QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG TRONG THƯ VIỆN SỐ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÀI THU HOẠCH MÔN
TÍNH TOÁN LƯỚI
ĐỀ TÀI:
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN TRONG ĐIỆN
TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG
TRONG THƯ VIỆN SỐ
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Phi Khứ
Người thực hiện: Đinh Đức Khoa
Mã số: CH1102003
Lớp: Cao học khóa 6
Hà Nội – 7/2013
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
MỤC LỤC

MỤC LỤC 1
LỜI MỞ ĐẦU 2
I. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 3
II. QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN 16
 16
III. MỘT SỐ GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN 20
 20
IV. ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 25
 25
KẾT LUẬN 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 1
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số

LỜI MỞ ĐẦU

Điện toán đám mây (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 được bố
trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và như một liên tưởng 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
được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người 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 như không cần quan tâm đến các cơ sở
hạ tầng phục vụ công nghệ đó. Theo tổ chức xã hội máy tính IEEE "Nó là hình mẫu
trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được
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
Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như “phần
mềm dịch vụ”, “Web 2.0” và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hướng công
nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng
những nhu cầu điện toán của người dùng. Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp
những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình
duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ.
Điện toán đám mây là một cuộc cách mạng đang làm thay đổi bản chất của
công nghệ thông tin và tác động mạnh đến mọi lĩnh vực trong đó có hoạt động thư
viện. Khái quát điện toán đám mây và phác thảo xu thế tất yếu của việc ứng dụng
thư viện số trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây là yêu cầu cấp bách hiện nay.
Chân thành cám ơn!
Đinh Đức Khoa
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 2

Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
I. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

I.1. Khái niệm
Thuật ngữ điện toán đám mây (ĐTĐM) với tên gọi phổ biến là “Cloud
Computing” có nhiều cách định nghĩa khác nhau, tùy thuộc vào cách khai thác, vận
hành của nhà cung cấp. Sau đây là 3 định nghĩa về điện toán đám mây.
- Theo định nghĩa của SYS-CON Media Inc: “ĐTĐM là một hệ thống bao gồm
nhiều máy tính sao cho các tài nguyên gồm: nguồn điện (power), khả năng lưu trữ
(storage), platform và các dịch vụ được trừu tượng hóa, ảo hóa , có tính co dãn động
và quản lý để cung cấp cho người dùng qua Internet”.
- Theo định nghĩa của NIST: “ĐTĐM là một mô hình phổ biến, thuận lợi, có khả
năng truy cập Internet để chia sẻ cấu hình về nguồn tài nguyên một cách nhanh chóng
và bắt đầu với một chi phí tối thiểu hoặc tương tác các dịch vụ được cung cấp.”
 Tự phục vụ theo yêu cầu: người sử dụng có thể tự chủ trong quá trình cung
cấp khả năng tính toán mà không đòi hỏi có sự tương tác giữa con người với
nhà cung cấp dịch vụ.
 Độ co giãn cao: nghĩa là có khả năng thay đổi nhanh chóng về quy mô tùy
thuộc vào nhu cầu cụ thể của người dùng tại thời điểm khác nhau.
- Theo định nghĩa của CISCO: “ĐTĐM là thông tin về nguồn tài nguyên và dịch
vụ được trừu tượng từ cơ sở hạ tầng cơ bản, cung cấp theo yêu cầu và quy mô trong
một môi người đa người sử dụng.
 Theo yêu cầu: các nguồn tài nguyên được cấp quyền ngay lập tức khi cần
thiết, bắt đầu khi không có yêu cầu và chỉ lập hóa đơn khi có sử dụng.
 Theo quy mô: cung cấp dịch vụ các nguồn tài nguyên ảo vô hạn có sẵn để
đáp ứng được nhu cầu thực sự của nó.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 3
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số

 Theo môi trường đa người sử dụng: các nguồn tài nguyên cung cấp cho nhiều
người sử dụng từ một hiện thực đơn nhất, tiết kiệm được chi phí cho quá trình
cung cấp.
I.

2.

L

ị c

h s

ử

p

h á

t t r

i ể

n
Quá trình phát triển ĐTĐM liên quan tới hai yếu tố gồm: Các tiện ích về tính
toán lưới và coi phần mềm như là một dịch vụ để kinh doanh. Các mốc phát triển
chính trong quá trình hình thành ĐTĐM :
- Năm 1961, John MaCarthy đã chuyển việc tính toán như là một tiện ích.
- Năm 1969, J.C.R. Licklider đã đưa ra ý tưởng liên kết giữa các máy tính lại với
nhau để truy cập và thực hiện các ứng dụng tại bất kì nơi đâu.

