Tiểu luận môn tính toán lưới TÌM HIỂU TÍNH TOÁN LƯỚI VÀ SỰ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN LƯỚI TRONG THỰC TIỄN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG
________oOo________
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
TÍNH TOÁN LƯỚI

TÌM HIỂU TÍNH TOÁN LƯỚI VÀ
SỰ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN LƯỚI TRONG
THỰC TIỄN
PGS. TS.: NGUYỄN PHI KHỨ
HỌC VIÊN: NGUYỄN HOÀNG HUY
MSHV: CH1101090
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
< 2012 >
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 2
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
MỤC LỤC
GIỚI THIỆU 4
A. TÍNH TOÁN LƯỚI 5
I. Một số khái niệm cơ bản 5
1. Tính toán lưới 5
2. Cấu trúc mô hình tính toán lưới 6
3. Các chức năng chung 6
4. Lưới tính toán có thể phân theo ba giai đoạn phát triển 7
5. Tính toán lưới là một loại hình đặc biệt của tính toán phân tán 7
II. Nền tảng của tính toán lưới (Grid computing) 8
1. Grid là gì và hoạt động như thế nào? 8
2. Ích lợi của tính toán lưới 11
III. Mốt số thành phần cơ trong mô hình tính toán lưới 15
1. Lớp ứng dụng (Grid Application) 15

2. Lớp cơ sở hạ tầng (Grid Infrastructures) 15
3. Lớp giữa (Grid Middleware) 15
IV. Từ tính toán lưới đến tính toán đám mây 16
B. MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN 18
I. Thế giới 18
II. Trong nước 18
III. Một số lưu ý 19
IV. Các tổ chức hỗ trợ và phát triển tính toán lưới 19
1. Diễn đàn điện toán lưới toàn cầu GGF 19
2. Tổ chức Globus Alliance 20
3. Các dịch vụ khác 20
V. Các sản phẩm tính toán lưới thương mại 21
21
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 3
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
GIỚI THIỆU
Với sự phát triên mạnh mẽ của công nghệ thông tin, con người ngày nay càng trở
nên thông minh mà sáng tạo. Con người càng thông minh thì nghiên cứu ra những hệ
thống, kỹ thuật càng thông minh, phục vụ tối đa cho nhu cầu của con người.
Sự phát triển và mở rộng không ngừng của máy tính, kéo theo nhu cầu sử dụng
của con người cũng không ngừng nâng cao. Các vấn đề, các nhu cầu cần máy tính xử
lý cũng ngày càng phức tạp và đòi hỏi tài nguyên lớn hơn. Để giải quyết nhưng vấn đề
đó, ta cần một hướng nghiên cứu để tối ưu cách xử lý cũng như tối ưu các tài nguyên
nhỏ lẻ thành những hệ thống xử lý và tài nguyên khổng lồ.
Với thực tế đó, tính toán lưới được ra đời như một bước ngoặc giúp con người
khai thác được sức mạnh của máy tính triệt để hơn. Và ngày nay, tính toán lưới là một
mô hình tính toán đang được ứng dụng rất phổ biến, đây là một mô hình có khả năng
thực hiện tính toán với tốc độ cao bằng cách tận dụng nhiều máy tính nối mạng để tạo

ra một kiến trúc máy tính ảo có thể phân phối việc tính toán trên một cơ sở hạ tầng
song song. Lưới tính toán sử dụng tài nguyên của nhiều máy tính riêng lẻ kết nối với
nhau thông qua một mạng máy tính (thường là mạng máy Internet) để giải quyết các
yêu cầu tính toán lớn. Lưới có khả năng thực hiện việc tính toán trên những tập dữ
liệu lớn, bằng cách chia nhỏ các tập dữ liệu này thành các tập hợp nhỏ hơn hoặc thực
hiện nhiều qui trình tính toán cùng lúc như trên một mánh tính đơn thông qua mô hình
phân phối công việc giữa các tiến trình song song. Ngày nay, việc phân phối tài
nguyên trên lưới tuân theo chuẩn SLA (Service Level Agreement).
Bài viết này được tham khảo và tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu có sẵn để nhằm
hoàn thành bài thu hoạch cho môn học Tính toán lưới cũng như giúp người đọc có cái
nhìn tổng quát về Tính toán lưới và một số ứng dụng thực tế của tính toán lưới hiện
nay.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 4
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
A. TÍNH TOÁN LƯỚI
I. Một số khái niệm cơ bản
1. Tính toán lưới
- Tính toán lưới (Grid computing) là khái niệm về liên kết các tài nguyên phân
tán để giải quyết các bài toán quy mô lớn. Các tài nguyên như super-
computers, clusters, cơ sở dữ liệu, đặc biệt các thiết bị khoa học (như radio
telescopes) kết nối ở mức luận lý với nhau và biểu diễn như một tài nguyên
chung cho người sử dụng.
- Trong những năm gần đây, tính toán lưới nổi lên như một nền tảng hỗ trợ
tính toán phân tán trên những bộ dữ liệu lớn, thực hiện những công việc tính
toán phức tạp. Tư tưởng của Grid là kết hợp sức mạnh tính toán của hàng
trăm, hàng nghìn máy tính bình thường nằm phân tán về mạnh địa lý, tạo
thành một cơ sở hạ tầng tính toán tổng hợp tương đương hoặc thậm chí vượt
xa sức mạnh của những siêu máy tính hiện đại đắt tiền.
- Michael Di Stefano đưa ra định nghĩa về tính toán lưới như sau:

