1.2.2.1. Ảo hóa (Virtualization)
Công nghệ ảo hóa đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của công nghệ thông tin, ví dụ như khái niệm bộ nhớ ảo trong hệ điều hành (Virtualization), mạng riêng ảo trong mạng máy tính (Virtualization Private Network- VPN), máy ảo (Virtual machine), VMWare, MS Virtual Machine,… Bản chất của ảo hóa là không quan tâm đến các chi tiết ở tẩng dưới, chỉ quan tâm ở mức trừu tượng hóa. Thông qua ảo hóa, những thứ rời rạc được gắn kết và người dùng chỉ cần làm việc với một môi trường thống nhất. Điều quan trọng nhất của ảo hóa là thông qua việc ảo hóa, người dùng dễ dàng quản lý các tài nguyên và các ứng dụng được thực thi với hiệu năng vượt trội.
Hình 1.7. Mô hình ảo hóa
Ảo hóa là tính năng quan trọng nhất của tính toán đám mây, làm cho tính toán đám mây có các tính năng vượt trội mà các mô hình tiền thân như clietn-server hay utility computing không có được như là tính linh động, tin cậy hay mềm dẻo. Thông qua ảo hóa, các máy phục vụ (Server) và các bộ nhớ (Storage) trở thành trong suốt với người dùng. Người dùng không có thông tin gì về dữ liệu được lưu trữ trên một bộ nhớ cụ thể nào, ứng dụng được phục vụ bởi một máy phục vụ cụ thể nào. Người dùng không phải quan
23
tâm tới cấu hình của máy phục vụ, dung lương của bộ nhớ, sự đồng bộ giữa các máy phục vụ và bộ nhớ, thậm chí tới sự nâng cấp và mở rộng của máy phục vụ và bộ nhớ.
1.2.2.2. Linh động (Agility)
Tính toán đám mây cải thiện khả năng sử dụng tài nguyên, cơ sở hạ tầng nhanh chóng và chi phí thấp. Với các dự án mới, các công ty có thể ngay lập tức tìm kiếm dịch vụ đám mây và bắt tay vào thực hiện, trong khi thông thường với cách cũ, công ty cần phải mua trang thiết bị, đầu tư phần cứng, phần mềm trước khi bắt tay vào thực hiện dự án. Khi dự án kết thúc, các nguồn tài nguyên dễ dàng được giải phóng bằng cách kết thúc dịch vụ, trong khi với hình thức cũ các cơ sở hạ tầng hay bản quyền phần mềm không được tận dụng tối đa, gây ra sự lãng phí.
Bên cạnh đó, dịch vụ tính toán đám mây có thể sử dụng ở cứ nơi đâu, dữ liệu được đồng bộ. Ví dụ với Google Docs, người sử dụng có thể soạn thảo văn bản ngay trên Web, lưu lại và dễ dàng truy xuất khi cần thiết ở bất cứ đâu, trong khi nếu soạn thảo với Microsoft Word (phiên bản offline) ở một máy cục bộ người sử dụng phải copy dữ liệu nếu muốn truy cập tệp văn bản đó ở máy khác.
1.2.2.3. Tái sử dụng nhiều lần (Multi tenancy)
Các ứng dụng có thể được sử dụng ở bất cứ thời điểm nào, và với cùng một lượng lớn người sử dụng. Khi triển khai một ứng dụng trên tính toán đám mây, mỗi người sử dụng sẽ tiếp cận với một thể hiện (instance) của ứng dụng đó, cho phép họ có thể thao tác độc lập nhưng vẫn đảm bảo sự thống nhất và toàn vẹn về cơ sở dữ liệu. Hơn thế nữa, các thể hiện cũng được thiết kế sao cho khi một thể hiện gặp lỗi ( về truy cập, hay cơ sở dữ liệu), nó không ảnh hướng tới các thể hiện khác, khiển cho ứng dụng luôn hoạt động liên tục, tin cậy và hiệu quả.
1.2.2.4. Tin cậy (Reliability)
Độ tin cậy của tính toán đám mây được tăng lên từ tính ảo hóa của nó. Khi một ứng dụng đám may được thực thi, người sử dụng chỉ có thể làm việc với nó mà không thể
24
biết rằng nó đang được lưu trữ ở đâu, thực thi ở đâu. Đằng sau sự ảo hóa đó là các thành phần rời rạc ở trên nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau, cách xa nhau về không gian. Điều này cũng giúp cho việc vận hành liên tục không ngắt quãng ứng dụng thương mại và các thảm họa về mất mát dữ liệu.
1.2.2.5. Phạm vi mở rộng (Scalability)
Tính năng mở rộng thể hiện ở chỗ nó có thể “ co giãn”, tức là thu hẹp hoặc mở rộng lúc cần thiết. Đây là một tính năng vượt trội của tính toán đám mây so với các hình thức tính toán cũ, là cơ sở phương châm “ trả cho những gì bạn thực hiện” (pay-as you- go).
