Ưu việt của Cloud Computing so với những công nghệ có trước là nó cho phép người dùng một khả năng sử dụng tài nguyên hiệu quả, với chi phí thấp, người dùng chỉ trả chi phí cho nhà cung cấp những gì đã sử dụng.
Giảm chi phí
Khi doanh nghiệp sử dụng dịch vụ Cloud Computing, đặc biệt là Public Cloud, thì chi phí đầu tư ban đầu rất thấp. Nếu doanh nghiệp tự xây dựng một hệ thống quy mô lớn cho mỡnh thỡ chi phí đầu tư rất lớn (mua phần cứng, quản lý nguồn điện, hệ thống làm mát, nguồn nhân lực vận hành hệ thống…). Và các dự án tốn kém như vậy thường cần rất nhiều thời gian để được phê chuẩn. Việc xây dựng một hệ thống như vậy cũng đòi hỏi nhiều thời gian. Giờ đây, nhờ Cloud Computing, mọi thứ đã được nhà cung cấp dịch vụ chuẩn bị sẵn sàng, doanh nghiệp chỉ cần thuê là có thể sử dụng được ngay mà không phải tốn chi phí đầu tư ban đầu.
Hình 3.3 Cloud Computing giúp doanh nghiệp giảm chi phí đầu tư
Một yếu tố giúp giảm chi phí nữa là khách hàng chỉ trả phí cho những gì họ thật sự dùng (Usage-based costing). Với những tài nguyên đó thuờ nhưng chưa dùng đến (do nhu cầu thấp) thì khách hàng không phải trả tiền. Đây thật sự là một lợi ích rất lớn đối với doanh nghiệp khi sử dụng dịch vụ Cloud Computing.
Sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn
Nhờ khả năng co giãn (elasticity) nên tài nguyên luôn được sử dụng một cách hợp lý nhất, theo đúng nhu cầu của khách hàng, không bị lãng phí hay dư thừa. Đối với nhà cung cấp dịch vụ, công nghệ ảo hóa giúp cho việc khai thác tài nguyên vật lý hiệu quả hơn, phục vụ nhiều khách hàng hơn.
Một yếu tố khác ảnh hưởng đến việc sử dụng tài nguyên đó là cỏch “gỏn” (cấp phát) tài nguyên cho khách hàng. Các mô hình truyền thống thực hiện cấp phát tài nguyên theo kiểu single-tenant: một tài nguyên được cấp phát “tĩnh” trực tiếp cho một
khách hàng đú cú những lúc không có nhu cầu sử dụng thì tài nguyên đó sẽ ở trạng thái rảnh, dư thừa chứ không được thu hồi lại.
Hình 3.4 Single-tenant
Cloud Computing thực hiện việc phân phối tài nguyên theo kiểu multi-tenant: một tài nguyên có thể được cấp phát “động” cho nhiều khách hàng khác nhau, các khách hàng này sẽ luân phiên sử dụng tài nguyên được cấp phát chung. Với mô hình multi-tenant, một tài nguyên có thể phục vụ cho nhiều khách hàng khác nhau. Như vậy khi khách hàng không có nhu cầu, tài nguyên rảnh sẽ được hệ thống thu hồi lại và cấp phát cho khách hàng khỏc cú nhu cầu.
Tính linh hoạt
Nhờ khả năng co giãn mà Cloud Computing cung cấp, hệ thống của khách hàng có khả năng mở rộng hoặc thu nhở một cách linh hoạt tùy theo nhu cầu cụ thể. Doanh ghiệp có thể khởi đầu với quy mô nhỏ, nhu cầu thấp nhưng sau đó phát triển mở rộng quy mô với nhu cầu tăng cao.Cỏc dịch vụ Cloud Computing có thể được truy xuất ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào thông qua mạng internet. Khách hàng có thể lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ nào đáp ứng tốt nhất cho nhu cầu của mình với giá cả và chất lượng dịch vụ hợp lý nhất.
Với Cloud Computing, doanh nghiệp sẽ chuyển hầu hết trách nhiệm về kiểm soát hệ thống, quản lý hạ tầng, bảo mật, đảm bảo chất lượng dịch vụ… cho nhà cung cấp dịch vụ. Khi đó doanh nghiệp sẽ giảm rất nhiều chi phí và chỉ tập trung vào nhiệm vụ chính là kinh doanh, không phải bận tâm nhiều đến việc quản lý, kiểm soát hệ thống.
