Điện toán đám mây nền tảng azure và ứng dụng trong quản lý bản đồ du lịch

I

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

---------------------------------------

NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY – NỀN TẢNG AZURE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ BẢN ĐỒ DU LỊCH
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2012


II

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 Tiến Sỹ Nguyễn Nhƣ Sơn, thầy đã rất
nhiệt tình cung cấp tài liệu, hƣớng dẫn, chỉ bảo, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều

kiện cho tôi thực hiện, hoàn thiện luận văn đƣợc dễ dàng và có kết quả tốt nhất.
Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới gia
đình, bạn bè... những ngƣời luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi trong học tập và
cuộc sống.
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 11 năm 2012
Nguyễn Thị Như Quỳnh


III

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)

Nguyễn Thị Như Quỳnh


IV

MỤC LỤC
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................................................. VI
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... IX
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY(ĐTĐM) ...2

1.1. Giới thiệu chung về mô hình ĐTĐM. ...........................................................2
1.1.1. Khái niệm ĐTĐM....................................................................................2
1.1.2. Đặc trưng của ĐTĐM .............................................................................3
1.1.3. Các thành phần tham gia ĐTĐM ...........................................................4
1.2. Phân tích, so sánh với các mô hình tính toán khác. .......................................5
1.2.1. Điện toán lưới (Grid Computing) ...........................................................6
1.2.2. Tính toán theo yêu cầu (Utility Computing) ...........................................7
1.2.3. Dịch vụ Web (Web Service) ....................................................................8
1.3. Kiến trúc ĐTĐM. ..........................................................................................8
1.3.1. Mô hình kiến trúc tổng quát ....................................................................9
1.3.2. Các thành phần của ĐTĐM ....................................................................9
1.3.3. Cơ sở hạ tầng của ĐTĐM .....................................................................11
1.4. Các mô hình dịch vụ của ĐTĐM. ...............................................................12
1.4.1. Phần mềm như một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) .................12
1.4.2. Nền tảng như một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) ...................14
1.4.3. Hạ tầng như một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service) .............15
1.5. Các mô hình triển khai của ĐTĐM. ............................................................15
1.5.1. Mô hình đám mây công cộng (Public Cloud) .......................................15
1.5.2. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud) ..............................................16
1.5.3. Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) ..................................................16
1.6. An ninh trong ĐTĐM. .................................................................................17
1.7. Ƣu, nhƣợc điểm của ĐTĐM. .......................................................................18
1.7.1. Ưu điểm .................................................................................................18
1.7.2. Nhược điểm ...........................................................................................19


V

1.8. Một số giải pháp ĐTĐM. ............................................................................21
1.8.1. Hiện trạng của ĐTĐM ..........................................................................21

1.8.2. Giải pháp - Dịch vụ Web của Amazon..................................................21
1.8.3. Giải pháp ĐTĐM của IBM ...................................................................25
1.8.4. Giải pháp ĐTĐM của Google ..............................................................26
1.8.5. Giải pháp ĐTĐM của Microsoft ...........................................................28
1.9. Kết luận........................................................................................................32
CHƢƠNG 2. NỀN TẢNG DỊCH VỤ AZURE ........................................................34
2.1. Giới thiệu nền tảng dịch vụ Azure...............................................................34
2.2. Các thành phần chính của dịch vụ Azure ....................................................35
2.2.1. Windows Azure .....................................................................................35
2.2.2. Dịch vụ SQL Azure ...............................................................................40
2.2.3. Dịch vụ Live ..........................................................................................44
2.3. Kết luận........................................................................................................45
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM PHẦN MỀM QUẢN LÝ BẢN ĐỒ DU
LỊCH DỰA TRÊN NỀN TẢNG WINDOWS AZURE............................................45
3.1. Tổng quan ....................................................................................................45
3.2. Phân tích, thiết kế ........................................................................................46
3.2.1. Mô hình tổng thể hệ thống ....................................................................46
3.2.2. Các mô hình ca sử dụng .......................................................................47
3.2.3. Các biểu đồ hoạt động ..........................................................................49
3.2.4. Các biểu đồ tuẩn tự ...............................................................................51
3.3. Kết quả Demo ..............................................................................................56
3.3.1. Yêu cầu chuẩn bị ...................................................................................56
3.3.2. Các yêu cầu chức năng cho hệ thống ...................................................57
3.3.3. Một số giao diện chính..........................................................................58
3.4. Kết luận........................................................................................................60
KẾT LUẬN ...............................................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................62


