BÁO cáo THỰC tập tốt NGHIỆP mô PHỎNG điện TOÁN đám mây BẰNG CLOUDSIM

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRUỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
__________________

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
MÔ PHỎNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY BẰNG CLOUDSIM

Nhóm sinh viên thực hiện :

1. Nguyễn Thanh Quyết 43149
2. Vũ Duy Khánh

43135

3. Trần Thanh Nhàn

44742

4. Phạm Thế Hùng

43133

5. Nguyễn Tùng Linh

44738

HẢI PHÒNG - 2015


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRUỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

__________________

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
MÔ PHỎNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY BẰNG CLOUDSIM

Người hướng dẫn khoa học: T.S Trần Thị Hương
Nhóm sinh viên thực hiện :

1. Nguyễn Thanh Quyết 43149
2. Vũ Duy Khánh

43135

3. Trần Thanh Nhàn

44742

4. Phạm Thế Hùng

43133

5. Nguyễn Tùng Linh

44738

HẢI PHÒNG - 2015


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2

1.1. Định nghĩa............................................................................................................................3
1.2. Các mô hình dịch vụ............................................................................................................3
1.3. Ưu, nhược điểm....................................................................................................................3
CHƯƠNG 2. CÔNG CỤ MÔ PHỎNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY......................................4
2.1. Cloudsim 5
2.1.1. Giới thiệu

6

2.1.2. Tính năng...................................................................................................................6
2.1.3. Kiến trúc....................................................................................................................6
2.1.4. Thực hiện các đám mây.............................................................................................6
2.2. Cách cài đặt Cloudsim 5
CHƯƠNG 3. CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG.....................................................................4
3.1. Mô hình mô phỏng đám mây trên CloudSim...............................................................6
3.2. Các bước mô phỏng đám mây......................................................................................6
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................1
KẾT LUẬN................................................................................................................................1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số Hình

Tên Hình

1.1

Cloud Computing

1.2

Các ứng dụng của Cloud

1.3

Các mô hình của Cloud

1.4

Chi tiết về 3 mô hình Cloud

2.1

Kiến trúc 3 lớp của điện toán đám mây

2.2

Kiến trúc theo lớp của CloudSim

2.3

Tải Eclipse Setup

2.4

Chọn gói cài đặt

2.5

Chọn thư mục cài đặt

2.6

Cài đặt thành công

2.7

Chọn không gian làm việc

2.8

Khởi động thành công CloudSim

3.1

Mô hình mô phỏng đám mây

3.2

Chạy mô phỏng thành công

3.3

Giản đồ CloudSim trên công cụ Architexa.

3.4

Visual Machine

Trang

LỜI NÓI ĐẦU

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


Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi
tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ
không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào
công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày
càng cao hơn.
Thuật ngữ “điện toán đám mây” ra đời bắt nguồn từ một trong những hoàn
cảnh như vậy.
Thuật ngữ “điện toán đám mây” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả
mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán, … lên trên mạng Internet. Chúng ta
sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để
lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở
trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có
thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ

của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm
nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh
nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản
lý dữ liệu tốt.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.1. Định nghĩa

- Điện toán đám mây 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.

Hình 1.1: Cloud Computing.
- Có thể thấy một số các ứng dụng điển hình của Cloud là DropBox,
GoogleDrive và SkyDrive.

Hình 1.2: Các ứng dụng của Cloud


1.2. Các mô hình dịch vụ

Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ của họ
theo ba mô hình cơ bản:

-Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (IaaS-Infrastructure as a
Service)
-Nền tảng như một dịch vụ (Paas - Platform as a Service)
-Phần mềm như một dịch vụ (SaaS-Software as a Service)

