Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong điện toán đám mây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

P

n

u n C ến

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
C

giải ph p ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Chuyên ngành: Kỹ thuật truy n th ng

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THUẬT

K THUẬT TRUY N TH NG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PG T N u n Hữu T

Hà Nội – N m 2015

n


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ỜI C

ng trong i n to n

mm y

ĐO N

T i xin m o n luận v n này là ng trình nghiên ứu thực sự của cá nhân tôi,
c thực hi n d ới sự h ớng dẫn khoa học củ PGS TS Nguy n H u Th nh
Các s li u, k t quả nghiên cứu trong luận v n này là trung thực.

Tôi xin chịu trách nhi m v nghiên cứu của mình.

Học viên

P

1

n

u n C ến


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

ỤC ỤC
ƠI CAM ĐO N ....................................................................................1
MUC LUC ...............................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT .....................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................8
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ .................................................................9
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUNG TÂM DỮ
LIỆU ĐIỆN TOÁN ĐÁ MÂY ..........................................................13
1.1

Hệ thống trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ đ ện toán đám m

......... 13

1.1.1

Giới thiệu công nghệ đ ện toán đám m

.............................................. 13

1.1.2

u ƣớng công nghệ đ ện toán đám m

.............................................. 16

1.2

Các mô hình dịch vụ và ứng dụn tron đ ện toán đám m

.................... 18

1.2.1

Các mô hình dịch vụ ................................................................................ 18

1.2.2

Các mô ìn đám m

1.2.3

Các đặc tính của Cloud computing ........................................................ 23

tron t ực tế ..................................................... 20

1.3

Việc sử dụn năn lƣợng trong hệ thống trung tâm dữ liệu ...................... 25

1.4

Sự d o động củ lƣu lƣợng trong mạng trung tâm dữ liệu ........................ 28

CHƢƠNG 2: KIẾN TRÚC TRUNG TÂM DỮ LIỆU ĐIỆN TOÁN
ĐÁ MÂY ............................................................................................31
2


uận v n t t nghi p

2.1

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống trung tâm dữ liệu............................... 31

2.1.1 Tỉ số oversubscription ............................................................................... 31
2.1.2

Định tuyến đ đƣờng ........................................................................... 32

2.1.3

Vấn đề về kinh tế ...................................................................................... 32

2.1.4 Vấn đề về tắc nghẽn .................................................................................. 34
2.2

Các kiến trúc trong trung tâm dữ liệu.......................................................... 34

2.2.1

Kiến trúc trung tâm dữ liệu hai lớp........................................................ 34

2.2.2

Kiến trúc trung tâm dữ liệu 3 lớp ........................................................... 36

2.2.3

Kiến trúc trung tâm dữ liệu 3 lớp tốc độ cao ......................................... 37

2.2.4

Kiến trúc trung tâm dữ liệu Fattree ....................................................... 38

CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU BỘ MÔ PHỎNG GREENCLOUD .......42
3.1

Bộ mô phỏng GreenCloud ............................................................................. 42

3.1.1

So sánh các công cụ mô phỏn năn lƣợng hiện có .............................. 42

3.1.2

Bộ mô phỏng NS-2 ................................................................................... 46

3.1.2

Cấu trúc bộ mô phỏng GreenCloud ....................................................... 54

3.2

Các thành phần mô phỏng ............................................................................. 55

3.2.1 Server .......................................................................................................... 56
3.2.2

Hệ thống switch và link ........................................................................... 57

3.2.3

Tải công việc (workload) ......................................................................... 59

CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ MÔ PHỎNG..............................................62
4.1

So sánh việc sử dụn năn lƣợng tại mỗi kiến trúc ..................................... 62

4.2

Kết quả mô phỏng........................................................................................... 65

4.2.1

Phƣơn p áp DN server: ...................................................................... 66

4.2.2

P ƣơn p áp DVF server: .................................................................... 71

4.3 So sánh các việc tiêu thụ năn lƣợng giữa các mô hình. .............................. 76

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ....................79
3


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

5.1

Kết quả đạt đƣợc củ đề tài ........................................................................... 79

5.2

Hƣớng phát triển củ đề tài ........................................................................... 79

5.3 Kết luận............................................................................................................. 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................81

