Nghiên cứu cơ chế cộng tác trong cloud computing

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN MINH TÂM

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CỘNG TÁC
TRONG CLOUD COMPUTING

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH – 2016


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN MINH TÂM

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CỘNG TÁC
TRONG CLOUD COMPUTING

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN
MÃ SỐ: 60.48.01.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HỒNG SƠN

TP. HỒ CHÍ MINH – 2016


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan báo cáo là công trình của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ
công trình nghiên cứu nào khác.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016
Học viên thực hiện luận văn

Nguyễn Minh Tâm


ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể Thầy Cô của Học viện Công
nghệ Bƣu chính Viễn thông đã tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho tôi trong
suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại học viện.
Tôi xin đƣợc gửi lời cám ơn chân thành đến TS. Nguyễn Hồng Sơn, ngƣời
trực tiếp hƣớng dẫn, đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi
để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ và những ngƣời thân trong gia
đình đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi theo học thạc
sỹ tại Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông.
Tuy đã nỗ lực hết mình để hoàn thành luận văn này, nhƣng do thời gian có
hạn, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự thông cảm
và góp ý chân thành.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016
Học viên thực hiện luận văn

Nguyễn Minh Tâm


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................vi
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................ vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...................................................................................... viii
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 1
2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu............................................................... 3
3. Mục tiêu của đề tài .......................................................................................... 5
4. Tổ chức của luận văn....................................................................................... 6
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN VỀ CỘNG TÁC GIỮA CÁC ĐÁM MÂY .................... 7
1.1.

Tổng quan về cloud computing .................................................................... 7

1.1.1.

Khái niệm .............................................................................................. 7

1.1.2.

Đặc điểm của cloud computing ............................................................. 8

1.1.3.

Kiến trúc dịch vụ của điện toán đám mây ............................................. 9

1.1.3.1.

Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS) ........................ 9

1.1.3.2.

Dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS) .......................... 11

1.1.3.3.

Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS)............ 12

1.1.4.

1.2.

Các mô hình triển khai ........................................................................ 13

1.1.4.1.

Đám mây riêng (Private cloud) ..................................................... 13

1.1.4.2.

Đám mây công cộng (Public cloud) .............................................. 14

1.1.4.3.

Đám mây cộng đồng (Community cloud) ..................................... 15

1.1.4.4.

Đám mây lai (Hybrid cloud) ......................................................... 16

Tổng quan về Inter Cloud .............................................................................. 16
1.2.1.

Khái niệm ............................................................................................ 16

1.2.2.

Lợi ích của mô hình Inter-Cloud ......................................................... 18

1.2.2.1.

Đối với ngƣời sử dụng .................................................................. 18

1.2.2.2.

Đối với nhà cung cấp .................................................................... 18


iv

1.2.3.

Nguyên tắc phân loại kiến trúc Inter – Cloud ...................................... 19

1.2.1.

Một số mô hình triển khai của Inter – Cloud và Multi Cloud .............. 22

1.2.3.1 Centralised Federated Inter-Clouds .................................................. 22
1.2.3.1 Peer-To-Peer Federated Inter-clouds................................................ 23
1.2.3.1 Multi-Cloud Services ....................................................................... 24
1.2.3.2 Inter-Cloud Libraries........................................................................ 24
1.3.

Kết luận chƣơng ......................................................................................... 24

Chƣơng 2 – PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐIỀU
PHỐI TRONG INTER-CLOUD ............................................................................. 26
2.1.

Định nghĩa Cloud Coordinator ................................................................... 26

2.2.

Chức năng của Cloud Coordinator ............................................................. 27

2.3.

Thành phần của Cloud Coordinator ........................................................... 27

2.3.1.

Scheduling and Allocation .................................................................. 27

2.3.2.

Market and Policy Engine ................................................................... 28

2.3.3.

Application Composition engine ......................................................... 28

2.3.4.

Virtualization....................................................................................... 29

2.3.5.

Sensor .................................................................................................. 29

2.3.6.

Discovery and Monitoring ................................................................... 29

2.4.

Cơ chế của Cloud Coordinator trong mô hình Inter-Cloud ........................ 30

2.5.

Kết luận chƣơng ......................................................................................... 32

Chƣơng 3 – LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG CƠ CHẾ ĐIỀU PHỐI VÀ ĐÁNH GIÁ
KẾT QUẢ ............................................................................................................... 33
3.1.

Mục tiêu của mô phỏng .............................................................................. 33

3.2.

Luồng dữ liệu trong chƣơng trình mô phỏng ............................................. 34

3.3.

