CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường
Hà Nội, chúng em đã được các thầy cô giảng dạy, giúp đỡ và được truyền đạt nhiều
kiến thức vô cùng quý giá. Ngoài ra, chúng em còn được rèn luyện bản thân trong
một môi trường học tập đầy sáng tạo và khoa học. Đây là một quá trình hết sức
quan trọng giúp em có thể thành công khi bắt tay vào nghề nghiệp tương lai sau này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa công
nghệ thông tin, cùng toàn thể các thầy cô đã tận tình giảng dạy và trang bị cho em
nhiều kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại trường vừa qua. Đây là quãng
thời gian vô cùng hữu ích, đã giúp em trưởng thành lên rất nhiều và là hành trang
rất quan trọng không thể thiếu khi chuẩn bị ra trường và công việc sau này.
Đặc biệt em xin cảm ơn đến cô ThS. Bùi Thị Thùy, cô đã tận tình giúp đỡ, trực
tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian
làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học
tập được tinh thần làm việc thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều
rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến gia đình, bạn bè đã động viên,
đóng góp ý kiến và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập, và nghiên cứu để
hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Mặc dù đã cố gắng trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án, nhưng do kinh
nghiệm thực tế và trình độ chuyên môn chưa được nhiều nên em không tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý chân thành từ các thầy, cô giáo
cùng tất cả các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 22 tháng 08 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Đệ


MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Thuật
ngữ viết
tắt
ADSL
AON
ATM
BPON
CAS
CDN
CPU
DSLAM
DRM
DSL
DHCP
DWDM
DVB
EPG
EPON
FTP
FTTC
FTTH
FTTN
FTTRO
GPON
GiE
HD
HFC
HTTP

IP

Thuật ngữ tiếng anh
Asymmetric Digital Subcriber
Line
Active Optical Network
Asynchronnuos Transfer Mode
Broadband Passive Optical
Network
Conditional Access System
Content Ditribution Network
Central Processing Unit
Digital Subscriber Line Access
Multiplexer
Digital Rights Management
Digital Subscriber Line
Dynamic Host Cofiguration
Protocol
Dense Wavelength Division
Multiplexing
Digital Video Broadcasting
Electronic Program Guide
Ethernet
Passive
Optical
Netwwork
File Transfer Protocol
Fiber To The Curd
Fiber To The Home
Fiber To The Neighourood

Fiber To The Regional Office
Gigabit PON
Gigabit Ethernet
High definition
Hybird Fiber Coaxial
Hyper Text Transfer Protocol
Internet Protocol

Thuật ngữ tiếng việt
Đường dây thuê bao số bất đối xứng
Mạng quang tích cực
Kiểu truyền không đồng bộ
Mạng thụ động băng rộng
Hệ thống truy cập có điều kiển
Mạng phân phối nội dung
Đơn vị xử lý trung tâm
Bộ ghép kênh truy cập đường dây
thuê bao số
Quản lý quyền nội dung số
Đường dây thuê bao số
Giao thức cấu hình Host động
Ghép kênh phân chia theo mật độ
bước song
Quảng bá video số
Chỉ dẫn chương trình điện tử
Mạng thụ động Ethernet
Giao thức vận chuyển
Cáp quang tới lề đường
Cáp qang tới hộ gia đình
Cáp quang tới vùng lân cận

Cáp quang tới tổng đài khu vực
Mạng quang thuj động Gigabit
Giao thức Gigabit Ethernet
Định dạng chất lượng cao
Hỗn hợp cáp quang đồng trục
Giao thức vận chuyển siêu văn bản
Giao thức Internet


IPTV
ITU-T
LAN
LSR
MEF
MPEG
OC
OLT
ONT
PON
QoS
QoE
RF
RTP
SD
SDV
SONET
STB
VDSL
VoD
VoIP

VLAN
WAN
WLAN
WDM
WM

Internet Protocol Television
International
Telecommunications Union Telecommuniication
Local Area Network
Label Switch Router
Metro Ethernet Forum
Moving Picture Experts Group
Optical Carrier
Optical Line Temrmination
Optial Network Termination
Passive Optical Network
Quality of Service
Quality of Experience
Radio Frequency
Real Time Protocol
Standard Definition
Switched Digital Video
Synchronous Optical Ntwork
Sep Top Box
Very high speed Digital
Subscriber Line
Video on Demand
Voice over Internet Protocol
Virtual Local Area Network