3.10 Ngoài ra trong quá trình hiện thực cloud computing, người ta nhận thấy một số thuận lợi, khó khăn, thách thức sau:
Thuận lợi:
• Dịch vụ nền tảng (PaaS) đang ở thời kì đầu và được ưa chuộng ở những tính năng vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm, bên cạnh đú cú tích hợp các yếu tố về nền tảng hệ thống.
• Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhúm cú sự phân tán về địa lý.
• Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dịch vụ web.
• Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểm soát lỗi…
• Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dịch vụ, giao diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác.
• Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ tương tác với nhiều người để giúp xác định mức độ khó khăn của vấn đề chúng ta gặp phải. • Các nền tảng ngày càng hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình.
• Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ trong nhóm lập trình mà có thể kết hợp nhiều nhúm cựng làm việc.
• Các nhà cung cấp Cloud Computing Service cùng nhau chuẩn hóa API, người dùng có thể phát triển ứng dụng trên nền tảng của nhiều nhà cung cấp dịch vụ. Nếu hệ thống cung cấp dịch vụ nào đó gặp sự cố thì dữ liệu người dùng không mất vỡ nú đó nằm đâu đó Do các API (Application Programming Interface) của các nhà cung cấp dịch vụ chưa được chuẩn hóa, nên khi ta phát triển một phần mềm trên nền tảng của nhà cung cấp dịch vụ này thì không thể chạy được trên nền tảng của nhà cung cấp dịch vụ khỏc.Vỡ vậy, người dùng (người phát triển ứng dụng)sẽ phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.
• Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phá triển nhanh vì những tính năng sẽ phức tạp hơn khi phát triển ứng dụng trên nền Web. • Nếu trên hệ thống của các nhà cung cấp dịch vụ khác cách này được thực hiện, chắc chắn sẽ dẫn đến cuộc cạnh tranh về giá.
Bảo mật:
• Sở hữu trí tuệ (Intellectual property) • Tính riêng tư (Privacy)
• Độ tin cậy (Trust)
• Khả năng không kiểm soát dữ liệu • Độ trễ dữ liệu
• Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu • Các dịch vụ kèm theo
• Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp.
CHƯƠNG 4: SO SÁNH GIỮA CLOUD COMPUTING VÀ GRID COMPUTING
Cloud Computing là một gợi ý cho tương lai, là thời điểm chúng ta không tính toỏn trờn cỏc máy tính cục bộ mà thực hiện tính toán trờn cỏc tiện ích tập trung được điều hành bởi thành phần thứ ba (third party). Từ giữa những thập niên 90, thuật ngữ Grid đã được xem xét để mô tả các công nghệ cho phép người tiêu thụ lấy về sức mạnh tính toán theo yêu cầu. Ian Foster và các cộng sự thừa nhận rằng “Bằng việc chuẩn hóa các giao thức được sử dụng để yêu cầu sức mạnh tính toán họ có thể thúc đẩy quá trình tạo ra Grid Computing tương tự như lưới điện”. Kết quả của ý tưởng này là các nhà nghiên cứu đã cho ra đời các hệ thống liên kết khả mở rộng theo nhiều khuynh hướng khác nhau như: TeraGrid, Open Science Grid, caBIG, EGEE, Earth System Grid, chúng không chỉ cung cấp sức mạnh tính toán mà còn cả dữ liệu và phần mềm theo nhu cầu. “Cloud Computing” phải chăng là tên gọi mới của Grid? Câu trả lời là về mặt chi tiết chúng khác nhau, nhưng cả hai cộng đồng đều phải đối mặt với nhiều thách thức giống nhau.
4.2 Định nghĩa Cloud Computing
Có nhiều định nghĩa về Cloud, chúng ta xem xét một định nghĩa tiêu biểu trước khi đi vào phân tích các đặc điểm của nó.
Cloud Computing là một mẫu tính tính toán phân bố quy mô lớn được quan tâm bởi khả năng mở rộng mang tính kinh tế, trong đó một khối các dịch vụ, nền, bộ nhớ và sức mạnh tính toán được quản lý linh động, ảo hóa, trừu tượng và được phân phối theo nhu cầu đến người sử dụng bên ngoài trên toàn Internet.
Một số đặc điểm chính cần xem xét trong định nghĩa này: Cloud Computing là một mẫu tính toán phân bố đặc biệt. Nó khác với hệ phân bố truyền thống ở chỗ: khả năng mở rộng vô cùng lớn, có thể được gói gọn như là một thực thể trừu tượng để phân phối các cấp độ dịch vụ khác nhau đến người sử dụng bên ngoài, nó có khả năng mở rộng mang tính kinh tế, các dịch vụ có thể được cấu hình động và phân phối theo nhu cầu.