VI

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

API

Giải nghĩa

Tên khoa học

Programming Giao diện lập trình ứng dụng

Aplication
Interface

AWS

Amazon Web Service

Dịch vụ Web của Amazon

CNTT

Information Technology

Công Nghệ Thông Tin

CIO

Chief Information Officer

Giám đốc công nghệ thông tin

CPU

Central Processing Unit

Đơn vị xử lý trung tâm

CSDL

Database

Cơ Sở Dữ Liệu

CSDLQH

Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ

ĐTĐM

Cloud Computing

EC2

Amazon

Elastic

Điện Toán Đám Mây

Compute Nền tảng tính toán của Amazon

Cloud
GFS

Google File System

Hệ thống lƣu trữ tệp của Google

GAE

Google App Engine

Công nghệ nền tảng ĐTĐM của
Google

GQL

Google Query Language

Ngôn ngữ truy vấn dữ liệu của
Google

HQT

Hệ Quản Trị


VII

IaaS

Infrastructure as a Service

IMAP

Internet

Message

Hạ tầng nhƣ một dịch vụ

Access Giao thức truy cập thƣ Internet

Protocol
NSD

User

Ngƣời Sử Dụng

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

S3

Amazon

Simple

Storage Dịch vụ lƣu trữ đơn giản của

Service

Amazon

SDK

Software Development Kit

Bộ công cụ phát triển phần mềm

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

TMĐT

Electronic Commerce

Thƣơng Mại Điện Tử

TTDL

Data center

Trung Tâm Dữ Liệu

URL

Uniform Resource Locator

Địa chỉ truy cập tài nguyên Internet


VIII

VDW

Virtual Data Warehouse

Kho dữ liệu ảo

VM

Virtual Machine

Máy ảo

XML

eXtensible Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng


IX

DANH MỤC HÌNH VẼ

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Mô hình chung ĐTĐM .............................................................................. 3
Hình 1.2. Mô hình grid computing ............................................................................ 6
Hình 1.3. Mô hình Tính toán theo yêu cầu[3] ........................................................... 7
Hình 1.4. Mô hình Web service[2] ............................................................................ 8
Hình 1.5. Mô hình kiến trúc ĐTĐM[2] ..................................................................... 9
Hình 1.7. Cơ sở hạ tầng các tầng của ĐTĐM[2] ..................................................... 11
Hình 1.8. Các mô hình triển khai đám mây[11] ...................................................... 17
Hình 1.9. Nền tảng ĐTĐM của Amazon[4] ............................................................ 22
Hình 1.10. Mô hình khái niệm của S3[4] ................................................................ 23
Hình 1.11. Cơ sở hạ tầng ĐTĐM của IBM[2] ......................................................... 25
Hình 1.12. Nền tảng ĐTĐM của Microsoft [4] ....................................................... 29
Hình 1.13. Nền tảng dịch vụ Azure[4]..................................................................... 29
Hình 1.14. Windows Azure chạy trên dữ liệu trung tâm của Microsoft[4] ............. 30
Hình 1.15. Các thành phần của Windows Azure[4] ................................................ 31
Hình 1.16. Fabric Controller[4] ............................................................................... 31
Hình 2.1. Các dịch vụ của Azure Services Platform .............................................. 35
Hình 2.2. Windows Azure cung cấp các d ịch vụ lƣu trữ và tính toán d ựa trên
Windows cho các ứng dụng đám mây[11] .............................................................. 35
Hình 2.3. Ứng dụng Windows Azure có thể bao gồm các thể hiện web role .......... 37
và worker role, trong đó mỗi thể hiện chạy trên máy ảo của riêng nó [6] ............... 37
Hình 2.4. Windows Azure cho phép lƣu trữ dữ liệu trong các blob, table, ............. 39
và queue, sử dụng RESTful để truy cập[6] .............................................................. 39
Hình 2.13. SQL Azure cung cấp các tiện í ch hƣớng dữ liệu trong đám mây [6] .... 41
Hình 2.14. Cơ sở dữ liệu SQL Azure [6] ................................................................. 42
Hình 2.15. Một ứng dụng có thể sử dụng chỉ một cơ sở dữ liệu ............................. 43
hay nhiều cơ sở dữ liệu [6] ...................................................................................... 43

