Giải pháp thực tế của điện toán đám mây và ứng dụng trong giảng dạy đại học

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

PHAN LÊ BẰNG

GIẢI PHÁP THỰC TẾ CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIẢNG DẠY ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Nguyễn Kim Khánh

Hà Nội – Năm 2015


MỤC LỤC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ............................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG ........................................................................... 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ................................ 5
1.1 Khái niệm điện toán đám mây ...................................................................5
1.1.1 Định nghĩa:................................................................................................5
1.1.2. Sự cần thiết của điện toán đám mây ........................................................7
1.1.3. Đặc tính của điện toán đám mây ..............................................................8

1.2. Cấu trúc phân lớp:..........................................................................................9
1.2.1. Lớp khách hàng (Client): ..........................................................................9
1.2.2. Lớp ứng dụng (Application): ....................................................................9
1.2.3. Lớp nền tảng (Platform): ..........................................................................9
1.2.4. Lớp cơ sở hạ tầng (Infrastructure) .......................................................9
1.2.5. Lớp máy chủ (Server):..............................................................................9
1.3. Cách thức hoạt động: .....................................................................................9
1.4. Các mô hình ĐTĐM: ....................................................................................10
1.4.1. Các mô hình đám mây : ..........................................................................10
1.4.2 Các mô hình dịch vụ: ...............................................................................12
1.5 Khả năng mở rộng: .......................................................................................14
1.5.1 Khái niệm: ................................................................................................14
1.5.2 Khả năng mở rộng của ĐTĐM Có 2 phương pháp để tăng khả năng mở
rộng đó là: ..........................................................................................................14
1.5.3 Các kỹ thuật mở rộng ...............................................................................14
1.5.4 Công nghệ đảm bảo khả năng mở rộng của ĐTĐM ..............................15
CHƢƠNG 2: NỀN TẢNG MICROSOFT WINDOWS AZURE....................... 16
2.1. Giới thiệu về Windows Azure Platform .....................................................16
2.1.1. Giới thiệu .................................................................................................16
2.1.2. Windows Azure ........................................................................................19
2.1.3. SQL Azure ................................................................................................26
2.1.4. Windows Azure platform AppFabric ......................................................29


2.2. Bộ lƣu trữ Windows Azure ..........................................................................31
2.2.1. Giới thiệu bộ lưu trữ Windows Azure ....................................................31
2.2.2. Windows Azure Blob ...............................................................................32
2.3. Giới thiệu về SQL Azure ..............................................................................44
2.3.1. Giới thiệu .................................................................................................44
2.3.2. Tổng quan kiến trúc ................................................................................45

2.3.3. Ứng dụng của SQL Azure .......................................................................48
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG WINDOWS AZURE TRONG ................................ 49
GIẢNG DẠY ĐẠI HỌC ......................................................................................... 49
3.1.

Xây dựng hệ thống nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập huấn

trên Microsoft Azure sử dụng ASP.NET MVC5 .............................................49
3.1.1. Cài đặt môi trường phát triển : ...........................................................49
3.1.2. Tạo một ứng dụng ASP.NET MVC5 : ................................................49
3.2. Tạo trang Web quản lý việc nhập học của sinh viên, tạo khóa học và
tập huấn. ...............................................................................................................52
3.2.1. Mô hình cơ sở dữ liệu : .......................................................................52
3.2.2 Xây dựng các thành phần của ứng dụng : ............................................54
3.2.3 Xây dựng các phân hệ : ..........................................................................60
3.3. Đăng kí tài khoản Microft Azure ...............................................................63
3.4. Đƣa trang Web lên Windows Azure ...........................................................67
3.4.1. Tạo trang Web rỗng trên Windows Azure .............................................67
3.4.2. Đưa trang Web và cơ sở dữ liệu lên Microsoft Azure ..........................69
CHƢƠNG 4 – KẾT LUẬN.................................................................................... 74
4.1. Kết quả đạt đƣợc...........................................................................................74
4.1.1. Về nghiên cứu các giải pháp của điện toán đám mây ...........................74
4.1.2. Về tìm hiểu điện toán đám mây của Windows Azure của Microsoft ....74
4.1.3. Xây dựng trang Web hệ thống nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập
huấn trên Windows Azure. ................................................................................74
4.2. Kết quả chƣa đạt đƣợc .................................................................................74
4.3. Phƣơng hƣớng phát triển .............................................................................75
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 77