4


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

API

Tiếng Anh

Tiếng Việt
Giao di n lập trình ứng dụng

Application Programming
Interface

CPU

Centre Processing Unit

Đơn vị xử lý trung tâm

DVFS

Dynamic Voltage and

Sự ph n hi

Frequency Scaling

s

Equal-cost multi-path routing

Định tuy n

ECMP

t ơng
FLOPS

Floating Point Operations Per

i n p ộng và tần

ờng theo giá

ơng

S phép to n iểm ộng mỗi giây

Second
FTP

File Transfer Protocol

Giao thức truy n file

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuy n gói tổng h p

ICT

Information and

Công ngh thông tin và truy n

Communications Technology

thông

Institute of Electrical and

Vi n các kỹ s

IEEE

i n và i n tử

Electronics Engineers
IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ISV

Independent Software Vendor

Doanh nghi p phần m m ộc lập

IT

Information Technology

Công ngh thông tin

5


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

LAN

Local Area Network

Mạng di n hẹp

MIPS

Million Instructions Per Second

S tri u l nh trên mỗi giây

OPEX

Operational Expenses

Chi phí hoạt ộng

PDA

Personal Digital Assistant

Máy kỹ thuật s hỗ tr cá nhân

PSU

Power Supply Unit

Đơn vị cung cấp công suất

RAM

Random Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

SLA

Service Level Agreement

Thỏa thuận mứ

TCP

Transmission Control protocol

Giao thứ

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức d li u ng ời dùng

WAN

Wide Area Network

Mạng di n rộng

6

ộ dịch vụ

i u khiển truy n vận


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Bảng so sánh grid computing và cloud computing ....................................... 25
Bảng 2.2: Bảng so sánh giá thành thi t bị gi a mô hình Fattree và mô hình phân cấp . 40
Bảng 3.3: So sánh gi a các công cụ mô phỏng mạng ti t ki m n ng l ng ................. 43
Bảng 4.4: Tham s cho mô phỏng
m hình n ng l ng.......................................... 63
Bảng 4 5: N ng l ng sử dụng trong các thành phần 1 server. ..................................... 64
Bảng 4.6: Bảng các thành phần sử dụng n ng l ng trong khi sử dụng ph ơng ph p
DNS và không sử dụng DNS với 1536 Server .............................................................. 66
Bảng 4.7: Bảng các thành phần tiêu thụ n ng l ng i với ki n trúc three-tier high
speed ............................................................................................................................... 69
Bảng 4.8: Bảng các thành phần sử dụng n ng l ng trong khi sử dụng ph ơng ph p
DVFS và không sử dụng DVFS với 1536 Server .......................................................... 71
Bảng 4.9: Bảng các thành phần tiêu thụ n ng l ng i với ki n trúc three-tier high
speed ............................................................................................................................... 73

7


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Tổng quan mô hình cloud computing ............................................................ 15
Hình 1 2: Xu h ớng thị tr ờng so sánh gi a cloud computing và grid computing ....... 17
Hình 1.3: Mô hình dịch vụ trong cloud computing........................................................ 19
Hình 1 4: C m hình m m y hính ......................................................................... 20
Hình 1.5: M i quan h gi
ặ tr ng trong m hình loud omputing ................. 23
Hình 1.6: Thành phần tiêu thụ n ng l ng trong trung tâm d li u .............................. 27
Hình 1 7: u l ng một trung tâm d li u ó 292 server trong 5 ngày êm ............... 29
Hình 1 8: u l ng vào ra tại một cổng router ............................................................ 29
Hình 1.9: T
ộ th y ổi n ng l ng vào/ra của cổng Router tại DCN của Google từ
chủ nhật n thứ 2 .......................................................................................................... 30
Hình 2.10: Bảng so sánh giá thành ứng với các tỉ s oversubscription khác nhau thay
ổi theo s host............................................................................................................... 33
Hình 2.11: Ki n trúc data center 2 lớp ........................................................................... 35
Hình 2.12: Ki n trúc data center 3 lớp ........................................................................... 37
Hình 2.13: Ki n trúc data center 3 lớp t
ộ cao ......................................................... 38
Hình 2.14: Ki n trúc data center Fattree ........................................................................ 39
Hình 3.15: Cấu trúc t p mô phỏng NS-2 ....................................................................... 48
Hình 3.16: Tổng qu n NS2 d ới gó ộ ng ời dùng..................................................... 49
Hình 3.17: Luồng các sự ki n chạy file tcl trong NS ..................................................... 51
Hình 3.18: Ki n trúc NS-2 ............................................................................................. 52
Hình 3.19: Vai trò của Tclcl........................................................................................... 53
Hình 3.20: Cấu trúc bộ mô phỏng GreenCloud ............................................................. 55

Hình 3 21: N ng l ng tiêu thụ trong computing server ............................................... 57
Hình 3.22: Thành phần n ng l ng tiêu thụ ở switch .................................................... 59
Hình 4 23: Đồ thị biểu thị m i quan h gi a s server và workload ............................. 65
Hình 4.24: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng khi không sử dụng DNS Server
........................................................................................................................................ 67
Hình 4.25: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng khi sử dụng DNS Server ....... 68
Hình 4.26: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng mô hình 3 lớp t
ộ cao khi
không sử dụng DNS Server............................................................................................ 69
Hình 4.27: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng mô hình 3 lớp t
ộ cao khi sử
dụng DNS Server. .......................................................................................................... 70

8


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Hình 4.28: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng khi không sử dụng DVFS
Server ............................................................................................................................. 72
Hình 4.29: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng khi sử dụng DVFS Server .... 72
Hình 4.30: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng mô hình 3 lớp t

ộ cao khi
không sử dụng DVFS Server. ........................................................................................ 74
Hình 4.31: Biểu ồ các thành phần sử dụng n ng l ng mô hình 3 lớp t
ộ cao khi sử
dụng DVFS Server. ........................................................................................................ 75