Hình 2.16. “Huron” Data Sync sử dụng Microsoft Sync Framework để đồng ....... 44
bộ dữ liệu trong Cơ sở dữ liệu SQL Azure và các cơ sở dữ liệu trong nhà [6]. ...... 44


X

Hình 3.2. Mô hình ca sử dụng quản trị hệ thống ..................................................... 47
Hình 3.3. Các ca sử dụng của ngƣời dùng cuối ....................................................... 48
Hình 3.4. Ca sử dụng quản lý ngƣời dùng ............................................................... 48
Hình 3.5. Ca sử dụng quản lý Dịch vụ ..................................................................... 49
Hình 3.7. Biểu đồ hoạt động cho chức năng đăng nhập .......................................... 49
Hình 3.9. Sơ đồ hoạt động cho chức năng quản lý dịch vụ ..................................... 50
Hình 3.10. Biểu đồ tuần tự chức năng thêm ngƣời dùng ......................................... 51
Hình 3.11. Biểu đồ tuần tự chức năng sửa ngƣời dùng .......................................... 52
Hình 3.12. Biểu đồ tuần tự chức năng xóa ngƣời dùng .......................................... 53
Hình 3.13. Biểu đồ tuần tự chức năng thêm Dịch vụ .............................................. 53
Hình 3.14. Biểu đồ tuần tự chức năng sửa Dịch vụ ................................................. 54
Hình 3.15. Biểu đồ tuần tự chức năng xóa Dịch vụ ................................................. 55
Hình 3.16. Biểu đồ tuần tự chức năng hiển thị bản đồ ............................................ 55
Hình 3.17. Biểu đồ tuần tự chức năng tìm đƣờng đi ............................................... 56
Hình 3.18. Biểu đồ tuần tự chức năng tìm địa điểm ............................................... 56
Hình 3.19. Bảng dữ liệu Danh sách thành viên ....................................................... 58
Hình 3.20. Bảng dữ liệu Danh sách địa điểm .......................................................... 58
Hình 3.21. Bảng dữ liệu Danh sách dịch vụ ............................................................ 59
Hình 3.22. Giao diện chính ...................................................................................... 59
Hình 3.23. Giao diện quản trị hệ thống.................................................................... 59
Hình 3.24. Giao diện tìm đuờng .............................................................................. 60
Hình 3.25. Giao diện tìm địa điểm.......................................................................... 60

1

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây việc tin học hoá một cách ồ ạt và nhanh chóng
các hoạt động sản xuất, kinh doanh cũng nhƣ nhiều lĩnh vực hoạt động khác đã
tạo ra cho chúng ta một lƣợng dữ liệu lƣu trữ khổng lồ. Hàng triệu cơ sở dữ liệu
(CSDL) đã đƣợc sử dụng trong các hoạt động sản xuất, kinh doanh, quản lí...,
trong đó có nhiều CSDL cực lớn cỡ Gigabyte, thậm chí là Terabyte. Một câu hỏi
đặt ra là nếu lƣợng dữ liệu lớn nhƣ vậy cứ ngày một tăng dần lên mà tài nguyên
phần cứng thì hạn chế vậy các tổ chức cần làm gì để đáp ứng nhu cầu lƣu trữ dữ
liệu? Điện toán đám mây xuất hiện đã giải quyết đƣợc bài toán trên.
Với mục đích muốn tìm hiểu điện toán đám mây, cụ thể là nền tảng dịch vụ
Azure của Microsoft cùng với những lợi ích nó mang lại, tôi đã chọn đề tài “Điện
toán đám mây – Nền tảng Azure và ứng dụng trong quản lý bản đồ du lịch”
cho luận văn tốt nghiệp của mình. Luận văn này tập trung tìm hiểu những khái
niệm cơ bản về điện toán đám mây nói chung, công nghệ Azure nói riêng và ứng
dụng vào phân tích, xây dựng thử nghiệm. Hệ thống đã hoạt động và ngƣời sử
dụng có thể dùng thử những chức năng cơ bản đặt ra.