Hình 1.3: Các mô hình của Cloud
•

Infrastructure as a Service (IaaS) : Trong mô hình điện toán đám

mây dịch vụ cơ bản nhất - và theo IETF (Internet Engineering Task
Force) - nhà cung cấp IaaS cung cấp máy tính - máy ảo về vật lý hay
(thường xuyên hơn) - và các nguồn lực
khác. (A hypervisor, như Xen, OracleVirtualBox, KVM, VMware
ESX / ESXi, hoặc Hyper-V chạy các máy ảo như khách. Pools của siêu
giám sát trong hệ thống hoạt động điện toán đám mây có thể hỗ trợ số
lượng lớn các máy ảo và khả năng quy mô dịch vụ lên và xuống theo yêu
cầu khác nhau của khách hàng. IaaS mây thường cung cấp nguồn lực bổ
sung chẳng hạn như một máy ảo đĩa hình ảnh thư viện, liệu lưu
trữ khối, tập tin hoặc đối tượng lưu trữ, tường lửa, cân bằng tải, địa chỉ
IP, mạng cục bộ ảo (VLAN ), và gói phần mềm.
• Platform as a Service (Paas) : Trong các mô hình PaaS, các nhà
cung cấp điện toán đám mây cung cấp một nền tảng điện toán, thường bao
gồm cả hệ điều hành, môi trường thực thi ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ


liệu và máy chủ web. Các nhà phát triển ứng dụng có thể phát triển và

chạy các giải pháp phần mềm của họ trên một nền tảng điện toán đám
mây mà không cần chi phí và tính phức tạp của việc mua và quản lý các
lớp phần cứng và phần mềm cơ bản. Với một số PaaS cung cấp
như Microsoft Azure và Google App Engine, máy tính và các tài nguyên
lưu trữ cơ bản quy mô tự động để phù hợp với nhu cầu ứng dụng, do đó
người sử dụng điện toán đám mây không phải phân bổ nguồn lực bằng
tay. Sau này cũng đã được đề xuất bởi một kiến trúc nhằm tạo điều kiện
thời gian thực trong các môi trường điện toán đám mây. loại ứng dụng
Ngay cả cụ thể hơn có thể được cung cấp thông qua PaaS, chẳng hạn như
mã hóa phương tiện truyền thông như được cung cấp bởi các dịch vụ.
• Software as a Service (SaaS) : người sử dụng truy cập vào các phần
mềm ứng dụng và cơ sở dữ liệu. Các nhà cung cấp điện toán đám mây
quản lý cơ sở hạ tầng và nền tảng mà chạy các ứng dụng. SaaS đôi khi
được gọi là "theo yêu cầu phần mềm" và thường có giá trên cơ sở trả cho
mỗi lần sử dụng hoặc sử dụng một khoản phí thuê bao.Trong mô hình
SaaS, các nhà cung cấp đám mây cài đặt và vận hành các phần mềm ứng
dụng trong các đám mây và người sử dụng điện toán đám mây truy cập
vào phần mềm từ các khách hàng đám mây. Người sử dụng điện toán đám
mây không quản lý cơ sở hạ tầng điện toán đám mây và nền tảng mà các
ứng dụng chạy. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết phải cài đặt và chạy các
ứng dụng trên các máy tính riêng của người sử dụng điện toán đám mây,
mà đơn giản hóa bảo trì và hỗ trợ. Các ứng dụng điện toán đám mây khác
nhau từ các ứng dụng khác trong khả năng mở rộng, mà họ có thể đạt
được bằng cách nhân bản nhiệm vụ lên nhiều máy ảo tại thời gian chạy để
đáp ứng nhu cầu thay đổi công việc.


Hình 1.4: Chi tiết về 3 mô hình của Cloud

1.3. Ưu, nhược điểm.

- Ưu Điểm :
+ Ưu điểm đầu tiên về điện toán đám mây đó là giảm thiểu tối đa chi phí
khi sử dụng. Đối với các doanh nghiệp vừa và lớn thì việc lưu trữ cơ sở dữ liệu
trên các máy chủ vật lý luôn cồng kềnh,chi phí để duy trì cũng như sửa chữa là
cực kỳ tốn kém,chưa kể việc mất mát dữ liệu. Với Cloud,chúng ta chỉ cần bỏ
một khoản kinh phí vừa đủ để thuê server mà không cần phải lo tới khâu bảo trì,
bảo mật,do đó an toàn và tiết kiệm hơn rất nhiều.
+ Ưu điểm thứ hai về cloud đó là bạn có thể truy cập dữ liệu tại mọi lúc
mọi nơi,chỉ cần thiết bị của bạn có kết nối với internet.
+ Độ an toàn bảo mật cao hơn các ứng dụng khác. Tuy nhiên vẫn chưa
tuyệt đối
- Nhược điểm


+ Cloud có độ bảo mật cao,song chưa tuyệt đối,chính vì điều này nhiều
doanh nghiệp vẫn do dự quyết định sử dụng.