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu ồ 4 1: So s nh n ng l ng khi sử dụng ph ơng ph p DNS và khi không sử dụng
DNS của mô hình three-tier ........................................................................................... 70
Biểu ồ 4 2: So s nh n ng l ng khi sử dụng ph ơng ph p DVFS và khi kh ng sử
dụng DVFS của mô hình three-tier t
ộ cao............................................................... 76
Biểu ồ 4.3: So sánh vi c tiêu thụ n ng l ng tại switch của mỗi mô hình .................. 77
Biểu ồ 4.4: So sánh vi c sử dụng công ngh DNS và vi c không sử dụng công ngh
DNS với các h s load khác nhau................................................................................. 78

9


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

LỜI MỞ ĐẦU

i n to n

Ngày nay, h th ng trung tâm d li u sử dụng công ngh
(Cloud Computing) ngày càng trở nên phổ bi n và ảm bảo

mm y

c tính dự phòng cao

cho các nguồn tài nguyên thông tin. Chi phí v phần cứng ũng nh

hi phí v hoạt

ộng của h th ng t ng nh nh hóng ùng với sự t ng lên v khả n ng tính to n ủa
các server. Một s nơi trên th giới, tập oàn
bi t n ng l

ng nghi p lớn hay vi n nghiên cứu cho

ng sử dụng vào các nhu cầu tính toán và truy n thông tin trong h th ng

trung t m d li u d t

enter

hi m một phần

ng kể trong tổng chi phi hoạt ộng

của h th ng này.

Hơn th n a, h th ng trung tâm d li u này còn phải yêu cầu một h th ng làm
mát với chi phí rất cao cùng với hi phí n ng l

ng kéo theo Đi u này không chỉ làm

t ng hi phí ho do nh nghi p mà còn ảnh h ởng tiêu cự

n m i tr ờng xung quanh,

ặc bi t là góp phần gây nên hi u ứng nhà kính, vi phạm thỏa thuận mứ

ộ dịch vụ

(SLA) với ng ời sử dụng.
Chính vì lý do này, vai trò của vi c ti t ki m n ng l

ng trong h th ng trung tâm

d li u ngày càng trở nên cấp thi t. Có nhi u giải pháp ti t ki m n ng l
r nh vi c bật/tắt các thi t bị mạng theo sự th y ổi củ l u l

ng ã

c

ng ph ơng ph p

DNS , i u chỉnh theo th ng i n áp và tần s (DVFS) dựa trên bộ “green s heduler”
hay quản lý công suất ộng (DPM). Nhi m vụ chính của bộ “green s heduler ” là tập
trung các nhi m vụ của h th ng và một s l

ng server hay switch thấp nhất ể ó thể

tắt bớt càng nhi u các thi t bị rỗi càng t t mà vẫn ảm bảo chất l

ng dịch vụ (QoS).

Sau một thời gian nghiên cứu, tác giả ã hoàn thành luận v n t t nghi p thạ sĩ
với

tài “Các giải pháp tiết kiệm năn lƣợn tron đ ện toán đám mây” Nội

dung củ
ngh

tài tập trung v vi c tìm hiểu v h th ng trung tâm d li u sử dụng công

i n to n

m m y, sử dụng bộ công cụ GreenCloud ể mô phỏng n ng l

10

ng


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

của các cấu trúc trung tâm d li u và ti n hành

ng trong i n to n

mm y

nh gi Với sự nỗ lực nghiên cứu của

bản thân và sự h ớng dẫn chỉ bảo tận tình ủa PGS.TS Nguy n H u Thanh, tác giả ã
ạt

c nh ng k t quả nhất ịnh. Mặc dù vậy, do thời gian thực hi n

ngắn nên có một s ý t ởng vẫn h
sai sót nhỏ trong

thực hi n

tài t ơng

i

c và không thể tránh khỏi nh ng

tài.

Xin trân trọng cảm ơn tr ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Vi n Đi n Tử Vi n
Th ng, Vi n Đào tạo s u ại họ và tất cả các thầy cô giáo trong su t 2 n m qu

ã dạy

bảo và cung cấp cho em nh ng ki n thức n n tảng rất có ích cho công vi c sau này.
Em xin h n thành

m ơn, PGS.TS Nguy n Hữu Thanh ã tận tình chỉ bảo,

h ớng dẫn em hoàn thành

tài này. Không có sự chỉ bảo của thầy, chắc chắn em ã

không thể hoàn thành t t luận v n t t nghi p của mình. Em chúc thầy và gi

ình lu n

mạnh khỏe, hạnh phúc và ti p tục thành công trong sự nghi p giáo dục của mình.
S u

y là phần mụ tiêu và

ụ của luận v n

c tổ chứ nh s u:

Mục tiêu:
 Nghiên cứu v h th ng trung tâm d li u sử dụng công ngh
mây, các vấn

kỹ thuật v trong ti t ki m n ng l

i n to n

m

ng và các cấu trúc trung

tâm d li u.
 Nghiên cứu bộ mô phỏng GreenCloud, dùng bộ mô phỏng GreenCloud
giá mứ

ộ tiêu thụ n ng l

3 lớp và 3 lớp t

nh

ng của h th ng trung tâm d li u với các cấu trúc

ộ cao, với s l

ng server khoảng trên 1500.