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu của tôi hoàn toàn do tôi tự làm và thực
hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Thầy giáo TS. Nguyễn Kim Khánh Viện Công
nghệ Thông Tin và Truyền Thông thuộc Trường đại học Bách Khoa Hà nội. Những
kết quả nghiên cứu, thực nghiệm được thực hiện trên máy tính cá nhân của tôi, với
mục đích học tập, nghiên cứu nhằm nâng cao kiến thức và trình độ chuyên môn nên
tôi đã làm luận văn này một cách nghiêm túc và hoàn toàn trung thực.
Để hoàn thành bản luận văn này, ngoài các tài liệu tham khảo đã liệt kê, tôi
cam đoan không sao chép toàn văn các công trình hoặc thiết kế tốt nghiệp của người
khác.
Hà Nội, tháng 10 năm 2015
Học viên

Phan Lê Bằng


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo
hưỡng dẫn TS. Nguyễn Kim Khánh đã tận tình hưỡng dẫn và truyền đạt những kinh
nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp.
Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, chỉ
bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo trong Viện Công nghệ Thông tin và Truyền
thông thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các anh chị, bạn đồng nghiệp
trong Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Thông tin và
Truyền thông thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban lãnh đạo Khoa Công
nghệ thông tin, Ban giám hiệu Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Vinh đã tạo điều

kiện thuận lợi nhất cho tôi để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm giúp đỡ và động
viên khuyến kích tôi trong suốt thời gian qua để tôi hoàn thành luận văn.
Tuy nhiên, do thời gian thực hiện và khả năng, kiến thức của bản thân, luận
văn không tránh khỏi hạn chế thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của các Thầy, Cô và toàn thể các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, tháng 10 năm 2015
HỌC VIÊN

Phan Lê Bằng


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu

IaaS

Infrastructure as a Service : Hạ tầng là dịch vụ

PaaS

Platform as a Service : Nền tảng là dịch vụ

SaaS

Sotware as a Service : Phần mềm là dịch vụ

ABI

Applicationbinary interface: Giao diện ứng dụng nhị phân

API

Applicationprogramming interface: Giao diện lập trình ứng dụng

HLL

High Level Language: Ngôn ngữ cao cấp

VMM

Vitual Machine Monitor: Giao diện máy ảo

AWS

Amazon Web Services : các dịch vụ web của Amazon

GAE

Google App Enginne : Nền tảng điện toán đám mây của Google

CMS

Content Management System: Hệ thống quản trị nội dung

DMA

Direct Memory Access: Truy bộ nhớ trực tiếp

VMApp

Vitual Machine Application: ứng dụng chế độ người dùng

VMDriver

Vitual Machine Driver: trình điều khiển thiết bị

ID

Identification: dùng để nhận dạng một đối tượng đặc trưng, có tính
duy nhất

DBMS

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

RDBMS

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ


DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 : Đám mây điện toán [10] ............................................................................ 5
Hình 1.2 : Di trú tài nguyên vào đám mây [9] ............................................................ 6
Hình 1.3: Ảo hóa server [8] ........................................................................................ 6

Hình 1.4 : Sky Computing cho các “đám mây” [12] .................................................. 7
Hình 1.5 Đám mây riêng [2] .................................................................................... 10
Hình 1.6: Đám mây chung [2] .................................................................................. 11
Hình 1.7: Đám mây công cộng [2] ........................................................................... 11
Hình 1.8: Mô hình phần mềm là dịch vụ [2]............................................................ 12
Hình 1.9: Mô hình nền tảng là dịch vụ [2] ............................................................... 13
Hình 1.10: Mô hình Cơ sở hạ tầng là dịch vụ [2] .................................................... 14
Hình 2.1: Ba thành mô hình ứng dụng trên Azure [8] ............................................. 16
Hình 2.2: Tổng quan Windows Azure Platform [8] ................................................ 18
Hình 2.3: Windows Azure cung cấp các dịch vụ lưu trữ và tính toán cho ĐM [8] .. 22
Hình 2.4:

Windows Azure cho phép lưu trữ dữ liệu trong Blobs, ........................ 26

Table và Queue theo kiểu REST qua giao thức HTTP [8] ....................................... 26
Hình 2.5:

Các dịch vụ bên trong SQL Azure [8] ................................................... 27