Thuật toán tạo máy ảo của Coordinator trong mô phỏng ........................... 35

3.3.1 Thuận toán kiểm tra máy ảo có thể đƣợc tạo trên datacenter cục bộ ........ 35
3.3.2 Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter cục bộ .......................................... 36
3.3.3 Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter thành viên .................................... 37
3.4.

Mô tả môi trƣờng điện toán liên đám mây trong mô phỏng ....................... 38

3.4.1.

Môi trƣờng điện toán liên đám mây đồng nhất ....................................... 38

3.4.2.

Môi trƣờng điện toán liên đám mây không đồng nhất ............................ 40

v

3.5.

Các mô hình mô phỏng Inter Cloud ........................................................... 43

3.5.1.

Mô Hình Inter Cloud Peer to Peer ....................................................... 43

3.5.2.

Mô hình Inter Cloud tập trung ............................................................. 44

3.6.

Kết quả mô phỏng ...................................................................................... 45

3.6.1.

Môi trƣờng mô phỏng đồng nhất ......................................................... 45

3.6.2.

Môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất .............................................. 47

3.6.3.

Nhận xét .............................................................................................. 50

3.7.

Kết luận chƣơng ......................................................................................... 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 52
1. KẾT LUẬN ................................................................................................... 52
2. KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 52
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 54


vi

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BW

Band width

Băng Thông

CEx

Cloud exchange

Bộ chuyển đổi đám mây

CIS

Cloud information services

Dịch vụ thông tin đám mây

DC

Datacenter

Trung tâm dữ liệu

MIPS

Millions Instructions Per Second

Triệu chỉ thị trên giây

PE

Processing Element

Thành phần xử lý

QoS

Quality of service

Chất lƣợng dịch vụ

RAM

Random Access Memory

Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên

SLA

Service-Level Agreement

Cam kết chất lƣợng dịch vụ

VM

Virtual machine

Máy ảo

API

Application Programming Interface

Giao diện lập trình ứng dụng


vii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1: Môi trƣờng thực hiện mô phỏng ........................................................ 32
Bảng 3.2: Thông tin về trung tâm dữ liệu ........................................................... 38
Bảng 3.3: Thông số datacenter trong môi trƣờng mô phỏng đồng nhất ............... 39
Bảng 3.4: Thông số datacenter trong môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất .... 40
Bảng 3.5: Thông số máy ảo trong môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất......... 41
Bảng 3.6: Datacenter và Coordinator tƣơng ứng ................................................. 43


viii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1: Kiến trúc và các thành phần của Inter – Cloud ........................................ 3
Hình 2: Kiến trúc của Cloud Broker ..................................................................... 4
Hình 3: Kiến trúc của Cloud Coordinator ............................................................. 5
Hình 1.1: Kiến trúc điện toán đám mây ................................................................ 9
Hình 1.2: Mô hình đám mây riêng ...................................................................... 13
Hình 1.3: Mô hình đám mây công cộng ............................................................. 14
Hình 1.4: Mô hình đám mây cộng đồng ............................................................. 15
Hình 1.5: Mô hình đám mây lai .......................................................................... 16
Hình 1.6: Tổng quan về Inter – Cloud ................................................................ 17
Hình 1.7: Phân loại hạ tầng điện toán đám mây dựa trên quyền sở hữu ............. 20
Hình 1.8: Tổng quát nguyên tắc phân loại Inter Cloud ....................................... 22
Hình 1.9: Centralised Federated Inter-Clouds .................................................... 23
Hình 1.10: Peer-To-Peer Federated Inter-clouds ................................................ 23
Hình 1.11: Multi – Cloud ................................................................................... 24
Hình 1.12: Inter Cloud Libraries ........................................................................ 24
Hình 2.1: Kiến trúc của Cloud Coordinator ........................................................ 26
Hình 2.2: Cơ chế đàm phán của Cloud Coordinator ........................................... 30
Hình 3.1: Luồng dữ liệu trong mô phỏng ........................................................... 33