uận văn đƣợc chia làm 5 c ƣơn :
 C ƣơn 1: Tổng quan hệ thống trung tâm dữ liệu đ ện toán đám m

11


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

Ch ơng này giới thi u v công ngh
các mô hình dịch vụ,
l

i n to n

ng trong i n to n

mm y

m m y gồm giới thi u ơ ản,

ặc tính, h th ng trung tâm d li u và vấn

sử dụng n ng

ng trong h th ng trung tâm d li u.
 C ƣơn 2: Kiến trúc hệ thống trung tâm dữ liệu đ ện toán đám m
Giới thi u v các ki n trúc trong trung tâm d li u (ki n trúc Fattree, 2 lớp, 3 lớp,
ộ cao) và các vấn

3 lớp t

kỹ thuật ảnh h ởng lớn

oversubscription, tắc nghẽn, kỹ thuật ịnh tuy n

n trung tâm d li u nh tỉ s

ờng và giá thành.

 C ƣơn 3: Giới thiệu bộ mô phỏng GreenCloud
Giới thi u v ngôn ng NS-2 và phần mở rộng ể phục vụ cho vi c nghiên cứu
n ng l

ng – GreenCloud, các thành phần chính trong mô phỏng nh h th ng server,

switch và tải công vi c (workload).
 C ƣơn 4: Đán
Đ
li u,

r

á mô p ỏn và ƣớng mở rộn đề tài

th m s , k t quả mô phỏng t ơng ứng và từng ki n trúc trung tâm d

và giải pháp ti t ki m công suất DNS và DVFS. So sánh nh ng k t quả ạt

c trong quá trình thực hi n làm luận v n t t nghi p.
 C ƣơn 5: Kết luận và ƣớng phát triển củ đề tài
Đ
củ

r k t quả thu

c qua thời gian tìm hiểu

tài ũng nh h ớng phát triển

tài trong t ơng l i
Hà Nộ , t án

năm 2015

Học viên

Phùng Xuân Chiến

12


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUNG TÂM DỮ
LIỆU ĐIỆN TOÁN ĐÁ

Trong nh ng n m gần

y, các dịch vụ i n to n

ÂY
m m y ã ngày àng trở nên

phổ bi n dựa trên sự phát triển của h th ng trung tâm d li u và các mô hình tính toán
song song. Khái ni m
m y tính

mm y

ịnh nghĩ

hung nh là một vùng tài nguyên

c tổ chức ể cung cấp các chứ n ng tính to n nh là một ti n ích. Các

công ty hoạt ộng trong lĩnh vực IT lớn nh Mi rosoft, IBM, Google, trong ó IBM
tiên phong trong lĩnh vự

i n to n

m m y cùng với các h p ồng vi c phân ph i d

li u hay dịch vụ hostings.
1.1 Hệ thống trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ đ ện toán đám m
1.1.1 Giới thiệu công nghệ đ ện toán đám m
Điện toán đám mây (Cloud Computing) là một giải pháp toàn di n cung cấp công

ngh th ng tin nh một dịch vụ. Cloud Computing là một giải ph p i n toán dựa trên
dịch vụ Internet ở ó ung ấp tài nguyên chia sẻ gi ng nh dòng i n
trên l ới i n C

m y tính trong

mm y

c phân ph i

c cấu hình ể làm vi c cùng nhau

và các ứng dụng khác nhau sử dụng sức mạnh i n toán tập h p cứ nh thể là chúng
ng hạy trên một h th ng duy nhất. Tính linh hoạt củ

i n to n

m m y là một

chứ n ng ph n ph t tài nguyên theo yêu ầu Đi u này tạo i u ki n thuận l i cho vi c
sử dụng

tài nguyên tí h lũy ủa h th ng, phủ nhận sự cần thi t phải chỉ ịnh phần

cứng cụ thể cho một nhi m vụ. Tr ớ
dụng dựa trên máy chủ ã
i n to n

m m y,

tr ng we và

ứng

c thi hành trên một h th ng cụ thể. Với sự r

ời của

tài nguyên

i n to n

c sử dụng nh một mạng máy tính ảo. Cấu hình

h p nhất này cung cấp một m i tr ờng mà ở ó
lập mà kh ng qu n t m

m m y,

ứng dụng thực hi n một

n bất kỳ cấu hình cụ thể nào.

13

h ộc


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

Nói một cách cụ thể, ó là m hình mà mọi th ng tin

ng trong i n to n

u

mm y

l u tr , tính toán

và xử lý trong các máy chủ ặt trên Internet. Vi c tập h p các k t n i, phần m m và
dịch vụ dựa trên mạng m y tính