- Năm 1999, công ty Salesforce đã cung cấp các ứng dụng dựa qua web site:
salesforce.com.
- Năm 2002, công ty Amazon đã đưa ra dịch vụ ĐTĐM trong việc lưu trữ và tính
toán qua web site: amazon.com.
I.3 . Kiến trúc của điện toán đám mây:
Điểm chủ yếu trong cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây hiện nay bao gồm các
dịch vụ tin cậy được phân phối qua trung tâm dữ liệu và được xây dựng trên các máy
chủ với các công nghệ ảo hóa khác nhau. Các dịch vụ này có thể truy cập được từ bất
kỳ nơi nào trên thế giới, và “đám mây” là điểm truy cập duy nhất đáp ứng tất cả nhu
cầu của người dùng máy tính. Việc cung cấp đám mây phải phù hợp với yêu cầu của
khách hàng về chất lượng dịch vụ và mức độ chấp nhận của dịch vụ. Các tiêu chuẩn
mở và phần mềm nguồn mở cũng quyết định đến sự lớn mạnh của điện toán đám mây.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 4
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Hình 1. Kiến trúc của điện toán đám mây
Kiến trúc đám mây gồm: nền tảng đám mây (Cloud Platform), các dịch vụ đám
mây (Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ đám mây
(Cloud Storage).
I.3. 1. Đặc tính:
Nói chung khách hàng không cần sở hữu cơ sở hạ tầng, họ sẽ chỉ phải trả cho
những gì họ sử dụng. Việc chia sẻ giữa nhiều người thuê giúp tận dụng nguồn tài
nguyên máy tính và giảm phí tổn.
Một số nhà cung cấp bao gồm Amazon, Google và Yahoo. Gần đây, Microsoft
cũng giới thiệu dịch vụ điện toán đám mây mới là Windows Azure. Những dịch vụ
này có thể được truy cập nhờ Microsoft Visual Studio bằng cách cài đặt Windows
Azure SDK và Windows Azure Tools cho Visual Studio.
Điện toán đám mây có những đặc điểm chính bao gồm: tránh phí tổn cho khách
hàng; độc lập thiết bị và vị trí; cho phép khách hàng truy cập hệ thống từ bất kỳ nơi

nào hoặc bằng bất kỳ thiết bị gì; nhiều người sử dụng: giúp chia sẻ tài nguyên và giá
thành, cho phép tập trung hóa cơ sở hạ tầng, tận dụng hiệu quả các hệ thống; phân
phối theo nhu cầu sử dụng; quản lý được hiệu suất; tin cậy; khả năng mở rộng; cải
thiện tài nguyên; khả năng duy trì.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 5
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
I.3.2. Thành phần:
Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động
qua lại lẫn nhau:
Hình 2: Thành phần của điện toán đám mây
• Client (lớp khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng
và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng
dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và
đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần
mềm).
• Application (lớp ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ
phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không
cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng
dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ.
- Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở
phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông
qua Website.
- Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản,
bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”.
• Platform (lớp nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của
dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp
ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ

HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 6
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở
hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình.
• Infrastructure (lớp cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là
môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server,
phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có
đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là
miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private
Server).
• Server (lớp server - máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm
máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám
mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh để đám ứng nhu
cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng
cao của họ.
I. 4 . Cấu hình cơ bản của ứng dụng đám mây:
Các dịch vụ điện toán đám mây thông thường bao gồm 3 cấu hình: Dịch vụ phần
mềm (SaaS), cho phép người dùng truy cập các ứng dụng được cung cấp bởi các nhà
cung cấp dịch vụ đám mây ngoại và nội bộ; Dịch vụ nền tảng (PaaS), các phần mềm
và dịch vụ thiết yếu chạy trên máy chủ hệ điều hành như các công cụ phát triển, cơ sở
dữ liệu, trung gian, phần mềm bảo mật và xác thực; Dịch vụ Cơ sở hạ tầng (IaaS), cho
phép các tổ chức tự cung cấp các hệ điều hành nền như Windows hay Linux bằng
phương thức trả trước. Sử dụng IaaS sẽ giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi cho việc
mua và lắp đặt máy chủ cũng như tạo ra một nền tảng kinh doanh mạnh mẽ cho nhiều
tổ chức. Một đặc điểm thiết yếu của điện toán đám mây là “tính đàn hồi”. Tính đàn
hồi này giúp cung cấp hàng trăm dịch vụ cũng như đóng lại khi đã hoàn thành một
cách dễ dàng và nhanh chóng. Khi sử dụng IaaS, các tổ chức gần như không cần lo
lắng về chi phí sau khi đã đóng dịch vụ, cũng giống như việc tiền điện sẽ không còn
được tính sau khi bóng đèn đã tắt. Tính đàn hồi đám mây này được cho là một yếu tố