Hình 3.2: Thuật toán xác định Datacenter khả dụng ........................................... 34
Hình 3.3: Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter cục bộ ..................................... 35
Hình 3.4: Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter thành viên ............................... 37


ix

Hình 3.5: Mô hình Inter – Cloud Peer to Peer .................................................... 42
Hình 3.6: Mô hình Inter – Cloud tập trung ......................................................... 43
Hình 3.7: Biểu đồ tỷ lệ triển khai thành công máy ảo trong mô hình Peer to Peer
với môi trƣờng mô phỏng đồng nhất .................................................. 44
Hình 3.8: Biểu đồ tỷ lệ triển khai thành công máy ảo trong mô hình tập trung
với môi trƣờng mô phỏng đồng nhất .................................................. 45
Hình 3.9: Biểu đồ so sánh tỷ lệ triển khai thành công máy ảo giữa hai mô hình
với môi trƣờng mô phỏng đồng nhất ................................................... 45
Hình 3.10: Biểu đồ so sánh thời gian triển khai thành công máy ảo giữa hai mô
hình với môi trƣờng mô phỏng đồng nhất ........................................... 46
Hình 3.11: Biểu đồ tỷ lệ triển khai thành công máy ảo trong mô hình Peer to Peer
với môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất ....................................... 47
Hình 3.12: Biểu đồ tỷ lệ triển khai thành công máy ảo trong mô hình tập trung
với môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất ....................................... 47
Hình 3.13: Biểu đồ so sánh tỷ lệ triển khai thành công máy ảo giữa hai mô hình
với môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất........................................ 48
Hình 3.14: Biểu đồ so sánh thời gian triển khai máy ảo giữa hai mô hìnhvới
môi trƣờng mô phỏng không đồng nhất ............................................. 48


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Điện toán đám mây đã thu hút sự chú ý của cộng đồng Công Nghệ Thông tin
và Truyền thông từ năm 2007. Điện toán đám mây đã đƣợc định nghĩa là một loại
hệ thống song song và đƣợc phân phối để cung cấp các nguồn tài nguyên đƣợc ảo
hóa theo kiểu làm bao nhiêu trả bấy nhiêu (pay-as-you-go). Từ góc độ kinh doanh,
nó đƣợc xem nhƣ là một mô hình cho thuê tài nguyên. Việc có thể cho thuê tài
nguyên theo yêu cầu và tránh đƣợc các chi phí đầu tƣ cho phần cứng và giấy phép
phần mềm đã chứng minh đƣợc điện toán đám mây rất hấp dẫn đối với các doanh
nghiệp trong một môi trƣờng kinh doanh năng động.
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin và
công nghệ điện tử, các thiết bị truyền dẫn thông tin trở nên mạnh mẽ và năng lực xử
lý đƣợc nâng cao. Chất lƣợng của dịch vụ truyền tải thông tin trên mạng internet
đƣợc đảm bảo. Điều này tạo điều kiện cho Cloud Computing hay điện toán đám
mây phát triển và trở thành một xu thế.
Điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ từ cơ sở hạ tầng, dịch vụ nền tảng,
cũng nhƣ dịch vụ về phần mềm, đáp ứng đầy đủ các nhu cầu về công nghệ thông tin
cho cá nhân hoặc doanh nghiệp. Nhằm giảm các chi phí cho đầu tƣ cơ sở hạ tầng
mạng cũng nhƣ chi phí bảo trì, sửa chữa, … các công ty và doanh nghiệp thuê các
dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây. Khi đó các doanh nghiệp
không cần phải quan tâm quá nhiều đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung
vào công việc chính của mình là kinh doanh, sản xuất. Do đó hiệu quả công việc
đƣợc nâng cao.
Với nhu cầu về dịch vụ điện toán đám mây ngày càng tăng nhƣng tài nguyên
sẵn có trong đám mây riêng lẻ có giới hạn. Khi có một nhu cầu lớn từ phía khách
hàng có thể tạo ra áp lực lớn cho trung tâm dữ liệu. Khi đó, những khách hàng mới
khi đăng ký sử dụng dịch vụ có thể sẽ không đƣợc đáp ứng. Một giải pháp để giải
quyết tình trạng này là sử dụng mô hình cộng tác giữa các đám mây – Inter Clouds.


2

Trong mô hình này, các đám mây riêng sẽ liên kết, phối hợp với nhau nhằm mở
rộng khả năng cung cấp tài nguyên cho các yêu cầu của khách hàng. Việc liên kết
này đƣợc thực hiện chủ yếu bởi thành phần Cloud Coordinator. Điều này sẽ cho
phép tăng hiệu suất, độ tin cậy, khả năng mở rộng các nhà cung cấp dịch vụ. Tuy
nhiên để thực hiện liên kết giữa các đám mây sao cho thông suốt và hiệu quả là một
thách thức đối với cộng đồng nghiên cứu và triển khai liên đoàn đám mây. Cũng
chính vì vậy đề tài: “NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CỘNG TÁC TRONG CLOUD
COMPUTING” đã đƣợc chọn cho luận văn thạc sĩ.


