Chương 1. Giới thiệu về điện toán đám mây

1. Khái ni m v đi n toán đám mâyệ ề ệ

1.1.Quá trình phát tri n c a đi n toán đám mây.ể ủ ệ

Mô hình điện toán tiến hóa qua các thời kì lịch sử khác nhau do sự phát triển của

máy tính và hạ tầng mạng truyền thông. Từ thế hệ máy tính thứ nhất đến thế hệ thứ ba,

máy tính vẫn là các máy tính cồng kềnh, đắt đỏ; các chương trình ứng dụng được phát

triển với chi phí rất cao do sự thiếu thân thiện của ngôn ngữ lập trình cũng như điều kiện

vận hành và sử dụng hệ thống khắt khe.

Hình 1.1 các thế hệ máy tính

Thế hệ thứ 4 của máy tính xuất hiện những năm 70 đến nay với sự xuất hiện của vi

xử lí với các ngôn ngữ lập trình thân thiện, phù hợp hơn cho từng lĩnh vực ứng dụng đặc

thù. Với việc cho ra đời máy tính cá nhân đầu những năm 80 của IBM và Apple, điện

toán đã được tiếp cận rộng rãi và trở nên phổ thông. Bước sang những năm 80 nhất là

những năm 90 công nghệ và hạ tầng mạng. Truyền thông đã có những bước phát triển

vượt bậc, với sự ra đời của mạng Internet kết nối toàn cầu và sự bùng nổ của ứng dụng

Web.

Ngày nay, những năm đầu thế kỷ 21, hạ tầng máy tính, viễn thông đã hội tụ trên

nền công nghệ số. Công nghệ kết nối có dây, không dây qua cáp đồng, cáp quang, vệ

tinh, wifi, mạng 3G, 4G,… cho phép kết nối mạng toàn cầu, vươn tới cả vùng sâu, vùng

xa nghèo khó. Với hạ tầng ICT phát triển như vậy, các thiết bị tính toán cũng hết sức đa

dạng từ các siêu máy tính, máy chủ lớn, tới các máy tính cá nhân, máy tính xách tay, các

thiết bị di động thông minh hay các điện thoại di động giá rẻ đều có thể kết nối với nhau

– một thế giới đã kết nối.

Khi thế giới điện toán đã kết nối, làm thế nào để khai thác được tối đa năng lực

điện toán đó với chi phí thấp nhất và nhanh nhất? Làm thế nào để dự án phần mềm có

môi trường phát triển với công cụ quản lý dự án sẵn sàng trong vòng 4 giờ? Làm thế nào

để cô giáo hiệu trưởng ở vùng cao có thể có ứng dụng quản lí hồ sơ, giáo án tức thì mà

không phải tìm hiểu các bước “cài đặt” hoặc “sao lưu dữ liệu”? Không thể kể hết các nhu

cầu tương tự, nhưng có thể nói điện toán đám mây là mô hình được kỳ vọng đáp ứng các

nhu cầu đó, đem sản phẩm và dịch vụ công nghệ thông tin chất lượng cao đến mọi đối

tượng theo nhu cầu, với thời gian nhanh hơn và chi phí rẻ hơn.

1.2. Định nghĩa điện toán đám mây

Điện toán đám mây được coi là bước tiến hóa tiếp theo của internet. Khái niệm đám mây trong điện toán đám mây, có nghĩa là thông qua nó : từ tính toán năng nượng đến tính toán hạ tầng, ứng dụng, doanh nghiệp hay hợp tác cá nhân.. đều có thể đưa đến cho người dùng dưới dạng dịch vụ ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào.

Mô hình triển khai:

Đám mây công cộng Đám mây doanh nghiệp Đám mây chung Đám mây lai

“ Điện toán đám mây” giống như tên của nó ảm chỉ, dễ dáng mở rộng cũng như thu hẹp. Cho phép người dùng tăng them lượng tài nguyên sử dụng cũng như loại bỏ khi không cần thiết. Đây là một trong những nguyên nhân chính mà người dùng IT, doanh nghiệp chuyển dần sang điện toán đám mây. Trong mô hình trung tâm dữ liệu truyền thống việc này cũng có thể thực hiện được nhưng không đởn giản và tự động được.