quan trọng giúp giảm chi phí, từ chuyên môn còn gọi là “bùng nổ đám mây”.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 7
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Mô hình kết nối điện toán đám mây gồm 4 loại: nội bộ, công cộng, lai ghép, và
cộng đồng. Đám mây nội bộ như đã nói ở phần trước được lắp đặt trên mạng lưới nội
bộ của công ty, sử dụng phương thức đa người dùng, và độc quyền cho tổ chức nội bộ.
Trong khi đó, dịch vụ đám mây công cộng có thể được truy cập từ các kết nối internet
toàn cầu, qua đó cơ sở hạ tầng và các dịch vụ cũng được chia sẻ bởi hàng nghìn người
dùng trả trước. Đám mây ghép lai là sự pha trộn có chọn lọc của đám mây cá nhân và
công cộng, còn được gọi là “bùng nổ đám mây”. Bùng nổ đám mây được tạo ra khi
sức chứa của mạng nội bộ bị quá tải và phần công việc chưa thực hiện sẽ được chuyển
sang cho các nhà cung cấp ngoài. Vỡ đám mây giúp tránh suy thoái dịch vụ trong bối
cảnh các nhu cầu IT dễ biến đổi, cũng như tại các thời điểm nhu cầu tăng cao. Bùng
nổ đám mây được cho là một giải pháp tiềm năng giúp giảm chi phí cho điện toán
đám mây; vì suy cho cùng, không bao giờ nên chi trả cho những gì mà bạn không sử
dụng. Cuối cùng, khái niệm ít phổ biến hơn đó là đám mây cộng đồng - tập hợp các
đám mây của các tổ chức có sự tin cậy và khả năng hợp tác với nhau. Thông thường,
các tổ chức chính phủ và cộng đồng khoa học sử dụng đám mây cộng đồng để chia sẻ
nguồn dữ liệu, trong khi vẫn giữ được tính độc lập nhất định.
I. 5 . Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây :
Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây” bao
gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.
Hình 3: Hạ tầng thiết bị được chứa ở lớp Back-End, và giao diện người dùng của các
ứng dụng được chứa tại lớp Front-End
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 8
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số

Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện
thông qua giao diện người dùng. Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, họ
sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy
trên lớp Back-end nằm ở “đám mây”. Lớp Back-end bao gồm các cấu trức phần cứng
và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động
thông qua giao diện đó.
Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, do
vậy các ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạt
được hiệu suất cao nhất. Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạt cho
người dùng. Tuy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các
đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần
cứng như sử dụng máy tính cá nhân. Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế
của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng
máy tính thông thường.
I. 6 . Sự khác biệt giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống
Trong mô hình điện toán truyền thống, các cá nhân, doanh nghiệp sẽ xây dựng
riêng cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tự cung cấp các dịch vụ cho các hoạt động thông tin
đặc thù của mình. Với mô hình này, mọi thông tin sẽ được lưu trữ, xử lý nội bộ và họ
sẽ trả tiền để triển khai, duy trì cơ sở hạ tầng đó (mua thiết bị phần cứng, phần mềm
chuyên dụng, trả lương cho bộ phận điều hành ).Khác với mô hình điện toán truyền
thống, điện toán đám mây lưu trữ và xử lý toàn bộ thông tin trong đám mây Internet.
Mọi công nghệ, kỹ thuật, cơ sở hạ tầng cũng như chi phí triển khai trong đám mây sẽ
do nhà cung cấp đảm bảo xây dựng và duy trì. Do đó, thay vì phải đầu tư từ đầu rất
nhiều tiền cho chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng riêng, các cá nhân, doanh nghiệp trong
quá trình hoạt động sẽ chỉ phải trả số tiền vừa đủ theo nhu cầu sử dụng của mình (pay-
for-what-you-use).
Như vậy, mô hình này có rất nhiều lợi ích như sử dụng hợp lý nguồn vốn, điều
hòa chi tiêu tính toán theo thực tế sử dụng, luôn hưởng năng suất tính toán theo cam
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003

Trang: 9
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
kết của nhà cung cấp dịch vụ, tận dụng được sức mạnh của Internet và các siêu máy
tính, giảm cơ bản trách nhiệm quản lý hệ thống CNTT nội bộ.
I .

7

.

P

h â

n l

oại

lớ p

dị c

h v

ụ
Hệ thống ĐTĐM được phân loại thành 4 lớp dịch vụ:
1. Software as a Service (SaaS): các ứng dụng được phân phối qua mạng dựa
trên quá trình đăng ký dịch vụ và theo yêu cầu. Chẳng hạn: Salesforce, Google,
Microsoft …
2. Platform as a Service (PaaS): bao gồm môi trường thực hiện, các

framework phát triển phần mềm và các thành phần được chuyển giao (kèm theo bản
quyền phần mềm) qua mạng dưới dạng tính tiền theo thời gian sử dụng (pay-as-
you- go). Chẳng hạn ứng dụng tìm kiếm :Google Apps Engine, Amazon Web
Services.
3. Infrastructure as a Service (IaaS): là nơi dùng để tính toán và lưu trữ được
chuyển giao qua mạng dưới dạng tính tiền theo thời gian sử dụng. Chẳng hạn: hệ
thống Amazon EC2.
4. IT foundation: nhằm xây dựng các khối cơ bản cho các lớp phía trên nó.
Hình 4 mô tả điện toán đám mây dưới góc nhìn 3D cho các lớp vừa được phân
loại
phía trên.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 10
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Hình 4. ĐTĐM dưới góc nhìn
3D.
I

.