Hình 2.6: Cơ sở dữ liệu quan hệ SQL Azure Database [8]...................................... 27
Hình2.7:Đồng bộ dữ liệu giữa SQL Azure Database và các nguồn CSDL khác[1] 28
Hình 2.8: Service Bus kết nối giữa các ứng dụng Cloud và on-premise [4] ............ 30
Hình 2.9: Access Control qui định quyền truy cập với Users và Applications [8]... 30
Hình 2.10: Mô hình ví dụ dữ liệu Blob tài khoản lưu trữ [8] . ................................ 32
Hình 2.11: Khái niệm lưu trữ Blob Block [8]. ......................................................... 35
Hình 2.12: Windows Azure Table [8] ....................................................................... 37
Hình 2.13: Các giá trị của Patition Key [8]............................................................... 40
Hình 2.14: Sơ đồ hoạt động role [8] ........................................................................ 42
Hình 3.1: Cài đặt Windows Azure SDK ................................................................... 49
Hình 3.2: Tạo New Project ....................................................................................... 50

Hình 3.3: Đặt tên dự án và thư mục lưu trữ .............................................................. 50
Hình 3.4: Chọn MVC ................................................................................................ 51
Hình 3.5: Chọn No Authentication ........................................................................... 51
Hình 3.6: Màn hình hệ thống thống nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập huấn . 51
Hình 3.7: Lược đồ cơ sở dữ liệu ............................................................................... 54
Hình 3.8: Trang chủ của trang web ........................................................................... 60
Hình 3.9: Cập nhật các thông tin cho sinh viên ........................................................ 61
Hình 3.10: Cập nhật thông tin các môn học.............................................................. 61
Hình 3.11: Cập nhật thông tin về giảng viên ............................................................ 62
Hình 3.12: Cập nhật thông tin về khoa giảng dạy..................................................... 63
Hình 3.13. Vào địa chỉ của trang Web Microsoft ..................................................... 63
Hình 3.14. Đăng ký tài khoản Microsoft Azure ........................................................ 64
Hình 3.15. Đăng nhập tài khoản. .............................................................................. 64
Hình 3.16. Điền thông tin đăng ký ............................................................................ 65
Hình 3.17. Gửi thông tin vào mail kích hoạt tài khoản............................................. 66
Hình 3.18 . Nhập các thông tin về để mở tài khoản. ................................................. 66
Hình 3.19 . Màn hình Microsoft Azure Portal .......................................................... 67

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Các kiểu dữ liệu Windows Azure Table hỗ trợ. ...................................... 39
Bảng 2.2: Bảng tóm tắt các API cho Windows Azure Table.................................... 41
Bảng 3.1 : Thiết kế bảng Person ............................................................................... 52
Bảng 3.2 : Thiết kế bảng OfficeAssignment ............................................................. 52
Bảng 3.3 : Thiết kế bảng Enrollment ....................................................................... 52
Bảng 3.4 : Thiết kế bảng Department ....................................................................... 53
Bảng 3.5 : Thiết kế bảng CourseInstructor ............................................................... 53
Bảng 3.6 : Thiết kế bảng Course ............................................................................... 53

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Với sự phát triển bùng nổ hiện nay của công nghệ thông tin và ứng dụng trong
đời sống, điện toán đám mây trở nên có tầm quan trọng thời sự. Điện toán đám
mây- ĐTĐM (Cloud computing) là mô hình điện toán mà mọi giải pháp liên quan
đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các dịch vụ qua mạng
Internet, giải phóng người dùng khỏi phải đầu tư nhân lực, công nghệ và hạ tầng để
triển khai hệ thống. Từ đó điện toán đám mây giúp tối giản chi phí và thời gian triển
khai, tạo điều kiện cho người sử dụng nền tảng điện toán đám mây tập trung tối đa
nguồn lực vào công việc chuyên môn.
Điện toán đám mây chưa hẳn là một công nghệ mới, nhưng nó là một cuộc
cách mạng đang làm thay đổi bản chất của công nghệ thông tin và tác động mạnh
đến mọi lĩnh vực trong đó có giáo dục đặc biệt là giáo dục đại học.
Có hàng trăm ứng dụng dành cho ngành giáo dục và việc tranh thủ các ứng
dụng này để nâng cao khả năng nghiên cứu, học tập là thật sự cần thiết. Đây là cơ
hội tốt cho giáo dục, đặc biệt với 3 đối tượng nhà trường, giảng viên và sinh viên.
Để phục vụ giáo dục, ngoài những ứng dụng miễn phí thông thường như
email, calendar (lịch hẹn), talk (tán gẫu), Google còn cung cấp một loạt các hỗ trợ
miễn phí khác như Docs (duyệt văn bản), Site (website nội bộ), Video, Group (trao
đổi nhóm)… nhằm giúp cho môi trường học tập thêm đa dạng và phong phú. Các
ứng dụng này được xây dựng dựa trên nền tảng điện toán đám mây, cung cấp các
dịch vụ hạ tầng là dịch vụ - IaaS (Infrastructure as a Service), nền tảng là dịch vụ PaaS (Platform as a Service), phần mềm là dịch vụ - SaaS (Software as a Service)
nên mang lại nhiều tiện ích cho nhà trường như không cần phải đầu tư hệ thống máy
chủ, không cần mua bản quyền hay thực hiện bảo trì, bảo dưỡng cũng như giảm
thiểu rủi ro và công sức cho việc vận hành hệ thống công nghệ thông tin trong nhà
trường. Do đó tôi chọn đề tài giải pháp thực tế của điện toán đám mây và ứng dụng
trong giảng dạy đại học.