2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY(ĐTĐM)
Nội dung chương này sẽ giới thiệu tổng quan về ĐTĐM, các mô hình dịch
vụ, mô hình triển khai của ĐTĐM, kiến trúc tổng thể của mô hình ĐTĐM, đồng thời
so sánh kiến trúc ĐTĐM với một số kiến trúc khác. Chương này cũng tìm hiểu an
ninh trong ĐTĐM, ưu, nhược điểm và các giải pháp trong ĐTĐM.
1.1. Giới thiệu chung về mô hình ĐTĐM.
Trong những năm gần đây ĐTĐM khá phổ biến, nó đã và đang trở thành chủ đề
đƣợc bàn luận sôi nổi trên khắp toàn cầu. ĐTĐM đã thu hút rất nhiều sự quan tâm

từ phía các nhà nghiên cứu, những ngƣời phát triển và cả NSD. Trong phần này
chúng ta sẽ tìm hiều mô hình ĐTĐM đang đƣợc ứng dụng hiện nay.
1.1.1. Khái niệm ĐTĐM
Dƣới đây là một số khái niệm chung nhất về mô hình ĐTĐM:
- ĐTĐM (cloud computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình tính
toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet,
hai từ đám mây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng internet. Ở mô hình ĐTĐM này
mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều đƣợc cung cấp dƣới
dạng các “dịch vụ”, cho phép NSD 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. [14]
- Theo tổ chức xã hội máy tính IEEE: “ĐTĐM 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, ...".[14]
- Theo định nghĩa của Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Hoa
Kỳ(NIST): “ĐTĐM là mô hình điện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa
chọn và sử dụng tài nguyên tính toán (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng


3

dụng và dịch vụ) theo nhu cầu một cách thuận tiện và nhanh chóng; đồng
thời cho phép kết thúc sử dụng dịch vụ, giải phóng tài nguyên dễ dàng, giảm
thiểu các giao tiếp với nhà cung cấp”.[12]

Hình 1.1. Mô hình chung ĐTĐM
Nhìn chung ĐTĐM 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
nhu cầu ngƣời dùng. Ví dụ: Dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng
kinh doanh trực tuyến thông thƣờng, có thể truy cập từ một trình duyệt Web, còn
các phần mềm và dữ liệu đều đƣợc lƣu trữ trên các máy chủ.
1.1.2. Đặc trưng của ĐTĐM
Dƣới đây là 5 đặc trƣng cơ bản của mô hình ĐTĐM:
- Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Khách hàng chỉ cần nêu ra
yêu cầu thông qua trang web cung cấp dịch vụ, hệ thống của nhà cung cấp sẽ tự
gom nhặt các tài nguyên rỗi để đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
- Truy xuất diện rộng (Broad network access): ĐTĐM cung cấp các dịch vụ thông
qua môi trƣờng Internet. Do đó, NSD chỉ cần kết nối Internet là có thể sử dụng
đƣợc dịch vụ. Hơn nữa, ĐTĐM ở dạng dịch vụ nên không đòi hỏi khả năng xử lý


4

cao ở phía máy khách, vì vậy NSD có thể truy xuất bằng các thiết bị di dộng nhƣ
điện thoại thông minh, laptop, … Với ĐTĐM, NSD không còn bị phụ thuộc vào vị
trí địa lý nữa, họ có thể truy xuất dịch vụ từ bất kỳ nơi nào, vào bất kỳ lúc nào có
kết nối Internet.
- Dùng chung tài nguyên (Resource pooling): Nhìn vào hình 1.1 ta thấy trong
đám mây có một số nhà cung cấp dịch vụ và rất nhiều ngƣời dùng sử dụng dịch vụ,
có nghĩa là một nhà cung cấp đồng thời có thể cung cấp dịch vụ cho nhiều NSD và
nhƣ vậy tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ đƣợc dùng chung, phục vụ cho nhiều
ngƣời dùng dựa trên mô hình “multi-tenant” (máy chủ dịch vụ lƣu và quản lý những
khách hàng khác nhau). Trong mô hình “multi-tenant”, tài nguyên sẽ đƣợc phân
phát động tùy theo nhu cầu của ngƣời dùng. Khi nhu cầu của một khách hàng giảm
xuống, thì phần tài nguyên dƣ thừa sẽ đƣợc tận dụng để phục vụ cho một khách
hàng khác.
- Khả năng co giãn (Rapid elasticity): Đây là tính chất đặc biệt nhất, nổi bật nhất