“Tính toán lưới là bất kỳ cụm tài nguyên tính toán nào cung cấp môi
trường hỗ trợ chia sẻ và quản lý tài nguyên cho các công việc phân tán dựa
trên chính sách nào đó”.
- Còn Ian Foster đưa ra ba đặc điểm của một lưới thực sự:
• Phối hợp sử dụng tài nguyên mà không dựa trên điều khiển tập trung.
• Sử dụng các giao thức chuẩn và có tính mở rộng.
• Cung cấp chất lượng dịch vụ không tầm thường, theo nghĩa tài nguyên
hoạt động kết hợp trên môi trường lưới tạo ra chất lượng dịch vụ tốt hơn
nhiều so với tổng chất lượng dịch vụ của các tài nguyên đơn lẻ.
- Hiện nay, nhiều người vẫn lẫn lộn khái niệm “tính toán lưới” với “tính toán
ngang hàng”. Cả hai có điểm chung là cùng giải quyết bài toán chia sẻ tài
nguyên phân tán giữa các tổ chức ảo, cùng được xây dựng dựa trên kiến trúc
phân tầng, và mỗi hướng tiếp cận có điểm mạnh, điểm yếu riêng. Lưới được
xây dựng trên nền tảng kiến trúc chặt chẽ, phục vụ cộng đồng người dùng quy
mô nhỏ, thường nằm trong cùng lĩnh vực nghiên cứu mà họ quan tâm, hỗ trợ
khả năng tích hợp tài nguyên mạnh mẽ đa dạng hơn tính toán ngang hàng.
Ứng dụng trên lưới thường là ứng dụng khoa học, đòi hỏi khả năng tính toán
cao, và hướng người dùng. Ngược lại, tính toán ngang hàng được xây dựng
trên nền kiến trúc linh hoạt hơn, phục vụ cho một số lượng lớn người dùng, có
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 5
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
thể lên đến hàng triệu, chủ yếu hỗ trợ ứng dụng chia sẻ tài nguyên như chia sẻ
chu kỳ tính toán hoặc tệp.
2. Cấu trúc mô hình tính toán lưới
3. Các chức năng chung
- Tính toán lưới tạo ra một mô hình để giải quyết các bài toán tính toán lớn
bằng cách sử dụng những tài nguyên rỗi (CPU, và thiết bị lưu trữ) của một loạt
các máy tính riêng rẽ, thường là máy để bàn, hệ thống này được coi là một một
cụm máy ảo nhúng trong một môi trường liên lạc phân tán. Tính toán lưới tập

trung vào khả năng hỗ trợ tính toán giữa các khu vực hành chính, điều này làm
cho mô hình này tách biệt so với mô hình cụm tính toán và tính toán phân tán
truyền thống.
- Lưới cung cấp một giải pháp cho những bài toán về tính toán hiệu năng cao
như tạo nếp protein, mô hình hoá tài chính, mô phỏng động đất và dự đoán khí
hậu thời tiết. Ngoài ra lưới còn có thể giúp các tổ chức, doanh nghiệp sử dụng
một cách tối ưu hoá tài nguyên công nghệ thông tin và tạo ra các dịch vụ tính
toán theo nhu cầu cho các khách hàng thương mại và miễn phí trong đó khách
hàng chỉ phải trả những gì họ đã sử dụng giống như điện và nước.
- Tính toán lưới được thiết kế với mục tiêu giải các bài toán tính toán quá lớn
cho một siêu máy tính, trong khi vẫn giữ được sự linh hoạt đối với những bài
toán nhỏ hơn. Vì vậy tính toán lưới cung cấp một môi trường đa người dùng.
Mục tiêu thứ hai của tính toán lưới là khả năng khai thác tốt hơn những năng
lực tính toán chưa được sử dụng và phục vụ cho những nhu cầu tính toán
không ngừng của các bài toán khoa học lớn.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 6
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
- Điều này dẫn đến việc sử dụng các cơ chế cấp phép an toàn để cho phép
những người sử dụng ở xa có thể điều khiển các tài nguyên tính toán từ xa.
- Tính toán lưới thực hiện sử dụng các chuẩn mở để chia sẻ qua mạng những
tài nguyên hỗn tạp (trên những nền tảng kiến trúc phần mềm, phần cứng và
ngôn ngữ lập trình khác nhau), nằm tại những địa điểm khác nhau tuỳ thuộc
vào các khu vực hành chính. Nói một cách đơn giản, nó là việc ảo hoá các tài
nguyên tính toán.
4. Lưới tính toán có thể phân theo ba giai đoạn phát triển
- Lưới văn phòng
- Lưới công ty
- Lưới toàn cầu.
Những giai đoạn này tương ứng với một công ty bắt đầu tận dụng tài nguyên