ịnh vị

m y” Nh ng thao tác công vi c từ xa với

u ó trên th giới và

c gọi là “ m

m m y dịch vụ ho phép ng ời sử

dụng truy cập vào trung t m i n to n ể có thể sở h u nh ng máy tính có cấu hình
mạnh. Chỉ cần sử dụng nh ng máy tính có cầu hình thấp hay thi t bị PDA ng ời sử
dụng có thể truy cập vào nh ng kho d li u và trung t m i n toán khổng lồ với các

dịch vụ cần thi t cho công vi

Ng ời dùng có thể làm vi c với các th ng tin ó mà

không cần phải bi t v công ngh , kỹ thuật và hạ tầng ơ sở củ
“ Nó là mẫu trong ó th ng tin
chỉ

m m y Theo IEEE:

l u tr th ờng trực tại máy chủ trên Internet và

l u tr tạm thời ở các máy khách, bao gồm cả máy tính cá nhân, trung tâm

giải trí, máy trong doanh nghi p và

ph ơng ti n cầm t y…” Đi n to n

m m y là

một khái ni m tổng thể, nó bao gồm cả các khái ni m nh phần m m dịch vụ, Web 2.0
và

xu h ớng công ngh nổi bật trong thời gian gần

của nó là vấn
d ới

dự vào Internet ể

y kh i qu t tổng thể v m hình

y Trong ó, ể tài chủ y u

p ứng yêu cầu củ ng ời dùng. Hình 1.1 [14]
m m y trong thực t .

14


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Hình 1.1: Tổng quan mô hình cloud computing
Ví dụ d ới
i n to n

y minh họa một

m m y Tr ớ

h ơn giản nhất ể làm sáng tỏ ịnh nghĩ v

y, ng ời sử dụng mu n dùng dịch vụ gì

u phải mua bản

quy n, ĩ CD ài lên m y tính nh phần m m quản lý nhân viên, k to n… Xu h ớng
này thời ó tỏ ra khá hi u quả khi chỉ cần vài thao t
viên nào ó, s

i n thoại

ng ời sử dụng có thể tìm ra nhân

nh n,… Tuy nhiên, tất cả d li u

u

l u tr trên

máy tính cá nhân chính vì th khả n ng di huyển của dịch vụ này không cao trừ khi
ng ời sử dụng sở h u một máy tính xách tay. Ngày nay, chúng ta chỉ cần một thi t bị
PDA hay một máy tính cá nhân có k t n i

n Internet có thể tìm r

tr trên mạng Internet. Có rất nhi u dịch vụ quản lý th ng tin
Internet mà ng ời dùng có thể kh i th

th ng tin l u

nh n, th

i n tử trên

nh : Y hoo m il, Gm il, F e ook … C

công ty không còn phải ầu t nh ng chi c máy tính có cấu hình mạnh mẽ ể làm máy
chủ l u tr d li u
cụ thể hơn là

ng ty Th y vào ó,

ng ty hỉ cần phải trả ti n sử dụng dịch vụ,

phần m m quản lý nhân viên, quản lý tài hính ã
15

c nhà cung cấp


uận v n t t nghi p

o họ

dịch vụ sử dụng ở một

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng ty i n to n nào ó C

ng trong i n to n

m y hủ ó dung l

mm y

ng lớn ũng

c nhà cung cấp dịch vụ ài ặt và công ty có thể thuê ể l u tr d li u của công ty.
Thuật ng Cloud Computing r
mới mà ể kh i qu t

ời gi

n m 2007, kh ng phải ể nói v trào l u

h ớng i ủa hạ tầng thông tin v n ã và

mấy n m qu Qu n ni m này có thể

c di n giải một

h ơn giản, các nguồn i n

toán khổng lồ nh phần m m, dịch vụ sẽ nằm tại máy chủ ảo
th y vì trong

ng di n ra trong

m m y) trên Internet,

m y tính ể mọi ng ời k t n i và sử dụng mỗi khi cần. Với các dịch

vụ có sẵn trên Internet, doanh nghi p không phải mu và duy trì hàng tr m, thậm chí
hàng nghìn m y tính ũng nh phần m m. Và chỉ tập trung vào kinh doanh của mình
bởi ng ời kh

ã lo ơ sở hạ tầng, công ngh thông tin thay họ. Google nằm trong s

các hãng ủng hộ i n to n

m m y m y hủ ảo tích cực nhất bởi hoạt ộng kinh

doanh của họ dựa trên vi c phân ph i các cloud virtu l server Đ s ng ời dùng
Internet ã ti p cận các dịch vụ

m m y phổ th ng nh e-mail, bản ồ s , album ảnh.

Lịch sử hình thành: thuật ng

i n to n

m m y ắt nguồn từ ứng dụng i n

to n l ới của thập niên 1980, ti p theo là i n toán theo nhu cầu và phần m m dịch vụ
S S Đi n to n l ới ặt trọng tâm vào vi c di chuyển một kh i l
worklo d

n ị

iểm củ

tài nguyên i n toán cần sử dụng. Một l ới bao gồm

một nhóm các máy chủ mà trên ó nhi m vụ lớn
chạy song song,

ng công vi c

c chia thành các nhi m vụ nhỏ ể

c xem là máy chủ ảo (Virtual Machine). Với i n to n

tài nguyên nh m y hủ có thể

m m y,

ịnh hoạt ộng hoặc chia nhỏ từ ơ sở hạ tầng

phần cứng n n và trở nên sẵn sàng thực hi n nhi m vụ hỗ tr

m i tr ờng không

phải i n to n l ới nh We 3 lớp chạy các ứng dụng truy n th ng hay Web 2.0.
1.1.2

u ƣớng công nghệ đ ện toán đám m

Sức mạnh củ

i n to n

mm y

c triển khai thông qua h th ng tính toán

phân tán, k t h p với công ngh ảo hó và song song Đ i ng

16

c với mô hình tính toán


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

truy n th ng trên m y tính PC, nơi tài nguyên m y tính PC ho ng ời sử dụng. Mô
hình i n to n
ti p gi