và quan trọng nhất của ĐTĐM. Đó là khả năng tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ
thống tùy theo nhu cầu của NSD. Khi nhu cầu tăng cao, hệ thống sẽ tự mở rộng
bằng cách thêm tài nguyên vào. Ngƣợc lại, khi nhu cầu giảm xuống, hệ thống sẽ tự
giảm bớt tài nguyên.
Điều tiết dịch vụ (Measured service): Hệ thống ĐTĐM tự động kiểm soát và tối
ƣu hóa việc sử dụng tài nguyên (dung lƣợng lƣu trữ, đơn vị xử lý, băng thông, …).
Lƣợng tài nguyên sử dụng có thể đƣợc theo dõi, kiểm soát và báo cáo một cách
minh bạch cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và NSD. [2]
1.1.3. Các thành phần tham gia ĐTĐM
Các thành phần tham gia ĐTĐM gồm:
- Nhà cung cấp dịch vụ (provider): Là đối tƣợng làm chủ và điều chỉnh hoạt động
của những hệ thống ĐTĐM đang tồn tại để phân phối dịch vụ tới các hãng thứ ba.
Thông thƣờng điều này đòi hỏi các tài nguyên quan trọng và tính chuyên gia trong
xây dựng và quản lý các trung tâm dữ liệu trong thế hệ tiếp theo. Amazon.com là


5

nhà cung cấp đầu tiên nhƣ thế, hiện đại hóa các trung tâm dữ liệu, giống nhƣ hầu
hết các mạng máy tính, đang sử dụng chỉ khoảng 10% khả năng chứa đựng ở một
thời điểm bất kì.
- Người dùng (User): Là NSD các dịch vụ của ĐTĐM. Tính riêng tƣ của những
ngƣời dùng hay việc bảo mật thông tin của các ngƣời dùng trong ĐTĐM đã và đang
trở thành mối quan tâm lớn. Quyền của những ngƣời dùng cũng là một vấn đề đang
đƣợc tập trung thông qua một nỗ lực cộng đồng dể tạo một bản dự thảo về quyền.
- Đại lý cung cấp (Vendor): Là một số nhà sản xuất bán hay đƣa sản phẩm và các
dịch vụ làm tăng tính thuận lợi của sự phân phối, sự chấp nhận và sử dụng của
ĐTĐM. Các dịch vụ có thể là cung cấp phần cứng (thiết bị lƣu trữ, hạ tầng), phần
mềm hay hệ điều hành.[2]
1.2. Phân tích, so sánh với các mô hình tính toán khác.

Thật khó để phân biệt ĐTĐM và các mô hình tính toán khác, bởi vì Clouds
không ra đời một cách riêng lẻ hay độc lập mà nó dựa trên nền tảng của các công
nghệ trƣớc đó. Bắt nguồn từ điện toán lƣới (grid computing) trong thập niên 1980,
tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utility computing) và dịch vụ Web 2.0. Sau đây
chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các mô hình tính toán này để đƣa ra đƣợc sự giống và
khác nhau giữa các mô hình này với mô hình ĐTĐM.


6

1.2.1.

Điện toán lưới (Grid Computing)

Hình 1.2. Mô hình grid computing
So với công nghệ ĐTĐM, điểm giống nhau gi ữa chúng là cho phép ảo hóa các
nguồn lực CNTT mà không cần có sự giới hạn về không gian địa lý hay sự đồng
nhất về hệ điều hành.
Điểm khác nhau giữa chúng là:
- Về kiến trúc: Tính toán lƣới tập trung vào việc tích hợp các tài nguyên có sẵn
gồm phần cứng, hệ điều hành, cơ sở hạ tầng an ninh của các hệ thống còn ĐTĐM
hƣớng tới các cấp độ khác nhau của dịch vụ nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu của
ngƣời dùng.
- Về mô hình tính toán: Grids không sử dụng mô hình tính toán bó, tốc độ tính
toán chậm hơn còn ĐTĐM sử dụng mô hình tính toán bó, tốc độ tính toán nhanh
hơn.
- Về mô hình dữ liệu: Tính toán lƣới dùng các giao thức chuyên biệt để tìm
kiếm các tài nguyên trên mạng để lƣu trữ còn ĐTĐM dùng Data Center để lƣu
trữ dữ liệu.
- Ảo hóa: ĐTĐM dùng công nghệ ảo hóa nhiều hơn tính toán lƣới.

- Về phạm vi sử dụng: Tính toán lƣới chủ yếu hƣớng tới khoa học còn ĐTĐM
hƣớng tới thƣơng mại, quan tâm đến việc phục vụ nhu cầu của khách hàng thông
qua việc cung cấp các dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng.