1

*. Tính cấp thiết của đề tài
Thay vì dành một ngân sách khá lớn để đầu tư cho hệ thống máy tính hoặc sử
dụng những phần mềm không có bản quyền tại Khoa Công Nghệ Thông TinTrường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh.
Việc áp dụng điện toán đám mây bước đầu đã đem lại các lợi ích sau đây cho
nhà trường:
- Giúp nhà trường tiếp thị, xây dựng hình ảnh một cách dễ dàng giảm chi phí
xây dựng, bảo trì hệ thống như chi phí đầu tư server, chi phí bảo trì, không cần phải
có cơ sở hạ tầng nội bộ, bộ máy nhân sự cồng kềnh và cơ chế thuê bao, có thể dễ
dàng thay đổi quy mô khi cần thiết;
- Giúp khoa công nghệ thông tin của Trường tham gia cộng đồng điện toán
đám mây của Microsoft;
- Đạt 4 không (không máy chủ, không bảo trì, không rủi ro, không bản quyền);
- Giảm chi phí cho việc liên hệ và quản lý cán bộ công nhân viên và sinh viên;
- Nâng mặt bằng CNTT của nhà trường;
- Hỗ trợ giảng viên, sinh viên không gian lưu trữ tài liệu trên mạng;
2. Lịch sử nghiên cứu :
- Luận văn được thực hiện dưới sự hưỡng dẫn của Thầy giáo Ts. Nguyễn Kim
Khánh, Viện công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Bách Khoa Hà Nội.
- Luận văn được hưỡng dẫn, xem xét điều chỉnh, báo cáo theo lịch đều đặn 1
tháng/ lần với giáo viên hưỡng dẫn.
- Luận văn được bắt đầu nghiên cứu từ tháng 4/2014 và hoàn thành vào tháng
8/2015.
3. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
*. Mục đích
Nghiên cứu những giải pháp thực tế của điện toán đám mây, từ đó đề xuất
triển khai điện toán đám mây của Microsoft Azure đưa vào giảng dạy tại Khoa
Công Nghệ Thông Tin thuộc Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh.

2


*. Đối tượng nghiên cứu:
Luận văn tiếp cận và trình bày nghiên cứu về những giải pháp thực tế, các
công nghệ ứng dụng trong điện toán đám mây. Cấu trúc bên trong các “đám mây” là
những cơ sở hạ tầng như phần cứng, phần mềm, mạng, phương thức lưu trữ, bảo trì,
backup, v..v.. của Microsoft Azure .
*. Phạm vi nghiên cứu:
Do phạm vi công nghệ sử dụng trong mô hình điện toán đám mây rất rộng,
vì vậy luận văn dừng ở mức nghiên cứu tổng quan về những giải pháp thực tế điện
toán đám mây, những kiến thức cơ bản, các công nghệ được áp dụng và các thành
phần thiết kế của nó. Đi sâu nghiên cứu điện toán đám mây của Windows Azure
nhằm thiết kế, xây dựng hệ thống nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập huấn
trên Microsoft Azure sử dụng ngôn ngữ lập trình Microsoft Visual Studio
ASP.NET MVC5.
4. Tóm tắt các luận điểm cơ bản và đóng góp của luận văn
Về mặt lý thuyết, luận văn tập trung trình bày các khái niệm cơ bản về điện
toán đám mây, các vấn đề lưu trữ và xử lý dữ liệu làm cơ sở để nghiên cứu các giải
pháp thực tế điện toán đám mây và ứng dụng Windows Azure.
Về mặt ứng dụng, luận văn đã đi sâu nghiên cứu các giải pháp thực tế của
Windows Azure ứng dụng vào thiết kế, xây dựng hệ thống nhập học sinh viên, tạo
khóa học và tập huấn sử dụng ngôn ngữ lập trình Microsoft Visual Studio ASP.NET
MVC5.
Nội dung luận văn được chia làm 4 chương cụ thể như sau:
*. Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây. Chương này giới thiệu về kiến trúc
và các cấu trúc, mô hình của điện toán đám mây. Đồng thời cũng đưa ra cái tổng
quan về điện toán đám mây.
*. Chương 2: Nền tảng của Microsoft Windows Azure. Chương này giới thiệu về
Windows Azure Platform, bộ lưu trữ Windows Azure, giới thiệu về SQL Azure.