trong một nhóm đơn như một đơn vị hoặc phòng chuyên về công nghệ kết nối
các máy tính để bàn, các cụm và thiết bị. Lưới sẽ phát triển để trở thành lưới
của toàn công ty khi các tài nguyên của các phòng ban còn lại có thể sử dụng
để lưu trữ và tận dụng tài nguyên CPU. Một lưới toàn cầu là sự kết nối của các
lưới phòng ban và hãng, lưới này sẽ được sử dụng theo kiểu thương mại và
cộng tác.
5. Tính toán lưới là một loại hình đặc biệt của tính toán phân tán
Mô hình khái niệm
Bản chất của tính toán lưới giống một nền tảng dạng khái niệm hơn là một tài
nguyên vật lý. Lưới được tận dụng để cung cấp tài nguyên cho một nhiệm vụ
tính toán. Mục tiêu của công nghệ lưới liên quan tới những yêu cầu của việc
cung cấp tài nguyên linh hoạt vượt ra khỏi các khu vực cục bộ.
Tổ chức Ảo
Một môi trường lưới được tạo ra để giải quyết các nhu cầu về tài nguyên.
Những tài nguyên này(như CPU, ổ lưu trữ, dữ liệu, các chương trình phần
mềm, các thiết bị ngoại vi) thường nằm ở ngoài các khu vực cục bộ. Phương
thức cung cấp ngoài này đòi hỏi phải tạo ra một khu vực khác được nhắc đến
với cái tên là Tổ chức ảo(Virtual Organization – VO) với một tập riêng rẽ các
chính sách quản lý ( các chính sách quản lý cục bộ và các chính sách quản lý
tài nguyên bên ngoài tạo thành các chính sách của VO. Ngữ cảnh được tạo ra
cho một nhiệm vụ tính toán lưới được phân biệt bằng những yêu cầu được tạo
ra khi thực thi ngoài các khu vực cục bộ. Công nghệ Lưới được tận dụng để
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 7
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
làm cho việc chuẩn hoá và thống nhất với ngữ cảnh lưới liên quan tới việc
thực thi ứng dụng của bạn.
Tận dụng tài nguyên.
Một đặc điểm mà hiện tại phân biệt tính toán lưới và tính toán phân tán là sự
trừu tượng hoá của một tài nguyên phân tán thành một tài nguyên lưới. Một

kết quả của sự trừu tượng này là nó cho phép việc thay thế tài nguyên trở nên
dễ dàng hoàn thành. Vài chi phí liên quan tới sự linh hoạt này nằm ở tầng phần
mềm trung gian và thời gian trễ liên quan tới việc truy nhập vào một tài
nguyên lưới hoặc tài nguyên phân tán. Những chi phí, đặc biệt là thời gian trễ,
phải được đánh giá khi đánh giá sự ảnh hưởng của tới hiệu năng tính toán của
một tài nguyên lưới.
Các tài nguyên web hoặc việc truy nhập các tài nguyên web là một phương
pháp hấp dẫn để cung cấp tài nguyên lưới. Một sự phát triển gần đây của phần
mềm trung gian lưới GGF đã sửa lại kiến trúc và thiết kế của khái niệm tài
nguyên lưới bằng cách sử dụng ngôn ngữ mô tả dịch vụ web WSDL của W3C
để triển khai một tài nguyên lưới. Các ứng dụng chuyển đổi từ việc sử dụng
các tài nguyên liên quan tới vị trí địa lý sang việc sử dụng các tài nguyên web
cần quan tâm tới bản chất phi ranh giới của web trong khi vẫn đảm bảo khả
năng mở rộng cho web.
II. Nền tảng của tính toán lưới (Grid computing)
Tính toán mạng lưới (grid) ngày nay không còn là một giải pháp hàn lâm hay thử
nghiệm. Với những tiến bộ quan trọng về phần mềm triển khai, người ta hy vọng
nó sẽ đem sức mạnh của siêu máy tính tới tất cả người dùng PC đơn lẻ trên thế
giới.
1. Grid là gì và hoạt động như thế nào?
- Grid là một loại hệ thống phân tán, bố trí song song, cho phép linh hoạt chia
sẻ, tuyển lựa và tập hợp các nguồn tài nguyên độc lập và rải rác về địa lý, tùy
theo khả năng sẵn có, công suất, hoạt động, chi phí và yêu cầu về chất lượng
dịch vụ của người sử dụng.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 8
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
Mô hình tính toán lưới
- Điện toán mạng lưới (ĐTML) có nghĩa là tất cả hoặc một phần của một
nhóm máy tính, máy chủ và thiết bị lưu trữ trong mạng doanh nghiệp, được

“ảo hóa” (virtualize) thành một cỗ máy tính lớn. Vì ĐTML giải phóng những
khả năng tính toán không được sử dụng vào một thời điểm bất kỳ, chúng có
thể cho phép các doanh nghiệp tăng cường rất nhiều về tốc độ, sức mạnh xử lý
thông tin và sự liên kết, thúc đẩy các quy trình tính toán mật độ cao. Trong khi
đó, chi phí vẫn sẽ được giữ ở mức thấp vì ĐTML có thể được xây dựng từ
chính hạ tầng hiện có, góp phần đảm bảo sự huy động tối ưu các khả năng tính
toán.
- ĐTML cho phép ảo hóa các chức năng tính toán phân tán cũng như các
nguồn xử lý, băng thông mạng và khả năng lưu trữ, để từ đó tạo ra một hệ
thống đơn đồng nhất, cho phép người sử dụng và các ứng dụng truy cập thông
suốt vào các tính năng điện toán rộng lớn. Giống như người lướt web xem một
nội dung thống nhất qua web, người sử dụng ĐTML cũng nhìn thấy một máy
tính ảo cực lớn duy nhất.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 9
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
Mô hình tính toán lưới dựa trên Internet
- Trọng tâm của ĐTML dựa trên một tập hợp mở của nhiều chuẩn và giao
thức, ví dụ Kiến trúc dịch vụ lưới mở (OGSA), cho phép liên lạc qua nhiều
môi trường hỗn tạp và phân tán về địa lý. Với ĐTML, các tổ chức và doanh
nghiệp có thể tối ưu hóa khả năng tính toán và các nguồn dữ liệu, tập trung
chúng lại thành những khối sức mạnh lớn, chia sẻ chúng qua mạng và thúc đẩy
sự phối hợp, tương tác.
- Giả dụ, khi một người có chiếc máy tính cá nhân tham gia đóng góp sức
mạnh xử lý trong một mạng lưới gridmuốn chạy một ứng dụng đòi hỏi thêm
sức mạnh xử lý thì công việc đang được giải quyết trên chiếc máy đó sẽ được
tự động tái phân bổ tới một máy khác trong lưới đang “rảnh rỗi” và không bị
trưng dụng sức mạnh tính toàn vào công việc nào.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 10

TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
- Xây dựng một lưới grid có thể đơn giản như việc cho phép một số lượng nhỏ
PC hoặc server hoặc mạng lưu trữ tận dụng những khả năng chưa được khai
thác hết. Từ một quy mô triển khai ban đầu nhỏ, người sử dụng có thể dần dần
hoặc lập tức mở rộng lưới tùy theo nhu cầu của doanh nghiệp. Lưới này không
chỉ có thể liên kết các quy trình hoạt động của một bộ phận mà có thể phối
hợp các phòng ban với nhau hoặc thậm chí liên kết sức mạnh hạ tầng của một
số doanh nghiệp độc lập.
2. Ích lợi của tính toán lưới
- ĐTML có thể đem lại những ích lợi rất rộng lớn. Nó tăng tốc độ xử lý để rút
ngắn thời gian thu được kết quả, từ đó cho phép tiết kiệm thời gian và tài
nguyên phục vụ cho việc giải quyết những vấn đề mà trước đó chưa được xử
lý. ĐTML nâng cao năng suất và sự phối hợp trong doanh nghiệp bằng cách
cho phép các bộ phận và phòng ban phân tán ở nhiều nơi tạo ra các “tổ chức
ảo” để chia sẻ dữ liệu và tài nguyên. Grid khiến cho hạ tầng hoạt động của
doanh nghiệp linh hoạt hơn với việc cho phép truy nhập lập tức vào hệ thống
tính toán và các kho dữ liệu để “cảm nhận” và phản hồi kịp thời những yêu
cầu. Grid cũng góp phần đảm bảo khai thác tốt nhất các khả năng tính toán
hiện có của một công ty dựa trên những khoản đã đầu tư. Triển khai ĐTML
cũng góp phần tránh được nguy cơ phân bổ tài nguyên không cân đối xảy ra
rất phổ biến và tránh được các chi phí phát sinh. Một ích lợi lớn khác của
ĐTML là nó giải phóng các bộ phận quản lý CNTT khỏi gánh nặng của việc
quản lý các hệ thống không đồng nhất.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 11
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
So sánh grid với các công nghệ khác:
- So với khái niệm cluster và điện toán phân tán khác, grid có điểm chung là
đem các nguồn sức mạnh tính toán lại làm một nhưng khác ở chỗ nó không
cần có sự giới hạn về không gian địa lý hay sự đồng nhất về nền điều hành.

Khác biệt cơ bản giữa khái niệm cluster (bó) với grid (lưới) chủ yếu nằm ở
phương thức quản lý các nguồn tài nguyên. Đối với cluster, việc phân bổ tài
nguyên được thực hiện bởi một đối tượng quản lý tài nguyên trung tâm và tất
cả các nút (node) mạng hoạt động phối hợp với nhau như một nguồn đơn
thống nhất. Đối với grid, mỗi nút có đối tượng quản lý tài nguyên riêng và các
nguồn tài nguyên độc lập trong lưới có thể trải rộng khắp một hoặc nhiều tổ
chức.
- Trên thực tế grid không phải là một cuộc cách mạng mới mà có thể coi nó là
một bước tiến hóa trong công nghệ điện toán phân tán, giống như web, chia sẻ
file ngang hàng và các công nghệ ảo khác. Giống như web, ĐTML giảm bớt
tính phức tạp khi mà nhiều người cùng khai thác một nền hoạt động thống
nhất. Cái khác của nó đối với web chủ yếu là sự hỗ trợ liên lạc. So với mạng
ngang hàng (P2P), ĐTML có điểm chung là cho phép người sử dụng chia sẻ
file nhưng khác ở chỗ việc chia sẻ đó không chỉ là các file mà có thể là nhiều
tài nguyên khác. So với các công nghệ ảo khác, grid giống ở chỗ cho phép ảo
hóa các nguồn lực CNTT. Điểm khác là trong khi đối tượng và mục tiêu của
các công nghệ ảo là một hệ thống đơn thì grid cho phép ảo hóa những nguồn
tài nguyên tản mát và vô cùng rộng lớn.
Grid đã được thương mại hóa như thế nào?
- Các nhà cung cấp giải pháp điện toán hàng đầu thế giới như Oracle, IBM,
HP, Dell, Microsoft và Sun đều đã và đang có sách lược đầu tư lớn vào việc
phát triển các sản phẩm và dịch vụ ĐTML.
- Thiết lập một hệ thống ĐTML không đơn thuần chỉ là có một mạng máy tính
tốc độ cao. Yếu tố quan trọng nhất chính là một nền phần mềm điều phối sức
mạnh của các máy tính tham gia đóng góp sức mạnh nhiều dạng khác nhau
trong lưới.
- Trên thị trường đã xuất hiện những nền phần mềm thương mại hoặc dịch vụ
phục vụ cho việc này. Ví dụ, Oracle đã tung ra thị trường Application Server
10g, được coi là phần mềm trung gian đầu tiên giúp đơn giản hóa việc quản lý
các ứng dụng chạy trên môi trường ĐTML. Đây là một bộ sản phẩm gồm

BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 12
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
khoảng 600 cải tiến trong ứng dụng tích hợp và cơ sở hạ tầng các dịch vụ
Web.
- Oracle Application Server 10 được xây dựng dựa trên các chuẩn mở, tạo ra
một nền tảng thống nhất cho các khả năng hỗ trợ yêu cầu đa dạng của một
doanh nghiệp thương mại điện tử, bao gồm các chức năng hỗ trợ như phần
mềm cổng dành cho doanh nghiệp, lưu trữ tốc độ cao, tình báo doanh nghiệp,
quản lý đồng nhất, phát triển ứng dụng nhanh, kết nối không dây và các dịch
vụ Web. Oracle Application Server 10g cũng là sản phẩm trung gian duy nhất
trong ngành giải pháp điện toán doanh nghiệp được trang bị các công nghệ
tích hợp và ĐTML lắp sẵn.
- Với việc đưa thêm khả năng ĐTML, phần mềm Application Server 10g giúp
khách hàng giảm thời gian, sức lao động và chi phí cho việc quản lý CNTT
bằng cách kết hợp các hệ thống máy chủ, hệ thống lưu trữ và các phần mềm
cần thiết. Kết quả là các doanh nghiệp có thể sử dụng sức mạnh của toàn bộ hệ
thống hay lưới cho tất cả các ứng dụng dành cho doanh nghiệp chứ không phải
mua thêm tính năng cho các ứng dụng riêng biệt. Oracle Application Server
10g được cung cấp với ba phiên bản: Java Edition (giá 5.000 USD tính trên
một bộ vi xử lý hoặc 100 USD/một người sử dụng), Standard Edition (10.000
USD/bộ vi xử lý hoặc 200 USD/người sử dụng) và Enterprise Edition (20.000
USD/bộ vi xử lý hoặc 400 USD/một người sử dụng).
- Trong khi đó, Sun Microsystems gần đây tung ra một mô hình dịch vụ với
cách tiếp cận khác. Họ gọi đây là cơ chế thu tiền tính theo người sử dụng đầu
tiên áp dụng đối với kiến trúc ĐTML. Với chi phí khởi điểm là 1 USD/bộ xử
lý/giờ, dịch vụ tính toán theo lưới này của Sun được cung cấp theo từng gói
tính bằng tiếng đồng hồ. Sun khẳng định mô hình này có thể cho phép khách
hàng khai thác sức mạnh tính toán giống như sử dụng các tiện ích thông
thường như điện thoại, điện gia dụng hay nước… từ hạ tầng của nhà cung cấp

dịch vụ.
Một số lợi thế khá rõ ràng:
▪ Không cần phải mua các máy chủ SMP lớn cho các ứng dụng mà có thể
được tách ra và nuôi ra các máy chủ nhỏ hơn (trong đó chi phí ít hơn so
với các máy chủ SMP). Kết quả sau đó có thể được nối và phân tích khi
công việc (s) hoàn thành.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 13
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
▪ Phần lớn hiệu quả hơn sử dụng các nguồn lực nhàn rỗi. Việc làm có thể
được nuôi ra máy chủ nhàn rỗi hoặc thậm chí máy tính để bàn nhàn rỗi.
Nhiều người trong số các nguồn lực này ngồi nhàn rỗi đặc biệt là trong
thời gian off giờ làm việc.
▪ Grid môi trường, nhiều hơn modular và không có điểm duy nhất của thất
bại. Nếu một trong các máy chủ / máy tính để bàn trong lưới điện không
có nhiều nguồn lực khác có thể chọn tải. Việc làm có thể tự động khởi
động lại nếu thất bại xảy ra.
▪ Các chính sách có thể được quản lý bởi các phần mềm lưới. Một số các
lưới cho phép các phần mềm phổ biến nhất bao gồm Platform LSF, Sun
Grid Engine, liệu Synapse, PBS, Condor, UnivaUD, trong số những người
khác. Mỗi làm tốt công việc giám sát tài nguyên và đệ trình công việc quản
lý dựa trên các công cụ chính sách nội bộ.
▪ Quy mô mô hình này rất tốt. Cần thêm các nguồn tài nguyên tính toán chỉ
cần cắm chúng vào lưới khách hàng bằng cách cài đặt trên máy tính để bàn
hoặc máy chủ bổ sung. Họ có thể được gỡ bỏ cũng như dễ dàng trên bay.
▪ Nâng cấp có thể được thực hiện trên bay mà không có lịch trình thời gian
chết. Vì có quá nhiều tài nguyên một số có thể được thực hiện offline,
trong khi để lại đủ cho công việc để tiếp tục. Bằng cách này có thể được
nâng cấp cascaded như không có hiệu lực các dự án đang tiếp diễn.
▪ Việc làm có thể được thực hiện trong thực hiện tăng tốc song song. Sử