3

2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về điện toán liên đám mây nhƣ Bài báo “Inter
– Cloud: Utility-Oriented Federation of Cloud Computing Environments for Scaling of
Application Services” [3] trình bày kiến trúc của một môi trƣờng điện toán đám mây
liên kết với nhau có tên Inter Cloud để hỗ trợ việc mở rộng quy mô của các ứng dụng
trên nhiều nhà cung cấp đám mây. Ý tƣởng đằng sau khái niệm liên kết ở trên là để
tăng cƣờng khả năng cung cấp dịch vụ đám mây dự phòng trong trƣờng hợp khối
lƣợng công việc đột biến bất ngờ bằng cách cho thuê khả năng tính toán và lƣu trữ có
sẵn từ các nhà cung cấp dịch vụ đám mây khác. Các thành phần chính của kiến trúc
đƣợc đề xuất là một Cloud Broker, một Cloud Exchange và một Cloud Coordinator.
Trong mô hình Inter-Cloud đƣợc biểu diễn nhƣ hình 1, Cloud Exchange (CEx)
đƣợc diễn tả nhƣ một thị trƣờng mà cho phép các nhà môi giới và nhà cung cấp có thể
cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và khả năng mở rộng của các ứng dụng mềm dẻo bằng
cách tận dụng tài nguyên từ nhiều Cloud để đáp ứng các cam kết về chất lƣợng (SLAs)
thông qua việc quy hoạch chúng bằng nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau. Inter-Cloud
đề xuất chính sách định hƣớng thị trƣờng cho việc cấp phát các máy ảo trên một hoặc
nhiều trung tâm dữ liệu với một chính sách linh động đƣợc thực thi bởi các nhà cung

cấp [3].

Hình 1: Kiến trúc và các thành phần của InterCloud [3]


4

Cloud Broker: Môi giới đám mây đại diện cho ngƣời sử dụng xác định các nhà
cung cấp dịch vụ đám mây phù hợp thông qua Cloud Exchange và thƣơng lƣợng với
Cloud Coordinator cho một phân bổ tài nguyên, đáp ứng chất lƣợng dịch vụ theo yêu
cầu của ngƣời sử dụng [3]. Các kiến trúc của Cloud Broker đƣợc thể hiện trong hình 2:

Hình 2: Kiến trúc của Cloud Broker [3]

Cloud Exchange (CEx): Là một nhà tạo ra thị trƣờng. CEx đóng vai trò nhƣ một
cơ quan đăng ký thông tin. Ở đó chứa chi phí sử dụng hiện tại và các dạng nhu cầu của
đám mây. Cloud Coordinator sẽ định kỳ cập nhật tính khả dụng, chi phí và chính sách
cam kết đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của nó với CEx. Các Cloud Broker truy vấn vào
CEx để biết thông tin về chất lƣợng dịch vụ và các tài nguyên khả dụng của các đám
mây thành viên trong liên đoàn các đám mây. Hơn nửa nó cung cấp dịch vụ môi giới
để chỉ ra những yêu cầu của ngƣời dùng đến các nhà cung cấp dịch vụ phù hợp [3].
Cloud Coordinator (CC): Điều phối viên đám mây cho phép các nhà cung cấp
các nguồn lực thƣơng mại để đáp ứng với những nhu cầu thay đổi của ứng dụng hoặc
yêu cầu của ngƣời dùng. Trong ý nghĩa này, nó hoạt động nhƣ một đại lý giao dịch.
Tuy nhiên, CC cũng thực hiện các nhiệm vụ khác nhƣ: thành phần back-end của nó có
chứa một lớp tích hợp quản lý máy ảo cho phép sử dụng các công nghệ quản lý máy ảo
có sẵn, và thành phần front-end của nó có một dịch vụ web để truyền thông với các
điều phối viên đám mây khác và một Market Engine cho việc đánh giá việc cung cấp
và các nguồn tài nguyên. Bởi vì CC có thông tin về cơ sở hạ tầng cục bộ và tỷ lệ sử

5

dụng tƣơng ứng, cũng nhƣ tiếp cận với các điều phối viên khác, đây là thành phần quan
trọng mà hệ thống Inter-Clouds cần phải có [3].
Dịch vụ điều phối đám mây cung cấp một môi trƣờng lập trình, quản lý, và triển
khai cho các ứng dụng trong một liên đoàn đám mây. Hình 3 cho thấy một mô tả chi
tiết các thành phần quản lý tài nguyên trong các dịch vụ Điều phối Cloud.