Ví dụ, đối với hình thực cũ, một công ty có thể sẽ phải mua máy móc, trang thiết bị cho 3 hay 4 server để đảm bảo ứng dụng Web thương mại của họ có thể hoạt động tốt ngay cả thời điểm có số lượng lớn truy cập, mặc dù thông thường chỉ có từ 1 đến 2 servers phải hoạt động, còn 2 cái còn lại hầu như không. Hay là thậm chí với các hình thức thuê server kiểu cũ, tính mở rộng cũng không thể đáp ứng được (tình trạng nghẽn mạng, server quá tải,…).
Tình trạng trên đã được giải quyết trong tính toán đám mây. Khi sử dụng phình to ra, nhiều người sử dụng đồng thời, mọi tác vụ đều hoạt động mượt mà với hiệu năng lớn nhất. Tại sao tính toán đám mây lại có thể làm được như vậy? Có được điều này cũng chính là do tính năng ảo hóa của tính toán đám mây.
1.2.2.6. An toàn (Security)
Với một nhà cung cấp dịch vụ đám mây có uy tín thì dữ liệu của khách hàng được bảo mật tốt hơn khi họ sử dụng dịch vụ đám mây của các nhà cung cấp đó so với khi họ sử dụng các hình thức lưu trữ dữ liệu kiểu cũ. Dữ liệu được tập trung ở các trung tâm dữ liệu đằng sau đám mây khiến cho nhà cung cấp dịch vụ phải trang bị cho trung tâm dữ liệu các giải pháp bảo mất an toàn nhất. Cơ chế sao lưu và phục hồi dữ liệu cũng tốt hơn bởi họ đầu tư các công nghệ chuyên dụng và độ đảm bảo lớn nhất.
25
1.2.2.7. Bảo trì (Maintenance)
Việc bảo trì một ứng dụng đám mây là dễ dàng hơn rất nhiều bởi vì nó không phải được cài đặt ở mỗi máy tính của người sử dụng , hay nói tổng quát hơn, nó không tách rời khỏi hệ thống của nhà cung cấp. Tất cả đều nằm trong tâm kiểm soát. Mỗi khi có các thay đổi, nó có thể được cập nhật ngay tức khắc tới người sử dụng. Người sử dụng không cần quan tâm tới việc nâng cấp như thế nào mà có thể chỉ quan tâm tới các tính năng mới của ứng dụng.
1.2.2.8. Đo lƣờng (Metering)
Các tài nguyên đám mây được đo lường và tính toán ở mỗi ứng dụng, ở mỗi máy và với thông số khác nhau tại nhiều thời điểm khác nhau. Tính năng này giúp cho các nhà cung cấp dịch vụ có thể tính toán được các chi phí mà người sử dụng sử dụng dịch vụ bằng cách thiết lập các phần mềm hệ thống thống kê.
1.2.3. Các tính chất đặc trƣng của tính toán đám mây 1.2.3.1. Tự phục vụ nhu cầu (On-demand self-service) 1.2.3.1. Tự phục vụ nhu cầu (On-demand self-service)
Người sử dụng có thể tự tăng cường năng lực tính toán cho mình, ví dụ như về thời gian sử dụng máy chủ hay không gian lưu trữ trên mạng, một cách hoàn toàn tự động theo như cầu mà không cần phải thương lượng với nhà cung cấp dịch vụ.
1.2.3.2. Truy cập thông qua mạng băng thông rộng (Broad network access) access)
Các khả năng tính toán luôn sẵn sàng trên mạng và được truy cập đến thông qua những kỹ thuật tiêu chuẩn, mà có thể thực hiện bằng nhiều loại máy trạm khác nhau (như điện thoại di động, máy tính xách tay hay các thiết bị số hỗ trợ cá nhân- PDA).
1.2.3.3. Quay vòng tài nguyên (Resource pooling)
Các tài nguyên tính toán của nhà cung cấp được quay vòng để phục vụ cho nhiều người dùng cùng sử dụng theo mô hình multi-tenance- đa khách hàng, với các tài nguyên
26
thực và ảo hóa khác nhau được cấp phát và tái cấp phát động tùy thuộc vào yêu cầu của người sử dụng. Ở đây cảm giác của người sử dụng về tài nguyên không phụ thuộc vào vị trí của chúng, họ không điều khiển và cũng không hiểu biết về vị trí chính xác của các tài nguyên được cung cấp, họ chỉ có thể xác định vị trí của chúng ở mức trừu tượng hóa có thể quay vòng bao gồm không gian lưu trữ, xử lý, bộ nhớ, băng thông mạng và các máy ảo.
