, bảo mật, khả mở rộng, quản lý trạng thái, phiên ứng dụng, lợi ích cho cộng đồng phát triển nghiên cứu ứng dụng 2.2.3 Cơ sở hạ tầng cung cấp dịch vụ Những nhà cung cấp sở hạ tầng quản lý tập hợp lớn tài ngun tính tốn lưu trữ hay xử lý Thông qua cơng nghệ ảo hóa, tài ngun chia nhỏ, gán hay thay đổi kích thước cách linh động để xây dựng hệ thống theo kiểu ad – hoc tùy thuộc vào nhu cầu khách hàng, mà nhà cung cấp dịch vụ 2.3 Các mơ hình triển khai ĐTĐM 2.3.1 Các đám mây công cộng dịch vụ đám mây bên thứ ba (người bán) cung cấp Chúng tồn ngồi tường lửa cơng ty chúng lưu trữ đầy đủ nhà cung cấp đám mây quản lý 2.3.1 Các đám mây riêng dịch vụ đám mây cung cấp doanh nghiệp Những đám mây tồn bên tường lửa công ty chúng doanh nghiệp quản lý 2.3.1 Các đám mây lai 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 2.3.1 Các đám mây cộng đồng đám mây chia sẻ số tổ chức hỗ trợ cộng đồng cụ thể có mối quan tâm chung (ví dụ: chung sứ mệnh, yêu cầu an ninh, sách ) Nó quản lý tổ chức bên thứ ba 2.4 Kiến trúc hướng dịch vụ tham chiếu cho ĐTĐM 2.4.1 Mô hình hoạt động SOA tham chiếu cho ĐTĐM 2.4.2 Xu hướng phát triển kiến trúc hướng dịch vụ ĐTĐM Chương 3.TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM 3.1 Mơ hình triển khai thử nghiệm SOA kết hợp ĐTĐM cho toán tích hợp liệu Khi phát triển hệ thống CNTT, đặc biệt hệ thống cỡ lớn, cần có kiến trúc tham chiếu Kiến trúc tham chiếu đóng vai trị quan trọng khơng mặt kỹ thuật mà cịn khía cạnh quản lý cung cấp thông tin khoảng trống trạng CNTT thành phần cần thiết hệ thông CNTT đơn vị 3.1.1 Xác định yêu cầu kiến trúc tham khảo mơ hình thử nghiệm Kiến trúc đề xuất cần đáp ứng mục tiêu sau: (1) Cho phép ứng dụng ứng dụng có hoạt động cách hợp chuẩn (2) Hỗ trợ chế xây dựng giao diện chuẩn cho nguồn liệu đa dạng (3) Khả sẵn sàng tích hợp sở liệu khác cách hợp chuẩn (4) Hỗ trợ chế cho việc xây dựng logic nghiệp vụ đơn vị tổ chức (5) Hỗ trợ phối hợp quy trình nghiệp vụ giao (6) Giúp đơn vị quản lý cách dễ dàng nguồn tài nguyên liệu dịch vụ triển khai (7) Cho phép thông tin chia sẻ tổ chức cách hợp chuẩn (8) Hỗ trợ hạ tầng bảo mật xuyên suốt đại (9) Cho phép tìm kiếm, giám sát khám phá tri thức đơn vị (10) Đảm bảo tính bền vững kiến trúc việc sử dụng hướng tiếp cận kiến trúc đại, đưa vào xem xét cách có hệ thống khả mở rộng, tính sẵn sàng, khả thích ứng, tính linh hoạt linh động 3.1.2 Kiến trúc tham khảo đề xuất cho mơ hình triển khai thử nghiệm Hình 3.1 Kiến trúc tham khảo theo hướng tiếp cận SOA 3.1.3 Mơ hình tích hợp phát triển dịch vụ Hình3.2: Mơ hình theo lớp kiến trúc tham khảo Mơ hình sử dụng để truyền tải tinh thần kiến trúc đến với bên liên quan chuyên không chuyên kỹ thuật 3.2 Lựa trọn cơng nghệ thử nghiệm 3.2.1 Mơ hình triển khai SOA kết hợp ĐTĐM Hình 3.3: Triển khai kiến trúc tham chiếu kết hợp với cơng nghệ điện tốn đám mây Một mơ hình triển khai kiến trúc tham khảo đề xuất kết hợp với cơng nghệ điện tốn đám mây trình bày hình 3.3 Trong mơ hình triển khai thử nghiệm, hai máy chủ vật lý triển khai hạ tầng ĐTĐM với công nghệ ảo hóa đươc triển khai sử dụng VMWare Sphere