dụng những thứ như Bộ KH & ĐT sẽ cho phép tin nhắn qua để xảy ra giữa
các tài nguyên tính toán.
Một số disadvatages:
▪ Đối với các ứng dụng bộ nhớ đói mà không thể tận dụng lợi thế của MPI
bạn có thể bị buộc để chạy trên một SMP lớn
▪ Bạn có thể cần phải có một kết nối nhanh giữa các tính toán các nguồn
lực (gigabit ethernet ở mức tối thiểu). Infiband cho Bộ KH & ĐT mạnh
ứng dụng
▪ Một số ứng dụng có thể cần phải được tinh chỉnh để có đầy đủ lợi thế của
mô hình mới.
▪ Cấp phép trên nhiều máy chủ có thể làm cho nó cấm đối với một số ứng
dụng. Các nhà cung cấp đang bắt đầu được linh hoạt hơn với môi trường
như thế này.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 14
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
- Khu vực đã được tận dụng tốt của tính toán lưới bao gồm tin sinh học,
cheminformatics, khoan dầu và, và các ứng dụng tài chính.
III. Mốt số thành phần cơ trong mô hình tính toán lưới
Môi trường lưới có thể phân thành 3 lớp:
1. Lớp ứng dụng (Grid Application)
Lớp ứng dụng rất phong phú, chẳng hạn, từ việc truy xuất dữ liệu qua điện
thoại di động đến những hệ mô phỏng xử lý một lượng dữ liệu lớn để có thể
quan sát quá trình diễn biến của một thí nghiệm khoa học nào đó.
2. Lớp cơ sở hạ tầng (Grid Infrastructures)
Lớp hạ tầng cơ sở gồm hệ thống máy tính, siêu máy tính, các hệ lưu trữ, hạ
tầng truyền dẫn và Internet.
3. Lớp giữa (Grid Middleware)
Còn lớp giữa cung cấp cho lớp ứng dụng và lớp cơ sở hạ tầng những giao thức
được chuẩn hóa, tạo khả năng truy cập lưới dễ dàng, thuận tiện.

Có thể xem lớp giữa là một PM hệ thống nằm giữa lớp PM ứng dụng và hệ
điều hành, nhằm cung cấp các dịch vụ (DV) cho các ứng dụng như DV khám
phá tài nguyên (Discovery), lưu trữ (Storage), thực thi (Execution), thông tin
(Information), theo dõi tài nguyên (Resource Monitoring), kiểm lỗi và phục
hồi (Failure Detector and Recovery)… Đây là những DV cốt lõi để cho người
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 15
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
dùng tham gia vào môi trường lưới. Tùy theo yêu cầu của người dùng, lớp ứng
dụng sẽ tạo cho người dùng một nền tảng ứng dụng (Platform) thích hợp.
IV. Từ tính toán lưới đến tính toán đám mây
- Ở nước ta trong mấy năm qua, báo chí đã đề cập với những tên gọi khác nhau
mà thuật ngữ tiếng Anh là “Grid computing” và “Cloud computing”. Nào là mạng
lưới máy tính, mạng lưới tính toán, điện toán lưới, tính toán đám mây, điện toán
đám mây, điện toán máy chủ ảo…Ở đây, tôi dùng cụm từ “tính toán lưới” (Grid
computing) và “tính toánmây” (Cloud computing) để chỉ những khái niệm này.
- Tính toán lưới đã phát triển rất mạnh trên thế giới để liên kết những hệ thống
tính toán với nhau nhằm giải những bài toán cực lớn. Hệ thống bao gồm phần
cứng, phần mềm (PM), đường truyền và hàng bao nhiêu thiết bị khác…trong
những không gian thích hợp tạo một môi trường tính toán gọi là môi trường lưới.
Nói đến tính toán lưới là nói đến những cơsở hạ tầng cực mạnh, những siêu máy
chủ, những thiết bị lưu trữ lớn,những clusters, những PM ứng dụng và sự quản trị
hệ thống phức hợp; là nói đến tính toán song song, phân chia thời gian, các thuật
toán tối ưu xử lý phân bố tài nguyên tính toán, lưu trữ…Những mô hình tính toán
lưới gần đây cũng tiếp cận đến cách khai thác PM như một DV, khai thác nền tảng
như một DV, đã có DV máy chủ ảo và thực sự chúng đã chuyển hoá dần sang
tính toán mây. Tính toán mây đều có những đặc điếm nói trên của tính toán lưới,
nhưng còn phát triển cao hơn ở những khía cạnh sau:
▪ Tính toán mây là một mô hình tính toán năng động cao, có khả năng mở rộng
đến các tài nguyên ảo trên Internet.

