Nghiên cứu mô hình điện toán đám mây cài đặt thử nghiệm và đánh giá 2

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

NGUYỄN THỊ THÚY NGA

NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY,
CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ.

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THANH HÙNG

Hà Nội – Năm 2018.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là: Nguyễn Thị Thúy Nga, học viên lớp 2015B CNTT – Trường Đại
học Bách Khoa Hà Nội. Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung của luận văn do tôi tự
học tập, nghiên cứu trên Internet, sách báo, các tài liệu trong và ngồi nước có liên
quan. Không sử dụng bài làm của bất kỳ ai khác, mọi tài liệu đều được trích dẫn cụ
thể. Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước Q Thầy
Cơ, Khoa và Nhà trường.
Hà Nội, ngày … tháng 04 năm 2018
Người cam đoan

Nguyễn Thị Thúy Nga

2

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy giáo
TS.Nguyễn Thanh Hùng, người đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tơi trong suốt q
trình thực hiện luận văn cao học.
Tôi chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã cho tôi một môi trường rất tốt để học tập và nghiên cứu. Các Thầy Cô đã
giảng dạy và cho tôi những kiến thức q báu, làm nền tảng để tơi hồn thành luận
văn cũng như công việc trong tương lai.
Tôi cũng xin gửi lời tri ân tới các anh, chị, bạn học viên 2015B đã luôn bên
cạnh, ủng hộ và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập tại trường. Cuối cùng, tôi
muốn gửi lời cảm ơn vô hạn tới gia đình và bạn bè, những người thân u ln ở
bên, khuyến khích và động viên tơi trong cuộc sống cũng như trong học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

3


MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................8
PHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................................10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING .......................................13
1.1.

Lịch sử phát triển và ứng dụng ...................................................................13

1.2.

Khái niệm ....................................................................................................15

1.3.

Mơ hình tổng quan của Cloud Computing ..................................................16

1.4.

Những tính chất cơ bản của điện tốn đám mây ........................................19

1.5.

Sơ lược các cơng nghệ ứng dụng trong điện toán đám mây .......................20

1.6.

Ưu nhược điểm của điện toán đám mây ......................................................22

1.6.1.

Ưu điểm của điện toán đám mây. .........................................................22

1.6.2.

Nhược điểm của điện toán đám mây ....................................................24
Kết luận chương 1 ....................................................................................27

1.7 .

CHƯƠNG 2: HIỆN THỰC CỦA CLOUD COMPUTING .....................................28

2.1. Mơ hình dịch vụ ( Service Models ) ...............................................................28
2.1.1.

Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS)...................29

2.1.2.

Dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS) .................................30

2.1.3.

Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS) .............................31

2.2.

Mơ hình triển khai ( Deployment Models ) ................................................32

2.2.1.

Public Cloud .........................................................................................33

2.2.2.

Private Cloud ........................................................................................34

2.2.3.

Hybrid Cloud ........................................................................................34

2.2.4.

Community Cloud.................................................................................36

2.3. Một vài dịch vụ điện toán đám mây được sử dụng và triển khai phổ biến
hiện nay ..................................................................................................................37
2.3.1.

Dịch vụ của Amazon.............................................................................37

2.3.2.

Dịch vụ của Microsoft ..........................................................................39

2.3.3.

Dịch vụ của Google ..............................................................................43

4


2.4. Kết luận chương 2 .........................................................................................44
CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG HỆ THỐNG XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG. .......................45
BÀI TOÁN ĐẶT RA ................................................................................................45
3.1. Ý tưởng bài toán ...........................................................................................45
3.2.

Đề xuất giải pháp sử dụng cơng nghệ điện tốn đám mây ..........................47

3.3 Phân tích và thiết kế ........................................................................................49
Đặc tả chức năng ......................................................................................51

3.4.
3.4.1.

Chức năng lấy số...................................................................................51

3.4.2.

Gọi số thông báo ...................................................................................51

3.4.3.

Chức năng đánh giá ..............................................................................52

3.5.

Biểu đồ Use-Case ........................................................................................52

3.6.

Phân tích chức năng và đặc tả Use Case .....................................................53

3.6.1.

Nhập dữ liệu đầu vào ............................................................................53

3.6.2.

Đăng nhập hệ thống ..............................................................................53

3.7.

Biều đồ tuần tự hoạt động của hệ thống ......................................................54

3.8.

Kết luận chương 3 .......................................................................................55

CHƯƠNG 4: TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG
TRÊN GOOGLE APP ENGINE ..............................................................................56
4.1.

Giới thiệu về dịch vụ Google App Engine của Google ...............................56

4.2.

Các yêu cầu cài đặt ......................................................................................60

4.2.2

Ngôn ngữ sử dụng .................................................................................61

4.2.3

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu NoSQL MogoDB .........................................62

4 .3.

Cài đặt ứng dụng và kết quả .....................................................................64

4.4 .

Mơ hình điện tốn đám mây, và mơ hình truyền thống đối với hệ thống 67

4.5.

Đánh giá .......................................................................................................69

4.5.1.

Triển khai hệ thống trên Google Cloud, Amazon, và Linux host ........70

4.5.2.

