Tìm hiểu điện toán đám mây và thử nghiệm ứng dụng trong hệ thống thông tin nhà trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG


Đặng Thị Thùy Linh

TÌM HIỂU ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN NHÀ TRƢỜNG

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2013







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN
Để có thể tìm hiểu, hoàn thiện luận văn và có đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm
nay, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới trƣờng Đại học công nghệ thông tin
và truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo môi trƣờng thật tốt cho tôi đƣợc học

tập, rèn luyện, tìm hiểu và trau dồi kiến thức trong suốt hai năm học vừa qua.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Viện Công nghệ thông
tin – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, những ngƣời đã tận tình dạy bảo tôi
cùng tập thể lớp trong suốt quá trình chúng tôi học tập tại trƣờng.
Đặc biệt tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Thanh Thủy, thầy đã
rất nhiệt tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện cho tôi thực
hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới
gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những ngƣời luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Luận văn có đƣợc một số kết quả nhất định, tuy nhiên không thể tránh khỏi
sai sót và hạn chế, kính mong đƣợc sự cảm thông và đóng góp ý kiến của thầy cô và
các bạn.
Thái Nguyên, ngày 02 tháng 01 năm 2013
Đặng Thị Thùy Linh


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn này là kết quả quá trình tìm
hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.





(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Đặng Thị Thùy Linh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỤC LỤC
Trang
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC
ĐIỆN TỬ 2
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây. 2
1.1.1. Khái niệm điện toán đám mây. 2
1.1.2. Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây. 5
1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) 5
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) 7
1.1.2.3. Hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service) 8
1.1.3. Các mô hình triển khai của điện toán đám mây. 8
1.1.3.1. Mô hình đám mây công cộng (Public Cloud) 9
1.1.3.2. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud) 9
1.1.3.3. Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) 10
1.1.4. Kiến trúc điện toán đám mây. 11
1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát 11

1.1.4.2. Các thành phần của điện toán đám mây 12
1.1.5. Các tầng kiến trúc của điện toán đám mây. 14
1.1.6. Các ƣu, nhƣợc điểm của điện toán đám mây. 16
1.1.6.1. Các ƣu điểm của điện toán đám mây 16
1.1.6.2. Các hạn chế của điện toán đám mây 18
1.1.7. Bảo mật trong điện toán đám mây. 20
1.2. Phân tích so sánh mô hình điện toán đám mây với các mô hình, kiến trúc
phần mềm khác. 22
1.2.1. Điện toán lƣới (grid computing) 22
1.2.2. Tính toán theo yêu cầu (Utility Computing) 25
ii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1.2.3. Dịch vụ web (Web service) 26
1.3. Các tính chất cơ bản của điện toán đám mây. 28
1.3.1. Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service) 28
1.3.2. Truy xuất diện rộng (Broad network access) 28
1.3.3. Dùng chung tài nguyên (Resource pooling) 29
1.3.4. Khả năng co giãn (Rapid elasticity) 29
1.3.5. Điều tiết dịch vụ (Measured service) 30
1.4. Tổng quan về vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin trong nhà trƣờng và sổ
liên lạc điện tử. 30
1.4.1. Tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong nhà trƣờng 30
1.4.2. Tổng quan về sổ liên lạc điện tử 31
1.5. Kết luận 32
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE 34
2.1. Điện toán đám mây theo công nghệ nguồn mở 34
2.1.1. Công nghệ nguồn mở. 34
2.1.2. Điện toán đám mây theo công nghệ nguồn mở. 34

2.2. Giải pháp điện toán đám mây của Google 37
2.2.1. Dịch vụ nền tảng điện toán đám mây của Google 37
2.2.2. Tổng quan về Google Apps 37
2.3. Công nghệ nền Google App Engine 41
2.3.1. Google App Engine 41
2.3.2. Các đặc điểm nổi bật của Google App Engine 42
2.3.3. Hạn chế 42
2.3.4. Thành phần của Google App Engine 43
2.3.5. Mô hình kiến trúc và các dịch vụ của Google App Engine 45
2.3.5.1. Tổ chức và lƣu trữ dữ liệu (Datastore) 46
2.3.5.2. Quản lý vùng nhớ đệm (Memcache) 51
2.3.5.3. Dịch vụ giao tiếp web (URL Fetch) 52
2.3.5.4. Dịch vụ thƣ điện tử (Mail) 52
2.3.5.5. Một số dịch vụ khác 52
iii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2.4. Các công cụ trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây của Google 53
2.4.1. Môi trƣờng phát triển 53
2.4.2. Công cụ quản lý ứng dụng 54
2.4.3. Xây dựng và triển khai ứng dụng trên GAE 54
2.4.3.1. Xây dựng ứng dụng 54
2.4.3.2. Triển khai ứng dụng 57
CHƢƠNG 3:XÂY DỰNG HỆ THỐNG SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ TRÊN NỀN
TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE 58
3.1. Bài toán sổ liên lạc điện tử. 58
3.2. Phân tích thiết kế hệ thống 58
3.2.1. Mô hình tổng thể hệ thống 58
3.2.2. Các mô hình ca sử dụng. 59

