1. Giới thiệu
Điện toán đám mây là một công nghệ nổi lên nhằm mục đích cung cấp khả năng tính toán và các dịch vụ lưu trữ khác nhau trên mạng Internet. Đó là sự kết hợp giữa cơ sở hạ tầng, nền tảng và phần mềm cũng như dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây cho thuê trung tâm dữ liệu và các phần mềm để lưu trữ và các dịch vụ điện toán thông qua Internet. Thông qua điện toán đám mây, người dùng Internet có thể nhận được các dịch vụ từ đám mây giống như việc họ đang dùng một siêu máy tính. Họ có thể lưu trữ dữ liệu của họ trên đám mây thay vì lưu trữ trên các thiết bị của họ, có thể truy cập dữ liệu ở mọi nơi. Họ có thể chạy những ứng dụng trên những nền tảng đám mây với phần mềm được triển khai trên đó, làm giảm đi gánh nặng cho người sử dụng trong việc phải cài đặt hết các ứng dụng và liên tục phải nâng cấp trên các thiết bị của họ.
Cùng với việc phát triển của Web 2.0. Internet đa phương tiện đang nổi lên như một dịch vụ. Cung cấp nhiều dịch vụ giải trí, điện toán đa phương tiện đã trở thành một công nghệ đáng chú ý trong việc tạo ra, sửa chữa, xử lý và tìm kiếm những nội dung đa phương tiện, như hình ảnh, video, âm nhạc, đồ họa v.v...Các ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện trên mạng Internet và mạng không dây di động là nơi đòi hỏi sức mạnh của điện toán đám mây,bởi theo ước tính thì khối lượng yêu cầu dịch vụ của người sử dụng trên Internet hoặc di động vào đám mây đa phương tiện ở cùng một thời điểm nên tới hàng triệu lượt. Trong mô hình mới của điện toán đa phương tiện, người sử dụng lưu trữ và xử lý các dữ liệu ứng dụng đa phương tiện trên đám mây từ đó thoát khỏi việc phải cài đặt tất cả các ứng dụng trên máy tính hoặc các thiết bị của mình, như vậy sẽ làm giảm bớt gánh nặng trong việc duy trì và cập nhật các ứng dụng đa phương tiện, như vậy sẽ giảm bớt việc tính toán trên thiết bị người dùng và sẽ tiết kiệm pin cho các thiết bị di động.
2. Multimedia là gì?
Một trong các thành tựu của CNTT là multimedia và multimedia được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội. Vậy multimedia là gì? Có nhiều cách tiếp cận khác nhau về multimedia nhưng chung nhất, có thể hiểu đây là dạng “truyền thông đa phương tiện”.
Theo Fenrich (1997):“Multimedia là sự tích hợp lý thú giữa phần cứng và phần mềm máy tính, cho phép tích hợp các tài nguyên video, audio, hoạt hình, đồ họa và trắc nghiệm để xây dựng và thực hiện một trình diễn kết quả nhờ một máy tính có cấu hình thích hợp”. Còn theo Philip (1997): “Multimedia đặc trưng bởi sự hiện diện của văn bản, hình ảnh, âm thanh, mô phỏng và video, được tổ chức chặt chẽ trong một chương trình máy tính”.
3. Điện toán đám mây truyền đa phương tiện
Để đáp ứng được yêu cầu về QoS trong điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện thông qua Internet và mạng không dây, chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm chính của điện toán đám mây cho cho điện toán đa phương tiện và truyền thông (xem hình 2.1). Cụ thể là sẽ đưa ra một khung làm việc của điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện và là đòn bẩy để điện toán đám mây cung cấp các ứng dụng và dịch vụ đang phương tiện thông qua Internet và Internet di động với các điều khoản về QoS.
Hình 2.1: Khái niệm cơ bản về điện toán đám mây đa phương tiện
Chúng ta nghiên cứu điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện từ đám mây nhận thức đa phương tiện – multimedia - aware cloud (media cloud) và đa phương tiện nhận thức đám mây – cloud - aware multimedia (cloud media). Multimedia - aware cloud tập trung vào việc đám mây có thể cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện như thế nào.
Cloud - aware multimedia tập trung vào việc đa phương tiện thực hiện các công việc lưu trữ, xử lý, thích nghi, trình diễn.v.v… trên đám mây như thế nào để sử dựng tốt nhất
nguồn tài nguyên của điện toán đám mây, để đạt được QoE cao nhất cho các dịch vụ đa phương tiện. Hình 2.2 mô tả quan hệ chặt chẽ giữa cloud media và media cloud. Cụ thể hơn, media cloud cung cấp một bức tranh về tài nguyên ví dụ như là đĩa cứng, CPU, GPU và được cho thuê bởi các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông để phục vụ người sử dụng. MSPs sử dụng tài nguyên của media cloud để phát triển ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện của họ.Ví dụ như lưu trữ, chỉnh sửa v.v...
Hình 2.2: Mối quan hệ giữ media cloud và cloud media
Trên media cloud, kiến trúc đám mây truyền thông biên MEC (Media - Edge Cloud) đưa ra để giảm độ trễ, trong đó nội dung và xử lý truyền thông sẽ được thực hiện ở biên của đám mây dựa vào thông tin của người dùng. Trong kiến trúc này, MEC là một đám mây nhỏ với trung tâm dữ liệu đặt ở ngoài biên. Đám mây MEC lưu trữ, xử lý và truyền dữ liệu truyền thông ở biên, chính vì vậy mà sẽ đạt được độ trễ thấp nhất,tăng hiệu quả sử dụng. Các đám mây phương tiện bao gồm các đám mây MECs, có thể quản lý một cách tập trung hoặc theo kiểu mạng ngang hàng P2P. Kiến trúc của MEC phải đạt các yêu cầu sau:
- Thứ nhất, để xử lý tốt các kiểu khác nhau của các dịch vụ truyền thông trong MEC, ta sẽ đặt các loại dịch vụ truyền thông có kiểu giống nhau vào một nhóm máy chủ dựa theo tính chất của dịch vụ truyền thông đó. Cụ thể là sẽ sử dụng bảng băm phân tán (DHT) cho việc lưu trữ dữ liệu trong khi sử dụng nhóm CPU hoặc GPU cho điện toán đa phương tiện.
- Thứ hai, đối với hiệu quả tính toán trong kiến trúc MEC, người ta đưa ra mô hình phân tán song song với việc xử lý các dịch vụ và ứng dụng đa phương tiện trong nhóm CPU và GPU.
- Thứ ba, tại các máy chủ proxy biên của MEC,sẽ lắp đặt các bộ chuyển mã thích ứng cho các dịch vụ truyền thông để các thiết bị không đồng nhất đạt được QoE cao.
Trên cloud media, các dịch vụ và ứng dụng truyền thông trên đám mây có thể thực hiện hoàn toàn hoặc một phần trên đám mây đó. Trước đây, đám mây sẽ thực hiện tất cả các điện toán đa phương tiện. Về sau, vấn đề quan trọng là làm thế nào để phân phối được khả năng tính toán(CPU,GPU…) nguồn tài nguyên điện toán đa phương tiện giữa máy khách và đám mây, bởi vì nó sẽ liên quan đến phân chia nguồn tài nguyên đa phương tiện để tính toán giữa máy khách và đám mây.