Wide Area Network
Wireless LAN
Wavelength
Division
Multiplexing
Widows Media

Truyền hình giao thức Internet
Tổ chức viễn thông quốc tế về các
tiêu chuẩn viễn thông
Mạng cục bộ
Router chuyển mạch nhãn
Diễn đào Metro Ethernet
Nhóm chuyên gia về ảnh động
Sóng mang quang
Kết cuối đường quang
Kết cuối mạng quang
Mạng quang thụ động
Chất lượng dịch vụ
Chất lượng trải nghiệm
Tần số vô tuyến
Giao thức thời gian thực
Định dạng chất lượng chuẩn
Mạng chuyển mạch video số
Mạng quang đồng bộ
Bộ giải mã
Đường dây thuê bao số tốc độ cao
Videotheo yêu cầu
Thoại quan IP
Mạng LAN ảo

Mạng diện rộng
Mạng LAN không dây
Ghếp kênh phân chia bước sóng
Phương tiện Windows


DANH MỤC HÌNH ẢNH


DANH MỤC CÁC BẢNG


LỜI NÓI MỞ ĐẦU
Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển và điện toán đám mây đã
tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp máy tính, thay đổi cơ bản các
thức sử dụng các nguồn tài nguyên, cơ cấu vận hành cũng như việc lưu trữ, phân
phối và xử lý thông tin. Đa số chúng ta đều đã và đang sử dụng một hoặc nhiều các
dịch vụ ứng dụng công nghệ điện toán đám mây trong đời sống hằng ngày cũng như
trong quản lý doanh nghiệp.
Từ đó dịch vụ IPTV ra đời với các tính năng vượt trội đã mang lại cho con
người những cảm nhận mới về truyền hình mà chỉ có dịch vụ IPTV mới chỉ có thể
đáp ứng được so với các công nghệ truyền hình khác hiện nay. Trên thế giới IPTV
đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rất lớn.
Tại Việt Nam, dịch vụ IPTV đã bắt đầu được thử nghiệm cung cấp với một số
dịch vụ cơ bản. Cơ sở hạ tầng mạng băng rộng tại Viết Nam đã và đang pháp triển
mạnh mẽ đáp ứng được nhu cầu giải trí của người xem truyền hình. IPTV với tính
năng vượt trội, cùng với chi phí giá thành thấp do đó IPTV sẽ phát triển mạnh mẽ
và là dịch vụ truyền hình số 1 trong tương lai không xa.
Sau một thời gian nghiên cứu thực tế tại công ty thực tập và với sự hướng dẫn
của thầy giáo ThS.Bùi Thị Thùy trong qua trình thực tập. Em đã thấy được tầm

quan trọng của công nghệ mới này nên em đã chọn đề tài “ CÔNG NGHỆ ĐIỆN
TOÁN ĐÁM MÂY VÀ ỨNG DỤNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV“. Đề tài được
thực hiên nhằm mục đích nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây, cách thức triển
khai dịch vụ IPTV, hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động qua đó nắm bắt được kỹ thuật,
tiềm năng phát triển dịch vụ IPTV trong tương lai.
Nội dung đố án bao gồm những phần chính sau:
 Chương 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ IPTV
 Chương 3: PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV

6


CHƯƠNG 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.1
Tổng quan về điện toán đám mây.
1.1.1Khái niệm.
“Điện toán đám mây (cloud computing) là một khái niệm rộng, nó tương quan
với các phương thức để cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ và phần mềm thông qua
mạng theo nhu cầu, phù hợp với quy mô. Điện toán đám mây dựa trên một nền tảng
ảo hóa, trong đó các kho tài nguyên (ảo hóa) được tổ chức một cách linh động vì
lợi ích của các ứng dụng và phần mềm. Điều này sẽ làm thay đổi cách thức các ứng
dụng được viết ra và cung cấp” – Cisco System
“Điện toán đám mây là một mô hình để hỗ trợ truy cập qua mạng thuận tiện,
theo nhu cầu vào một kho tài nguyên điện toán có thể định cấu hình được (như là
tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thể được cung cấp và
thu hồi nhanh chóng với công sức quản lý hoặc tương tác của nhà quản trị ở mức
độ tối thiểu. Mô hình điện toán đám mây đảm bảo độ sẵn sàng và được cấu thành
từ năm đặc tính cần thiết, ba mô hình cung cấp và bốn mô hình triển khai” – NIST
(Viện tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, Mỹ).