1.2.3.4. Co giãn nhanh (Rapid elasticity)
Khả năng tính toán có thể được cung cấp một cách nhanh chóng và co giãn, trong một số trường hợp hoạt động cung cấp này có thể tự động giãn ra hoặc co vào phụ thuộc vào nhu cầu người dùng. Trên phương diện người sử dụng, tài nguyên hiện có được coi như vô hạn và có thể mua với bất kì số lượng, bất kì thời gian nào.
1.2.3.5. Dịch vụ đƣợc đo đếm (Measured Service)
Các hệ thống đám mây điều khiển tự động và tối ưu hóa tài nguyên sử dụng bằng cách sử dụng khả năng đo lường mức độ trừu tượng hóa phù hợp với kiểu dịch vụ (lưu trữ, khả năng xử lý, băng thông, và tài khoản người dùng đang hoạt động).
1.2.4. Mô hình đóng gói
Mô hình đóng gói của tính toán đám mây có 4 thành phần như sau:
1.2.4.1 Đám mây riêng (Private Cloud)
Cơ sở hạ tầng tính toán đám mây được hoạt động chỉ phục vụ duy nhất cho một tổ chức. Nó có thể được quản lý bởi chính tổ chức hoặc một bên thứ 3 và có thể tồn tại trên chính hệ thống của tổ chức đó hoặc không.
27
Hình 1.8. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud)
1.2.4.2. Đám mây công cộng (Public Cloud)
Cơ sở hạ tầng tính toán đám mây loại này được tạo sẵn cho số đông công chúng hoặc một nhóm ngành công nghiệp lớn và được sở hữu bởi một tổ chức bán các dịch vụ đám mây.
28
1.2.4.3. Đám mây ghép (Hybrid Cloud)
Cơ sở hạ tầng tính toán đám mây mà thành phần được ghép từ hai hoặc nhiều đám mây khác (có thể là đám mây riêng, cộng đồng hoặc công cộng) mà vẫn hoạt động như một thực thể duy nhất. Các đám mây thành phần này được ràng buộc với nhau bằng công nghệ tiêu chuẩn hoặc độc quyền cho phép dữ liệu và ứng dụng có tính di động.
Hình 1.10. Mô hình đám mây ghép (Hybrid Cloud)
1.2.4.4. Đám mây cộng đồng (Community Cloud)
Cơ sở hạ tầng tính toán đám mây được chia sẻ bởi một số tổ chức và hỗ trợ một cộng đồng cụ thể mà cùng chia sẻ mối quan tâm (như là nhiệm vụ, yêu cầu chính sách an ninh, và xem xét tuân thủ). Nó có thể được quản lý bởi các tổ chức hoặc một bên thứ 3 và có thể tồn tại trên chính hệ thống của nhóm các tổ chức đó hoặc không.
29
1.3. Dịch vụ dữ liệu cho Cloud Computing
1.3.1. Khái niệm dịch vụ dữ liệu (Data Service)
Database as a Service (DaaS) được cung cấp bởi tính toán đám mây. Ý tưởng của DaaS là giúp khách hàng giảm sự phức tạp và chi phí của việc tự tổ chức và duy trì 1 cơ sở dữ liệu. [2]
o Lợi ích của DaaS:
Dễ dùng: Không có phục vụ để cung cấp và không có hệ thống thừa phải lo lắng. Người sử dụng không phải lo lắng về việc mua, cài đặt, và duy trì phần cứng cho cơ sở dữ liệu.
Năng lượng: Các cơ sở dữ liệu không nằm tại địa phương, nhưng điều đó không có nghĩa là nó không phải là chức năng và hiệu quả. Tùy thuộc vào nhà cung cấp nhưng người sử dụng có thể tùy chỉnh dữ liệu xác nhận để đảm bảo thông tin chính xác. Người sử dụng có thể tạo và quản lý cơ sở dữ liệu dễ dàng.
Tích hợp: Cơ sở dữ liệu có thể được tích hợp với các dịch vụ khác của bạn để cung cấp giá trị nhiều và quyền lực. Ví dụ, gắn nó với lịch, email, và người dân làm công việc của bạn mạnh hơn.
Quản trị: Nhà cung cấp thường sử dụng nhân công nước ngoài để khai thác giá nhân rẻ. Ví dụ, hoàn toàn có thể sử dụng dịch vụ ở Chicago, máy chủ vật lý dặt ở Washington, người quản trị cơ sở dữ liệu ở Philippines.