3.2.3. Các biểu đồ hoạt động 61
3.3. Một số giao diện chính 65
3.4. Kết luận 67
KẾT LUẬN 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

iv

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
Tên khoa học
Giải nghĩa
AJAX
Asynchronous Javascript and
XML
JavaScript và XML không
đồng bộ
AOP
Aspect Oriented Programming
Phƣơng pháp lập trình hƣớng
khía cạnh
API
Aplication Programming
Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
CIO
Chief Information Officer
Giám đốc công nghệ thông tin

CPU
Central Processing Unit
Đơn vị xử lý trung tâm
CSDLQH

Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ
CSS
Cascading Style Sheets
Tập tin định kiểu theo tầng
EC2
Amazon Elastic Compute
Cloud
Nền tảng tính toán của Amazon
FTP
File Transfer Protocol
Giao thức truyền tập tin
GAE
Google App Engine
Công nghệ nền tảng điện toán
đám mây của Google
GFS
Google File System
Hệ thống lƣu trữ tệp của
Google
HTML
HyperText Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
HTTP
HyperText Transfer Protocol
Giao thức truyền tin siêu văn bản

IaaS
Infrastructure as a Service
Hạ tầng nhƣ một dịch vụ
IMAP
Internet Message Access
Protocol
Giao thức truy cập thƣ
Internet
JDO
Java Data Objects
Các đối tƣợng dữ liệu Java
JDOQL
Java Data Objects Query
Language
Ngôn ngữ truy vấn dữ liệu
trong Datastore
JVM
Java Virtual Machine
Máy ảo Java
v

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

OGSA
Open Grid Service Architecture
Kiến trúc dịch vụ lƣới mở
PC
Personal Computer
Máy tính cá nhân
PaaS

Platform as a Service
Nền tảng nhƣ một dịch vụ
SaaS
Software as a Service
Phần mềm nhƣ một dịch vụ
SDK
Software Development Kit
Bộ công cụ phát triển phần mềm
SOA
Service Oriented Architecture
Kiến trúc hƣớng dịch vụ
SOAP
Simple Object Access Protocol
Giao thức truy cập đối tƣợng
đơn giản
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol
Giao thức truyền thƣ điện tử
đơn giản
SQL
Structured Query Language
Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc
TTDL
Data center
Trung Tâm Dữ Liệu
URL
Uniform Resource Locator
Địa chỉ truy cập tài nguyên
Internet
XML

eXtensible Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 2.1
Bảng ánh xạ giữa CSDLQH với App Engine Datastore
47
Bảng 2.2
Giá trị của các lớp thuộc tính
47
vii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hiệu hình vẽ
Tên hình vẽ
Trang
Hình1.1
Mô hình “Cloud Computing”
4
Hình 1.2
Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây
5

Hình 1.3
Các mô hình triển khai đám mây
11
Hình 1.4
Mô hình kiến trúc điện toán đám mây
12
Hình 1.5
Các thành phần của điện toán đám mây
13
Hình 1.6
Cơ sở hạ tầng các tầng của điện toán đám mây
14
Hình 1.7
Mô hình grid computing
22
Hình 1.8
Mô hình Tính toán theo yêu cầu
25
Hình 1.9
Mô hình Web service
27
Hình 2.1
Kiến trúc GAE
45
Hình 2.2
Ánh xạ thƣ viện chuẩn Java vào các dịch vụ của App
Engine
46
Hình 2.3
Giao diện quản lý ứng dụng

54
Hình 2.4
Cấu trúc một ứng dụng App Engine
56
Hình 2.5
Nội dung của tệp appengine-web.xml
56
Hình 2.6
Nội dung của tệp jdoconfig.xml
56
Hình 3.1
Mô hình tổng thể hệ thống
59
Hình 3.2
Mô hình ca sử dụng quản trị hệ thống
60
Hình 3.3
Các ca sử dụng của ngƣời dùng cuối
60
Hình 3.4
Ca sử dụng quản lý ngƣời dùng
60
viii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Hình 3.5
Ca sử dụng quản danh sách học sinh
61
Hình 3.6