▪ Hạ tầng cơ sở của tính toán mây được khai thác như một DV (IaaS
-Infrastructure as a Service).
▪ Người dùng không phải đầu tư vốn vào thiết bị và không phải lo bảo trì thiết
bị và hàng nhiều công việc khác liên quan mà chỉ chịu chi phí khai thác thiết
bị ảo trên Internet do nhà cung cấp phân bố,quản lý.
▪ Người dùng truy cập đến tính toán mây thông qua các DV Webservices.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 16
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
Mô hình tính toán mây (hình lấy trên Internet)
- Nền tảng của một ứng dụng nào đó được khai thác như một DV (PaaS - Platform
as a Service): Người dùng không phải chịu chi phí cho toàn bộ nền tảng của ứng
dụng mà chỉ chịu chi phí cho phần nền tảng nào được sử dụng.
- PM được khai thác như một DV (SaaS - Software as a Service): Không phải trả
bản quyền cho PM mà người dùng chỉ trả tiền khai thác PM đó.
Tiện ích tính toán (UtilityComputing): Người dùng chỉ chịu chi phí cho những tài
nguyên, tiện ích được khai thác, không khác gì trả tiền điện, tiền nước theo đồng
hồ đo mà ta đã rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 17
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
B. MỘT SỐ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
I. Thế giới
- IBM nói nhiều đến một cơ sở hạ tầng thông minh. IBM phối hợp với ĐH
TexasMedical Branch (UTMB) sử dụng Big Blue (siêu máy tính ảo) để xác định
các hợp chất hóa học có nhiều khả năng ngăn chặn sự lây lan của virus cúm gia
cầm và các loại virus khác. Dự án nghiên cứu nhân đạo này sử dụng một nguồn
lực tính toán lớn đến hàng triệu máy tính của hơn400.000 người sẵn sàng hiến thời
gian máy của họ cho việc xử lý. DV IBMSmart Business (IBM kinh doanh thông
minh) với công nghệ tính toán mây cung cấp cho người dùng khả năng nâng cao

chất lượng công việc, đảm bảo an toàn thông tin và tìm kiếm mô hình kinh doanh
sáng tạo. IBM đang sở hữu một mạng lưới tính toán mây rất lớn.
- Ngoài lắp đặt ở nước ta, IBM còn có những trung tâm khác như ở Hàn Quốc, Ấn
Độ, Brazil…Tháng 5/2008, IBM cho ra mắt siêu máy tính Road Runner (trị giá
133 triệu USD), tốc độ tính toán đạt 1triệu tỷ phép tính/giây(petaflop).
- Chúng ta liên tưởng đến những máy tính “cực lớn” của IBM trước đây và các
trung tâm tính toán tập trung mà người dùng chỉ có thể tiếp cận thông qua các máy
trạm trong những năm 60, 70 của thế kỷ trước. Thời kỳ “tập trung cửa quyền”ấy
qua đi, nhường chỗ cho các máy tính cá nhân để bàn (PC) làm việc trong môi
trường khách/chủ (client/server), rồi tiếp đến là hình thành các mạng máy tính mà
nổi bật là mạng Internet. Ngày nay, sự hình thành tính toán mây với những TTDL
cực lớn, người dùng có thể truy cập nhờ Web services bằng các phương tiện như
điện thoại di động, netbook, desktop…, làm chúng ta lại nghĩ đến một sự tập trung
mới! Nhưng lần nàylà sự tập trung tiến bộ, nâng cao, ảo hóa.
II. Trong nước
Ở nước ta đã có những đề tài nghiên cứu về tính toán lưới như đề tài Xâydựng dữ
liệu lưới cho khí tượng Việt Nam (Construction a Data Grid forMeteorology in
Viet Nam) của Đại học Bách khoa Hà Nội và nhiều đề tài khác của Viện CNTT-
Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam và của chương trình Nghiên cứu cấp nhà
nước KC-01.VN, đã đồng hành cùng thế giới vào “tính toán mây”. Bộ KH&CN
phối hợp với hãng IBM xây dựng cổng thông tin VIP (Vietnam Information for
Science and TechnologyAdvance Innovation Portal) với công nghệ tính toán mây
từ năm 2007 nhằmtạo một môi trường sáng tạo cho các nhà nghiên cứu, giảng
viên, sinhviên các trường ĐH chia sẻ thông tin, thiết lập một cộng đồng hợp tác
nghiên cứu. Ngay từ năm 2005, CISCO cũng đã giới thiệu một mô hìnhchuẩn
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 18
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
Trung tâm dữ liệu (Data Center) tính toán lưới có khả năng tíchhợp các DV web
và khả năng tự động hoá cao cho các doanh nghiệp lớn ngành ngân hàng - tài

chính. Tại TPHCM và Hà Nội đã có nhiều Trung tâm dữ liệu (TTDL) đạt tiêu
chuẩn của Hiệp hội Viễn thông Quốc tế TIA, nhưcủa FPT Telecom, CMC
Telecom, Ngân hàng Sài gòn Thương tín- Sacombank, Ngân hàng Đông Nam Á
Tất cả đều cho biết nhờ dùng công nghệ tính toán lưới đã tiết kiệm đến 50% chi
phí…
III. Một số lưu ý
- Ở nước ta, Bộ KHCN đã sớm quan tâm đến vấn đề này. Bộ đã tổ chức hội thảo
và đã có một số đề tài nghiên cứu, một số dự án được triển khai. Mặt khácBộ cũng
rất quan tâm đến một hướng có tính nền tảng là PM nguồn mở(PMNM), là một
trong những vấn đề cũng có tính cốt lõi cho phát triểntính toán mây. Tuy nhiên,
nên triển khai:
- Nghiên cứu xây dựngmột chiến lược phát triển tính toán mây ở nước ta. Chiến
lược này sẽtrả lời cho câu hỏi khi hàng loạt các cơ sở tính toán hay là các
TTDLcủa nhiều cơ quan, tổ chức doanh nghiệp được trang bị hàng chục năm
naytrên cơ sở những công nghệ cũ, bây giờ sẽ phát triển tiếp như thế nào?Sẽ
chuyển dần đến tính toán mây như thế nào? Trong tính toán mây thìnơi nào cần có
TTDL riêng, nơi nào thuê DV và thuê ở cấp độ nào, loạiDV gì? Câu hỏi này càng
phức tạp khi chúng ta đầu tư phát triển hạ tầngcơ sở cho việc đẩy mạnh phát triển
chính phủ điện tử.
- Cần cóchính sách tâp hợp được lực lượng nghiên cứu có năng lực tham
gianghiên cứu lĩnh vực này. Một số trường ĐH lớn nên có nội dung đào tạotính
toán mây mà không chỉ dừng lại ở bộ môn tính toán song song như ởcác trường
trước đây đã có.
- Cần tiếp tục đẩy mạnh việc dùng PMnguồn mở để chuẩn bị sẵn sàng đón nhận
công nghệ tính toán mây. Cần cónhững chính sách thỏa đáng thu hút nhân lực
cũng như đầu tư vào PMNM.
IV. Các tổ chức hỗ trợ và phát triển tính toán lưới
1. Diễn đàn điện toán lưới toàn cầu GGF
Diễn đàn Grid toàn cầu có mục đích định nghĩa các đặc tả cho tính toán lưới.
GGF được phát triển với hợp tác giữa khu vực công nghiệp và khoa học với