1.1.2. Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây.
a) Ưu điểm: Những ưu điểm và thế mạnh dưới đây đã góp phần giúp "điện toán đám
mây" trở thành mô hình điện toán được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Tính linh động: Người dùng có thể thoải mái lựa chọn các dịch vụ phù hợp

•

với nhu cầu của mình, cũng như có thể bỏ bớt những thành phần mà mình không
muốn. (Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng
lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó của
nó).
•

Giảm bớt phí: Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn
giảm phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ. Việc tập hợp ứng dụng
của nhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệu
năng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa.

•

Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1
vị trí cụ thể nào nữa. Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy

7


cập và sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâm
đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý.
•

Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu
trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau. Điều này giúp
tăng độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra.

•

Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các
chuyên gia bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như
giảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu. (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác
nhau → trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6. Đây là 1 cách
chia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau)

•

Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ
không cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa. Và các lập trình viên cũng dễ
dàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình.

b)

Nhược điểm:
Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau:

•

Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán
đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một
mục đích nào khác?

•

Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho
người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng
thời gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc?

•

Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ
ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải
sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều
thời gian. Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị
mất và không thể phục hồi được.

•

Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người
dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây
khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đám
mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm

8


cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy
toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động.
•

Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách
thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo của
người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây. Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn

công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng.

•

Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp.
1.1.3. Mô hình tổng quan của điện toán đám mây
Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ ... sẽ nằm tại các máy
chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọi
người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.

Hình 1.1: Mô hình tổng quan của điện toán đám mây
Như hình 1.1 trong đó các máy tính xung quanh có thể lấy dữ liệu, thông tin
trên điện toán đám mây lớn ví dụ gồm: Google, Salesforce, Microsoft, Zoho, Yahoo,
Amazon.
Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mây theo
nhiều hướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạt động khác

9


nhau. Do đó, việc tích hợp các cloud để giải quyết một bài toán lớn của khách hàng
vẫn còn là một vấn đề khó khăn. Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xu
hướng tích hợp các đám mây lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn
chung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng.
1.1.4. Các loại hình đám mây
a, Đám mây công cộng
Đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán)
cung cấp. Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và
được nhà cung cấp đám mây quản lý.
Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với các phần

tử công nghệ thông tin tốt nhất. Cho dù đó là phần mềm, cơ sở hạ tầng ứng dụng
hoặc cơ sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm về cài đặt, quản
lý, cung cấp và bảo trì. Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài nguyên nào mà họ sử
dụng, vì thế cái chưa sử dụng được loại bỏ.
Tất nhiên điều này liên quan đến chi phí. Các dịch vụ này thường được cung
cấp với "quy ước về cấu hình," nghĩa là chúng được phân phối với ý tưởng cung cấp
các trường hợp sử dụng phổ biến nhất. Các tùy chọn cấu hình thường là một tập hợp
con nhỏ hơn so với những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được người
tiêu dùng kiểm soát trực tiếp. Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng
có quyền kiểm soát một chút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặt
chẽ và tuân thủ quy định dưới luật không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đám
mây chung.
b, Đám mây riêng
Đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp.
Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng được doanh
nghiệp quản lý.
Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chung thực
hiện với sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đám
mây này. Sự khó khăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bên trong đôi khi
có thể có chiều hướng ngăn cản việc sử dụng và chi phí hoạt động liên tục của đám
mây có thể vượt quá chi phí của việc sử dụng một đám mây chung.