Hình 3: Kiến trúc của Cloud Coordinator [3]

3. Mục tiêu, phạm vi của đề tài
 Nghiên cứu các yêu cầu về chức năng của Cloud Coordinator trong mô
hình cộng tác giữa các đám mây (Inter – Cloud).
 Nghiên cứu xác định cơ chế hoạt động của Cloud Coordinator.
 Lập trình cài đặt thành phần Cloud Coordinator trong môi trƣờng mô
phỏng Inter – Cloud để thực nghiệm và đánh giá.
 Kiểm chứng tính hiệu quả của hai mô hình liên đám mây: tập trung và
ngang hàng (peer-to-peer).


6

4. Tổ chức của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn gồm
có 3 chƣơng.
Chƣơng 1 – Tổng quan về cộng tác giữa các đám mây
Chƣơng 2 – Phân tích thành phần và cơ chế hoạt động của điểu phối trong
Inter – Cloud
Chƣơng 3 – Cài đặt mô phỏng cơ chế điều phối và đánh giá kết quả

Kết Luận và kiến nghị: Trình bày kết luận của luận văn và kiến nghị hƣớng
nghiên cứu tiếp theo


7

Chƣơng 1 – TỔNG QUAN VỀ CỘNG TÁC
GIỮA CÁC ĐÁM MÂY
Chương 1 sẽ trình bài tổng quan về điện toán đám mây: các khái niệm, đặc
điểm, các tầng kiến trúc cũng như các mô hình triển khai của điện toán đám mây.
Tiếp đó luận văn sẽ trình bày về môi trường liên đám mây: Các khái niệm về
Inter - Cloud, Multi Cloud, nguyên tắc phân loại và cuối cùng là giới thiệu một số
mô hình triển khai của Inter Cloud và Multi Cloud.

1.1. Tổng quan về cloud computing
1.1.1. Khái niệm
Thuật ngữ cloud computing ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một
trào lƣu mới, mà để khái quát lại các hƣớng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và
đang diễn ra từ rất lâu. Có rất nhiều định nghĩa về điện toán đám mây, ta có thể
tham khảo định nghĩa của một số tổ chức sau:
Theo Viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia (Hoa kỳ): “Điện toán đám mây
là một mô hình mạng cho phép truy cập dễ dàng vào một hệ thống mạng đồng nhất,
theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán dùng chung (ví dụ: mạng, máy chủ,
lƣu trữ, ứng dụng và dịch vụ), các tài nguyên này có thể đƣợc cung cấp và thu hồi
một cách nhanh chóng với yêu cầu tối thiểu về quản lý hay sự can thiệp từ phía nhà
cung cấp dịch vụ”.
Theo ENISA: “Điện toán đám mây là mô hình cung cấp dịch vụ theo yêu
cầu, thƣờng đƣợc triển khai trên công nghệ ảo hóa và các công nghệ điện toán phân
tán”.
Theo hãng Gartner: “Điện toán đám mây là một kiểu tính toán trong đó các

tài nguyên về công nghệ thông tin có khả năng mở rộng rất lớn đƣợc cung cấp dƣới
dạng dịch vụ qua mạng Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài”.


8

Theo hãng Forrester Research: “Một kho tài nguyên cơ sở hạ tầng ảo hóa, có
khả năng mở rộng cao và đƣợc quản lý, có thể hỗ trợ các ứng dụng của khách hàng
cuối và dƣợc tính tiền theo mức độ sử dụng”.
Tóm lại, ta có thể hiểu điện toán đám mây là một giải pháp cho phép cung
cấp các tài nguyên công nghệ thông tin nhƣ một dịch vụ và có khả năng thay đổi
linh hoạt theo nhu cầu của ngƣời sử dụng. Thuật ngữ “Đám mây” ở đây là lối nói ẩn
dụ, có thể hiểu là các tài nguyên tồn tại trên Internet, ngƣời dùng có thể truy cập tới
các tài nguyên này mà không cần hiểu rõ về công nghệ, kỹ thuật và hạ tầng bên
trong của đám mây.