những hỗ trợ quan trọng từ cả hai khu vực này.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 19
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
2. Tổ chức Globus Alliance
Globus Alliance triển khai một số chuẩn được phát triển tại diễn đàn GGF
thông qua bộ phần mềm lưới trung gian Globus Toolkit. Với chức năng là một
thành phần trung gian trong kiến trúc lưới, bộ phần mềm này cung cấp nền
tảng chuẩn để thiết lập các dịch vụ trên lưới tính toán, nhưng tính toán lưới
còn cần có nhiều thành phần khác và rất nhiều công cụ để thiết lập và duy trì
môi trường lưới.
Globus đã triển khai được các giao thức do GGF định nghĩa để cung cấp các
tính năng như:
▪ Quản lý tài nguyên: thông qua giao thức phân phối và quản lý tài nguyên
– GRAM (Grid Resource Allocation & Management).
▪ Các dịch vụ thông tin: Dịch vụ kiểm soát và khai phá thông tin – MDS
(Monitoring and Discovery Service).
▪ Các dịch vụ bảo mật: Nền tảng bảo mật lưới – GSI (Grid Security
Infrastructure).
▪ Di chuyển và quản lý dữ liệu: Giao thức truy nhập toàn cầu tới một nơi
lưu trữ thứ cấp – GASS (Global Access to Secondary Storage) và
GridFTP.
Rất nhiều công cụ kết hợp với Globus để tạo ra một nền tảng lưới mạnh, rất
hữu ích cho cộng đồng tính toán hiệu năng cao như:
▪ WebCom và WebCom-G.
▪ Gridbus Grid Service Broker.
▪ Grid Portal Software như GridPort, OGCE and GridSphere.
▪ Grid Packaging Toolkit (GPT).
▪ MPICH-G2 (Grid Enabled MPI).
▪ Network Weather Service (NWS) (phần mềm quản lý chất lượng dịch

vụ).
▪ Condor (Tận dụng tài nguyên CPU) và Condor-G (Đệ trình công việc)
▪ HPC4U Middleware (Phần mềm trung gian có khả năng chịu lỗi và hỗ
trợ SLA).
3. Các dịch vụ khác
Các dịch vụ web dựa trên XML cung cấp một phương thức để truy nhập tới
các dịch vụ và ứng dụng rải rác trong một môi trường phân tán. Từ năm 2003,
cộng đồng tính toán lưới và dịch vụ web đã thống nhất cung cấp Lưới như một
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 20
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
dịch vụ web (Grid Service). Kiến trúc dịch vụ lưới mở OGSA(Open Grid
Service Architecture)đã được hình thành để thực hiện khuynh hướng này, nó
định nghĩa ra môi trường cung cấp một vài chức năng liên quan tới dịch vụ
lưới. Sứ mệnh của OGSA là mô tả và xây dựng một bộ giao diện chuẩn và
thao tác có chức năng như một nền tảng chung cho các hệ thống và ứng dụng
hỗ trợ lưới.
V. Các sản phẩm tính toán lưới thương mại
Các hãng cung cấp dịch vụ tính toán cung cấp các giải pháp lưới dựa trên bộ công
cụ Globus Toolkit hoặc theo một kiến trúc riêng của họ. Nhưng một việc vẫn chưa
rõ ràng đó là các hãng này cung cấp dịch vụ tính toán theo yêu cầu hay theo kiểu
phân cụm.

BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 21
TÍNH TOÁN LƯỚI PGS. TS. NGUYỄN PHI KHỨ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Slide bài giảng Tính toán lưới & Điện toán đám mây, PGS. TS. Nguyễn Phi Khứ.
[2] Slide bài giảng Tình toán lưới, TS. Đàm Quang Hồng Hải.
[3] Introduction to Grid computing – IBM Redbook. Bart Jacob, Michael Brown, Kentaro

Fukui, Nihar Trivedi. ibm.com/redbooks
[4] What is the Grid? A three points checklist. Ian Foster.
/>[5] Grid FAQ.
[6] Grid computing. Joshy Joseph, Craig Fellenstein. Prentice Hall PTR, 2003.
[7] />[8] "A Gentle Introduction to Grid Computing and Technologies",
/>[9]
[10] />[11] />[12] />BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
Trang 22