10


Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung. Việc kiểm soát
chi tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mây mang lại
cho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn. Ngoài ra, các đám mây riêng là lý
tưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện không thiết thực cho một đám
mây chung, do đúng với các mối quan tâm về an ninh và về quản lý.

c, Đám mây lai
Đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng. Những
đám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được
phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng. Đám mây lai sử
dụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng.
Các đám mây lai là câu trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả
hai đám mây riêng và công cộng. Theo hướng này, một công ty có thể phác thảo các
mục tiêu và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đám mây công cộng
hay riêng, khi thích hợp. Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ các
quy trình nhiệm vụ-tới hạn, an toàn, như nhận các khoản thanh toán của khách
hàng, cũng như những thứ là không quan trọng bằng kinh doanh, như xử lý bảng
lương nhân viên.
Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản lý có
hiệu quả một giải pháp như vậy. Phải có thể nhận được và cung cấp các dịch vụ lấy
từ các nguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ và tương tác giữa
các thành phần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện thậm chí phức tạp hơn
nhiều. Do đây là một khái niệm kiến trúc tương đối mới trong điện toán đám mây,
nên cách thực hành và các công cụ tốt nhất về loại này tiếp tục nổi lên và bất đắc dĩ
chấp nhận mô hình này cho đến khi hiểu rõ hơn.
d, Đám mây cộng đồng
Đám mây cộng đồng là đám mây liên quan đến việc chia sẻ cơ sở hạ tầng giữa
các tổ chức, các nhóm đối tượng có mục đích chia sẻ cùng một nội dung. Ví dụ như
các tổ chức hay một nhóm đối tượng thuê những đám mây riêng để chia sẻ chung
những nôi dung về âm nhạc, phim ảnh, công nghệ, quân sự…

1.1.5. Đặc điểm của điện toán đám mây
11


Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả năng cung cấp sẵn các tài

nguyên cơ sở hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém.
Chi phí được giảm đáng kể và chi phí vốn đầu tư được chuyển sang hoạt động
chi tiêu. Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng
được cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tính
toán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên. Việc định giá dựa trên
cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và
các kỹ năng IT được đòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc thực thi.
Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thể truy cập hệ thống
bằng cách sử dụng trình duyệt web mà không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bị
nào mà họ đang dùng, ví dụ như PC, mobile. Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung
cấp bởi đối tác thứ 3) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thể
kết nối từ bất kỳ nơi nào.
Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa một phạm vi
lớn người dùng, cho phép:
-

Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực với chi phí thấp hơn (chẳng hạn như
bất động sản, điện, v.v.)

-

Khả năng chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho các mức tải cao nhất
có thể).

-

Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20% được sử
dụng.
Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó
thích hợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục sau sự cố. Tuy nhiên,

phần lớn các dịch vụ của điện toán đám mây có những lúc thiếu hụt và người giám
đốc kinh doanh, IT phải làm cho nó ít đi.
Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sở
mịn, tự bản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư
cho chịu tải. Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nối
lỏng lẽo được cấu trúc dùng web service như giao tiếp hệ thống.
Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng
bảo mật… nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ

12


liệu nhạy cảm. Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một
phần bởi các nhà cung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn
đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để thực hiện. Các nhà cung
cấp sẽ ghi nhớ (log) các truy cập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các audit
log có thể khó khăn hay không thể.
Khả năng chịu đựng xảy ra thông qua việc tận dụng tài nguyên đã được cải
thiện, các hệ thống hiệu quả hơn. Tuy nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp
là những thứ tiêu thụ năng lượng chủ yếu.
1.1.6. Các giải pháp
Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau:
-

Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu khổng
lồ. Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệu trung tâm nằm
rải rác khắp nơi trên thế giới. Các công ty lớn này sẽ cung cấp các dịch vụ cho phép
doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trên các kho lưu trữ trung
tâm.

-

Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính.

• Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán.
• Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toán lưới (grid
computing).
-

Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp các dịch vụ như IaaS
(Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a

13


Service).