Tiến hành kiểm tra ................................................................................71

4.5.3 Kết luận .....................................................................................................75
4.6. Kết luận chương 4 ...........................................................................................77
KẾT LUẬN ...............................................................................................................78

5


HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................80

6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CNTT

Cơng nghệ thơng tin

ĐTĐM

Điện tốn đám mây

IP

Internet Protocol

IaaS

Infrastructure as a Service

PaaS

Platform as a service

SaaS

Software as a service

EC2

Elastic Compute Cloud

S3

Simple Storage Service

HTC

High Tech Computer

IT

Information Technology

API

Application programming interface

DDOS

Distributed denial of service attacks

PC

Personal Computer

CPU

Central Processing Unit

SQL

Structured Query Language

CRM

Customer Relationship Management

SDK

Software Development Kit

GAE

Google App Engine

GFS

Google File System

HTTP

HyperText Transfer Protocol

HTML

HyperText Markup Language

URL

Uniform Resource Locator

IDE

Integrated Development Environment

SSH

Secure Socket Shell

ISV

Independent Software Vender

7


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình minh họa cơng nghệ điện tốn đám mây ................................... 16
Hình 1.2. Liên kết giữa các dịch vụ Cloud Computing ........................................... 17
Hình 1.3. Năm đặc trưng quan trọng của Cloud Computing ................................... 19
Hình 2.1. Các loại dịch vụ Cloud Computing ......................................................... 27
Hình 2.2. Mơ hình SPI ............................................................................................ 28
Hình 2.3. Mơ hình phân lớp của kiến trúc IaaS ....................................................... 29
Hinh 2.4. Hình ảnh minh họa về dịch vụ nền tảng PaaS.......................................... 30
Hình 2.5. Hình ảnh minh họa về dịch vụ phần mền SaaS........................................ 31
Hình 2.6. Mơ hình Public Cloud ............................................................................. 32
Hình 2.7.Mơ hình private cloud .............................................................................. 33
Hình 2.8. Mơ hình hybrid cloud .............................................................................. 34
Hình 2.9. Mơ hình Community Cloud ..................................................................... 35
Hình 2.10. Minh họa các dịch vụ cloud của các hang ............................................. 36
Hình 2.11. Mơ tả các service cơ bản của AWS ....................................................... 37
Hình 2.12. Hình minh hoạ dịch vụ điện tốn đám mây của Microsoft .................... 39
Hình 2.13. Hình ảnh minh họa điện tốn đám mây dành cho doanh nghiệp .......... 40

Hình 2.14. Hình minh họa việc phát triển ứng dụng cho Windows Azure .............. 41
Hình 2.15. Hình minh họa Google Cloud Platform ................................................. 42
Hình 3.1 Quy trình hoạt động của hệ thống ............................................................. 49
Hình 3.2. Sơ đồ Usecase tổng quan của hệ thống ................................................... 51
Hình 3.3. Sơ đồ tuần tự hoạt động của chức năng lấy số ......................................... 53
Hình 3.4. Sơ đồ tuần tự hoạt động của chức năng gọi số......................................... 54
Hình 4.1. Mơ hình kiến trúc hệ thống của GAE ...................................................... 56
Hinh 4.2. Giao diện chính của ứng dụng ................................................................. 60
Hình 4.3. Màn hình chọn dich vụ ............................................................................. 63
Hình 4.4. Màn hình nhận phiếu trả số của khách hàng ............................................ 63
Hình 4.5. Màn hình Đăng nhập vai trị admin ......................................................... 64
Hình 4.6. Màn hình cài đặt của Admin .................................................................... 64
8


Hình 4.7. Màn hình đăng nhập của cán bộ giao dịch ............................................... 65
Hình 4.8. Màn hình gọi số của cán bộ giao dịch ...................................................... 65
Hình 4.9. Màn hình đánh giá chất lượng giao dịch của Khách hàng ....................... 66
Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện response time của hệ thống ........................................ 75

9


PHẦN MỞ ĐẦU
Ngày nay công nghệ thông tin phát triển rất nhanh chóng, nắm giữ vai trị
quan trọng trong việc thúc đẩy sử tăng trưởng kinh tế, với sự ra đời của rất nhiều
công nghệ mới, các dịch vụ CNTT đáp ứng nhu cầu của người dùng cũng như các
doanh nghiệp,… Tuy nhiên, trong giai đoạn suy thoái kinh tế như hiện nay, thì việc
ứng dụng một cơng nghệ hay một dịch vụ CNTT đáp ứng việc quản lý tốt, hiệu quả
dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những

bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho doanh
nghiệp. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải
đầu tư, tính tốn rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng,
chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa,… Ngồi ra họ cịn phải tính tốn
khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như
tính sẵn sằng của dữ liệu. Để giải quyết vấn đề trên thì chúng ta thấy được rằng nếu
có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh
nghiệp sẽ khơng cịn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính
vào cơng việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày
càng cao hơn. Khái niệm “điện toán đám mây” (ĐTĐM) đã ra đời trong hồn cảnh
đó và đang dần trở nên quen thuộc với các doanh nghiệp, đặc biệt là đối với các
doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Cùng với sự phát triển chung của xã hội, xu hướng ứng dụng công nghệ tự
động, công nghệ thông tin ngày càng được nghiều người quan tâm, vấn đề tổ chức
một khu giao dịch một cách khoa học đã đến lúc cần phải quan tâm đúng mức. Giải
pháp đúng cho một khu giao dịch sẽ mang đến nhiều hiệu quả, tiết kiệm , giúp cho
bộ mặt của các khu giao dịch có nhiều cải thiện đáng kể.
Trước đây, việc tổ chức xếp hàng giao dịch vẫn cịn thủ cơng , phải đọc bằng
miệng, nộp hồ sơ xếp hàng, hoặc khách hàng tự phát đến quầy giao dịch, khách
hàng khơng dự đốn trước được khi nào đến lượt giao dịch của mình. Hoặc thơng
thường để ghi nhận các cảm nhận của khách hàng về chất lượng dịch vụ, thái độ
10