m m y hỉ sử dụng máy tính PC củ ng ời dùng nh là gi o di n giao

ng ời dùng và các trung tâm d li u i n toán. Nói cách khác, máy tính chỉ là

nơi soạn thảo các yêu cầu và gửi các yêu cầu

n trung t m i n toán thông qua một

giao di n nào ó nh We

Hình 1.2: u ƣớng thị trƣờng so sánh giữa cloud computing và grid
computing
Xu h ớng công ngh nh ng n m tới
của các dịch vụ trên n n tảng i n to n
tr ờng của công ngh

i n to n

sự phát triển nhanh chóng củ

y sẽ còn chứng ki n sự phát triển mạnh mẽ
m m y Hình 1.2 [12] mô tả xu h ớng thị

m m y gi a cloud computing và grid computing, với
i n to n

m m y Theo nhận ịnh của Gartner “25%

tổng dịch vụ ICT năm 2013 sẽ được cung cấp dưới dạng điện toán đám mây”, tỷ l này
sẽ òn t ng lên trong nh ng n m tới. Theo nghiêm cứu của hãng Forrester Research v
5 thị tr ờng lớn tại h u Á Th i Bình D ơng gồm: Australia, Trung Qu c, Ấn Độ,
Nhật Bản và ASEAN trong ó ó Indonesi , M l ysi , Philippines, Sing pore, Th i
Lan và Vi t N m N m thị tr ờng này sẽ phát triển từ 2,9 tỷ USD n m 2011 thành 32
tỷ USD n m 2020, hi m hơn 15% tổng chi phí cho Cloud Computing trên th giới.

17


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

Lý do lựa chọn đ ện toán đám m
C

ng trong i n to n

:

lý do ó ơ sở, quan trọng v kinh doanh và công ngh th ng tin

dịch chuyển sang mô hình i n to n
có nh ng iểm ơ ản
 C

p í

m m y Vi

i với sự

oi thuê ngoài nh một giải pháp

c xem là các lý do nh s u:

ảm: Đi n to n

vận hành vì

mm y

m m y ó thể làm giảm ả hi phí v n lẫn hi phí

tài nguyên hỉ

mu khi ần và hỉ phải trả ti n khi sử

dụng
 Các sử dụn n

n lực đƣợc t n

giải phóng ội ngũ nh n viên quý gi

ản: Vi

sử dụng i n to n

ho phép họ tập trung vào vi

mm y
ung ấp

gi trị hơn là duy trì phần ứng và phần m m
 K ả năn mở rộn vữn mạn : Đi n to n

m m y ho phép khả n ng i u

hỉnh quy m ng y lập tứ hoặ t ng lên hoặ giảm xu ng, ất ứ lú nào mà
kh ng ần gi o k t l u dài
1.2 Các mô hình dịch vụ và ứng dụng tron đ ện toán đám m
1.2.1 Các mô hình dịch vụ
Cloud computing cung cấp các dịch vụ ơ ản nh : Infr stru ture s
(IaaS), Platform as a Service (PaaS) và Software as a Service (SaaS).

18

Service


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Hình 1.3: Mô hình dịch vụ trong cloud computing
Dịch vụ IaaS (Infrastructure as a service) cung cấp nh ng dịch vụ ơ ản nh :

hi u n ng tính to n, kh ng gi n l u tr , mạng liên k t với khách hàng. Khách hàng (cá
nhân hay tổ chức) có thể sử dụng tài nguyên hạ tầng này ể

p ứng nhu cầu tính toán

ài ặt ứng dụng riêng ho ng ời sử dụng. Nh ng dịch vụ này khách hàng làm

hoặ
chủ h

i u hành, l u tr và các ứng dụng do kh h hàng ài ặt

hình của IaaS có thể là mọi

it

h h hàng iển

ng cần tới một máy tính và tự ài ặt ứng dụng cho

mình.
Dịch vụ PaaS (Platform as a service) cung cấp các dịch vụ i n toán cho phép
ng ời dùng phát triển phần m m với các mụ

í h x y dựng các dịch vụ trên n n

Cloud cung cấp. Dịch vụ cloud computing có thể

c cung cấp d ới dạng các ứng

dụng lớp gi a (middleware), các ứng dụng máy chủ (application server) cùng các công
cụ lập trình với các ngôn ng nhất ịnh ể xây dựng ứng dụng. Dịch vụ P S ũng ó
thể xây dựng riêng và cung cấp cho khách hàng thông qua một API riêng. Khách hàng
qu