7

1.2.2. Tính toán theo yêu cầu (Utility Computing)

Hình 1.3. Mô hình Tính toán theo yêu cầu[3]
So với các công nghệ ĐTĐM, điểm giống nhau gi ữa chúng là t ất cả các tài
nguyên tính toán đƣợc cung cấp cho khách hàng bao gồm phần cứng (HaaS Hardware as a Service), cơ sở hạ tầng (IaaS - Infrastructure as a service) và nền
(PaaS- Platform as a Service) dƣới dạng các dịch vụ.
Điểm khác nhau giữa chúng là:
- Tính toán theo yêu cầu có thể coi nhƣ là mô hình kinh doanh hơn là một công nghệ
cụ thể trong đó ứng dụng các nguồn tài nguyên cơ sở hạ tầng, phần cứng, phần mềm
đƣợc cung cấp. Còn ĐTĐM liên quan đế cách thiết kế, xây dựng, triển khai và chạy
ứng dụng hoạt động trong một máy tính ảo, chia sẻ nguồn lực, tự mở rộng và thu hẹp.


8

1.2.3. Dịch vụ Web (Web Service)

Hình 1.4. Mô hình Web service[2]
So với các công nghệ ĐTĐM, điểm giống nhau gi ữa chúng là chúng cùng là mô
hình tính toán ảo mà ngƣời sử dụng có thể làm việc thông qua trình duyệt, dịch vụ
Web bao phủ toàn bộ không gian ứng dụng hƣớng dịch vụ tồn tại trong ĐTĐM.
Điểm khác nhau giữa chúng là:
- Dịch vụ Web là phần mềm trung gian để kết nối server ứng dụng với các

chƣơng trình của khách hàng còn ĐTĐM tất cả mọi vấn đề liên quan đến công
nghệ thông tin đều đƣợc truyền tải dƣới dạng dịch vụ.
1.3. Kiến trúc ĐTĐM
Kiến trúc đám mây là kiến trúc của những hệ thống phần mềm bao gồm sự
phân phối của ĐTĐM, gồm phần cứng và phần mềm thiết kế bởi một kiến trúc sƣ
làm việc cho một nơi tích hợp đám mây. Nó bao gồm nhiều thành phần đám mây
kết nối với nhau thông qua các giao diện lập trình ứng dụng, thông thƣờng là các
Web service. Mỗi hãng cung cấp có một kiến trúc ĐTĐM riêng và phát triển theo
thế mạnh của từng hãng nhƣng đều nhằm mục đích nâng cao chất lƣợng phục vụ,
đảm bảo mọi điều kiện thuận lợi cho khách hàng, thu hút khách hàng.


9

1.3.1. Mô hình kiến trúc tổng quát
Phần lớn h ạ tầng cơ sở của ĐTĐM hiện nay là sự kết hợp của những dịch vụ
đáng tin cậy đƣợc phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu 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.
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), lƣu trữ
đám mây (Cloud Storage).

Hình 1.5. Mô hình kiến trúc ĐTĐM[2]

1.3.2. Các thành phần của ĐTĐM
ĐTĐM là cách thức chuyển đổi các chƣơng trình ứng dụng diện rộng theo
kiến trúc và phân phối các dịch vụ. Trong nhiều thập kỷ qua, các hãng CNTT đã tập

nhiều công sức, thời gian và các 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
thƣờng gặp phải một số vấn đề sau:
- Những vùng lớn các khả năng tính toán không đƣợc sử dụng hết công suất.


10

- Đôi khi những máy tính không đủ mạnh lại phải dùng để làm các máy chủ,
còn 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
(toàn bộ chi phí là của chủ nhân).
ĐTĐM đƣợc phát triển để khắc phục những nhƣợc điểm trên. ĐTĐM gồm 6
thành phần chính liên quan với nhau nhƣ trong hình sau.

Hình 1.6. Các thành phần của ĐTĐM[2]
- Infrastructure: Cơ sở hạ tầng của ĐTĐM 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 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 CSDL,ví dụ nhƣ BigTable của Google, SimpleDB của Amazon…
- A Cloud 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
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 NSD. Ứng dụng đám mây loại
bỏ đƣợc các chi phí/tài nguyên để bảo trì và vận hành các chƣơng trình ứng dụng.