phục vụ của nhân viên theo cách truyền thống ta hay dung các “hịm thư góp ý”.
Tuy nhiên tâm lý khách hàng ít khi viết thư góp ý vì tốn nhiều thời gian, ngại đánh
giá… .
Xuất phát từ yều cầu thực tế trên, bằng việc ứng dụng công nghệ thông tin và
tự động hóa, Hệ thống xếp hàng tự động có đánh giá chất lượng phục vụ là giải
pháp hiệu quả, văn minh, giúp cho việc giao dịch giữa Đơn vị và khách hàng diễn ra

thuận tiện, nhanh chóng, cơng bằng, chính xác, tạo sự thoải mái, an tâm của khách
hàng, thể hiện cung cách phục vụ hướng đến khách hàng của Đơn vị. Hệ thống hoạt
động chính trên nền tảng web. Với mong muốn nghiên cứu và triển khai các dịch
vụ Hệ thống xếp hàng tự động sao cho có hiệu quả về chi phí cũng như chất lượng
và đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng đang là yêu cầu được đặt ra bức thiết
đối với các nhà cung cấp dịch vụ nhất là trong bối cảnh thế giới bùng nổ về công
nghệ, mạng Internet ngày càng mở rộng , các dịch vụ chính cung cấp cho cộng đồng
ngày càng mở rộng dựa trên nền tảng công nghệ IP, được sự hướng dẫn tận tình của
Thầy giáo, TS. Nguyễn Thanh Hùng em chọn đề tài “ Nghiên cứu mơ hình điện
tốn đám mây, cài đặt thử nghiệm và đánh giá “ làm luận văn tốt nghiệp Cao học.
Nội dung luận văn được trình bày thành 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về Cloud Computing
Chương này trình bày lịch sử hình thành của các thế hệ điện toán, một số
khái niệm cơ bản, các ưu điểm, và nhược điểm của điện toán đám mây. Nội dung
của chương cũng mơ tả một số tính chất, và sơ lược các cơng nghệ ứng dụng trong
mơi trường điện tốn đám mây.
Chương 2: Hiện thực của Điện toán đám mây
Chương này mơ tả chi tiết mơ hình ứng dụng điện tốn đám mây, đó là mơ
hình dịch vụ, và mơ hình triển khai của điện toán đám mây. Nội dung của chương
cũng tập trung tìm hiểu một vài dịch vụ điện toán đám mây được sử dụng và triển
khai phổ biến hiện nay.
Chương 3: Xây dựng Hệ thống xếp hàng tự động
Nội dung chương này đi vào phân tích, thiết kế xây dựng hệ thống xếp hàng
tự động.
11


Chương 4:Triển khai thử nghiệm “Hệ thống xếp hàng tự động” trên Goolge
App Engine
Tìm hiểu về Google App Engine, trên cơ sở đó áp dụng triển khai, thử

nghiệm “ Hệ thống xếp hàng tự động” trên nền tảng dịch vụ điện toán đám mây
Google App Engine của Google. Kết luận chương là một số đánh giá kết quả đạt
được.
Kết luận và hướng phát triển
Phần cuối cùng là kết luận và hướng phát triển của toàn bộ luận văn bao gồm
một vài kết luận sau khi nghiên cứu mơ hình điện toán đám mây và triển khai ứng
dụng thử nghiệm “ Hệ thống xếp hàng tự động “, bên cạnh đó cũng nêu lên một số
vấn đề còn tồn tại trong mơ hình điện tốn này và đề xuất để ứng dụng mơ hình điện
tốn tiến tiến này vào ứng dụng sâu rộng hơn nữa trong các lĩnh vực xã hội có áp
dụng kỹ thuật cơng nghệ thơng tin góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ thông tin
trong nước.

12


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING
1.1 . Lịch sử phát triển và ứng dụng
Sau khi khái niệm ĐTĐM được giới thiệu năm 1960, trong những năm sau
đó, nhiều cơng ty công nghệ thông tin trên thế giới đã được thành lập, và internet đã
bắt đầu được khởi nguồn. Vào năm 1971, Intel đã giới thiệu bộ vi xử lý đầu tiên, và
Ray Tomlinson – một kỹ sư tin học của hãng này đã viết một ứng dụng gửi tin nhắn
từ máy tính này đến máy tính khác , tương tự như những trình email bây giờ.
Những năm 80 đã có sự bùng nổ lớn trong ngành cơng nghiệp máy tính, đến
năm 1980 đã có hơn 5 triệu máy tính đã được sử dụng, chủ yếu là trong chính phủ
hoặc trong cách doanh nghiệp. Vào năm 1981. IBM đã đưa ra mẫu máy tính đầu
tiên cho người dùng cá nhân, và chỉ sau đó 1 năm, Microsoft tung ra hệ điều hành
MS-DOS mà hầu hết những máy tính ở thời điểm đó đều chạy trên nền này. Và sau
đó là sự ra đời của Macintosh.
Tất cả những điều trên như là những hạt giống đầu tiền cho sử nảy mầm của
Internet giai đoạn sau này.