1.1.2. Đặc điểm của cloud computing
Về cơ bản thì cloud computing có 5 đặc điểm sau đây:
Khả năng co giãn (Rapid elasticity): Tài nguyên có thể đƣợc cung cấp một
cách nhanh chóng và mềm dẻo, có khả năng thay đổi tăng lên hay giảm đi tùy thuộc
vào nhu cầu sử dụng của khách hàng. Đối với khách hàng tài nguyên trên điện toán
đám mây luôn sẵn sàng và có thể coi là không giới hạn, có thể truy cập vào bất kỳ
thời điểm nào.
Dịch vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Khách hàng có thể đƣợc
cung cấp tài nguyên dƣới dạng máy chủ hay dung lƣợng lƣu trữ, … một cách tự
động theo yêu cầu mà không cần phải có sự can thiệp từ phía nhà cung cấp dịch vụ.
Không phụ thuộc vị trí (Location independent resource pooling): Khách hàng
không biết và cũng không điều khiển vị trí của tài nguyên đƣợc cung cấp, tuy nhiên
họ vẫn có thể làm điều này thông qua các dịch vụ nâng cao của nhà cung cấp. Tài
nguyên có thể bao gồm: Lƣu trữ, xử lý, bộ nhớ và băng thông mạng.

Truy cập dễ dàng (Broad network access): Chỉ cần 1 ứng dụng kết nối
internet từ bất cứ thiết bị nào nhƣ máy tính để bàn, laptop, thiết bị di động, … ngƣời
dùng có thể truy cập tới tài nguyên đám mây.


9

Điều tiết dịch vụ (Measured service): Các hệ thống điện toán đám mây có
khả năng tự điều khiển và tinh chỉnh tài nguyên sử dụng bằng cách áp dụng các biện
pháp đo lƣờng ở các cấp độ khác nhau cho từng loại dịch vụ. Tài nguyên sử dụng có
thể đƣợc giám sát, đo lƣờng và khách hàng thƣờng sẽ chỉ trả phí cho lƣợng tài
nguyên họ sử dụng.

1.1.3. Kiến trúc dịch vụ của điện toán đám mây
Kiến trúc điện toán đám mây đƣợc phân chia thành các phân tầng theo hình
1.1:

Hình 1.1: Kiến trúc điện toán đám mây

Có rất nhiều loại dịch vụ của điện toán đám mây, Tuy nhiên các dịch vụ cơ
bản của nó bao gồm: Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS), dịch
vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS), dịch vụ phần mềm (Software as a
Service – SaaS).

1.1.3.1.

Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS)

Mô hình dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp cho khách hàng
các phần mềm dạng dịch vụ hoàn chỉnh. Dịch vụ phần mềm hoạt động theo nền

tảng multi-tenant. Khách hàng có thể lựa chọn phần mềm hoặc dịch vụ phù hợp với


10

nhu cầu. Phần mềm hoặc dịch vụ đó chạy trên nền tảng điện toán đám mây.
Mô hình này giải phóng ngƣời dùng khỏi việc quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, hệ
điều hành… tất cả sẽ do nhà cung cấp dịch vụ quản lý và kiểm soát để đảm bảo ứng
dụng luôn sẵn sàng và hoạt động ổn định.
Các ví dụ phổ biến về các yêu cầu này bao gồm IBM® Lotus® Live, IBM
Lotus Sametime®, Unyte, Salesforce.com, Sugar CRM, và WebEx.
Các ứng dụng này thƣờng cung cấp:


Giao diện tƣơng tác với ngƣời sử dụng.



Các chức năng ứng dụng đƣợc định nghĩa trƣớc.



Cấu trúc cơ sở dữ liệu đƣợc định nghĩa trƣớc.



Thông qua trình duyệt, Ngƣời sử dụng có thể truy cập đến các ứng dụng

bằng các thiết bị khác nhau nhƣ máy tính, điện thoại di động, …
Phân loại trong SaaS:



Chuyên về dịch vụ: Cung cấp các giải pháp kinh doanh cho các tổ chức, cá

nhân và doanh nghiệp. Chúng đƣợc bán thông qua một dịch vụ thuê bao. Các ứng
dụng loại này gồm: Quản lý quan hệ khách hàng, quản lý nhân sự …


Hƣớng khách hàng: Cung cấp dịch vụ cho những khách hàng cá nhân. Họ

chỉ việc đăng ký và sử dụng ứng dụng. Khách hàng hầu nhƣ không phải trả phí. Mặt
khác việc đăng ký sử dụng rất đơn giản, tƣơng tự nhƣ việc đăng ký sử dụng email.
Một số dịch vụ phổ biến hiện nay là google docs, web mail, game …. Nhà cung cấp
dịch vụ chủ yếu thu phí nhờ vào quảng cáo.
Những thuận lợi khi triển khai SaaS:


Đối với ngƣời sử dụng: Có rất nhiều lợi ích khi sử dụng SaaS nhƣ: Không

cần phải mua các thiết bị phần cứng đắt tiền, không phải lo bảo trì phần mềm. Vì
phần mềm đƣợc cài đặt trên web, truy xuất ứng dụng thông qua trình duyệt nên có
thể sử dụng bất cứ nơi nào, bất cứ thời điểm nào. Ngoài ra họ cũng không cần phải
lo lắng về bảo mật, phòng chống vi rút.