8

.

P

h â

n l

oại

t

h e

o vị t r

í
Dựa vào tiêu chí vị trí nơi các cloud đóng vai trò là máy chủ, ĐTĐM được chia
thành 4 loại (Hình 5): Private Cloud, Public Cloud, Hybrid cloud và Community
Cloud.
Hình 5. Phân loại ĐTĐM dựa vào vị
trí.
I .

8

.

1.

Pu b lic C l

oud
Public Cloud được định nghĩa như sau:
- Cơ sở hạ tầng tính toán được lưu tại nhà cung cấp dịch vụ đó và có sự chia
sẻ cơ sở hạ tầng này giữa các tổ chức với nhau.
- Người dùng không nhìn thấy được vị trí đặt máy chủ trong cơ sở hạ tầng

ĐTĐM.
Các nhà cung cấp dịch vụ public cloud có thể kể tới là: Amazon, Winsdow
Azure, Google Apps…
I

.

8

.

2.

Private Cloud
Private Cloud được định nghĩa như sau:
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 11
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
- Cơ sở hạ tầng tính toán được quyết định bởi khách hàng. Vì vậy, đương
nhiên khách hàng sẽ biết được vị trí máy chủ đặt ở đâu và không có sự chia sẻ giữa
các tổ chức với nhau.
- Do chỉ có mỗi khách hàng sử dụng nên chi phí thông thường khách hàng bỏ
ra sẽ tốn hơn nhiều và nâng cao được tính bảo mật hơn Public Cloud.
Điển hình cho nhà cung cấp Private Cloud có thể kể tới là trang eBay.com.
I

.

8

.

3.

Community C l

oud
Community Cloud được định nghĩa như sau:
- Cơ sở hạ tầng được chia sẻ giữa các tổ chức có cùng một mối quan tâm
chung với nhau như bảo mật, thẩm quyền, chuyên môn…
- Được quản lý nội bộ bởi những tổ chức trong nhóm hoặc giao cho bên thứ ba
(a third-party) đáng tin cậy để quản lý.
- Vị trí đặt máy chủ có thể ở trong hoặc ngoài nhóm.
- Chi phí bỏ ra của những người sử dụng trong Community Cloud thường sẽ
ít hơn Public Cloud nhưng sẽ tốn nhiều hơn Private Cloud.
I

.

8

.

4.

Hy b r i

d C l

oud
Hybrid Cloud được định nghĩa như sau:
-
Đây là sự kết hợp giữa hai hay nhiều loại cloud kể trên (Private Cloud, Public
Cloud, Community Cloud) để hình thành nên một Hybrid Cloud.
- Do có sự kết hợp trên nên máy chủ được quản lý giống như Public Cloud và
các ứng dụng liên quan đến bảo mật được quản lý như Private Cloud.
Bùng nổ điện toán đám mây (cloud bursting) là thuật ngữ dùng để xác định một
hệ thống tổ chức sử dụng cơ sở hạ tầng riêng của mình cho việc sử dụng bình thường,
nhưng lại sử dụng điện toán đám mây trong giờ cao điểm.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 12
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Các giai đoạn phát triển của cloud có thể được trình bày tóm lược qua (Hình 6)
gồm có 4 giai đoạn từ quá trình lưu trữ dữ liệu tự phát ở nhiều trung tâm khác nhau
cho đến hình thành quá trình sử dụng chung các nguồn ứng dụng qua sự kết hợp của
nhiều loại cloud khác nhau.
Hình 6. Các giai đoạn phát triển
Cloud.
I. 8 .5. Lợi ích của điện toán đám mây
Nói chung trong hầu hết các trường hợp, doanh nghiệp cần phải điều
chỉnh lại chiến lược sử dụng hạ tầng công nghệ thông tin để giảm chi phí sản xuất,
và một trong các xu hướng được tính đến là sử dụng mô hình điện toán đám mây với
những lợi ích điển hình được liệt kê dưới đây:
• Giảm chi phí
Mô hình điện toán đám mây có chi phí thấp hơn so với mô hình sử dụng hạ
tầng công nghệ thông tin truyền thống vì phí sử dụng được trả theo dịch vụ và thời
gian, mà khách hàng không phải đầu tư quá nhiều vào cơ sở hạ tầng và giảm được
chi phí vận hành và bảo trì. Còn trong trường hợp mô hình điện toán riêng thì chi phí