Vào năm 1990, thế giới đã chiêm ngưỡng một phương thức kết nối chưa
từng có từ trước đó, chính là phương thức Word Wide Web được phát hành bởi
CERN, và được sử dụng vào năm 1991. Vào năm 1993, trình duyệt đầu tiên đã xuất
hiện và đã được cấp phép cho các công ty tư nhân sử dụng để truy cập internet.
Khi đã có những bước tiến công nghệ lớn mạnh như vậy, các công ty công
nghệ trên thế giới đã bắt đầu nghỉ đến khả năng áp dụng internet để làm thương
mại, tiếp cận với mọi người một cách nhanh hơn. Điều đó đã thúc đấy sự ra đời của
một số công ty công nghệ có tiếng tăm sau này đó là Vào năm 1994, Netscape được
thành lập, 1 năm sau đó Amazon & Ebay cũng chính thức ra đời.
Sự kết thúc của thập niên 90 và sự bắt đầu của thập niên 2000, cùng với
những sự phát triển vượt trội của công nghệ máy tính. Điện tốn đám mây đã có
mơi trường thích hợp để tung cánh bay cao, và trong thời gian này đã có những tiêu

13


chuẩn nhất định đã được phát triển đó là tính phổ biến cao, băng thông lớn và khả
năng tương tác.
Salesforce.com ra mắt vào năm 1999 và là trang web đầu tiên cung cấp các
ứng dụng kinh doanh từ một trang web “bình thường” – những gì bây giờ được gọi
là điện tốn đám mây.
Trong thời gian này, một số cơng ty chỉ mới bước đầu tư chứ không thu về
lợi nhuận trực tiếp. Chúng ta có thể thấy Amazon và Google đầu tiên hoạt động đều
không thu lợi nhuận trong những năm đầu tiên khi họ ra đời. Tuy nhiên, để tiếp tục
tồn tại, họ đã phải suy nghĩ và cải tiến rất nhiều trong mơ hình kinh doanh và khà
năng đáp ứng dịch vụ của họ cho khách hàng.
Năm 2002, Amazon đã giới thiệu Amazon Web Services. Điều này đã cho
người sử dụng có khả năng lưu trữ dữ liệu và khả năng xử lý công việc lớn hơn rất
nhiều.
Năm 2004, sự ra đời chính thức của Facebook đã thực sự tao ra cuộc cách

mạng hóa giao tiếp giữa người với người, mọi người có thể chia sẻ dữ liệu riêng tư
của họ cho bạn bè, điều này đã vơ tình tạo ra được một định nghĩa mà thường được
gọi là đám mây dành cho cá nhân.
Năm 2006, Amazon đã từng bước mở rộng các dịch vụ điện toán đám mây
của mình, đầu tiên là sự ra đời của Elastic Compute Cloud (EC2), ứng dụng này cho
phép mọi người truy cập vào các ứng dụng của họ và thao tác với chúng thơng qua
đám mây. Sau đó, họ đưa ra Simple Storage Service (S3), Amazon S3 là dịch vụ lưu
trữ trên mạng Internet. Nó được thiết kế cho bạn có thể sử dụng để lưu trữ và lấy bất
kỳ số lượng dữ liệu, bất cứ lúc nào, từ bất cứ nơi nào trên web.
Năm 2008, HTC đã công bố điện thoại đầu tiên sử dụng Android.
Năm 2009, Google Apps đã chính thức được phát hành.
Trong những năm 2010, các cơng ty đã phát triển điện tốn đám mây để tích
cực cải thiện dịch vụ và khả năng đáp ứng của mình để phục vụ nhu cầu cho người
sử dụng một cách tốt nhất.

14


Dự đoán trong năm 2019 và về sau nữa, trên thế giới sẽ có khảng hơn 1 tỷ
người sử dụng Smart Phone, và năm 2020 thị trường máy tính bảng sẽ thu hút được
khoảng 48 triệu người.
Điều này đã giúp cho các dịch vụ điện toán đám mây ngày càng phát triển
vượt bậc, mang đến nhiều trải nghiệm mới cho người dùng, kết nối ở khắp mọi nơi
và mọi lúc thơng qua mơi trường internet.
1.2.

Khái niệm
Đứng ở góc nhìn khoa học kỹ thuật có nhiều định nghĩa khác nhau, trong đó

có hai định nghĩa của Ian Foster và Rajkumar Buyya được dùng khá phổ biến và có

nhiều điểm tương đồng.
Theo Rajkumar Buyya: “Cloud Computing là một loại hệ thống phân bổ và
xử lý song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người
dùng như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa
nhà cung cấp và người sử dụng”.
Theo Ian Foster: “Cloud Computing là một mơ hình điện tốn phân tán có
tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh
tính tốn, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn
linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngồi thơng qua
Internet”.
Cả hai định nghĩa trên đều định nghĩa Cloud Computing là một hệ phân bổ,
cung cấp các dạng tài nguyên ảo dưới dạng dịch vụ một cách linh động theo nhu
cầu của người dùng trên môi trường internet.
Theo viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Bộ thương mại Mỹ (NIST)
(National Institute of Standards and Technology): “Điện tốn đám mây là mơ hình
điện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa chọn và sử dụng tài ngun tính tốn
(ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) theo nhu cầu một cách thuận
tiện và nhanh chóng, đồng thời cho phép kết thúc sử dụng dịch vụ, giải phóng tài
nguyên dễ dàng, giảm thiểu các giao tiếp với nhà cung cấp”.