Biểu đồ hoạt động cho chức năng đăng nhập
61
Hình 3.7
Biểu đồ hoạt động cho chức năng cập nhật điểm
61
Hình 3.8
Biểu đồ hoạt động cho chức năng xem điểm
62
Hình 3.9
Biểu đồ hoạt động cho chức năng gửi nhận xét
62
Hình 3.10
Biểu đồ tuần tự chức năng xem điểm
62
Hình 3.11
Biểu đồ tuần tự chức năng cập nhật điểm
63
Hình 3.12
Biểu đồ tuần tự chức năng gửi nhận xét
63
Hình 3.13
Biểu đồ tuần tự chức năng tạo sổ liên lạc
64
Hình 3.14
Biểu đồ tuần tự chức năng sửa thông tin học sinh
64
Hình 3.15
Giao diện đăng nhập hệ thống
65
Hình 3.16

Giao diện tạo sổ liên lạc
65
Hình 3.17
Giao diện nhập danh sách giáo viên
65
Hình 3.18
Giao diện nhập điểm
66
Hình 3.19
Giao diện xem điểm
66
Hình 3.20
Giao diện gửi nhận xét, phản hồi nhận xét
66
Hình 3.21
Bảng danh sách sổ liên lạc
67

1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỞ ĐẦU
Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ
liệu của riêng công ty cũng nhƣ dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài
toán đƣợc ƣu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể
quản lý đƣợc nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tƣ, tính toán rất
nhiều loại chi phí nhƣ chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị
viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng,
nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng nhƣ tính sẵn sàng cao

của dữ liệu. Nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu
đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ
tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và
lợi nhuận ngày càng cao hơn. Điện toán đám mây ra đời đã giúp giải quyết vấn đề
đó.
Điện toán đám mây là một xu thế phát triển tất yêu và ngày càng có tầm ảnh
hƣởng to lớn. Nhận thấy tính thiết thực của vấn đề này và đƣợc sự gợi ý của giáo
viên hƣớng dẫn, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu điện toán đám mây và thử nghiệm
ứng dụng trong hệ thống thông tin nhà trường” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày
trong 3 chƣơng, các nội dung cơ bản của luận văn đƣợc trình bày theo cấu trúc
nhƣ sau:
Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây và sổ liên lạc điện tử, trình bày
một số khái niệm cơ bản, kiến trúc điện toán đám mây, các dịch vụ và mô hình của
điện toán đám mây, tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong hệ thống thông
tin nhà trƣờng và ứng dụng sổ liên lạc điện tử.
Chương 2: Công nghệ điện toán đám mây của Google, trình bày về công nghệ
nguồn mở, giải pháp điện toán đám mây của Google với nền tảng là App Engine,
các dịch vụ của Google Apps
Chương 3: Xây dựng thử nghiệm sổ liên lạc điện tử trong hệ thống thông tin
nhà trƣờng trên nền tảng điện toán đám mây của Google
2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây.
1.1.1. Khái niệm điện toán đám mây.
Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu

của riêng công ty cũng nhƣ dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán
đƣợc ƣu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản
lý đƣợc nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tƣ, tính toán rất nhiều
loại chi phí nhƣ chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên,
chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng
cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng nhƣ tính sẵn sàng cao của dữ
liệu.
Từ một bài toán nhƣ vậy, chúng ta thấy đƣợc rằng nếu có một nơi tin cậy giúp
các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan
tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh
của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn.
Thuật ngữ “cloud computing” ra đời bắt nguồn từ một trong những hoàn cảnh
nhƣ vậy.
Điện toán đám mây (tiếng Anh: Cloud computing), còn gọi là điện toán máy
chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào
mạng Internet. Thuật ngữ “đám mây” ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa
vào cách đƣợc bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và nhƣ một liên tƣởng về
độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó. Ở mô hình điện toán này, mọi khả
năng liên quan đến công nghệ thông tin đều đƣợc cung cấp dƣới dạng các “dịch
vụ”, cho phép ngƣời sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp
nào đó trong “đám mây” mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công
nghệ đó, cũng nhƣ không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ
đó. Nói cách khác, các nguồn tính toán khổng lồ nhƣ các phần cứng (máy chủ),
phần mềm, và các d ịch vụ (chƣơng trình ứng dụng), , sẽ nằm tại các máy chủ ảo
3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

(đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọi ngƣời
kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.

Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm nhƣ phần
mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hƣớng công
nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng
những nhu cầu tính toán của ngƣời dùng. Ví dụ, dịch vụ Google Apps cung cấp
những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thƣờng, có thể truy nhập từ một trình
duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều đƣợc lƣu trữ trên các máy chủ. Với
các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm,
thậm chí hàng nghìn máy tính cũng nhƣ các phần mềm. Họ chỉ cần tập trung sản
xuất bởi đã có ngƣời khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ. Cloud computing
cho phép ngƣời dùng tiếp cận đến các tài nguyên tính toán và lƣu trữ khối lƣợng dữ
liệu khổng lồ mà không cần biết chúng ở đâu và đƣợc cấu hình nhƣ thế nào.
Điện toán đám mây đã trở thành một dịch vụ mở phổ biến trong lĩnh vực dịch vụ
công nghệ thông tin.
Các cơ sở kỹ thuật của điện toán đám mây bao gồm kiến trúc hƣớng dịch vụ
(SOA) và công nghệ ảo hóa của phần cứng và phần mềm với mục tiêu là chia sẻ tài
nguyên giữa các ngƣời sử dụng dịch vụ đám mây, các đối tác điện toán đám mây và
các nhà cung cấp điện toán đám mây trong hệ thống.
Sự phát triển mạnh mẽ của điện toán đám mây đã thu hút rất nhiều nhà khoa
học, các trƣờng đại học và cả các công ty công nghệ thông tin đầu tƣ nghiên cứu.
Rất nhiều chuyên gia đã đƣa ra định nghĩa của mình về điện toán đám mây. Mỗi
nhóm nghiên cứu đƣa ra định nghĩa theo cách hiểu, cách tiếp cận của riêng mình
nên rất khó tìm ra đƣợc một định nghĩa tổng quát nhất của điện toán đám mây. Dƣới
đây là một số ví dụ định nghĩa về điện toán đám mây.
4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 1.1. Mô hình “Cloud Computing” [3]
Điện toán đám mây là một mô hình xử lý dựa trên cơ sở Internet, nơi được chia

sẻ tài nguyên, phần mềm và thông tin cung cấp cho máy tính và các thiết bị khác
như điện thoại thông minh, … theo yêu cầu qua Internet [14].
Theo Ian Foster thì điện toán đám mây là một mô hình điện toán phân tán có
tính co giãn cao đồng thời hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức
mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và
co giãn linh động sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài
thông qua Internet [8].
Còn Rajkumar Buyya lại cho rằng điện toán đám mây là một loại hệ thống phân
bố và xử lý song song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động
cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận
dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng [9].
Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE, "Điện toán đám mây là hình mẫu trong
đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được
5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải
trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ". [13]
Tuy dƣới những cái nhìn khác nhau có những khái niệm về điện toán đám mây
khác nhau, nhƣng nó vẫn mang những tính chất đặc thù của nó là khả năng co giãn
linh hoạt, sự tiện lợi không phụ thuộc địa lý, điện toán đám mây cung cấp các dịch
vụ thông qua Internet, tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ đƣợc dùng chung, tự
phục vụ theo nhu cầu, chỉ trả chi phí cho những gì mình dùng, do đó làm giảm tối
đa chi phí cho ngƣời sử dụng. Chính điều này thu hút sự quan tâm của rất nhiều
doanh nghiệp bƣớc chân vào môi trƣờng điện toán đám mây.
1.1.2. Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây.
Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp nhiều loại
dịch vụ khác nhau. Tuy nhiên có ba loại dịch vụ điện toán đám mây cơ bản bao
gồm: phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service), nền tảng nhƣ một

dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) và cơ sở hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS -
Infrastructure as a Service).