*. Chương 3: Ứng dụng Windows Azure trong giảng dạy đại học. Chương này trình
bày cách thiết kế, xây dựng hệ thống nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập huấn
3


trên Microsoft Azure sử dụng ASP.NET MVC5. Cài đặt môi trường phát triển, tạo
trang Web quản lý việc nhập học của sinh viên, tạo khóa học và tập huấn bao gồm
thiết kế cơ sở dữ liệu, các trang tạo mới, cập nhật thông tin cho ứng dụng hệ thống
nhập học sinh viên, tạo khóa học và tập huấn và đưa được trang web lên lưu trữ trên
Microsoft Azure Portal .
*. Chương 4: Kết luận. Chương này đưa ra những vấn đề đạt được của đề tài đã
thực hiện được, những tồn tại và hướng phát triển đề tài.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong quá tiếp cận, nghiên cứu và thực hiện luận văn bản thân tác giả đã sử
dụng kết hợp hai phương pháp nghiên cứu:
 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
- Nghiên cứu các tài liệu, ngôn ngữ và công nghệ liên quan đến điện toán đám
mây.
- Tổng hợp các tài liệu
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
- Phân tích yêu cầu thực tế của bài toán và xây dựng các bước phân tích hệ
thống để hỗ trợ việc lập trình, xây dựng ứng dụng.
- Vận dụng các vấn đề nghiên cứu về Microsoft Azure, học viên đã tiến hành
thiết kế, cài đặt cơ sở dữ liệu, trang web với môi trường phát triển Microsoft
visual studio APS.NET MVC5.
- Đưa được trang Web và cơ sở dữ liệu của hệ thống nhập học sinh viên, tạo
khóa học và tập huấn lên Microsoft Azure Portal.
- Đánh giá kết quả đạt được.

4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.1

Khái niệm điện toán đám mây

1.1.1 Định nghĩa:
Điện toán đám mây là một mô hình điện toán mà trong đó tất cả các dữ liệu và
dịch vụ được đặt trong những trung tâm dữ liệu và dịch vụ khổng lồ (cloud- đám
mây) và có thể truy cập được thông qua Internet.

Hình 1.1 : Đám mây điện toán [10]
Theo định nghĩa, 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 ( trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.
Một trong những ý tưởng quan trọng nhất của điện toán đám mây là khả năng
mở rộng và công nghệ chủ chốt là công nghệ ảo hóa. Ảo hóa cho phép sử dụng tốt
hơn một server bằng cách kết hợp các hệ đều hành và các ứng dụng trên một máy
tính chia sẻ đơn lẻ. Ảo hóa cũng cho phép di trú trực tuyến (online migration) để khi
một server quá tải, một instance của hệ điều hành ( và các ứng dụng trên đó) có thể
di trú đến một server mới, ít tải hơn.
Từ góc nhìn bên ngoài, điện toán đám mây đơn giản chỉ là việc di trú tài
nguyên tính toán và lưu trữ từ doanh nghiệp vào “đám mây”. Người dùng chỉ định

5


yêu cầu tài nguyên và Cloud provider hầu như tập hợp các thành phần ảo này trong
hạ tầng của nó.

Hình 1.2 : Di trú tài nguyên vào đám mây [9]
Ưu điểm mới của cloud computing là khả năng ảo hóa và chia sẻ tài nguyên
giữa các ứng dụng .

Hình 1.3: Ảo hóa server [8]
6


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
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 cloud lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn
chung để giải quyết các bài toán của khách hàng.

Hình 1.4 : Sky Computing cho các “đám mây”[12]
1.1.2. Sự cần thiết của điện toán đám mây
Điện toán đám mây ra đời giải quyết các vấn đề sau:
- Vấn để 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 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 :
7


Có 2 giải pháp chính:
+ Sử dụng các siêu máy tính để xử lý tính toán.

+ Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toán lưới.
- Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm:
Cung cấp các dịch vụ hạ tầng là dịch vụ - IaaS (Infrastructure as a Service),
nền tảng là dịch vụ - PaaS (Platform as a Service), phần mềm là dịch vụ - SaaS
(Software as a Service)
1.1.3. Đặc tính của điện toán đám mây
Những đặc tính nổi bật của điện toán đám mây:
- Ảo hóa và chia sẻ tài nguyên: Trái tim của điện toán đám mây là khả năng ảo
hóa. Ảo hóa cung cấp khả năng chia sẻ tài nguyên tính toán như servers, storege,
data… Nhờ khả năng ảo hóa, hệ thống sẽ tận dụng hiệu quả hơn.
- Khả năng tự phục vụ ( Self-service access) : Cloud computing cung cấp khả
năng tự phục vụ cho các User. Người sử dụng có khả năng truy cập trực tiếp vào
các tài nguyên và sử dụng theo nhu cầu.
- Co giãn tài nguyên (Elastic resource pools) : Tài nguyên cung cấp cho người
sử dụng ( servers, storage, data,…) có thể dẽ dàng co giãn tùy theo nhu cầu sử dụng.
Những tài nguyên không còn được sử dụng sẽ được giải phóng cho hệ thống.
- Hướng dịch vụ ( Service-oriented) : Hệ thống cloud computing là hướng
dịch vụ và được xây dựng dựa trên tập các dịch vụ. Các dịch vụ có thể độc lập hoặc
được xây dựng dựa trên các dịch vụ đã có nhờ khả năng re-use.
- Chi trả theo mức sử dụng (Pay per use): Người dùng chi trả cho những tài
nguyên nào họ sử dụng, về phía nhà cung cấp, khả năng này cho phép họ theo dõi
các dịch vụ được sử dụng.
- Tự sửa lỗi (Self-Healing): Các ứng dụng/dịch vụ chạy trong môi trường
cloud computing đều có đặc tính tự sửa lỗi. Mỗi ứng dụng khi thực thi đều có các
bản sao chép; các phiên bản này tự động cập nhật. Khi ứng dụng gặp sự cố sẽ luôn
có 1 bản sao chép tiếp tục được thực thi.

8

1.2. Cấu trúc phân lớp:
Điện toán đám mây được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động qua lại lẫn nhau
1.2.1. Lớp khách hàng (Client):
Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, 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.
1.2.2. Lớp ứng dụng (Application):
Làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông qua 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 sửa và người dùng dễ dàng nhận được sự
hỗ trợ.
1.2.3. Lớp nền tảng (Platform):
Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến
cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng
dụng hoạt động trên nền tảng đó.
1.2.4. Lớp cơ sở hạ tầng (Infrastructure)
Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ
liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng
mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa
của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server).
1.2.5. Lớp máy chủ (Server):
Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và
xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây.
1.3. Cách thức hoạt động:
Bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end. Lớp Front-end là lớp người
dùng, cho phép người sử dụng thao tác thông qua giao diện người dùng. Khi người
dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện
lớp Front-end và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back-end nằm ở đám

9

mây. Lớp Back-end bao gồm các cấu trúc phần cứng và phần mềm để cung cấp giao
diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó.
1.4. Các mô hình ĐTĐM:
1.4.1. Các mô hình đám mây :
1.4.1.1 Đám mây riêng (Private Cloud):
Các đám mây riêng (dùng cho nội bộ cơ sở) cho phép một công ty phủ các
lớp ảo hóa và phần mềm quản lý lên cơ sở hạ tầng.
Các đám mây riêng tư tồn tại bên trong tường lửa của công ty ta và do tổ chức
của ta quản lý. Chúng là các dịch vụ đám mây do ta tạo ra và kiểm soát trong doanh
nghiệp của mình. Các đám mây riêng tư cũng cung cấp nhiều lợi ích tương tự như
các đám mây công cộng - sự khác biệt chủ yếu là tổ chức của ta chịu trách nhiệm
thiết lập và duy trì đám mây đó.

Hình 1.5 Đám mây riêng [2]
1.4.1.2. Đám mây chung (Community cloud):
Các đám mây chung là các đám mây được chia sẻ bởi một số tổ chức và hỗ trợ
một cộng đồng cụ thể có mối quan tâm chung. Nó có thể quản lý bởi các tổ chức
hoặc một bên thứ ba.

10


Hình 1.6: Đám mây chung
1.4.1.3. Đám mây công cộng (Public cloud):
Các đám mây công cộng có sẵn cho công chúng hoặc một nhóm ngành nghề
lớn và do một tổ chức bán các dịch vụ đám mây sở hữu và cung cấp. Một đám mây
công cộng là cái mà người ta hình dung là đám mây theo nghĩa thông thường; đó là,
các tài nguyên được cung cấp động trên Internet bằng cách sử dụng các ứng dụng

web từ một nhà cung cấp bên thứ ba bên ngoài cung cấp các tài nguyên chia sẻ và
gửi hóa đơn tính cước trên cơ sở tính toán việc sử dụng.