15


Hình 1.1. Mơ hình minh họa cơng nghệ điện tốn đám mây.
Một trong những ý tưởng quan trọng nhất của điện tốn đám mây là khả
năng mở rộng cơng nghệ chủ chốt là cơng nghệ ảo hóa. Ảo hóa cho phép sử dụng
tốt hơn một server bằng cách kết hợp các hệ điều hành và các ứng dụng trên một
máy tính chia sẻ đơn lẻ. Ảỏ hóa cũng cho phép di trú trực tuyến ( online migration )
để khi một server quá tải một, một instace của hệ điều hành( và các ứng dụng trên
đó) có thể di trú đến một server mới, ít tải hơn.

1.3.

Mơ hình tổng quan của Cloud Computing
Thuật ngữ "Cloud Computing" ra đời giữa năm 2007 khơng phải để nói về

một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng phát triển của cơ sở hạ tầng CNTT
vốn đã và đang diễn ra từ những năm qua. Quan niệm này có thể được diễn giải một
cách đơn giản: các nguồn tính tốn khổng lồ như các phần cứng (máy chủ ), phần
mềm, và các dịch vụ (chương trình ứng dụng), … sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám
mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phịng (trên mặt đất) để
mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. [12]
Nói cách khác, ở mơ hình tính tốn này, mọi khả năng liên quan đến công
nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người sử dụng
truy cập các dịch vụ công nghệ thông tin từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám

16


mây" mà khơng cần phải biết về cơng nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến
các cơ sở hạ tầng phục vụ cơng nghệ đó.

Hình 1.2. Liên kết giữa các dịch vụ Cloud Computing
Các đặc điểm của Cloud computing bao gồm như sau:
Qui mô lớn: Hệ thống cloud computing của Google có hơn 1 triệu server,
cloud của Amazon, IBM, Microsoft hay Yahoo đều có hàng trăm nghìn server. Do
đó 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, cải thiện việc sử dụng và
hiệu quả cho các hệ thống .
Ảo hóa: Ảo hóa là làm cho một sự vật có bản chất A dường như trở thành
một sự vật khác có bản chất B từ góc nhìn của người sử dụng sự vật đó. Nói cách

khác, người sử dụng sẽ chỉ biết đến và chỉ nhìn thấy bản chất B của sự vật, đối với
họ bản chất A được ảo hóa thành bản chất B.
Tăng cường độ tin cậy : Dữ liệu trong mơ hình điện tốn đám mây được lưu
trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm cluster 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.

17


Thơng dụng: Thích hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. 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 khơng 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 thơng qua Internet, do đó người dùng có thể kết nối từ bất kỳ
nơi nào.
Tính linh hoạt: Cơng nghệ điện toán đám mây mang lại cho người dùng tính
linh động 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 khơng muốn.
Thay vì bỏ ra bỏ ra một lượng chi phí lớn để đầu tư cho một hệ thống (trong
đó có những hệ thống khơng cần thiết) thì người dùng chỉ việc bỏ ra chi phí để mua
những sản phẩm mà họ cần.
Ví dụ như: Thay vì bỏ ra mua một bộ phần mềm office (Gồm nhiều phần
mềm khác nhau: word, excel, power point, access, outlook,…) người dùng chỉ việc
bỏ chi phí ra mua những phần mềm thực sự cần thiết.
Phục vụ theo yêu cầu: Người dùng thông qua mức độ sử dụng của mình để
trả tiền. Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ
sở.
Tiết kiệm chi phí : Với cơng nghệ này cho phép người dùng sử dụng ứng
dụng mà không cần quan tâm tới việc mua và bảo dưỡng máy chủ. Việc sử dụng các

ứng dụng qua nền điện tốn đám mây khơng những giúp người dùng giảm chi phí
đầu tư ban đầu mà còn giúp người cung cấp dịch vụ khai thác sử dụng các thiết bị
một cách tối đa.
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. Với Google Cloud thì khơng
vì Google có hàng trăm server và nhiều Note kết nối trên toàn thế với với cơ chế
đồng bộ tồn vẹn dữ liệu mội nơi thì dữ liệu người dùng đảm bảo không mất thông
tin.
18


1.4.

Những tính chất cơ bản của điện tốn đám mây

Một số tính chất nổi bật của Cloud Computing so với mơ hình truyền thống.