Hình 1.2. Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây [3]
1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service)
Phần mềm hoạt động nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) là một
mô hình triển khai phần mềm đƣợc phát triển và hoạt động trên nền tảng Internet
đƣợc quản lý bởi nhà cung cấp và cho phép ngƣời dùng truy cập từ xa. Đối với các
phần mềm đóng gói truyền thống, ngƣời sử dụng thƣờng phải cài đặt vào hệ thống
máy tính cá nhân hoặc các máy chủ của họ. Còn dịch vụ SaaS, nhà cung cấp phần
mềm dịch vụ sẽ sở hữu phần mềm này và chạy phần mềm đó trên hệ thống máy tính
6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ở trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp. Khách hàng không sở hữu phần mềm này
nhƣng họ có thể thuê nó để tiết kiệm chi phí cho việc mua máy chủ và bản quyền
phần mềm.
Với mô hình cung cấp phần mềm truyền thống, nhà cung cấp cố gắng đáp ứng
các yêu cầu của ngƣời dùng thì với SaaS nhà cung cấp đƣa ra các giải pháp “một
cho tất cả”. Nghĩa là tất cả các khách hàng của một nhà cung cấp sản phẩm phần
mềm dịch vụ SaaS sẽ dùng chung một phần mềm. Mã chƣơng trình đƣợc dùng cho
tất cả khách hàng là giống nhau và không thể tuỳ chỉnh. Dựa trên những phản hồi
của khách hàng mà các nhà cung cấp SaaS thêm vào các tính năng hay chức năng
vào phần mềm nhằm cung cấp một phần mềm thích hợp nhất phục vụ cho số đông.
Các nhà cung cấp cho thuê dịch vụ SaaS cung cấp đồng thời một sản phẩm cho
nhiều khách hàng, giúp cho các nhà cung cấp sản phẩm phần mềm dịch vụ có thể
cung cấp cho khách hàng những sản phẩm thích hợp hơn với giá cả thấp hơn, nhờ
đó khách hàng có thể tiết kiệm chi phí hiệu quả và luôn đảm bảo chắc chắn sản
phẩm họ dùng sẽ đƣợc nâng cấp lên những phiên bản mới nhất.

Dịch vụ SaaS có các đặc tính sau:
- Truy cập và quản lý phần mềm thƣơng mại dựa trên mạng Internet.
- Các hoạt động đƣợc quản lý từ trung tâm thay cho mỗi vị trí của khách
hàng, cho phép khách hàng truy cập vào các ứng dụng từ xa thông qua trình duyệt.
- Việc phân phối phần mềm ứng dụng đƣợc thực hiện theo mô hình một-
nhiều (một đối tƣợng - nhiều ngƣời thuê) khác với mô hình một-một, kể cả kiến
trúc, giá cả và sự quản lý.
- Các nhà cung cấp SaaS xác định chi phí của phần mềm dựa theo yêu cầu
ngƣời sử dụng (per-user basis), trƣờ ng hợ p số ngƣờ i sƣ̉ dụ ng chỉ đạ t con số c ực tiểu
thì thƣờng phải cộng thêm phí tổn cho băng thông và không gian lƣu trữ dữ liệu. [3]
Ngoài những đặc tính nêu trên, SaaS còn có những lợi thế nhƣ sau:
- Khách hàng tiết kiệm đƣợc tiền do không phải mua các máy chủ hoặc
phần mềm khác để hỗ trợ sử dụng tất cả mọi thứ đều đƣợc sử dụng thông qua trình
duyệt.
7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- Khách hàng luôn có đƣợc các tính năng, chức năng mới nhất của các phần
mềm dịch vụ đƣợc cung cấp mà không cần lo lắng về việc cập nhật các bản vá lỗi
hay nâng cấp phần mềm bởi vì điều này đã đƣợc thực hiện bởi các nhà cung cấp
dịch vụ.
- Khách hàng luôn đƣợc đáp ứng với những sản phẩm tốt nhất trong thực tế
với giá thành thấp nhất có thể.
Bên cạnh những lợi thế trên thì mô hình SaaS cũng có một số nhƣợc điểm:
- Khách hàng sẽ bị phụ thuộc vào công nghệ mà nhà cung cấp đƣa ra cho họ,
giảm tính linh hoạt và sáng tạo, cảm thấy bức bối vì chỉ có quyền thực hiện những
việc trong phạm vi nhà cung cấp cho phép.
- Do phải cung cấp dịch vụ để đáp ứng cho nhiều đối tƣợng khách hàng,
trong đó những công ty lớn có khối lƣợng dữ liệu rất lớn nên đòi hỏi nhà cung cấp

phải có hệ thống máy chủ khổng lồ, nguồn tài chính hùng mạnh và hệ thống phải
đƣợc phân bố ở nhiều nơi. Vì vậy, chỉ có các hãng công nghệ lớn trên thế giới mới
có thể đáp ứng đƣợc những yêu cầu đó nhƣ Microsoft, Google, IBM,
Amazon,Yahoo, …
- Chi phí bảo trì, phát triển và cả trách nhiệm cho các sản phẩm phần mềm
cùng đội ngũ nhân viên sẽ tăng dần theo khối lƣợng dữ liệu khách hàng.
- Với các ứng dụng đƣợc triển khai trực tuyến trên mạng Internet, nếu đƣờng
truyền Internet bị gián đoạn thì công việc của khách hàng sẽ bị ảnh hƣởng.
Trƣớc những ƣu thế vƣợt trội của mô hình SaaS, đã có nhiều nhà cung cấp
dịch vụ SaaS, điển hình là Google. Hãng đã cung cấp bộ phần mềm gồm cả miễn
phí lẫn tính phí là Google Apps. Bộ phần mềm này có nhiều chức năng bao gồm thƣ
điện tử (Gmail), lịch trực tuyến (Google Calendar), trao đổi trực tuyến (Google
Talk), … và đặc biệt là gói phần mềm văn phòng (Google Documents &
Spreadsheets) thực hiện soạn thảo, bảng tính, [1]
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)
Khi khách hàng cần một môi trƣờng để phát triển ứng dụng, PaaS là một sự
lựa chọn tốt nhất. Nó mang đến môi trƣờng phát triển nhƣ một dịch vụ, phục vụ yêu
8