CHƯƠNG 2: CÔNG CỤ MÔ PHỎNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
CLOUDSIM
2.1. CloudSim
2.1.1. Giới thiệu

-

CloudSim là một phần mềm mã nguồn mở theo giấy phép GPL phát
triển trong các Cloud Computing và Distributed Systems (đám mây)
Phòng thí nghiệm, tại các phần mềm Bộ môn Kỹ thuật máy tính và
Khoa học của Đại học Melbourne .

- CloudSim là một framework cho phép mô hình hóa, mô phỏng hóa các

dịch vụ cũng như kết cấu hạ tầng của điện toán đám mây. Người dùng có thể
ứng dụng thử nghiệm trong môi trường lặp có kiểm soát, qua đó, tìm các tắc
nghẽn hệ thống mà không cần những đám mây thực chạy kiểm thử với cấu hình
khác nhau, để phát triển các kỹ thuật dự phòng phù hợp.
2.1.2. Tính năng

Tính năng CloudSim bao gồm:
 Mô hình hóa và mô phỏng trung tâm dữ liệu quy mô lớn
 Mô hình hóa và mô phỏng máy chủ lưu trữ ảo hóa


 Mô hình hóa và mô phỏng các tài nguyên tính toán năng lượngaware
 Mô hình hóa và mô phỏng đám mây liên
 Chèn các yếu tố mô phỏng động
 Chính sách người dùng định nghĩa cho việc phân bổ các máy chủ
cho các máy ảo
2.1.3. Kiến trúc
 CloudSim mô hình kiến trúc điện toán đám mây bao gồm ba lớp
các lớp hệ thống, các trung tâm, và người dùng cấp trung gian như thể
hiện trong hình 1 bên dưới.
 Ba lớp tương ứng với ba lớp trên cùng của kiến trúc điện toán đám
mây IaaS, PaaS và SaaS tương ứng.


Hình 2.1: Kiến trúc theo lớp của điện toán đám mây.
- Cloud appication: truy cập bởi end-users. End-user đóng vai trò như
thực thể kích hoạt ứng dụng SaaS qua mạng. Những app này được cung
cấp bởi Cloud provider ( SaaS provider), truy cập bởi end-user qua 2
hình thức thuê hoặc dùng rồi trả. Ở đây người dùng triển khai ứng dụng.
- User-Level middleware: tầng này gồm các phần mềm

frameworks, như Web 2.0 Interfaces (Ajax, IBM Workplace) giúp người
phát triển làm việc phong phú, hiệu quả hơn với ứng dụng nền web. Lớp
này cung cấp môi trường lập trình và công cụ ghép nối giúp triển khai
và thực thi ứng dụng trên cloud. Ở đây có vài framework hỗ trợ triển
khai ứng dụng đa lớp như Spring, Hibernate, hỗ trợ các ứng dụng chạy ở
tầng trên.


- Core-middleware: thực hiện các dịch vụ nền tảng sẽ cung cấp môi
trường runtime cho lưu trữ, quản lý các dịch vụ ứng dụng User-level.
Các chức năng được dùng bởi Saas, Iaas như truyền tin, phát hiện dịch
vụ, cân bằng tải. Nó thường được thực thi bởi các nhà cung cấp cloud và
cung cấp cho các nhà phát triển ứng dụng. Như amazon cung cấp cân
bằng tải và dịch vụ theo dõi Cloudwatch cho các khách hàng Amazon
ec2. Hay nhà phát triển xây dựng ứng dụng trên MS azure cloud có thể
dùng .Net services bus để thực hiện cơ chế chuyển tin.
- System level: năng lực tính toán ở môi trường cloud được cung cấp bởi
tập hợp dữ liệu datacenter, thường được cài đặt với trăm, ngàn host. Ở tầng này,
tồn tại nguồn tài nguyên to lớn ( server lưu trữ và server ứng dụng ) cung cấp
cho data-center. Nguồn lực này được quản lý bởi dịch vụ công nghệ ảo hóa cao
cấp và các công cụ cho phép chia sẻ năng lực qua các máy ảo độc lập.
2.1.4. Thực hiện các đám mây