ban đầu và chi phí định kỳ thấp hơn nhiều so với mô hình hạ tầng công nghệ thông tin
truyền thống.
• Tăng khả năng lưu trữ
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 13
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Với cơ sở hạ tầng quy mô lớn được do nhà cung cấp mang lại, việc lưu trữ và
bảo trì khối lượng lớn dữ liệu có thể được tiến hành dễ dàng. Việc tăng đột ngột khối
lượng công việc cũng được xử lý hiệu quả, vì các đám mây có thể được mở rộng một
cách dễ dàng và linh hoạt. Khách hàng cũng không phải quan tâm đến các thay đổi
trong công nghệ lưu trữ, điều mà trước kia có thể gây ra vấn đề khi có chuyển đổi
lớn về công nghệ và phương tiện lưu trữ đặc biệt đối với những khối lượng dữ liệu
lớn.
• Tăng tính linh hoạt
Tính linh hoạt cao là một yêu cầu vô cùng quan trọng trong kinh doanh. Với các
doanh nghiệp phải điều chỉnh nhanh khi điều kiện kinh doanh thay đổi, tốc độ cung
cấp dịch vụ là rất quan trọng. Điện toán đám mây nhấn mạnh vào việc đưa các ứng
dụng và sản phẩm ra thị trường một cách nhanh chóng, bằng cách sử dụng các modul
xây dựng sẵn thích hợp nhất cho việc triển khai.
I. 8 .6. Thách thức của điện toán đám mây
Tại sao bạn muốn chạy mã của bạn trên một nền tảng điện toán đám mây thay vì
trên các máy tính riêng của bạn? Có một số lý do thực tế, đơn giản. Bạn không phải
mua và cài đặt lên tất cả các máy tính đó. Nếu đó là khía cạnh duy nhất của điện toán
đám mây, thì nó sẽ không khác hơn là một dịch vụ máy chủ lưu trữ. Ưu điểm chính
của điện toán đám mây là có thể nhanh chóng bật và tắt các ứng dụng ("spin up") và
có thể phát triển linh hoạt năng lực tính toán của bạn khi cần thiết. Ít nhất, bất kỳ nền
tảng điện toán đám mây nào cũng có thể liên tục cung cấp tài nguyên điện toán càng
ngày càng lớn theo yêu cầu. Một số nền tảng cũng cung cấp các nền tảng phát triển
dùng chung, phổ biến trên điện toán theo yêu cầu.Tóm lại, điện toán đám mây cho

phép tổ chức của bạn nhanh chóng triển khai các ứng dụng và phát triển chúng để đáp
ứng các nhu cầu của doanh nghiệp. Điện toán đám mây có một số thách thức là :
Một trong những vấn đề rõ ràng nhất với điện toán đám mây là dữ liệu được
cung cấp cho ứng dụng của bạn nằm ngay trong đám mây, cùng với ứng dụng của
bạn. Dữ liệu của bạn có thể rất nhạy cảm, chẳng hạn như thông tin nhận dạng cá nhân
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 14
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
về khách hàng của bạn hoặc về các công cụ tài chính và các hồ sơ giao dịch. Bạn cũng
có thể có dữ liệu không nhạy cảm nhưng lại rất có giá trị, chẳng hạn như thông tin
tổng hợp về những người dùng của bạn và cách họ sử dụng ứng dụng của bạn. Với
thông tin quan trọng được lưu trữ trong đám mây, bạn phải hiểu nền tảng đó có an
toàn hay không.
Ai truy cập dữ liệu của bạn trong đám mây không phải là điều duy nhất cần lo
lắng. Tính toàn vẹn của dữ liệu đó mới là quan trọng. Hư hỏng của máy phải được dự
kiến, vì vậy điều quan trọng là dữ liệu của bạn có thể được sao lưu và phục hồi trong
trường hợp có hư hỏng. Một nền tảng có cung cấp sao lưu và phục hồi dữ liệu hoặc ít
nhất là làm cho nó có khả năng cho những khách hàng cần điều này không? Độ tin
cậy của ứng dụng của bạn rõ ràng rất quan trọng. Những loại thỏa thuận mức dịch vụ
nào được một nền tảng cụ thể cung cấp?
I .

9

. C

ác

đ ặc

đi ể

m t r

o n g ĐTĐM
I .

9

.

1.

Ưu đi ể

m
Khi sử dụng các ứng dụng trên ĐTĐM, người dùng sẽ có những ưu điểm sau:
- Lợi ích về chi phí: người dùng chỉ cần trả các chi phí liên quan tới vận hành hệ
thống và chi phí sử dụng có ứng dụng. Nghĩa là người dùng sử dụng bao nhiêu thì chỉ
cần trả chi phí cho mục đích đó mà thôi.
- Tính linh hoạt: nhanh chóng cung cấp dung lượng phù hợp cho nhu cầu sử
dụng, dễ dàng thay đổi các khối lượng công việc với nhau.
- Cải thiện khả năng tự động hóa: cung cấp đủ các dịch vụ cần thiết theo yêu cầu
người sử dụng.
- Tập trung vào khả năng cốt lõi: nghiên cứu các lợi ích của nguồn tài nguyên
chung trong ĐTĐM để cung cấp các dịch vụ cần thiết cho người sử dụng dưới sự điều
tiết và giám sát của cơ quan trực thuộc chính phủ.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003

Trang: 15
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
- Tính bền vững: ĐTĐM có năng lượng tiêu thụ ít hơn so với một trung tâm lưu
trữ dữ liệu thông thường trong cùng phương diện lưu trữ dữ liệu.
1 .