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

cầu của khách hàng. Khách hàng sẽ xây dựng ứng dụng chạy trên cơ sở hạ tầng của
nhà cung cấp và phân phối tới ngƣời sử dụng thông qua máy chủ của nhà cung cấp
đó. Khách hàng không cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dƣới
bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lƣu trữ, các công cụ, môi trƣờng phát
triển ứng dụng. Đặc biệt, PaaS sẽ giải quyết bài toán “địa lý” khi nhóm phát triển
ứng dụng ở những vùng địa lý khác nhau. Khi khách hàng cần môi trƣờng để triển
khai một ứng dụng, khách hàng sẽ gửi yêu cầu tài nguyên về CPU, bộ nhớ và dung
lƣợng lƣu trữ thông qua trình duyệt, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng yêu cầu
tài nguyên cho khách hàng. Từ đó khách hàng có thể triển khai ứng dụng nhanh

hơn, linh hoạt và ổn định hơn trong khi chỉ phải trả chi phí cho tài nguyên mà mình
sử dụng. Một số nhà cung cấp dịch vụ PaaS điển hình là Google App Engine,
Microsoft Azure, Force.com, …[1]
1.1.2.3. Hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service)
Với IaaS, khách hàng đƣợc cung cấp tài nguyên là “máy chủ ảo” (gồm bộ xử
lý, dung lƣợng lƣu trữ, các kết nối mạng, …) đƣợc ảo hóa từ cơ sở hạ tầng vật lý
của nhà cung cấp. Khách hàng sẽ cài hệ điều hành, triển khai và cấu hình ứng dụng.
Nhà cung cấp dịch vụ sẽ quản lý cơ sở hạ tầng cơ bản bên dƣới, khách hàng sẽ phải
quản lý hệ điều hành, lƣu trữ, các ứng dụng triển khai trên hệ thống và các kết nối
giữa các thành phần. Sử dụng dịch vụ này, khách hàng tránh đƣợc rủi ro khi đầu tƣ
cơ sở hạ tầng. Khi cần máy chủ cấu hình cao, khách hàng cấu hình thêm máy chủ,
bộ nhớ, CPU, … và ngƣợc lại. Điều này đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế của các
doanh nghiệp khi cần triển khai hệ thống mới, hệ thống của họ lúc đầu nhỏ, cần
máy chủ cấu hình thấp, nhƣng sau một thời gian hoạt động, mô hình hệ thống lớn
dần, cần máy chủ có cấu hình cao hơn, dịch vụ này sẽ sẵn sàng đáp ứng. Ở dịch vụ
này, điển hình là Amazon EC2, IBM Blue Cloud, [1]
1.1.3. Các mô hình triển khai của điện toán đám mây.
Với sự đa dạng các dịch vụ, điện toán đám mây đã đáp ứng đƣợc đa số yêu
cầu của khách hàng. Tuy nhiên, có những doanh nghiệp do yêu cầu về an toàn, an
ninh thông tin, trong đó những dữ liệu, thông tin quan trọng không thể công khai
9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

lên đám mây của các nhà cung cấp, hay có doanh nghiệp có thể vừa công khai một
số dữ liệu, thông tin, lại vừa bảo mật, quản lý một số thông tin khác trong hệ thống
của mình. Dó đó, dƣới góc nhìn an toàn, an ninh thông tin, điện toán đám mây đƣợc
chia thành ba mô hình triển khai bao gồm: đám mây công cộng (public cloud), đám
mây riêng (private cloud) và đám mây lai (hybrid cloud).
1.1.3.1. Mô hình đám mây công cộng (Public Cloud)