Hình 1.7: Đám mây công cộng [2]
11


1.4.1.3 Đám mây lai (Hybrid Cloud):
Các đám mây lai là một sự kết hợp của đám mây công cộng và riêng tư khi sử
dụng các dịch vụ có trong cả hai vùng công cộng và riêng tư. Các trách nhiệm quản
lý được phân chia giữa các nhà cung cấp dịch vụ đám mây công cộng và chính
doanh nghiệp. Khi sử dụng một đám mây lai, các tổ chức có thể xác định các mục
tiêu và các yêu cầu của các dịch vụ được tạo ra và có được chúng dựa vào sự lựa
chọn thích hợp nhất.
1.4.2 Các mô hình dịch vụ:
1.4.2.1 Phần mềm là dịch vụ (SaaS - Software as a Service):
Là tầng kiến trúc của ĐTĐM liên quan tới phần mềm, và thường được phân
phối thông qua môi trường Web - là một môi trường quen thuộc với hầu hết người
dùng, có thể phục vụ cho hàng trăm nghìn khách hàng cùng một lúc (dịch vụ đám
mây công cộng) hoặc môi trường mạng dùng riêng gồm các máy tính và thiết bị
mạng cài đặt các phần mềm chuyên dụng (dịch vụ đám mây riêng). Về phía người
sử dụng, SaaS đồng nghĩa với việc họ không cần đầu tư mua sắm, sở hữu máy chủ
và bản quyền phần mềm. Còn đối với nhà cung cấp, họ chỉ phải duy trì một phần
mềm ứng dụng có thể chia sẻ và dùng chung cho nhiều khách hàng, nên chi phí
tổng sở hữu rẻ hơn so với cách hosting truyền thống.
SaaS tiêu biểu cho tiềm năng sử dụng phần mềm với chi phí thấp hơn cho các
cơ sở - sử dụng phần mềm theo yêu cầu chứ không mua một giấy phép cho mỗi
máy tính.

Hình 1.8: Mô hình phần mềm là dịch vụ [2]

12


1.4.2.2 Nền tảng là dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)
Là một dạng dịch vụ biến thể từ SaaS, nhưng khi dựa trên công nghệ ĐTĐM
đã trở thành một loại dịch vụ đám mây mới để cung cấp nền tảng vận hành các ứng
dụng. Một tổ chức hay doanh nghiệp có thể xây dựng ứng dụng chạy trên PaaS của
nhà cung cấp dịch vụ đám mây và phân phối lại cho người sử dụng hay khách hàng
của mình.

Hình 1.9: Mô hình nền tảng là dịch vụ [2]
1.4.2.3 Cơ sở hạ tầng là dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service):
Là tầng thấp nhất của ĐTĐM, nơi tập hợp các tài sản vật lý như các phần cứng
máy chủ, hệ thống lưu trữ và các thiết bị mạng, được chia sẽ và cung cấp dưới dạng
dịch vụ IaaS cho các tổ chức hay doanh nghiệp khác nhau. Cũng giống như dịch vụ
PaaS, ảo hóa là công nghệ được sử dụng rộng rãi để tạo ra cơ chế chia sẻ và phân
phối các nguồn tài nguyên theo yêu cầu.
Ví dụ về các dịch vụ IaaS như IBM BlueHouse, Vmware, Amazon EC2,
Microsoft Azure Platform, Sun Parascale Cloud Storage...
Với IaaS, ta có khả năng xử lý dự phòng, nơi lưu trữ, làm việc với mạng, và
các tài nguyên điện toán khác, ở đây ta có thể triển khai và chạy phần mềm tùy ý
như hệ điều hành và các ứng dụng.