11



Đối với nhà cung cấp dịch vụ: Nhà cung cấp dịch vụ không phải lo vấn đề

vi phạm bản quyền vì chỉ có một phần mềm duy nhất đƣợc cài đặt và quản lý từ xa,
hacker khó có thể lấy cắp dữ liệu của ứng dụng. Nhà cung cấp dịch vụ có thể kiếm
đƣợc nhiều tiền hơn nếu nhƣ có nhiều ngƣời sử dụng dịch vụ, họ kiếm tiền cũng
bằng cách thu tiền quảng cáo …
Những giới hạn khi thực hiện triển khai SaaS:


Khó đáp ứng nhu cầu của tất cả mọi ngƣời: Xây dựng đƣợc một ứng dụng

có khả năng đáp ứng đƣợc hết yêu cầu của mọi ngƣời là rất khó, điều này đòi hỏi
các nhà cung cấp dịch vụ phân tích yêu cầu nghiệp vụ rõ ràng trƣớc khi triển khi
ứng dụng lên SaaS.


Chuyển đổi dữ liệu ngƣời sử dụng qua SaaS: Với các hệ thống lớn, có

dung lƣợng thông tin lớn thì vấn đề chuyển đổi dữ liệu lên SaaS sẽ gặp khó khăn vì
với các dữ liệu nhạy cảm với doanh nghiệp thì trƣớc khi đƣa lên SaaS thì cần phải
mã hóa thông tin.


Có một số ứng dụng gần nhƣ không thể chuyển qua SaaS: Ví dụ nhƣ các

ứng dụng Business Intelligence, với khối lƣơng dữ liệu rất lớn, không thể truyền tải
qua mạng internet đƣợc, với lại dữ liệu này cần phải bảo mật cao, nên rất khó để
khách hàng đồng ý đƣa hết dữ liệu của họ lên internet


Bảo mật là vấn đề cần thảo luận trong SaaS: Nhà cung cấp dịch vụ cần

phải có chính sách bảo mật tốt và phải có thoả thuận cấp dịch vụ hấp dẫn thì khách
hàng mới có thể tin tƣởng giao dữ liệu lên trên SaaS.

1.1.3.2.

Dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS)

PaaS cung cấp cho các nhà phát triển một nền tảng hoàn chỉnh bao gồm: Phát
triển ứng dụng, phát triển giao diện, phát triển cơ sở dữ liệu, lƣu trữ dữ liệu. Đồng
thời hỗ trợ phát triển sản phẩm phần mềm theo chu kỳ vòng đời nhƣ phát triển,
kiểm định, triển khai các ứng dụng và dịch vụ trên nền tảng điện toán đám mây.
Các thành phần cốt lõi của PaaS:


Thiết kế (Design): Hỗ trợ ngƣời dùng thiết kế ứng dụng và giao diện

tƣơng tác với ngƣời sử dụng.


12



Phát triển ứng dụng (Development): Hỗ trợ các công cụ cho phép ngƣời

sử dụng có thể thiết kế (Design), viết các mã lệnh nhằm đáp ứng các yêu cầu nghiệp
vụ và thực hiện kiểm thử phần mềm đã thực hiện


Triển khai ứng dụng (Deployment): Cung cấp môi trƣờng triển khai các

ứng dụng hoặc dịch vụ thông qua môi trƣờng web.


Tích hợp (Integration): Cung cấp môi trƣờng cho phép tích hợp ứng dụng

phần mềm của ngƣời sử dụng lên môi trƣờng dịch vụ điện toán đám mây. Lúc đó
phần mềm ngƣời sử dụng trở thành dịch vụ phần mềm.


Lƣu trữ (Storage): Cung cấp khả năng lƣu trữ bên vững cho các ứng dụng

và dịch vụ bao gồm: Lƣu trữ cơ sở dữ liệu và các tập tin theo yêu cầu.


Hoạt động (Operation): Cung cấp khả năng duy trì hoạt động các ứng

dụng trong thời gian dài nhƣ sao lƣu, phục hồi và xử lý các ngoại lệ (Exception) có
liên quan tới hoạt động của ứng dụng.