Trong mô hình đám mây công cộng (Public cloud), các hoạt động, chức năng
công nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên Internet, cho phép truy
cập tới các dịch vụ đƣợc hỗ trợ bởi công nghệ mà không cần phải biết, không yêu
cầu phải có kinh nghiệm hoặc phải làm chủ hạ tầng công nghệ để thực hiện các dịch
vụ đó. Nó còn đƣợc gọi là đám mây bên ngoài “external cloud.”
Các dịch vụ trên mô hình đám mây công cộng đƣợc nhà cung cấp dịch vụ
cung cấp cho mọi ngƣời sử dụng rộng rãi. Các dịch vụ đƣợc cung cấp và quản lý
bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của ngƣời dùng đều nằm trên hệ
thống đám mây.
Ngƣời sử dụng dịch vụ sẽ đƣợc lợi là chi phí đầu tƣ thấp, giảm thiểu rủi ro do
nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo
mật, … Một lợi ích khác của mô hình này là cung cấp khả năng co giãn theo yêu
cầu của ngƣời sử dụng.
Tuy nhiên, mô hình này có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu
và vấn đề an toàn dữ liệu. Trong mô hình đám mây công cộng, mọi dữ liệu đều nằm
trên đám mây và do nhà cung cấp dịch vụ đám mây đó bảo vệ và quản khiến cho
khách hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy không an toàn đối với những dữ liệu
quan trọng của mình khi sử dụng các dịch vụ trên mô hình này.
1.1.3.2. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud)
Trong mô hình đám mây riêng (Private cloud), các hoạt động, chức năng công
nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên mạng nội bộ Intranet. Nó
đƣợc xây dựng cho các chủ sở hữu của một tổ chức, và mọi giao dịch đƣợc thực
hiện bên trong tƣờng lửa (firewall) của tổ chức (thay cho Internet). Chủ đám mây
10

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

riêng không chia sẻ tài nguyên với các công ty, tổ chức khác. Nó còn đƣợc gọi là
đám mây bên trong “internal cloud.”.
Trong mô hình đám mây riêng, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ đƣợc xây dựng để

phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất. Nó cho phép một công ty phủ
các lớp ảo hóa và phần mềm quản lý lên cơ sở hạ tầng hiện có để liên kết các máy
chủ, lƣu trữ, mạng, dữ liệu và các ứng dụng. Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và
quản lý các ứng dụng đƣợc triển khai trên đó. Mô hình đám mây riêng có thể đƣợc
xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ công nghệ thông tin của doanh nghiệp hoặc
có thể thuê một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này. Điều này giúp cho
doanh nghiệp có thể kiểm soát tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lƣợng dịch vụ.
Nhƣ vậy, mặc dù tốn chi phí đầu tƣ nhƣng mô hình này lại cung cấp cho doanh
nghiệp khả năng kiểm soát và quản lý chặt chẽ những dữ liệu quan trọng.
1.1.3.3. Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud)
Mô hình đám mây công cộng thì dễ triển khai, chi phí thấp nhƣng chƣa đảm
bảo an toàn. Ngƣợc lại, mô hình đám mây riêng an toàn hơn nhƣng tốn chi phí và
khó triển khai. Do đó, nếu kết hợp đƣợc hai mô hình này lại với nhau thì sẽ khai
thác đƣợc những ƣu điểm của từng mô hình. Đó là ý tƣởng hình thành mô hình đám
mây lai.
Mô hình đám mây lai là sự kết hợp giữa đám mây công cộng và đám mây
riêng. Mô hình đám mây lai tích hợp cả các phƣơng pháp dịch vụ bên trong và bên
ngoài. Các qui tắc và chính sách sử dụng dịch vụ đƣợc tổ chức công bố dựa trên các
yêu cầu về an ninh, kiến trúc sao cho các hoạt động và các nhiệm vụ đƣợc phép
thực hiện nhƣ ở bên trong hoặc bên ngoài tƣơng ứng. Trong đó, doanh nghiệp sẽ đi
thuê ngoài các dịch vụ của đám mây công cộng để giải quyết và xử lý các chức
năng nghiệp vụ và dữ liệu không quan trọng. Đồng thời, doanh nghiệp sẽ giữ lại các
chức năng nghiệp vụ và dữ liệu quan trọng trong tầm kiểm soát trên đám mây riêng.
11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 1.3. Các mô hình triển khai đám mây [10]
Tuy nhiên một khó khăn khi áp dụng mô hình đám mây lai là làm sao triển