CloudSim được thực hiện bằng cách sử dụng các thư viện mô phỏng hiện
có và các khuôn khổ như GridSim và SimJava để xử lý các yêu cầu ở mức độ
thấp của hệ thống. Đặc biệt, các thành phần của sự kiện xử lý và thông qua trong
SimJava có thể được tái sử dụng trong CloudSim. Tương tự như vậy, sử dụng
GridSim đơn giản hoá việc thực hiện các kết nối mạng, dịch vụ thông tin, các
tập tin, người dùng, vv Bây giờ chúng ta thảo luận về các thành phần chính của
một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây được thực hiện trong các mô

phỏng CloudSim.


Hình 2.2: Kiến trúc theo lớp của CloudSim

Trung tâm dữ liệu: trong CloudSim, trung tâm dữ liệu được sử dụng để
mô hình hóa các dịch vụ cốt lõi ở cấp hệ thống cơ sở hạ tầng điện toán đám
mây. Nó bao gồm một tập hợp các máy chủ đang quản lý một tập hợp các máy
ảo với các nhiệm vụ xử lý "cấp thấp" chế biến, và ít nhất một trung tâm dữ liệu
phải được tạo ra để bắt đầu mô phỏng.
Máy chủ: thành phần này được sử dụng để chỉ định khả năng xử lý (được
quy định tại các tốn hàng triệu lệnh mỗi giây mà bộ xử lý có thể thực hiện), bộ
nhớ và một chính sách lập lịch trình để phân bổ nhân xử lý khác nhau để nhiều
máy ảo đó là trong danh sách các máy ảo quản lý bởi máy chủ.
Máy ảo: thành phần này quản lý của giao máy ảo khác nhau host khác
nhau, vì vậy mà lõi xử lý có thể được dự kiến (của chủ nhà) cho các máy


ảo. Cấu hình này phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, và các chính sách mặc định
của việc phân bổ các máy ảo là "đầu tiên đến, đầu tiên phục vụ".
Datacenter môi giới: trách nhiệm của một nhà môi giới là thiền định giữa
người sử dụng và các nhà cung cấp dịch vụ, tùy thuộc vào yêu cầu về chất lượng
của dịch vụ mà người dùng chỉ định. Nói cách khác, các nhà môi giới sẽ xác
định các nhà cung cấp dịch vụ phù hợp cho người sử dụng dựa trên các thông tin
mà nó có từ các Dịch vụ Thông tin Cloud, và thương lượng với các nhà cung
cấp về các nguồn lực đáp ứng yêu cầu của người sử dụng. Người sử dụng của
CloudSim cần để mở rộng lớp này để xác định yêu cầu trong thí nghiệm của
mình.
Đám mây nhỏ: thành phần này đại diện cho các dịch vụ ứng dụng có độ
phức tạp được mô hình hóa trong CloudSim về các yêu cầu tính toán.

CloudCoordinator: thành phần này quản lý các thông tin liên lạc giữa các
dịch vụ
CloudCoordinator khác và các nhà môi giới, và cũng theo dõi trạng thái
nội bộ của một trung tâm dữ liệu đó sẽ được thực hiện định kỳ về thời gian mô
phỏng.
2.2.Cách cài đặt CloudSim
CloudSim là một ứng dụng chạy trên nền java. Và một trong những phần
mềm hỗ trợ đó là Eclipse :
Sau đây là các bước tải và cài đặt Eclipse :
1. Tải bộ cài eclipse tại địa chỉ link dưới :
/>2. Chọn khu vực tải :


Bạn có thể tải ở khắp các khu vực trên thế giới. Xin hãy chọn khu vực gần
bạn nhất.
3. Khởi động cài đặt
Đối với người dùng Windows, sau khi thực thi cài đặt Eclipse đã hoàn tất
tải về nó nên có sẵn trong thư mục tải về của bạn. Bắt đầu thực thi cài đặt
Eclipse. Bạn có thể nhận được một cảnh báo bảo mật để chạy tập tin này. Nếu
Quỹ Eclipse là nhà xuất bản, bạn tốt để chọn Run.
Đối với người dùng Mac và Linux, bạn vẫn sẽ cần phải giải nén tải về để
tạo ra trình cài đặt. Bắt đầu cài đặt một khi nó có sẵn.