Các tổ chức, các viện nghiên cứu và các ngành công nghiệp hàng đầu đang nhanh chóng tiếp cận Cloud Computing để giải quyết bài toán nhu cầu tính toán và lưu trữ ngày một tăng cao trong kỷ nguyên Internet. Có 3 yếu tố chính dấy nên làn sóng Cloud Computing:
• Chi phí phần cứng giảm đi nhanh chóng, khả năng tính toán và lưu trữ ngày một tăng, sự xuất hiện của kiến trúc đa nhân (multi-core) và các siêu máy tính lên đến hàng trăm ngàn nhân.
• Dữ liệu trong nghiên cứu khoa học tăng lên theo lũy thừa và internet đã trở nên quá thông dụng.
• Sự chấp nhận rộng rãi trong tính toán dịch vụ và các ứng dụng Web 2.0
4.3 Clouds, Grids và Distributed Systems
Khi xem xét các định nghĩa về Clouds, Grids, Distributed Systems (DS), chúng ta dễ dàng thấy rằng định nghĩa của Clouds có điểm trùng lấp với các định nghĩa của Grids và DS. Điều này không phải là một vấn đề đáng ngạc nhiên bởi vì Clouds không ra đời một cách riêng lẻ hay độc lập mà nó dựa trên nền tảng của các công nghệ trước đú. Hỡnh dưới minh họa mối liên hệ giữa Clouds và các công nghệ khác:
Hình 4.1 Tổng quan về Grids và Clouds
Clouds và các miền khỏc trựng lấp lên nhau. Web 2.0 bao phủ hầu hết các không gian của ứng dụng hướng dịch vụ tồn tại trong Clouds. Grids Computing chồng lấp lên tất cả các lĩnh vực này nhưng khả năng mở rộng được xem là ít hơn supercomputer và Clouds.
Trong ba đặc điểm được đề ra bởi Ian Foster để nhận diện Grids thì chỉ có đặc điểm thứ 3 mới thỏa mãn Clouds, hai đặc điểm còn lại không phù hợp nữa.
4.4 So sánh giữa Grids và Clouds
Phần này tập trung so sánh giữa Grids và Clouds ngang qua nhiều khía cạnh từ kiến trúc , mô hình bảo mật, mô hình thương mại, mô hình lập trình, ảo hóa, mô hình dữ liệu, mô hình tính toán đến “nguồn gốc (provenance)” và ứng dụng. Cả hai mô hình tính toán về mặt tổng quát thì giống nhau nhưng trong cụ thể thỡ cú một số điểm khác biệt.
4.4.1 Mô hình thương mại (Business Model)
Mô hình thương mại truyền thống trong các phần mềm trước đây là các hình thức tớnh phớ theo một máy tính. Trong Clouds mô hình thanh toán phí linh hoạt hơn nhiều, người khách hàng chỉ cần trả theo nhu cầu sử dụng như các loại phí sinh hoạt hàng ngày mà họ phải trả: điện, nước, gas ..v.v. Ngoài ra Clouds còn hỗ trợ khả năng mở rộng hệ thống mang tính kinh tế, tức là người sử dụng có thể triển khai với hệ thống ngày một lớn hơn với chi phí phù hợp. Các tiềm năng hiện của có là các trung tâm dữ liệu lớn của các tập đoàn Amazon, IBM, Sun, Google ..v.v. Người dùng trong tương lai chỉ cần một thẻ tín dụng đã có thể truy cập theo nhu cầu đến hàng trăm nghìn bộ xử lý ngang qua hàng chục trung tâm dữ liệu trải khắp thế giới.
Mô hình thương mại của Grids là hướng đến các dự án nghiên cứu trong môi trường học thuật như các đại học, viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm của chính phủ. TeraGrid làm một ví dụ điển hình cho hình thức thương mại của Grid, nó sử dụng hàng chục Grid khác nhau từ các viện nghiên cứu trong cùng một quốc gia. Khi một tổ chức nào đó gia nhập vào TeraGrid thì sẽ có thể truy cập đến các Girds khác và đồng thời có thể sử dụng tài nguyên, kết quả thí nghiệm … trên hệ thống Grid này. Mô hình này đã được ứng dụng rộng rải nhiều nơi trên thế giới. Có nhiều nỗ lực để xây dựng một mô hình Grid kinh tế cho cở sở hạ tầng Grid toàn cầu, nó hỗ trợ thương mại, đàm phán, cung cấp dịch vụ theo nhu cầu sử dụng, khả năng rủi ro, chi phí và sở thích của người sử dụng. Nếu như các cố gắng này mang đến kết quả khả quan thì mô hình thương mại của Grids và Clouds thật khó phân biệt trong tương lai.