Sự tiến hóa của điện toán đám mây - đang được thực hiện- có thể thay đổi hoàn toàn cách mà các công ty dử dụng công nghê cho dịch vụ khách hang, đối tác và nhà cung cấp. Một số doanh nghiệp đã sử dụng gần như hoàn toàn điện toán đám mây cho tài nguyên IT của mình, vì họ cảm thấy mô hình này tiện ích, và giảm thiểu chi phí hơn. Tuy nhiên điều này không có nghĩa mọi dịch vụ, ứng dụng phải chuyển lên đám mây.

Hình 1.2 Mô hình điện toán đám mây

Do điện toán đám mây vẫn là một công nghệ đang hoàn thiện, các hãng công nghệ và các tổ chức chuẩn hóa thế giới đang đưa ra các cách nhìn riêng của họ vì vậy có nhiều định nghĩa về điện toán đám mây khác nhau.

Nguồn Định nghĩaNIST( National

Institue of Standard and technology)

“Cloud Computing là mô hình diện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa chọn và sử dụng tài nguyên tính toán (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”.

IDC( International Data Corporation)

“Một mô hình truyền tải,triển khai và phát triển IT, cho phép truyền tải sản phẩm, dịch vụ, giải pháp thông qua Internet( Vd: cho phép dịch vụ đám mây)”(Gens 2008)

Merrill Lynch “ Ý tưởng truyền tair ứng dụng cá nhân (vd: email,báo cáo) và doanh nghiệp (vd: dịch vụ khách hàng, kế toán) từ sever trung tâm” ( Merrill Lynch 2008)

Các bên tham gia trong điện toán đám mây:

Người dùng đầu cuối không cần thiết phải biết những công nghệ sử dụng, đối với mô hình nhỏ, cloud computing trở thành trung tâm dữ liệu chính. Đối với các mô hình lớn, các tổ chức IT giám sát sự hoạt động giữa tài nguyên bên trong và ngoài của đám mây.

Quản lý doanh nghiệp phải có trách nhiệm với toàn bộ dữ liệu, dịch vụ trong đám mây. Nhà cung cấp cần đảm bảo cung cấp dịch vụ ổn định, bảo mật.

Nhà cung cấp dịch vụ đảm mây đảm nhiệm đánh giá, bảo trì hệ thống.

Hình 1.3Mô hình cloud computing theo định nghĩa của NIST

2. Các đ c đi m chính:ặ ể

2.1 Các đ c đi m chính c a đi n toán đám mây:ặ ể ủ ệ On-demand self-service:

o Người sử dụng có thể tự mình cung cấp các khả tính toán như thời gian

máy chủ, lưu trữ mạng tự động mà không cần đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp với người cung cấp dịch vụ

Broad network access

o Các dịch vụ có sẵn trên mạng và có thể trup nhật thông qua các cơ chế tiêu

chuẩn, khuyến khích sử dụng bởi nền tảng của máy khách ( di động, lapstop, PDAs) cũng như các dịch vụ truyền thống và dịch vụ phần mềm dựa trên đám mây.

Resource poolingo Tài nguyên của nhà cung cấp được tập trung để phục vụ nhiều người sử

dụng sử dụng mô hình multi-tenant ( nhiều người thuê), với nguồn tài nguyên vật lý và ảo khác nhau tự dộng được phân công và bố trí theo nhu cầu của người dùng.

Rapid elasticity. o Tính co giãn linh động (“ theo nhu cầu”) trong cung cấp tài nguyên, người

dùng có thể tăng lên tài nguyên sử dung- trong một số trường hợp tự động- hoặc giảm bớt tài nguyên khi không cần thiết.

o Khả năng này được cung cấp cho người dùng duwosi dạng không giới hạn

và có thể thực hiện bất cứ khi nào. Measured service.

o Hệ thống đám mây tự động điều khiển và tối ưu hóa tài nguyên sử dụng

bằng cách tận dụng khả năng đo lường ở một mức độ phù hợp với từng loại dịch vụ.

o Tài nguyên sử dụng có thể được điều khiển, giám sát và báo cáo- cung cấp

sự minh bạch cho cả người dùng và nhà cung cấp.