9

.

2.

Nh ư ợ

c đi ể

m
Tuy nhiên, trước những ưu điểm khi sử dụng ứng dụng trên ĐTĐM, ĐTĐM
cũng có một số nhược điểm:
- Cần phải có đường truyền Internet tốc độ cao để thực hiện ứng dụng.
- Đáp ứng được yêu cầu về bảo mật và cấu hình của hệ thống.
- Khả năng cộng tác giữa các ĐTĐM của nhiều tổ chức khác nhau.
II. QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN

II.1. Tổng quan
Hình 7. Mô tả các tầng quản lý tài nguyên trong ĐTĐM.
Quản lý tài nguyên trong ĐTĐM (Hình 7) được chia thành 3 tầng:
- Tầng Infrastructure: dùng để quản lý các tài nguyên tính toán như máy tính,
RAM, nơi lưu trữ dữ liệu và hạ tầng mạng.
- Tầng Platform: bao gồm Object Storage, Identity, môi trường thực thi, queue

và Database.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 16
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
- Tầng Application: bao gồm các ứng dụng như ứng dụng theo dõi, giao tiếp,
cộng tác
II

.

2.

C

ác

d ạ

n g

t ài

n g

u y ê

n
Dựa trên việc quản lý tài nguyên ở 3 tầng trên trong ĐTĐM, các tài nguyên được
phân thành hai dạng chính:

- Tài nguyên vật lý (physical resources): máy tính, đĩa lưu trữ, cơ sở dữ liệu, hạ
tầng mạng…
- Tài nguyên luận lý (logical resources): các ứng dụng dùng để thực thi, và ứng
dụng giao tiếp…
II

.

3.

K

h ái

n i ệ

m
Để đi sâu hơn vào chủ đề này, chúng ta cần hiểu rõ quản lý tài nguyên là gì và
cái gì cần được quản lý thông qua tài nguyên này.
Quản lý tài nguyên có thể hiểu là những tác vụ điều khiển những khả năng sẵn
có của ĐTĐM như dịch vụ, tài nguyên tính toán, làm cho chúng luôn sẵn sàng cho
những thực thể khác như người sử dụng, dịch vụ và ứng dụng.
Như vậy quản lý tài nguyên trong ĐTĐM có thể đề cập đến một số khía cạnh
như quản lý tài nguyên tính toán, dữ liệu và năng lượng…
II

.

4.

V

ấ

n đ ề

về

q

u ả

n l ý

t à

i

n g

u y ê

n t r

o n g ĐT

Đ

M
2 .

4 .

1.

Tài n g

u y ê

n t í

nh t

o á

n
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 17
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Hình 8. Ba mô hình cơ bản trong
ĐTĐM.
ĐTĐM cung cấp 3 mô hình cơ bản như Hình 8 gồm có:
- Infrastructure as a service (IaaS): Đây là mô hình dịch vụ cơ bản nhất của
cloud, nhà cung cấp sẽ cung cấp máy tính (có thể là máy vật lý hoặc máy ảo), nơi lưu
trữ, firewall, load balance và network. Họ sẽ cung cấp theo những tài nguyên dó theo
yêu cầu và thông thường nó sẽ được tích hợp lại trong data center và được truy xuất
thông qua địa chỉ IP.
Để triển khai một ứng dụng, người dùng cloud phải cài đặt hệ diều hành thông
qua các image cũng như các ứng dụng cần thiết. Trong mô hình này, người sử dụng

chịu trách nhiệm cho việc duy trì hệ điều hành và phần mềm ứng dụng. Nhà cung
cấp sẽ tính phí dựa trên các tài nguyên được cấp phát và tiêu thụ.
 Mô hình này cần phải quản lý phần cứng, firewall và network.
- Platform as a service (PaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cung cấp
computing platform và solution stack bao gồm: hệ điều hành, môi trường thực thi
ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ liệu và web server. Người phát triển ứng dụng có thể phát
triển và chạy các giải pháp phần mềm trên cloud platform mà không quan tâm đến chi
phí và độ phức tạp của việc mua bán, quản lý phần cứng và phần mềm. Với một số
dịch vụ cung cấp, các tài nguyên lưu trữ và tính toán có thể được mở rộng một cách tự
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 18
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
động thông qua nhu cầu của ứng dụng, người dùng không phải cấp phát và quản lý tài
nguyên này một cách thủ công.
 Vậy mô hình này cần quản lý platform (nơi triển khai ứng dụng và người
dùng không được sử dụng những gì khác ngoài dịch vụ được cung cấp) và
việc cấp phát tài nguyên tự động như thế nào cho hợp lý.
- Software as a service (SaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cài đặt, thực
thi các ứng dụng trên cloud và sau đó người dùng truy xuất những ứng dụng đó từ
cloud clients. Người dùng không có quyền quản lý cloud infrastructure và platform
mà ứng dụng thực thi trên đó. Điều này đã loại bỏ đi việc cài đặt và chạy ứng dụng
trên máy tính của người dùng nhằm đơn giản hóa việc bảo trì. Đặc điểm nổi bật làm
cho ứng dụng cloud khác biệt những ứng dụng khác chính là tính linh hoạt cao. Khả
năng này cho phép nhân bản các công việc để thực thi trên nhiều máy ảo tại cùng một
thời điểm.Việc điều phối đó được thực hiện thông qua load balancer. Quá trình này
trong suốt đối với người dùng,họ chỉ thấy một điểm nhập duy nhất. Chính điều này đã
làm cho cloud có khả năng phục vụ cho nhiều người dùng tại một thời điểm thay vì
phải sử dụng hàng đợi và phục vụ tuần tự như Grid.
Với khả năng này nhà cung cấp đã mở rộng những dịch vụ với nhằm mục đích