13


Hình 1.10: Mô hình Cơ sở hạ tầng là dịch vụ [2]
1.5 Khả năng mở rộng:
1.5.1 Khái niệm:
Khả năng mở rộng của đám mây là khả năng cung cấp các ứng dụng, quy

trình, phương tiện truyền thông do số lượng người sử dụng ngày càng phát triển.
Sự mở rộng này có thể tăng về:
- Kích thước: Tăng lượng người dùng và/hoặc tài nguyên.
- Địa lý: Một hệ thống có thể phát triển về địa lý hay khoảng cách.
- Quản lý: Khi một hệ thống phát triển các thành phần ngày càng mở rộng và
đa dạng hơn.
1.5.2 Khả năng mở rộng của ĐTĐM Có 2 phương pháp để tăng khả năng mở
rộng đó là:
- Khả năng mở rộng theo chiều dọc.
- Khả năng mở rộng theo chiều ngang.
1.5.3 Các kỹ thuật mở rộng
- Che dấu độ trễ liên lạc
- Phân tán
- Các dữ liệu bộ đệm thường dễ áp dụng.
14


1.5.4 Công nghệ đảm bảo khả năng mở rộng của ĐTĐM
Khả năng mở rộng trong ĐTĐM có thể chia thành những nội dung chính sau:
- Khả năng mở rộng kho dữ liệu (Scalable Datastore)
- Khả năng mở rộng bộ lưu trữ file (Scalable File Storage )
- Phương pháp tiếp cận để chịu lỗi trong cơ sở hạ tầng đám mây (Approaches
to Fault Tolerance in Cloud Infrastructure)
- Khả năng mở rộng xử lý theo khối (Scalable Batch Processing)

15


CHƢƠNG 2: NỀN TẢNG MICROSOFT WINDOWS AZURE
2.1. Giới thiệu về Windows Azure Platform

2.1.1. Giới thiệu
Windows Azure là một nền tảng Cloud Computing của Microsoft thường để
xây dựng, triển khai và quản lý các ứng dụng thông qua trung tâm dữ liệu
(Datacenters). Window Azure cho phép các nhà phát triển (developers) có thể sử
dụng nhiều ngôn ngữ lập trình, các công cụ, frameworks. Các developers có thể
thống nhất ứng dụng Public Cloud với môi trường IT sẵn có của họ. Windows
Azure Platform có 3 mô hình ứng dụng trên Cloud.

Hình 2.1: Ba thành mô hình ứng dụng trên Azure [8]
2.1.1.1. Virtual Machine:
Windows Azure (VMs) có thể được sử dụng trong nhiều cách khác nhau. Ta
có thể sử dung để tạo một nền tảng để phát triển và kiểm thử phần mềm với ít chi
phí và ta có thể kết thúc khi ta hoàn thành việc sử dụng nó. Ta cũng có thể tạo ra
một ứng dụng và chạy nó bởi bất kì ngôn ngữ và thư viện mà ta muốn. Các ứng
dụng đó có thể sử dụng bất kì chương trình quản lí dữ liệu mà Windows Azure cung
16


cấp, và ta cũng có thể chọn SQL Server hay các hệ thống quạn trị dữ liệu chạy trên
máy ảo. Một tùy chọn khác là sử dụng VMs như một phần mở rộng trung tâm dữ
liệu của máy local (on-premises datacenter). Để hỗ trợ điều này, nó có khả năng tạo
các domain trên Cloud bởi Active Directory trên VMs. Đây là cách mới để tiếp cận
Cloud Computing mà có thể nhắm tới nhiều vấn đề khác nhau.
2.1.1.2. Web Sites:
Windows Azure Web Sites sẽ rất có ích cho cả developer và designer. Với
developer, nó hỗ trợ .NET, PHP, and Node.js, cùng với SQL Database và MySQL.
Hỗ trợ cho các ứng dụng thông dụng bao gồm WordPress, Joomla, Drupal. Mục
tiêu là cung cấp nền tảng với chi phí thấp, dễ mở rộng cho việc tạo websites và các
ứng dung Web.
2.1.1.3. Cloud Services:

Đây là công nghệ giúp ta có thể xây dựng ứng dụng và triển khải nó ngay trên
hệ thống đám mây Azure mà không cần quan tâm tới phần cứng. Developer có thể
đưa lên một Website dựa trên Windows Azure Web Sites và một Webservice dựa
trên Windows Azure Hosted Service hay tự cấu hình một máy chủ qua Windows
Azure VMs.
Mỗi mô hình thực thi đều có vai trò riêng của nó. Windows Azure Virtual
Machines cung cấp một môi trường điện toán thông thường. Windows Azure Web
Sites đưa ra hosting cho web với chi phí thấp và Windows Azure Cloud Service là
một sự lựa chọn tốt nhất cho việc tạo các ứng dụng có khả năng mở rộng, độ tin cậy
cao và với chi phí quản lý thấp. Tóm lại, ta có thể sử dụng riêng rẽ các hoặc kết hợp
chúng để tạo nên cơ sở đúng cho ứng dụng của ta, và sự lựa chọn đó còn tùy thuộc
vào những vấn đề mà ta cần phải giải quyết.

17