Hình 1.2: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây
1.1.7. So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống
Sự khác nhau giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống được thể hiện
trong bảng dưới đây:
Điểm so sánh

Điện toán truyền thống

Sử dụng
Tính dễ sử dụng
Khả năng mở rộng
Độ sẵn sàng

Riêng
Mua sắm phần cứng
truyền thống
Các dịch vụ mới được bổ
sung một cách thụ động
Sửa chữa các sự cố một
14

Chia sẻ
Tự phục vụ
Mở rộng theo nhu cầu
Tự động khôi phục nhờ tích


Cung cấp
Chi phí

cách thủ công
Sau hàng tháng
Tăng dần

hợp/tương tác
Sau vài phút
Trả tiền theo mức độ sử dụng

Bảng 1: Sự khác nhau giữa Điện toán truyền thống và điện toán Đám mây
1.2. Hiện thực hóa điện toán đám mây
Một số khó khăn, thách thức trong quá trình hiện thực hóa cloud computing:
-

Bảo mật:

• Sở hữu trí tuệ (Intellectual property)
• Tính riêng tư (Privacy)
• Độ tin cậy (Trust)
-

Khả năng không kiểm soát dữ liệu

-

Độ trễ dữ liệu

-

Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu

-

Các dịch vụ kèm theo

-

Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp

Hình 1.3: Phân lớp điện toán đám mây

15

Hình 1.3 mô tả ba phần của một mô hình đám mây, hình này phản ánh chính
xác qui mô của khối công nghệ thông tin khi nó liên quan đến chi phí, yêu cầu
không gian vật lý, bảo trì, quản lý, giám sát quản lý và sự lỗi thời.
1.2.1. Các dịch vụ của đám mây
a, Dịch vụ cơ sở hạ tầng - IaaS
Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ
và có cùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê. Không gian lưu trữ và các
thiết bị mạng tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thể thuê
đầy đủ dịch vụ bên ngoài. Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên
cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chi phí) sẽ phản
ảnh được mức độ của hoạt động. Đầy lầ một sự phát triển của những giải pháp lưu
trữ web và máy chủ cá nhân ảo.
Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởi
một nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết.
Nhưng từ này đã dần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối
năm 2006.
Những đặc trưng tiêu biểu:
-

Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ,
CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu.

-

Khả năng mở rộng linh hoạt

-

Chi phí thay đổi tùy theo thực tế

-

Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên

-

Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tích
toán tổng hợp.
b, Dịch vụ nền tảng - PaaS
Cung cấp nền tảng tính toán và một tập các giải pháp nhiều lớp. Nó hỗ trợ việc
triển khai ứng dụng mà không quan tâm đến chi phí hay sự phức tạp của việc trang
bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới, cung cấp tất cả các tính
năng cần thiết để hỗ trợ chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung cấp một
ứng dụng và dịch vụ Web sẵn sàng trên Internet mà không cần bất kì thao tác tải hay

16


cài đặt phần mềm cho những người phát triển, quản lý tin học, hay người dùng cuối.
Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware.
Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết
kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là
dịch vụ ứng dụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp cơ
sở dữ liệu, bảo mật, khả năng mở rộng, quản lý trạng thái, phiên bản ứng dụng, các
lợi ích cho cộng đồng phát triển và nghiên cứu ứng dụng. Những dịch vụ này được
chuẩn bị như là một giải pháp tính hợp trên nền Web.
Những đặc trưng tiêu biểu:
-

Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như là

môi trường phát triển tích hợp

-

Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền Web.

-

Kiến trúc đồng nhất

-

Tích hợp dịch vụ Web và cơ sở dữ liệu

-

Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển

-

Công cụ hỗ trợ tiện tích
Các yếu tố:

-

Thuận lợi:

•

Dịch vụ nền tảng (PaaS) đang ở thời kì đầu và được ưa chuộng ở những tính năng

vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm, bên cạnh đó có tích hợp các yếu tố về nền
tảng hệ thống.

•

Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhóm có sự phân tán về địa
lý.

•

Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dich vụ Web

•

Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểm
soát lỗi…

•

Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dục vụ, giao
diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác.

•

Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ tương tác
với nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đề chúng ta gặp phải.

17

•

Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng hơn cho
việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ trong nhóm lập
trình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc.

-

Khó khăn:

•

Ràng buộc bởi nhà cung cấp: do giới hạn phụ thuộc và dịch vụ của nhà cung cấp.