1.3.2. Các mô hình dịch vụ dữ liệu đám mây
Các mô hình dịch vụ dữ liệu tính toán đám mây có thể phần thành 3 mô hình cơ bản như sau:
30
Hình 1.11. Các kiểu cung cấp dịch vụ tính toán đám mây
1.3.2.1. Mô hình dịch vụ cung cấp phần mềm (Software as a Service - SaaS) - SaaS)
31
SaaS là một mô hình trong đó ứng dụng được triển khai dưới dạng dịch vụ theo yêu cầu cho khách hàng truy cập nó thông qua Internet. Dịch vụ này cung cấp cho người tiêu dùng là khả năng sử dụng các phần mềm ứng dụng của nhà cung cấp dịch vụ, mà các phần mềm ứng dụng này đang chạy trên một đám mây cơ sở hạ tầng chứ không phải chạy trên các máy tính gia đình hay văn phòng. Các ứng dụng này có thể truy cập được từ nhiều loại thiết bị khách hàng khác nhau thông qua một giao diện máy cấu hình nhẹ tương tự như một trình duyệt web (ví dụ, dựa trên web email). Người sử dụng không quản lý hoặc kiếm soát các cơ sở hạ tầng tính toán đám mây bên dưới bao gồm mạng, máy chủ, hệ điều hành, lưu trữ, hoặc thậm chí cả khả năng ứng dụng cá nhân, ngoại trừ việc có thể thiết lập cấu hình hạn chế người sử dụng ứng dụng cụ thể.
Các dịch vụ dạng SaaS hiện có: Google Apps, Google Docs, Gmail, Google Calendar, Zoho, Acrobat.com, iWork.com, Kashflow, FreeAgent, WordPress.com, MobileMe, Salesforce.com [2].
Các dịch vụ dữ liệu theo mô hình này là Simple Storage Service và Datasore [2].
1.3.2.2 Mô hình dịch vụ cung cấp nền tảng (Platform as a Service - PaaS) PaaS)
PaaS là một mô hình xây dựng và triển khai ứng dụng thông qua Internet. PaaS cung cấp tất cả tài nguyên cần dùng để xây dựng ứng dụng và dịch vụ, mà không cần tải về hoặc cài đặt thêm bất cứ phần mềm nào.
32
Hình 1.13. Mô hình PaaS
Dịch vụ PaaS bao gồm thiết kế ứng dụng, phát triển, kiếm thử, triển khai ứng dụng. Các dịch vụ khác: cộng tác nhóm làm việc, tích hợp dịch vụ web, tích hợp cơ sở dữ liệu, bảo mật, mở rộng, lưu trữ, quản lý trạng thái và phiên bản. Một điểm yếu của PaaS là thiếu đi khả năng tích hợp và chuyển đổi giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Người dùng khó có thể chuyển ứng dụng từ nhà cung cấp dịch vụ này sang nhà cung cấp khác, hoặc có thể phải chịu chi phí cao. Thêm vào đó, nếu nhà cung cấp ngừng hoặt động, mọi ứng dụng và dữ liệu của người dùng có khả năng bị mất.
PaaS thường đưa ra những tiện ích hỗ trợ tạo giao diện người dùng dựa trên HTML và JavaScript. PaaS cũng có hỗ trợ giao diện giao phát triển nền web, ví dụ như Simple Object Access Protocol (SOAP)và Representation State Transfer (REST), cho phép khởi tạo nhiều dịch vụ web.
PaaS thường có 3 loại:
Tiện ích phát triển: Cho phép tùy chỉnh 1 ứng dụng SaaS đang hoạt động
Môi trường độc lập (Stand-alone environment), môi trường này nói chung chỉ được sử dụng cho quá trình phát triển.
Môi trường phát triển khai ứng dụng: Môi trường này hỗ trợ triển khai dịch vụ, bảo mật, mở rộng theo yêu cầu. Nó không bao gồm chức năng phát triển, gỡ lỗi và kiếm thử.
33 Khả năng cho phép nhóm phát triển ở các vị trí phân tán có thể làm
việc cùng nhau
Khả năng cho phép tổ hợp các dịch vụ web từ nhiều nguồn khác nhau
Khả năng nhìn nhận được lợi ích về chi phí khi sử dụng 1 dịch vụ có tích hợp cơ sở hạ tầng cho bảo mât, mở rộng và chịu lỗi, thay vì phát triển và kiểm thử chúng một cách độc lập
Khả năng nhìn nhận được chi phí cắt giảm được thông qua việc sử dụng môi trường lập trình trừu tượng ở mức cao.
Rào cản đối với PaaS
Bởi các nhà cung cấp có thể sử dụng các dịch vụ hoặc ngôn ngữ phát triển đặc thù, nên một vài nhà phát triển e ngại việc bị giới hạn trong 1 nhà cung cấp dịch vụ PaaS
Nhà cung cấp có thể cho phép ứng dụng được chuyển sang nhà cung cấp khác, tuy nhiên chi phí thường là cao hơn so với việc chuyển ứng dụng giữa các host như thông thường.