ó sẽ xây dựng ứng dụng và t ơng t

với hạ tầng loud omputing qu API ó Ở

mức PaaS, khách hàng không quản lý n n tảng cloud hay các tài nguyên lớp nh h
19


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

i u hành, l u tr lớp d ới. Khách hàng của dịch vụ PaaS là các nhà phát triển dịch vụ
(ISV). Các dịch vụ Paas nổi ti ng nh Google App Engine Google , Windows Azure
Mi rosoft …
Dịch vụ phần m m SaaS (Software as a service) cung cấp các ứng dụng hoàn
chỉnh. SaaS có thể cung cấp theo yêu cầu của nhi u khách hàng với chỉ một phiên bản
ài ặt. Khách hàng chỉ vi c lựa chọn ứng dụng phù h p với nh
không quan tâm tới vi c bỏ công sứ

ầu và sử dụng mà

ể quản lý tài nguyên ên d ới. Các ứng dụng

S S nh Google Do s, eCommer e, CRM, em il… Còn tại Vi t Nam thì có Bkav và
FPT Software bắt ầu cung cấp các dịch vụ S S, trong ó FPT Softw re

ng tập

trung outsourcing cho doanh nghi p lớn. Hi n nay, có nhi u công ty IT lớn trên th
giới

ng ung ấp “ h S S” m rketpl e, ppli tion store nh Fujitsu, Hit hi,

Mi rosoft… C

“ h ” này òi hỏi có nhi u ứng dụng SaaS.

1.2.2 Các mô hình đám m
Hình 1.4[2] d ới
m hình:

mm y

y m tả
ng ộng,

tron t ực tế
m hình

m m y hính trong thực t . Bao gồm các

m m y ộng ồng,

m m y riêng và

Hình 1.4: Các mô ìn đám m

20

c ín

mm yl i


uận v n t t nghi p

Các đám m

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

côn cộng là các dịch vụ

cung cấp. Chúng tồn tại ngoài t ờng lửa củ
c nhà cung cấp

m m y quản lý C

ng trong i n to n

mm y

mm y

ng ời bán)

c bên thứ

ng ty và húng

mm y

l u tr

ầy ủ và

ng ộng c gắng cung cấp cho

ng ời tiêu dùng với các phần tử công ngh thông tin t t nhất Cho dù ó là phần m m,
ơ sở hạ tầng ứng dụng hoặ

ơ sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp

m m y hịu trách

ài ặt, quản lý, cung cấp và bảo trì. Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài

nhi m v

nguyên nào mà họ sử dụng, chính vì th mà
Tất nhiên, i u này liên qu n

i h

sử dụng

c loại bỏ.

n chi phí. Các dịch vụ này th ờng

với “quy ớc v cấu hình” nghĩ là húng

c cung cấp

c phân ph i với ý t ởng cung cấp các

tr ờng h p sử dụng phổ bi n nhất. Một i u khác cần l u ý là kể từ khi ng ời tiêu
dùng kiểm soát một hút trên ơ sở hạ tầng,

quy trình òi hỏi an ninh chặt chẽ và

tuân thủ quy ịnh d ới luật không phải là lú nào ũng thí h h p ho

mm y

công cộng.
Đám m

cộn đồng là mô hình k t cấu hạ tầng i n to n

gi a một s tổ chứ

ó hính s h t ơng tự và các vấn

nh

mm y

c chia sẻ

n ninh Quản lý

m

mây có thể tổ chức nội bộ bên ngoài.
Đám m
Nh ng

r ên là các dịch vụ

m m y

c cung cấp trong doanh nghi p.

m m y này tồn tại ên trong t ờng lửa củ

nghi p quản lý C

m m y riêng

ng ty và húng

r nhi u l i ích gi ng nh

c doanh

m m y hung

thực hi n với sự khác bi t hính nh s u: do nh nghi p chịu trách nhi m thi t lập và
ào trì

m m y này Sự khó kh n và hi phí ủa vi c sử dụng và chi phí hoạt ộng

liên tục củ
C
ti t hơn trên

m m y ó thể v
m m y riêng

t quá chi phí của vi c sử dụng một

m m y hung

r nhi u l i th hơn so với loại chung. Vi c kiểm soát chi

tài nguyên kh

nh u

ng tạo thành một

ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn Ngoài r ,

21

m m y m ng lại cho công

m m y riêng là lý t ởng khi các


uận v n t t nghi p

kiểu công vi

o họ

ng

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

c thực hi n không thi t thực cho một

mm y

m m y hung, do úng

với các m i quan tâm v an ninh và v quản lý.
Đám m

l

mm y

là một sự k t h p củ

ng ộng và riêng. Nh ng

m m y này th ờng do doanh nghi p tạo ra và các trách nhi m quản lý sẽ
chia gi a doanh nghi p và nhà cung cấp

mm y

c phân

ng ộng Đ m m y l i sử dụng các

dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng.
C

m m y l i là

m m y riêng và

u trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả hai

ng ộng Theo h ớng này, một công ty có thể phác thảo các mục

tiêu và nhu cầu của các dịch vụ và nhận
khi thích h p. Một

mm yl i

c chúng từ

mm y

ng ộng hay riêng

c xây dựng t t có thể phục vụ các quy trình nhi m

vụ tới hạn, n toàn, nh nhận các khoản thanh toán củ kh h hàng, ũng nh nh ng
thứ là không quan trọng bằng kinh do nh, nh xử lý bảng l ơng nhân viên.
Hạn ch chính với
hi u quả. Có thể nhận

m m y này là sự khó kh n trong vi c tạo ra và quản lý có
c và cung cấp các dịch vụ lấy từ các nguồn kh

thể chúng có nguồn g c từ một chỗ và t ơng t

gi a các thành phần riêng và chung có

thể làm cho vi c thực hi n thậm chí phức tạp hơn nhi u Do
trú t ơng

i mới trong i n to n

m m y, nên

y là một khái ni m ki n

h thực hành và các công cụ t t

nhất v loại này ti p tục nổi lên và bất ắ dĩ hấp nhận m hình này ho
rõ hơn [5].