4.4.2 Kiến trúc (Architecture)
Phần này trình bày mô hình kiến trúc của Grids và Clouds để làm nổi bật sự khác biệt trong hướng tiếp cận của cả hai. Trong khi Grids tập trung trên việc tích hợp các tài nguyên sẵn có gồm cả phần cứng, hệ điều hành, cở sở hạ tầng an ninh của các hệ
thống thì Clouds hướng đến các cấp độ khác nhau của dịch vụ nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu người sử dụng như SaaS, IaaS, PaaS.
Để hỗ trợ cho việc tạo ra các tổ chức ảo (Virtual Organizations) – một thực thể luận lý mà bên trong nú cỏc tài nguyên phân bố có thể được khám phá và chia sẻ như thể trong cùng một tổ chức, Grids đã định nghĩa và cung cấp một tập các giao thức chuẩn, phần mềm cơ sở (middleware), bộ công cụ và các dịch vụ được xây dựng trên tập giao thức này. Khả năng hoạt động liên kết và tính an toàn là những vấn đề chính được quan tâm cho cơ sở hạ tầng Grids bởi vì các tài nguyên có thể đến từ các miền quản trị khác nhau, có cả chính sách sử dụng tài nguyên cục bộ và toàn cục khác nhau, các nền tảng và cấu hình phần cứng và phần mềm cũng khác nhau về khả năng sử dụng và tính sẵn sàng của chúng.
Grids cung cấp các giao thức và dịch vụ ở 5 lớp khác nhau như được minh họa bởi hình sau:
Hình 4.2 Kiến trúc Grid
• Lớp Fabric gồm các tài nguyên phần cứng.
• Lớp connectivity định nghĩa các giao tiếp và chứng thực cốt lõi cho quá trình thao tác an toàn và dễ dàng qua mạng.
• Lớp resource định nghĩa các giao thức công bố, khám phá, đàm phán, giám sát, kế toán và thanh toán chi phí cho các hoạt động trờn cỏc tài nguyên riêng biệt.
• Lớp collective nắm giữ sự tương tác ngang qua các tập tài nguyên, dịch vụ thư mục cho phép giám sát và khám phá ra các tài nguyên tổ chức ảo.
• Cuối cùng là lớp application bao gồm các ứng dụng người dùng được xây dựng trên đầu của các giao thức.
Clouds được phát triển để giải quyết những bài toán tính toán mở rộng qua Internet trong đó một số giả thiết là khác biệt so với Grids. Clouds thường được xem như là một “hồ” tính toán và lưu trữ có thể được truy cập thông qua các giao thức chuẩn và qua một giao tiếp trừu tượng. Thật ra Clouds có thể được thực hiện được điều này nhưng công nghệ Grids đã tồn tại hàng thập niên nhưng hướng vào kiến trúc 4 lớp sau: • Lớp Fabric gồm các tài nguyên phần cứng.
• Lớp Unified Resource chứa các tài nguyên được trừu tượng hóa để có thể xuất hiện đồng nhất với người dùng.
• Lớp Platform thêm vào một tập các công cụ, phần mềm và dịch vụ trên lớp Unified Resource.
• Lớp Application là lớp chứa các ứng dụng chạy trên Clouds. Hình minh họa một kiến trúc của Clouds.
Hình 4.3 Kiến trúc Clouds
Kiến trúc của Clouds nhằm hướng đến ba mô hình dịch vụ sau: Software as a Service – SaaS, Platform as a Service – PaaS, Infrastructure as a Service – IaaS.
Tuy nhiên người sử dụng có thể yêu cầu đan xen hay tổng hợp các loại hình dịch vụ này.
• Infrastructure as a Service: Mô hình này cho phép cung cấp phần cứng, phần mềm và thiết bị với hình thức chi trả dựa trên tài nguyên sử dụng. Cơ sở hạ tầng có thể mở rộng hay thu nhỏ một cách linh hoạt tùy theo nhu cầu. Các ví dụ tiêu biểu là Amazon EC2 (Elastic Cloud Computing), S3 (Simple Storage Service).
• Platform as a Service: đưa ra môi trường tích hợp cấp cao để xây dựng, kiểm tra, và triển khai các ứng dụng tùy ý. Một cách tổng quát các nhà phát triển ứng dụng sẽ phải