khai cùng một ứng dụng trên cả hai phía “đám mây công cộng” và “đám mây riêng”
mà nó vẫn có thể kết nối, trao đổi dữ liệu và hoạt động một cách hiệu quả.
Doanh nghiệp có thể chọn để triển khai các ứng dụng trên đám mây công
cộng, đám mây riêng hay đám mây lai tùy theo nhu cầu cụ thể. Mỗi mô hình đều có
điểm mạnh và yếu riêng. Các doanh nghiệp phải cân nhắc đối với các mô hình điện
toán đám mây mà họ chọn. Đồng thời, họ có thể sử dụng nhiều mô hình để giải
quyết các vấn đề khác nhau. Nhu cầu về một ứng dụng có tính tạm thời có thể triển
khai trên đám mây công cộng bởi vì nó giúp tránh việc phải mua thêm thiết bị để
giải quyết một nhu cầu tạm thời. Tƣơng tự, nhu cầu về một ứng dụng thƣờng trú
hoặc một ứng dụng có những yêu cầu cụ thể về chất lƣợng dịch vụ hay vị trí của dữ
liệu thì nên triển khai trên đám mây riêng hoặc đám mây lai.
1.1.4. Kiến trúc điện toán đám mây.
1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát
Phầ n lớ n h ạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của
những dịch vụ đáng tin cậy đƣợc phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu (Data
center) đƣợc xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau của các
công nghệ ảo hóa. Những dịch vụ này có thể đƣợc truy cập từ bất kỳ đâu trên thế
giới, trong đó “đám mây” là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có
nhu cầu của khách hàng.
12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


Hình 1.4. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây [3]
Tất cả các tài nguyên tính toán (phần cứng, phần mềm) đƣợc tổ chức thành
catalog các dịch vụ (Services Catalog). Các dịch vụ này đƣợc cung cấp lên mạng
Internet ở các Server trong các đám mây thông qua các công cụ cung cấp dịch vụ
(Provisioning Tool). Các dịch vụ đƣợc tƣơng tác với ngƣời sử dụng thông qua các
phần giao diện tƣơng tác ngƣời sử dụng (User Interaction Interface). Tất cả các dịch

vụ đƣợc quản lý bởi Quả n lý hệ thố ng (Systems Management) và đƣợc theo dõi bởi
hệ thống giám sát (Monitoring & Metering). [3]
1.1.4.2. Các thành phần của điện toán đám mây
Trong nhiều thập kỷ qua, các hãng công nghệ thông tin đã tốn nhiều công sức,
thời gian, tài nguyên để xây dựng cơ sở hạ tầng và cung cấp chúng để dành thế cạnh
tranh. Phần lớn các trƣờng hợp theo cách tiếp cận đó dẫn đến kết quả:
- Những vùng lớn các khả năng tính toá n không đƣợc sử dụng hết công suất.
- Trong nhiề u trƣờ ng hợ p phải tận dụng những máy tính không đủ mạnh để làm
các máy chủ, trong khi rất nhiều máy chủ mạnh lại không đƣợc sử dụng hết công
suất.
- Chi phí cho các ứng dụng giải quyết các bài toán đặt ra trong thực tế là rất cao,
tốn kém.
13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Điện toán đám mây đƣợc phát triển để khắc phục những nhƣợc điểm trên.
Kiến trúc điện toán đám mây gồm 6 thành phần chính liên quan với nhau nhƣ trong
hình sau.

Hình 1.5. Các thành phần của điện toán đám mây[1]
- Infrastructure: Cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây là phần cứng đƣợc cung
cấp nhƣ là các dịch vụ, nghĩa là đƣợc chia sẻ và có thể sử dụng lại dễ dàng. Các tài
nguyên phần cứng đƣợc cung cấp theo các thời gian cụ thể theo yêu cầu. Dịch vụ
kiểu này giúp cho việc giảm chi phí bảo hành, chi phí sử dụng, …
- Storage: Lƣu trữ đám mây (Cloud Storage) là khái niệm tách dữ liệu khỏi quá
trình xử lý và chúng đƣợc lƣu trữ ở những vị trí từ xa. Lƣu trữ đám mây cũng bao
gồm cả các dịch vụ cơ sở dữ liệu, ví dụ nhƣ BigTable của Google, SimpleDB của
Amazon…
- Platform: Là dịch vụ cho việc phát triển phần mềm ứng dụng và quản lý các

yêu cầu phần cứng, nhu cầu phần mềm. Ví dụ nền dịch vụ nhƣ khung ứng dụng
Web (Web application frameworks), Web hosting,
- Application: Ứng dụng đám mây là một đề xuất về kiến trúc phần mềm sẵn
sàng phục vụ nhằm loại bỏ sự cần thiết phải mua phần mềm, cài đặt, vận hành và
duy trì ứng dụng tại máy bàn/ thiết bị (desktop/device) của ngƣời sử dụng. Ứng
dụng đám mây loại bỏ đƣợc các chi phí,tài nguyên để bảo trì và vận hành các
chƣơng trình ứng dụng.