Hình 1.3. Năm đặc trưng quan trọng của Cloud Computing.
• Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service)
Mỗi khi có nhu cầu Người dùng gửi yêu cầu thông qua trang web cung
cấp dịch vụ, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng để người dùng có thể tự
phục vụ như: tăng – giảm thời gian sử dụng server và dung lượng lưu trữ, …
mà không cần phải trực tiếp yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ, tức là mọi nhu cầu
khách hàng đều được xử lý trên internet.
• Khả năng co giãn (Rapid elasticity)
Khả năng này cho phép tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy
theo nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh chóng. Khi nhu cầu tăng, hệ
thống sẽ tự động mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Khi nhu cầu giảm,

hệ thống sẽ tự động giảm bớt tài nguyên.
Khả năng co giãn giúp cho nhà cung cấp sử dụng tài nguyên hiệu quả,
tận dụng triệt để tài nguyên dư thừa, phục vụ được nhiều khách hàng. Đối với
người sử dụng dịch vụ, khả năng co giãn giúp họ giảm chi phí do họ chỉ trả
phí cho những tài nguyên thực sự dùng.

19


• Truy xuất diện rộng (Broad network access)
Cloud Computing cung cấp các dịch vụ thơng qua mơi trường internet. Do
đó, người dùng có kết nối internet là có thể sử dụng dịch vụ. Những tài ngun tính
tốn này được phân phối qua mạng Internet và được các ứng dụng người dùng khác
nhau sử dụng với những nền tảng không đồng nhất (như máy tính, điện thoại di
động, PDA). Với Cloud Computing người dùng khơng cịn bị phụ thuộc vị trí nữa,
họ có thể truy xuất dịch vụ từ bất kỳ nơi nào, vào bất kỳ lúc nào có kết nối internet.
• Dùng chung tài nguyên (Resource pooling)
Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều
người dùng dựa trên mơ hình “multi-tenant”. Trong mơ hình “multi-tenant”, tài
nguyên sẽ được phân phát động tùy theo nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu của
một khách hàng giảm xuống, thì phần tài nguyên dư thừa sẽ được tận dụng để phục
vụ cho một khách hàng khác.
Cloud Computing dựa trên cơng nghệ ảo hóa, nên các tài ngun đa phần là
tài nguyên ảo. Các tài nguyên ảo này sẽ được cấp phát động theo sự thay đổi nhu
cầu của từng khách hàng khác nhau. Nhờ đó nhà cung cấp dịch vụ có thể phục vụ
nhiều khách hàng hơn so với cách cấp phát tài nguyên tĩnh truyền thống.
• 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 lường ở các cấp độ khác nhau
cho từng loại dịch vụ. Tài nguyên sử dụng có thể được giám sát, đo lường và khách

hàng thường sẽ chỉ trả phí cho lượng tài nguyên họ sử dụng.
1.5.

Sơ lược các cơng nghệ ứng dụng trong điện tốn đám mây

• Cơng nghệ ảo hố
Cơng nghệ ảo hóa (virtualization) là cơng nghệ quan trọng nhất ứng dụng
trong điện tốn đám mây. Cơng nghệ ảo hóa là cơng nghệ cho phép tạo ra các thực
thể ảo có tính năng tương đương như các thực thể vật lý, ví dụ như thiết bị lưu trữ,
bộ vi xử lý,… Ảo hóa phần cứng (hardware virtualization) tham chiếu tới việc tạo
ra các máy ảo (virtual machine) mà hoạt động với hệ điều hành được cài đặt như

20


một máy tính vật lý thực. Ví dụ, một máy ảo chạy hệ điều hành Ubuntu có thể được
tạo ra trên một máy tính thực cài hệ điều hành Windows.
Ảo hoà phần cứng cho phép chia nhỏ tài nguyên vật lý để tối ưu hóa hiệu
năng sử dụng. Điều này được thể hiện qua việc có thể khởi tạo nhiều máy ảo với
năng lực tính tốn và năng lực lưu trữ bé hơn trên duy nhất một máy chủ vật lý.
Máy chủ vật lý được gọi là host machine còn máy ảo (virtual machine) được gọi là
máy khách (guest machine). Khái niệm "host" và "guest" được sử dụng để phân biệt
phần mềm chạy trên máy tính vật lý hay phần mềm chạy trên máy ảo. Phần mềm
hay firmware tạo máy ảo được gọi là hypervisor hay virtual machine manager.
• Cơng nghệ tự động hóa giám sát điều phối tài ngun
Cơng nghệ giám sát điều phối tài nguyên động là nền tảng để điện toán đám
mây thực hiện cam kết chất lượng cung cấp dịch vụ điện tốn. Với cơng nghệ điều
phối tài nguyên động, việc lắp đặt thêm hay giảm bớt các tài nguyên máy chủ vật lý
hoặc máy chủ lưu trữ dữ liệu được thực hiện tự động để hệ thống điện tốn ln đáp
ứng được giao kèo trong hợp đồng dịch vụ đã ký với bên người sử dụng.

• Cơng nghệ tính tốn phân tán, hệ phân tán
Điện toán đám mây là một dạng hệ phân tán xuất phát từ yêu cầu cung ứng
dịch vụ cho lượng người sử dụng khổng lồ. Tài ngun tính tốn của điện toán đám
mây là tổng thể kết hợp của hạ tầng mạng và hàng nghìn máy chủ vật lý phân tán
trên một hay nhiều trung tâm dữ liệu số (data centers).
• Công nghệ Web 2.0
Web 2.0 là nền tảng công nghệ phát triển các sản phẩm ứng dụng hướng dịch
vụ trên nền điện tốn đám mây. Cơng nghệ Web 2.0 phát triển cho phép phát triển
giao diện ứng dụng web dễ dàng và nhanh chóng và trên nhiều thiết bị giao diện
khác nhau. Web 2.0 phát triển làm xóa đi khoảng cách về thiết kế giao diện giữa
ứng dụng máy tính thông thường và ứng dụng trên nền web, cho phép chuyển hóa
ứng dụng qua dịch vụ trên nền điện tốn đám mây mà khơng ảnh hưởng đến thói
quen người sử dụng. [11]

21


1.6.