Hình 2.3: Tải Eclipse Setup.
4. Chọn gói phần mềm để cài đặt từ trình cài đặt Eclipse
Bộ cài đặt Eclipse mới cho thấy các gói có sẵn để người dùng Eclipse. Bạn
có thể tìm kiếm cho các gói bạn muốn cài đặt hoặc di chuyển qua danh sách.
Chọn và bấm vào gói bạn muốn cài

Hình 2.4: Chọn gói cài đặt.
- 5. Chọn thư mục cài đặt
- Chỉ định thư mục mà bạn muốn Eclipse được cài đặt. Các thư mục mặc
định sẽ có trong thư mục người dùng của bạn.
- Chọn nút "Install" để bắt đầu cài đặt.


Hình 2.5: Chọn thư mục cài đặt.
6. Khởi động Eclipse
Sau khi cài đặt hoàn tất, bây giờ bạn có thể khởi động Eclipse. Bộ cài đặt
Eclipse đã làm cho nó hoạt động.


Hình 2.6: Cài đặt thành công.
7. Tải cloudsim
Sau đó chúng ta tải Cloudsim và lưu vào 1 thư mục ở ổ nào đó .
/>8. Mở Eclipse và lựa chọn thư mục làm việc.


Hình 2.7: Chọn không gian làm việc
Sau Khi Tải Xong và mở ứng dụng Eclipse ta được giao diện :

Hình 2.8: Khởi động thành công CloudSim


CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG.
Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu làm cách nào cloudsim mô phỏng mô hình
cơ sở hạ tầng, hệ thống datacenter,…và các tài nguyên khác trên nền điện toán
đám mây.
3.1. Mô hình mô phỏng đám mây trên Cloudsim

Hình 3.1: Mô hình mô phỏng đám mây
-Data Center bao gồm Host và các Máy Ảo Vitual Machine. Ban đầu
broker yêu cầu thực thi cloudlet. Broker gửi yêu cầu dữ liệu tới Cloud
Information Service. Tiếp theo đó CIS đăng ký sử dụng dữ liệu tại DataCenter.
Sau đó Broker gửi yêu cầu DataCenterCharacteristics và khởi tạo máy ảo tới
DataCenter. Khi mà VM creation được thực hiện,DataCenter sẽ gửi phản hồi lại
cho Broker. Broker sẽ gửi Cloudlet submid tới Datacenter và nhận lại Cloudlet.
3.2. Các bước để mô phỏng một đám mây.


- Bước 1: tạo số user hay số broker
- Bước 2: Khởi tạo Commonvariables
- Bước 3: Tạo CIS (CloudInformationService)
- Bước 4: Tạo DataCenter ( Host + DataCenterCharacteristics)
- Bước 5: Tạo DataCenterBrokerInstance.
- Bước 6: Tạo máy ảo Vitual Machines .
- Bước 7: Submit Broker.
- Bước 8: Tạo cloudlet(s) (Bw+miPS..)
- Bước 9: Submit Broker
- Bước 10: Bắt đầu mô phỏng.
- Bước 11: Dừng mô phỏng.
- Bước 12: Hiển thị trạng thái mô phỏng .
Sau đây là kết quả chạy sau mô phỏng :


Hình 3.2: Chạy mô phỏng thành công.

Chúng ta cũng có thể sử dụng thêm công cụ Architexa để vẽ mô hình ứng dụng
cloudsim :

Hình 3.3: Giản đồ CloudSim trên công cụ Architexa.

Hình 3.4: Vitual Machine .

TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1. SuperWits Academy,Learning CloudSim xuất bản năm 2014.


2. />3.
4.

KẾT LUẬN
Trong quá trình làm báo cáo, chúng em đã thu thập và tìm hiểu các tài liệu về điện
toán đám mây, đặc biệt là mô hình mô phỏng cloudsim. Đây đều là những khái niệm trừu