11

- Services: Dịch vụ đám mây là một phần độc lập của phần mềm có thể kết hợp
với các dịch vụ khác để thực hiện tƣơng tác, kết hợp giữa các máy tính với nhau để
thực thi chƣơng trình ứng dụng theo yêu cầu trên mạng. Ví dụ các dịch vụ hiện nay
nhƣ: Simple Queue Service, Google maps, các dịch vụ thanh toán linh hoạt trên
mạng của Amazon, ...
- Client: Khách hàng đám mây là những yêu cầu phần mềm hoặc phần cứng để tận
dụng các dịch vụ ĐTĐM trên mạng. Thiết bị cung cấp cho khách hàng có thể là
Web browser, PC, laptop hoặc mobile, …

1.3.3. Cơ sở hạ tầng của ĐTĐM
Theo kiến trúc do Sun đề xuất, ĐTĐM cung cấp các dịch vụ ở tất cả các tầng, từ
phần cứng tới các phần mềm nhƣ trong hình sau.

Hình 1.7. Cơ sở hạ tầng các tầng của ĐTĐM[2]
Cơ sở hạ tầng của ĐTĐM gồm 6 tầng kiến trúc:
1.

Các server thƣ̣c (Physical Servers),

2.

Server ảo (Virtual Servers),

3.

Hệ điều hành (Operating System),

4.

Phần mềm trung gian (Middleware),

5.

Các chƣơng trình ứng dụng (Applications)


12

6.

Các dịch vụ (Services) có thể chia thành 3 lớp chính: Phần mềm nhƣ một
dịch vụ (Saas), nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS), và cơ sở hạ tầng nhƣ một
dịch vụ (IaaS). Các lớp này có thể tập hợp thành các tầng kiến trúc khác
nhau, có thể chồng chéo, gối nhau.

1.4. Các mô hình dịch vụ của ĐTĐM.

1.4.1. Phần mềm như một dịch vụ (SaaS - Software as a Service)
SaaS 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, NSD 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 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.

Khác với mô hình cung cấp phần mềm truyền thống, dịch vụ SaaS thay vì việc
cố gắng đáp ứng các yêu cầu của ngƣời dùng thì họ 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. Bất cứ tính năng hay chức năng
nào mà các nhà cung cấp SaaS thêm vào phần mềm này đều dựa trên những phản
hồi của khách hàng 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:


13

- 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 NSD
(per-user basis ), trƣờng hợp số ngƣời sƣ̉ dụng chỉ đạt con số c

ực tiểu thì

thƣờng phải cộng thêm phí tổn cho băng thông và không gian lƣu trữ
dữ liệu. [4]

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.
- 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 là:
- Khách hàng sẽ bị phụ thuộc vào công nghệ mà nhà cung cấp đƣa ra cho họ,
giảm linh hoạt và sáng tạo. Khách hàng 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


14

phải có hệ thống máy chủ khổng lồ, nguồn tài chính hùng mạnh và hệ thống
phải đƣợc phân bố ở nhiều nơi. Do đó, 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 triển khai trực tuyến trên mạng Internet, nếu đƣờng truyền
Internet bị gián đoạn thì ảnh hƣởng rất lớn đến công việc của khách hàng.
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, ...[2]

1.4.2. Nền tảng như 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 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 NSD 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. [2]


15

1.4.3. Hạ tầng như một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service)
Trong loại hình dịch vụ này, 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. [2]
1.5. Các mô hình triển khai của ĐTĐM.
Sự đa dạng của các dịch vụ ĐTĐM đã và đang làm thỏa mãn đƣợc rất nhiều yêu
cầu của khách hàng. Tuy nhiên, hầu hết khách hàng nào cũng yêu cầu về an toàn,
bảo mật thông tin, chính vì vậy một số dữ liệu, thông tin ngƣời ta có thể công khai
lên đám mây của các nhà cung cấp, nhƣng cũng có những dữ liệu, thông tin quan
trọng không thể công khai lên đám mây của các nhà cung cấp. Dó đó, dƣới góc nhìn
an toàn, an ninh thông tin, ĐTĐM đƣợc chia thành ba mô hình triển khai bao gồm:
đám mây công cộng, đám mây riêng và đám mây lai.

1.5.1.

Mô hình đám mây công cộng (Public Cloud)

Các dịch vụ trên mô hình đám mây công cộng đƣợc nhà cung cấp dịch vụ cung
cấp cho mọi NSD 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.
NSD dịch vụ sẽ đƣợc lợi là chi phí đầu tƣ thấp, giảm thiểu rủi ro do nhà cung cấp