Ưu nhược điểm của điện toán đám mây
Trong thời gian qua, những tên tuổi lớn như Google, Microsoft, Apple và

Amazon… đã sử dụng và cung cấp các dịch vụ dựa trên nền tảng của công nghệ
đám mây. Công nghệ điện tốn đám mây sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho những
thương hiệu nay, nhưng song song đó những rắc rối tiềm ẩn cũng sẽ khiến cho
những thương hiệu này phải trăn trở.
1.6.1. Ưu điểm của điện toán đám mây
Với những ưu điểm dưới đây đã giúp công nghệ điện tốn đám mây trở thành
mơ hình cơng nghệ được áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới.
• Triển khai nhanh chóng

So với phương pháp thơng thường triển khai một ứng dụng trên internet,
người dùng phải thực hiện một loạt các công việc như mua sắm thiết bị (hoặc thuê
thiết bị từ bên thứ ba), cài đặt và cấu hình phần mềm, đưa các ứng dụng vào đám
mây, việc sử dụng điện tốn đám mây giúp loại bỏ một số cơng việc địi hỏi thời
gian lớn, ví dụ người dùng chỉ việc quan tâm phát triển triển khai các ứng dụng của
mình lên “mây” (internet) khi sử dụng các đám mây nền tảng. Bên cạnh đó, khả
năng tăng hoặc giảm sự cung cấp tài nguyên nhanh chóng theo nhu cầu tiêu dùng
của ứng dụng tại các thời điểm khác nhau nhờ cơng nghệ ảo hóa của điện tốn đám
mây cũng là một trong những đặc điểm vượt trội của công nghệ này, thể hiện khả
năng triển khai nhanh đáp ứng đòi hỏi tài nguyên tức thời của ứng dụng.
• Giảm chi phí
Chi phí được giảm đáng kể do chi phí vốn đầu tư được chuyển sang chi phí
duy trì hoạt động. Điều này làm giảm những khó khăn khi người dùng cần tính tốn
xử lý các tác vụ trong một lần duy nhất hoặc khơng thường xun do họ có thể đi
thuê cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi bên thứ ba.
• Đa phương tiện truy cập
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 khơng 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

22


cấp bởi đối tác thứ ba) và được truy cập thơng qua Internet, do đó người dùng có thể
kết nối từ bất kỳ nơi nào.
• Chia sẻ
Việc cho thuê và chia sẻ tài nguyên giữa các người dùng với nhau làm giảm
chi phí đầu tư hạ tầng tính tốn giữa một phạm vi lớn người dùng. Sự chia sẻ này
cũng cho phép tập trung cơ sở hạ tầng để phục vụ các bài tốn lớn với chi phí thấp
hơn việc đầu tư hệ thống máy chủ tính tốn từ đầu.

Khả năng chịu tải nâng cao: Về lý thuyết, tài nguyên tính tốn trên đám mây là vơ
hạn. Việc thêm vào năng lực tính tốn để chịu tải cao có thể được thực hiện chỉ
bằng các thao tác kích chuột hoặc đã được tự động hố.
• Độ tin cậy
Người sử dụng điện toán đám mây được ký hợp đồng sử dụng với điều
khoản chất lượng dịch vụ rất cao ghi sẵn trong hợp đồng. Chất lượng dịch vụ đám
mây đơn giản được đánh giá ổn định hơn hệ thống tự triển khai do nền tảng đám
mây được thiết kế và bảo trì bởi đội ngũ chuyên gia nhiều kinh nghiệm về hệ thống.
Hơn nữa, việc luôn làm việc với hệ thống lớn và gặp nhiều lỗi tương tự nhau nên
quá trình khôi phục hệ thống sau thảm họa thông thường là nhanh chóng.
• Tính co giãn linh động
Tính co giãn thể hiện sự linh động trong việc cung cấp tài nguyên tính tốn
theo nhu cầu thực tế của người dùng hoặc các ứng dụng dịch vụ. Theo đó tài
nguyên sẽ được đáp ứng một cách tự động sát với nhu cầu tại thời gian thực mà
khơng cần người dùng phải có kỹ năng cho q trình điều khiển này.
• Bảo mật
Tính bảo mật trong điện toán đám mây từ trước đến nay vẫn là câu hỏi lớn
cho người dùng tiềm năng. Tuy nhiên, hiện nay, khả năng bảo mật trong môi trường
đám mây đã được cải thiện đáng kể, nhờ vào một số lý do chính sau đây: do dữ liệu
tập trung trong các đám mây ngày càng lớn nên các nhà cung cấp luôn chú trọng
nâng cao công nghệ và đặt ra những rào cản để tăng tính an tồn cho dữ liệu. Bên
cạnh đó, các nhà cung cấp đám mây có khả năng dành nhiều nguồn lực cho việc
giải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng khơng có đủ chi phí để thực
23