•

Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phát triển
nhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web.
c, Dịch vụ phần mềm-SaaS
Dịch vụ phần mềm (SaaS) là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người
cung cấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Những nhà cung cấp SaaS
có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách
hàng, vô hiệu hóa nó sau khi kết thúc thời hạn. Các chức năng theo yêu cầu có thể
được kiểm soát bên trong để chia sẻ bản quyền của một nhà cung cấp ứng dụng thứ
ba.
Những đặc trưng tiêu biểu:

-

Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng.

-

Quản lý các hoạt động từ một vị trí tập trung hơn là tại mỗi nơi của khách hàng, cho
phép khách hàng truy xuất từ xa thông qua Web.

-

Cung cấp ứng dụng thông thường gần gũi với mô hình ánh xạ từ một đến nhiều hơn
là mô hình 1:1 bao gồm cả các đặc trưng kiến trúc, giá cả và quản lý.

-

Những tính năng tập trung nâng cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các bản vá
lỗi và cập nhật.

-

Thường xuyên tích hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng
1.2.2. Ảo hóa

a. Ảo hóa máy chủ
Một máy chủ riêng ảo-Virtual Private Server hay máy chủ ảo hoá là một
phương pháp phân vùng một máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi
máy chủ đã có khả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng. Mỗi
máy chủ ảo riêng của nó có thể chạy full-fledged hệ điều hành, và mỗi máy chủ độc
lập có thể được khởi động lại.
18

-

Lợi thế của ảo hoá máy chủ:
Tiết kiệm được chi phí đầu tư máy chủ ban đâu.
Hoạt động hoàn toàn như một máy chủ riêng.
Có thể dùng máy chủ ảo hoá cài đặt các ứng dụng khác tùy theo nhu cầu của doanh

-

nghiệp.
Bảo trì sửa chữa nâng cấp nhanh chóng và dễ dàng.
Dễ dàng nâng cấp tài nguyên RAM, HDD, Băng thông khi cần thiết.
Có thể cài lại hệ điều hành từ 5-10 phút.
Không lãng phí tài nguyên.

b. Ảo hóa lưu trữ
Hiện nay các nhà lưu trữ cung cấp đã được cung cấp giải pháp lưu trữ hiệu
suất cao cho khách hàng của họ trong một thời gian tương đối lâu. Trong hình thức
cơ bản nhất của nó, lưu trữ ảo hóa tồn tại trong việc ta lắp ráp ổ đĩa vật lý nhiều
thành một thực thể duy nhất được trình bày để các máy chủ lưu trữ và chạy hệ điều
hành chẳng hạn như triển khai RAID. Điều này có thể được coi là ảo bởi vì tất cả
các ổ đĩa được sử dụng và tương tác với như một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù bao
gồm hai hoặc nhiều ổ đĩa trong.
Một công nghệ ảo hoá lưu trữ mà ta biết đến SAN (Storeage Area Network –
lưu trữ qua mạng). Storage Area Network (SAN) là một mạng được thiết kế cho
việc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray
Controllers, hay Tape Libraries.
Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu
trữ thông tin cho doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới các
thiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên mạng,

hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy

-

chủ (as locally attached divices).
Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs:
Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống máy
tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và quản
lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao cho dữ
liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN thường được

-

nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access.
Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các ứng
dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, quá
trình truyền thông tin qua mạng.

19


c. Ảo hóa mạng
Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng, được
ảo hoá một cách linh động. Chuyển mạch ảo cho phép các máy ảo trên cùng một
máy chủ có thể giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự mà như
trên thiết bị chuyển mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung. Chúng cũng hỗ
trợ VLAN tương thích với việc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấp
khác, chẳng hạn như Cisco.
Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này rất
đơn giản và không giới hạn số card mạng tạo ra. Ta có thể nối các máy ảo này lại

với nhau bằng một chuyển mạch ảo. Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữa
các máy ảo này với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất cao
theo chuẩn GIGABITE (1GB), dẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn
ra rất nhanh.

Hình 1.4: Ảo hóa mạng
d. Ảo hóa ứng dụng
Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ "điện tóan đám mây" cho
phép bạn sử dụng phần mềm của công ty mà không cần phải cài vài phần mềm này
vào bất cứ máy tính con nào.