Trên hạ tầng ảo hóa, máy chủ ảo với HĐH Ubuntu Server triển khai thành phần hệ thống triển khai máy chủ ảo 3.2.2 Thử nghiệm tích hợp Hệ thống đề xuất sử dụng thử nghiệm tốn tích hợp ứng dụng, liệu thuộc tính liệu khơng gian Trong tốn tích hợp u cầu nguồn liệu thuộc tính nguồn liệu không gian nằm rải rác các máy chủ khác Hình 3.4: Mơ hình thử nghiệm tích hợp Các thành phần phần mềm sử dụng triển khai thử nghiệm bao gồm: - Hệ quản trị CSDL MySQL - Hệ quản trị CSDL Postgre với phần mở rộng PostGIS - Máy chủ đồ: GeoServer - Cổng thông tin sử dung Liferay - Ứng dụng đồ phát triển Java - Hệ thống nền: Sản phẩm mã nguồn mở Apache Foundation 3.3 Đánh giá kết luận Hệ thống triển khai chạy thử nghiệm 24/7, đánh giá kỹ thuật ra: - Dễ dàng phát triển tích hợp dịch vụ với hỗ trợ hệ thống tích hợp theo kiến trúc SOA - Triển khai nhanh chóng thành phần hệ thống cần mở rộng - Tài nguyên sử dụng tối ưu chia sẻ nhiều hệ thống - Việc kết hợp SOA điện tốn đám mây có ưu điểm tối đa hóa việc tái sử dụng chức nghiệp vụ hỗ trợ hệ thống phần mềm, giảm thiểu chồng chéo chức hệ thống phần mềm liệu sử dụng hiệu tài nguyên điện toán - Về khía cạnh hiệu năng, khn khổ thời gian có hạn nên chưa có đánh giá đầy đủ mang tính định lượng việc tăng hiệu triển khai hệ thống thử nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Mladen A Vouk “Cloud computing – Issues, Reseach and Implementations” Juornal of computing and information technology CIT-16,2008,4 [2] -My Hogan, CEO ScaleDB, inc”Cloud computing & Databases –How databases can meet the demands of cloud computing” November,14,2008 [3] -“Cloud computing – A collection of working papers” Thomas B Winans and Jond seeny Brown may,2009 [4] -Peter Mell Timothy Grance”The NIST Definittion of cloud computing”, January, 2011 [5] -“Windows DS-Client Installation Guide”- Asigra Inc, 5,25,2010 [6] -“Documents in the Cloud; Dynamic Privacy,- customized views’’ –Joshua Fox, cloudbook.net [7] -“The potential for cloud computing services in Autralia”, A lateral Economics report to Macquarie Telecom, October,2011 [8] -“VM ware v Cloud Usage meter-version 2.2 user Guide”,www.wmware.com [9] -Service Oriented Architecture-SOA, IBM [10] -“Orbiter series service oriented architecture applications”, Mack L, Green Obiter.txcorp.com [11] -“Enterprise SOA best practices”, Disk Karfig, Karl Banke, Dirk Slama November,2004 [12] -www.orace.com; ibm.com; Microsoft.com ... nghiệm kiến trúc hướng dịch vụ kết hợp công nghệ ĐTĐM - Đối tượng nghiên cứu -Tập trung nghiên cứu tổng quan kiến trúc hướng dịch vụ tham chiếu cho ĐTĐM Các cơng nghệ sử dụng Điện tốn đám mây -Nghiên. .. khắc phục định hướng phát triển cho luận văn Chương KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ- SOA 1.1Tổng quan kiến trúc hướng dịch vụ 1.1.1 Giới thiệu kiến trúc hướng dịch vụ Kiến trúc hướng dịch vụ( service oriented... mây -Nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ Điện toán đám mây - Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan lý thuyết ĐTĐM kiến trúc hướng dịch vụ, công nghệ ĐTĐM, lựa chọn cơng nghệ thử nghiệm