chuyên biệt hơn như :
 Des k t o

p as a

ser v ice
 Business process as a service
 Test Environ

me

nt as a

Ser

vice
 Communication as a

ser v ice
 Vậy mô hình này cần quản lý việc điều phối các máy ảo như thế nào cho
hợp lý.
II

.

4 .

2.

Tài n g

u y ê

n

dữ liệu
Dữ liệu trong môi trường ĐTĐM có những vấn đề sau:
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 19
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
- Dữ liệu được đặt trong những máy chủ không thật sự tin cậy: các nhà cung cấp
có thể vi phạm tính riêng tư về dữ liệu của khách hàng mà không cần sự cho phép của
họ và việc di chuyển dữ liệu có thể dẫn đến những vấn đề về bảo mật.
- Dữ liệu được nhân bản qua một khoảng cách địa lý lớn: tính sẵn sàng và
thời hạn của dữ liệu là những vấn đề cần quan tâm của nhà cung cấp cũng như người
dùng. Việc dữ liệu bị mất hoặc không sẵn sàng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng dịch
vụ là điều không mong muốn giữa hai bên.
 Để quản lý được tốt dữ liệu cần phải có sự tin tưởng tốt giữa hai bên.
II

.

4 .

3.

Tài n g

u y ê

n

n ă

n g

l ư ợ

ng
ĐTĐM trong những năm qua đã bùng nổ thành một thị trường trị giá hàng tỷ
USD và doanh thu hàng năm sẽ tăng trưởng nhanh trong những năm tới. Hai trong số
những lợi thế nhiều doanh nghiệp nhìn thấy trong ĐTĐM là khả năng cắt giảm chi phí
và giảm thiểu năng lượng bằng cách hạn chế các tác vụ trong trung tâm dữ liệu. Một
số lượng lớn máy chủ được triển khai trong các ứng dụng ĐTĐM được dự kiến sẽ
tăng gấp 3 lần lên 1,35 triệu trong cùng một khoảng thời gian. Các trung tâm dữ liệu
cung cấp nhiều lợi ích cho ĐTĐM nhưng việc sử dụng năng lượng trong nó có thể trở
thành nhân tố chính gây ảnh hưởng đến khí hậu. Vì vậy cần quản lý tài nguyên năng
lượng trong các trung tâm dữ liệu hiệu quả hơn.
III. MỘT SỐ GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN

III.

1.

Ả

o

h óa

và v i ệ

c

q

u ả

n l ý

t à

i

n g

u y ê

n ả

o
3 .

1 .

1.

Ảo h ó a
Ảo hóa (Virtualization) khả năng chạy nhiều hệ điều hành khác nhau trong một

máy vật lý, cùng chia sẻ tài nguyên vật lý và là cách thức để thực hiện việc quản lý tài
nguyên trong ĐTĐM. ĐTĐM có thể không dùng ảo hóa trong việc hiện thực. ĐTĐM
và ảo hóa giúp tối ưu hóa tài nguyên về mặt sử dụng năng lượng, sử dụng theo yêu
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 20
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
cầu và kèm theo khả năng mở rộng linh hoạt. Hình 9 minh họa về khả năng trừu tượng
máy ảo (Virtual Machine Abstraction) khi thực hiện ứng dụng, hệ điều hành, đồng bộ
phần cứng trên các máy ảo khác nhau.
Hình 9. Virtual Machine Abstraction.
Ảo hóa đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong mọi cloud dựa trên
khả năng trừu tượng hóa và bao đóng.Cloud cần phải chạy nhiều ứng dụng của người
dùng và tất cả những ứng dụng hiển thị như thể chúng đang được chạy đồng thời và
sử dụng tất cả tài nguyên có sẵn của cloud.Ảo hóa cung cấp mức độ trừu tượng cần
thiết như các tài nguyên tính toán, lưu trữ, tài nguyên mạng được đồng nhất thành
pool hoặc resource overlay. Ảo hóa cung cấp tính bao đóng cho ứng dụng có thể được
cấu hình,
cài đặt, nâng cấp…=> tăng tính bảo mật và quản lý tốt hơn.
Cloud hướng đến ảo hóa trong hiện thực vì một số lý do:
- Nhiều ứng dụng có thể chạy trên cùng một server, tài nguyên có thể được sử
dụng hiệu quả hơn.
- Khả năng cấu hình cao, nhiều ứng dụng yêu cầu tài nguyên khác nhau như số
lượng core, dung lượng bộ nhớ. Việc cấu hình này khó thực hiện được ở mức độ phần
cứng nhưng là dễ dàng trong ảo hóa. Ví dụ: VMware.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 21
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
- Khả năng sẵn sàng của ứng dụng cao. Ảo hóa cung cấp khả năng phục hồi