20


Giải pháp ảo hóa ứng dụng cho bạn những lợi ích nổi trội sau:
-

Tất cả các máy tính đều có thể sử dụng phần mềm ảo như đang cài trên máy tính
của mình mà không phải lo về cấu hình (ví dụ chạy Photoshop trên máy P4 chỉ có
512 MB RAM). Tốc độ phần mềm luôn ổn định và không phụ thuộc vào cấu hình
từng máy.

-

Các máy tính con luôn ở trong tình trạng sạch và chạy nhanh hơn. Lọai bỏ hoàn
toàn việc phải sửa lỗi phần mềm do virus, spyware hoặc do người dùng sơ ý.

-

Cho phép sử dụng phần mềm mà không phải quan tâm đến hệ điều hành bạn đang

sử dụng (ví dụ: bạn có thể dùng Microsoft Office 2007 ngay trong Linux, Windows
98 hoặc MAC-OS).

-

Bạn có thể phân phối phần mềm một cách linh động này đến một số cá nhân hoặc
nhóm có nhu cầu sử dụng thay vì cài vào tất cả mọi máy như cách phổ thông. Việc
phân phối hoặc gỡ bỏ phần mềm ra các máy tính có thể diễn ra chỉ trong vòng chỉ
vài giây thay vì hàng tuần nếu như công ty các bạn có hàng chục máy tính.

-

Thông tin luôn luôn được lưu trữ an toàn ở server trung tâm thay vì có thể phân tán
ra từng máy con. Cho dù bạn ở bất cứ nơi nào (tại một máy tính khác, tại nhà hay
thậm chí ở Internet cafe), việc truy nhập và sử dụng phần mềm của doanh nghiệp
trở nên dễ dàng qua một hệ thống bảo mật hiện đại nhất.
Ảo hóa ứng dụng là giải pháp cho phép sử dụng và quản lý phần mềm doanh
nghiệp một cách hiệu quả hệ thống. Tiết kiệm tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật
và quản lý từng máy tính.
1.2.3. Mô hình điện toán đám mây
Với những tiến bộ của xã hội con người hiện đại, những dịch vụ thiết yêu
được cung cấp rộng rãi để mọi người đều có thể tiếp cận như điện, nước, ga và điện
thoại đã đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày. Những dịch vụ tiện ích
này có thể được sử dụng thường xuyên cần được sẵn sàng ở mọi nơi mà người dùng
mong muốn vào mọi lúc. Khách hàng sau đó có thể trả cho nhà cung cấp dịch vụ
dựa trên lượng sử dụng các dịch vụ tiện ích đó. Giữa nhà cung cấp dịch vụ và người
sử dụng cần có những thỏa thuận cụ thể được nêu trong SLA (Service Level

21

Agreement) trong đó xác định vể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS (Quality of
Service).

Hình 1.5: Kiến trúc đám mây hướng thị trường
Khách hàng phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Cloud cung cấp tất cả năng
lực tính toán họ cần, họ yêu cầu về chất lượng dich vụ QoS phải được duy trì bởi
nhà công cấp để phù hợp với mục tiêu và đảm bảo hoạt động của họ. Nhà cung cấp
Cloid se cẫn xem xét để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ của mỗi khách hàng để
thương lượng với SLA cụ thể. Để đạt được điều này, nhà cung cấp dịch vụ Cloud
không thể tiếp tục triển khai trên mô hình quản lý tài nguyên tập trung mà ở đó
không cung cấp cho họ khả năng chia sẻ tài nguyên mà vẫn đáp ứng được tất cả các

22


yêu cầu về dịch vụ. Thay vào đó, mô hình quản lý market-oriented được đề cập để
đạt được sự cân đối giữa nhà cung cấp và khách hàng.
Kiến trúc bao gồm 4 thành phần chủ yếu:
-

Người dùng/ Nhà môi giới (User/Broker): Người dùng hay nhà phân phối sử dụng
quền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kì đâu trên thế giới tới Data center (trung
tâm dữ liệu) hay Cloud để được xử lý.