1.1.3.3.

Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS)

IaaS thực là dịch vụ trung tâm, cung cấp khả năng truy xuất tài nguyên từ xa.
IaaS bao gồm một tập hợp các tài nguyên vật lí nhƣ các máy chủ, các thiết bị mạng
và các ổ đĩa lƣu trữ. Chúng đƣợc triển khai nhƣ là các dịch vụ để cung cấp cho
ngƣời tiêu dùng. Các dịch vụ ở đây hỗ trợ cơ sở hạ tầng ứng dụng - bất kể cơ sở hạ
tầng đó đang đƣợc cung cấp qua một đám mây hay không. Cũng nhƣ với các dịch

vụ nền tảng, sự ảo hóa là một phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tạo ra chế độ
phân phối các nguồn tài nguyên theo yêu cầu.
Ví dụ về các dịch vụ cơ sở hạ tầng bao gồm IBM Bluehouse, VMware,
Amazon EC2, Microsoft Azure Platform, Sun ParaScale Cloud Storage và nhiều
hơn nữa.
Ƣu điểm của IaaS


IaaS sử dụng công nghệ ảo hóa nên có thể thấy rõ sự tiết kiệm chi phí do

việc sử dụng nguồn lực hiệu quả mang lại.


Ngƣời dùng không cần quan tâm tới việc duy trì thiết bị phần cứng mạng,

cũng nhƣ những vấn đề rắc rối trong quá trình vận hành hệ thống mạng đem lại.


13

Nhƣợc điểm của IaaS:


Do nhiều nhà cung cấp dịch vụ cơ sở hạ tầng (IaaS) yêu cầu ngƣời sử

dụng phải trả tiền cố định theo dung lƣợng sử dụng/đơn vị thời gian, do vậy để giảm
chi phí và tận dụng thế mạnh công nghệ ảo hóa yêu cầu ngƣời sử dụng phải tính
chính xác nhu cầu thực sự cần dùng đối với hệ thống của họ.


Những yếu tố mà ngƣời dùng cần phải tính khi thuê bao IaaS nhƣ: Dung

lƣợng lƣu trữ, băng thông, khả năng tính toán và xử lý…

1.1.4. Các mô hình triển khai
Các mô hình triển khai điện toán đám mây thực chất đƣợc phân chia theo các
chính sách về quản lý truy cập đối với mỗi đám mây. Đƣợc chia làm 4 loại nhƣ sau:

1.1.4.1. Đám mây riêng (Private cloud)

Private
Cloud

Hình 1.2: Mô hình đám mây riêng

Định nghĩa: Private cloud là các dịch vụ điện toán đám mây đƣợc cung cấp
trong các doanh nghiệp. Những “đám mây” này tồn tại bên trong tƣờng lửa của
công ty và đƣợc các doanh nghiệp trực tiếp quản lý. Đây là xu hƣớng tất yếu cho
các doanh nghiệp nhằm tối ƣu hóa hạ tầng công nghệ thông tin.
Đối tƣợng sử dụng: Nội bộ doanh nghiệp sử dụng và quản lý.
Ƣu điểm: Chủ động sử dụng, nâng cấp, quản lý, giảm chi phí, bảo mật tốt, …
Nhƣợc điểm:


14

– Khó khăn về công nghệ khi triển khai và chi phí xây dựng, duy trì hệ
thống.
– Chỉ sử dụng trong nội bộ doanh nghiệp.

1.1.4.2. Đám mây công cộng (Public cloud)

Public

Cloud

Hình 1.3: Mô hình đám mây công cộng

Định nghĩa: Là các dịch vụ đƣợc bên thứ 3 (ngƣời bán) cung cấp. Chúng tồn
tại ngoài tƣờng lửa của công ty và đƣợc nhà cung cấp đám mây quản lý. Nó đƣợc
xây dựng nhằm phục vụ cho mục đích sử dụng công cộng, ngƣời dùng sẽ đăng ký
với nhà cung cấp và trả phí sử dụng dựa theo chính sách giá của nhà cung cấp.
Public cloud là mô hình triển khai đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay của điện
toán đám mây.
Đối tƣợng sử dụng: Bao gồm ngƣời dùng bên ngoài. Đối tƣợng quản lý là
nhà cung cấp dịch vụ.
Ƣu điểm:
Phục vụ đƣợc nhiều ngƣời dùng hơn, không bị giới hạn bởi không gian và
thời gian.