22

nh u nh

n khi hiểu


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

mm y

Hình 1.5: Mối quan hệ giữ các đặc trƣn tron mô ìn cloud comput n

1.2.3 Các đặc tính của Cloud computing
Tr ớ

y ể triển khai một ứng dụng (ví dụ một trang Web), bạn phải i

thuê/mua một hay nhi u máy chủ, sau ó ặt máy chủ ó tại các trung tâm d li u (data
enter , thì n y i n to n
cần

m m y ho phép giản l

qu trình mu /thuê i Bạn chỉ

r yêu ầu của mình, h th ng sẽ tự ộng gom nhặt các tài nguyên rỗi ể

ứng theo yêu cầu của bạn. Chính vì vậy, có thể kể
sử dụng i n to n

p

n một vài l i í h ơ ản của vi c

m m y nh s u:

Sử dụng tài nguyên tính toán động: C

tài nguyên

c cấp phát cho doanh

nghi p úng với nh ng gì doanh nghi p mu n tức thời. Thay vì doanh nghi p phải tính
toán có nên mở rộng hay không, phải ầu t
chỉ cần yêu cầu

o nhiêu m y hủ thì nay doanh nghi p

m m y sẽ tự ộng cung cấp tài nguyên rỗi cho bạn.

Giảm chi phí: doanh nghi p sẽ có khả n ng ắt giảm hi phí ể mu
bảo trì tài nguyên. Rõ ràng thay vì vi c cử một huyên gi

23

n, ài ặt,

i mu m y hủ, ài ặt máy


uận v n t t nghi p

o họ

Các giải pháp ti t ki m n ng l

ng trong i n to n

chủ, bảo trì máy chủ thì nay bạn chẳng cần phải làm gì ngoài vi

x

mm y

ịnh tài nguyên

mình cần và yêu cầu.
Giảm độ phức tạp trong cơ cấu doanh nghiệp: Doanh nghi p sản xuất hàng hóa
mà phải có cả một huyên gi IT ể vận hành và bảo trì máy chủ thì quá t n kém. N u
kho n ngoài

c quá trình này thì doanh nghi p chỉ cần tập trung vào vi c sản xuất
ộ phức tạp trong ơ ấu.

hàng hóa chuyên môn giảm

Tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán: Một trong nh ng câu hỏi

u ầu

ầu t tài nguyên ví dụ máy chủ) là bao lâu thì nó sẽ khấu h o, t i ầu t nh

của vi

th có lãi không, có bị outdate công ngh không. Khi sử dụng tài nguyên trên
bạn không phải qu n t m

n vấn

mm y

này n a.

Vấn đề an toàn thông tin: Nguy ơ n ninh với mô hình này không nh ng không
giảm i mà òn ti m ẩn rất nhi u vấn
với mô hình tiên ti n này,

. Bởi vậy, ngoài nh ng vấn

an ninh riêng

nguy ơ từ i n toán truy n th ng nh virus, n ắp

ảo trực tuy n vẫn òn nguyên Trong i n toán truy n th ng, các doanh

thông tin, lừ

nghi p còn phải tìm ủ mọi giải pháp chỉ ể ảm bảo an toàn cho nh ng th ng tin ặt
ngay trên hạ tầng thi t bị của chính mình, thì rất khó ể họ tin t ởng giao lại thông tin
khi mà họ không bi t nó
không quen bi t theo m hình

ặt chính xác ở

ầy ủ v

c quản lý bởi nh ng ng ời

m m y Vì vậy, mất n toàn th ng tin lu n là nguy ơ

qu n t m ặc bi t nhất. Hi n n y,
thứ

u và lại

phần ng ời sử dụng Internet vẫn h

n ninh th ng tin Do ó, lừ

nhận

ảo trực tuy n là một nguy ơ n ninh lớn

và th ờng bị hacker sử dụng ể chi m oạt thông tin một cách bất h p pháp. Trong
tháng 9/2009, lần l
nhận một l

t các hãng lớn nh Mi rosoft, Google, Y hoo

ng lớn ng ời sử dụng dịch vụ th

u lên ti ng xác

i n tử trực tuy n của họ bị lừa lấy mất

tài khoản, ặc bi t là dịch vụ Hotmail của Microsoft với khoảng 20.000 tài khoản bị
nh ắp mật khẩu Đ y là ví dụ rõ ràng nhất v nguy ơ lừ
dịch vụ th

i n tử - một dạng củ m hình i n to n
24

mm y

ảo trực tuy n

i với