-

Bộ phân phối tài nguyên SLA (SLA Resource Allocator): Đóng vai trò như một
trung gian giữa các nhà cung cấp Data center và Cloud với người dùng/ nhà môi
giới bên ngoài.

•

Điều khiển vào ra và kiểm tra yêu cầu dịch vụ (Service Request Examiner and
Admission Control): Khi một yêu cầu dịch vụ được gửi lên lần đầu sẽ được phiên
dịch thành các yêu cầu về chất lượng dịch vụ hệ thống sẵn sàng. Nó cung cần thông
tin về trạng thái cuối cùng về tình trạng sẵn sàng của tài nguyên (từ cơ chế VM
Monitor) và khả năng xử lý tải (từ cơ chế Service Request Monitor) theo thứ tự để
quyết định việc phân phối tài nguyên một cách hiệu quả. Sau đó nó sẽ phân yêu cầu
cho các máy ảo VM và xác định đặc tả tài nguyên cho máy ảo được phân.

•

Tính cước (Pricing): Cung cấp cơ chế quyết định cách các yêu cầu dịch vụ được
tính tiền. Ví dụ như yêu cầu có thể được tính tiền dựa theo thời gian các nhiệm vụ,
QoS trước khi xác định xem nó sẽ được chấp nhận hay từ chối. Do vậy, điều đó đảm
bảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi mà các yêu cầu dịch vụ không the
được đáp ứng đầy đủ vì giới hạn tài nguyên

•

tỷ lệ giá cả (cố định/thay đổi) hay tính sẵn sàng của tài nguyên (sẵn có/yêu cầu). Cơ
chế định giá phục vụ như nề tảng cho cung vâp và yêu cầu tài nguyên tính toán
trong trung tâm dữ liệu và các trang thiết bị trong việc cấp phát tài nguyên hiệu quả.

•

Tài Khoản (Accounting): Cung cấp cơ chế để thao tác trên lưu lượng dùng tài
nguyên được yêu cầu do đó chi phí cuối cùng có thể được tính toán và tính phí cho
người dùng. Thêm vào đó, lịch sử sử dụng có thể được dùng để tối ưu bởi Service

Request Examiner and Admission Control.

•

Giám sát máy ảo (VM Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết những máy ảo sẵn sàng và
các thông tin về tài nguyên của chúng.

23


•

Điều phối (Dispatcher): Cung cấp cơ chế bắt đầu thực thi việc cấp phát máy ảo VM
của những yêu cầu dịch vụ đã được chấp nhận.

•

Giám sát yêu cầu dịch vụ (Service Request Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết tiến
trình của yêu cầu dịch vụ.

-

Các máy ảo (VMs): Nhiều máy ảo có thể được mở và tắt động trên một máy vật lý
để phù hợp với yêu cầu dịch vụ, do đó việc chuẩn bị tối đa để có thể chia nhỏ tài
nguyên để có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể của yêu cầu dịch vụ. Thêm vào đó,
nhiều máy ảo VM có thể chạy đồng thời ứng dụng trên những môi trường hệ điều
hành khác nhau trên một máy vật lý duy nhât do các máy ảo VM tách biệt hoàn toàn
vói các máy khác trên cùng máy vật lý.

-

Các máy vật lý (Physical Machines): Những trung tâm dữ liệu bao gồm nhiều
máy chủ có thể cung cấp tài nguyên phù hợp với yêu cầu.
1.2.4. Cách tính chi phí trong điện toán đám mây
Định giá cố định: Nhà cung cấp sẽ xác định rõ đặc tả về khả năng tính toán cố
định (dung lượng bộ nhớ được cấp phát, loại CPU và tốc độ .v.v…)
Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải,
dung lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng…
Định giá theo thuê bao: Ứng dụng phần lớn trong mô hình dịch vụ phần mềm
(SaaS) người dùng sẽ tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng cloud.
1.3. Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây”
1.3.1. Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây
Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác
động qua lại lẫn nhau:

24


a, Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm
phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các
ứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và
đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)
….
b, Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm
nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng
không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng
dụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ.
Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm :
Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở

o

phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa
thông qua Website.
Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản,

o

bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám
mây”.

25