nhanh sau những hư hỏng cũng như khả năng nâng cấp mà không gây ngắt quãng quá
trình sử dụng dịch vụ của người dùng.
- Khả năng đáp ứng cao. Ảo hóa cung cấp các cơ chế theo dõi và bảo trì tài
nguyên một cách tự động, một số tài nguyên thông thường có thể được cache cho việc
dùng lại.
3 .

1 .

2.

Q u ả

n l ý tài n g

u y ê

n ả

o
Quản lý tài nguyên ảo cho hệ thống gồm hai công việc chính:
- Định thời cho các máy ảo (Virtual Machine Scheduling).
- Quản lý cho các máy ảo (Virtual Machine Management).
Định thời cho các máy ảo; Có hai dạng định thời:
- Power aware scheduling: các công việc được định thời theo cách thức giảm
thiểu tối đa lượng nhiệt tổng thể trong các trung tâm dữ liệu. Thay vì giảm năng lượng
cho các máy chủ, chiến lược này sẽ làm giảm năng lượng phục vụ cho các hoạt động
làm mát trung tâm dữ liệu.
- Themal aware scheduling: các công việc được định thời theo cách thức nhằm
giảm công suất của các máy chủ vì phần lớn việc xử lý các công việc đều diễn ra ở các

máy chủ.
Thực nghiệm cho thấy việc sử dụng hệ thống dùng bộ xử lý nhiều core sẽ tiêu
tốn năng lượng ít hơn so với các hệ thống dùng bộ xử lý. Giải thuật nguồn điện dựa
trên định thời trên các máy ảo (Hình 10) minh họa cho việc tối ưu hóa việc sử dụng
năng lượng trong các trung tâm dữ liệu.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 22
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
Hình 10. Giải thuật nguồn điện dựa trên định thời trên các máy ảo.
Quản lý máy ảo:
Công việc này liên quan đến quản lý máy ảo image bằng cách bật, tắt máy ảo
một cách hợp lý. Với một chiến lược hợp lý, những máy không sử dụng sẽ dùng kỹ
thuật tắt máy động (dynamic shutdown techniques) để tắt và bật lại khi cần thiết (Hình
11). Có thể dùng Wake On LAN trong việc hiện thực chiến lược bật tắt máy ảo này.
Hình 11. Quản lý máy ảo dùng kỹ thuật tắt máy
động.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 23
Quản lý tài nguyên trong Điện toán đám mây và ứng dụng trong thư viện số
III

.

2.

Q

u ả

n l ý

t

ài

n g

u y ê

n n ă

n g

l ư

ợ

ng

ĐTĐM đã phát triển một cách nhanh chóng theo viễn cảnh: “Mọi thứ đều là dịch
vụ”. Mục tiêu của các nhả cung cấp là cực đại hóa lợi tức của mình. Để làm được điều
này, nhà sản xuất cần đảm bảo được chất lượng dịch vụ của mình cũng như về mặt
tiêu thụ năng lượng. Việc tiêu thụ năng lượng trong việc chạy các dịch vụ cloud đang
chiếm một chi phí lớn mà nhà cung cấp cần phải tối ưu nó. Nhưng để đạt được điều đó
thì họ có đảm bảo được chất lượng dịch vụ đã cung cấp và hiện đang là thách thức lớn
đối với họ.
Dưới những điều kiện trên, một kiến trúc framework được đề nghị (Hình 12)
nhằm mục đích quản lý tài nguyên tính toán trong cloud một cách tự động, giảm thiểu

việc tiêu thụ năng lượng đến mức có thể kèm theo việc duy trì chất lượng dịch vụ ở
mức chấp nhận được. Mục tiêu của framework này bao gồm:
- Đưa ra những chính sách và cơ chế quản lý tài nguyên một cách tự động.
- Theo dõi và duy trì những mục tiêu về hiệu suất của ứng dụng.
- Giảm thiểu tối đa việc sử dụng năng lượng khi chạy các dịch vụ cloud.
Hình 12. Kiến trúc của framework.
Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Phi Khứ
HVTH: Đinh Đức Khoa - CH1102003
Trang: 24