hiện. Các nhà cung cấp sẽ ghi nhớ các nhật ký truy cập, nhưng việc truy cập vào
chính bản thân các nhật ký truy cập này có thể cũng rất khó khăn do chính sách của
nhà cung cấp đám mây khi người dùng tự mình muốn xác minh rõ hệ thống của
mình có an tồn khơng. Mặc dù vậy, mối quan tâm lo ngại về việc mất quyền điều

khiển dữ liệu nhạy cảm cũng ngày càng tăng cao.[11]
1.6.2. Nhược điểm của điện tốn đám mây
Cloud khơng hồn tồn là giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp, điều này
phụ thuộc vào quy mơ của cơng ty, và tính chất kinh doanh mà doanh nghiệp đó
theo đuổi. Đối với các doanh nghiệp hoạt động mà dữ liệu của công ty mang tính
chất là sống cịn trong việc kinh doanh thì cơng ty đó sẽ xây dựng nên một hệ thống
riêng trong cơng ty của mình vận hành như hệ thống lưu trữ của các ngân hàng.
Nhưng đối với các doanh nghiệp nhỏ thì Cloud có lẽ là giải pháp tối ưu do họ không
phải đầu tư vào cơ sở hạ tầng và cũng khơng cần phải có phịng để quản lý, bảo trì
vận hành hệ thống (như vấn đề về việc thay thế các thiết bị lưu trữ, phải bảo đảm
nhiệt độ của hệ thống làm việc tốt, ngồi ra cịn vấn đề về năng lượng tiêu thụ của
hệ thống), và dữ liệu của cơng ty thì có lẽ khơng quan trọng lắm.
Trong quá trình hiện thực cloud computing, người ta nhận thấy mơ hình Cloud
Computing vẫn cịn mắc phải một số nhược điểm sau :
• Chi phí
Giảm chi phí đầu tư ban đầu là ưu điểm của điện toán đám mây. Tuy nhiên,
nó cũng là một vấn đề phải tranh cãi khi người sử dụng điện tốn đám mây ln
phải duy trì trả phí sử dụng dịch vụ. So với tự chủ đầu tư hạ tầng, người sử dụng
điện toán đám mây khơng có tài sản sau khấu hao chi phí đầu tư.
• Các cơng cụ giám sát và quản lý
Cơng cụ giám sát và bảo trì chưa hồn thiện và khả năng giao tiếp với các
đám mây là có giới hạn, mặc dù thông báo gần đây của BMC, CA, Novell cho rằng
các ứng dụng quản lý trung tâm dữ liệu đang được cải tiến để cung cấp kiểm soát
tốt hơn dữ liệu trong điện toán đám mây Amazon EC2 và các dịch vụ đám mây.

24


• Chuẩn hóa đám mây
Chuẩn hóa giao tiếp và thiết kế đám mây chưa được thông qua. Mỗi nền

tảng cung cấp các giao diện quản lý và giao tiếp ứng dụng API khác nhau. Hiện
nay, các tổ chức như Distributed Management Task Force, Cloud Security Alliance
và Open Cloud Consortium đang phát triển các tiêu chuẩn về quản lý tương thích, di
chuyển dữ liệu, an ninh và các chức năng khác của điện tốn đám mây.
• Tính sẵn sàng
Tính sẵn sàng là ưu điểm của đám mây trong lý thuyết. Tuy nhiên, trên thực
tế với các đám mây hiện thời, tính sẵn sàng đôi khi không được đảm bảo và cũng là
một trở ngại hiện nay, khi chỉ có một số ít nhà cung cấp dịch vụ cam kết được về sự
sẵn sàng và liên tục của dịch vụ, về thời gian sửa chữa và phục hồi dữ liệu.
• Vấn đề tuân thủ hợp đồng cũng trở nên phức tạp
Những nhà cung cấp dịch vụ điện tốn đám mây có thể chuyển dữ liệu tới
quốc gia khác có giá điện rẻ hơn, nhưng luật lỏng lẻo hơn mà người sử dụng dịch vụ
điện tốn khơng được thơng tin. Điều này hồn tồn có thể vì đám mây là trong suốt
với người dùng.
• Tính riêng tư
Tính riêng tư trong điện tốn đám mây cũng là một vấn đề đáng quan tâm.
Khi dữ liệu được cập nhật trong đám mây, nó có thể dễ dàng bị những tên tội phạm
mạng, gián điệp và những đối thủ cạnh tranh xâm nhập. Thực tế hiện nay các nhà
cung cấp dịch vụ điện toán đám mây vẫn chưa có một phương pháp bảo vệ nào
trong trường hợp dữ liệu bị xâm nhập.
• Cấp độ dịch vụ
Điện toán đám mây cung cấp dịch vụ theo yêu cầu, tuy nhiên trong thực tế,
các gói dịch vụ thường được định nghĩa trước và người sử dụng căn cứ vào nhu cầu
và khả năng để chọn dịch vụ sẵn có. Ví dụ, việc tự cấu hình chi tiết thơng số các
máy ảo hiện tại chưa thực hiện được. Như vậy, khả năng để thích ứng yêu cầu cấp
dịch vụ cho các nhu cầu cụ thể của một doanh nghiệp là ít hơn so với các trung tâm
dữ liệu xây dựng riêng với mục đích là để tiếp tục mục tiêu nâng cao khả năng kinh
doanh của công ty.[11]
25