2.2 Xu hướng phát triển Thuật ngữ “ điện toán đám mây” ra đời từ những năm 2007, cho đến nay đã không

ngừng phát triển mạnh mẽ và được thực hiện bởi nhiều công ty lớn trên thế giới nhu IBM, Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo, SalesForce,…

Với mục tiêu giải quyết các bài toán về dữ liêu, tính toán, dịch vụ,… cho khách hàng, cloud computing đã và đang mang lại lợi nhuận lớn, đém đến một sân chơi, một thị trường rộng lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ, nên sự phát triển nhanh chong của nó có thể được tính bằng từng ngày. Trong khi đó, thuật ngữ ban đầu của “grid computing” không mang tính kinh tê, lợi nhuận cao nên sự phát triển của nó đang ngày càng giảm sút, và chỉ đang được áp dụng vào lĩnh vuejc nghiên cứu khoa học.

2.3 Lợi ích và khó khăn trong sử dụng điện toán đám mây.

Ích lợi Khó khăn Gần như không phải đầu tư cơ sở

hạng tầng trả trước Hiệu quả hơn trong sử dụng tài

nguyên Chỉ phải trả theo phần sử dụng. Giảm thời gian tiếp thị Tính tự động cao. Tự động mở rộng quy mô Chủ động mở rộng quy mô Vòng đời phát triển hiệu quả hơn Tăng cường khả năng kiểm tra Phục hồi sự cố và tiếp tục duy trì

kinh doanh

Các vấn đề về bảo mậto Sở hữu trí tuệo Tính riêng tưo Độ tin cậy

Khả năng không kiểm soát dữ liệu Độ trễ dữ liệu Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu Các dịch vụ đi kèm. Các quy định pháp luật cho các dịch

vụ giữa nhà cung cấp và khách hàng

3. Mô hình các l p d ch v .ớ ị ụ

Dịch vụ CC rất đa dạng và bao gồm tất cả các lớp dịch vụ điện toán từ cung cấp

năng lực tính toán trên dưới máy chủ hiệu suất cao hay các máy chủ ảo, không gian lưu

trữ dữ liệu, hay một hệ điều hành, một công cụ lập trình, hay một ứng dụng kế toán …

Các dịch vụ cũng được phân loại khá da dạng, nhưng các mô hình dịch vụ CC phổ biến

nhất có thể được phân thành 3 nhóm: Dịch vụ hạ tầng (IaaS), Dịch vụ nền tảng (PaaS) và

Dịch vụ phần mềm (SaaS).

Hình 1.4 Mô hình các lớp dịch vụ của điện toán đám mây

3.1 Dịch vụ hạ tầng IaaS

Dịch vụ IaaS ( infrastructure-as-a-service) cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm năng

lực tính toán, không gian lưu trữ, kết nối mạng tới khách hàng. Khách hàng (cá nhân hoặc

tổ chức) có thể sử dụng tài nguyên hạ tầng này để đáp ứng nhu cầu tính toán hoặc cài đặt

ứng dụng riêng cho người sử dụng. Với dịch vụ này khách hàng làm chủ hệ điều hành,

lưu trữ và các ứng dụng do khách hàng cài đặt. Khách hàng điển hình của dịch vụ IaaS có

thể là mọi đối tượng cần tới một máy tính và tự cài đặt ứng dụng của mình.

Trong đó,nhà cung cấp dịch vụ thường thực hiện cung cấp các chức năng sau :

Phần cứng máy tính. Mạng máy tính ( bao gồm tường lửa, router,..) Kết nối internet( thường là OC 192 backbones) Môi trường nền tảng ảo để chạy máy ảo dành cho khách hàng. Cam kết chất lượng dịch vụ. Hóa đơn thanh toán.

Thay vì việc phải mua các thiết bị mạng, máy tình, phần mềm… khách hàng chỉ cần ‘ mượn’ tài nguyên của nhà cung cấp và thanh toán cho phần mình đã sử dụng. Sử dụng dịch vụ này có những lợi ích chính là :

Trup nhập vào các môi trường thiết lập sẵn, thường là dựa trên ITIL ( Information technology and infrastructure library, cấu hình được thiết kế tốt nhất nhằm tăng hiệu quả các dịch vụ tính toán).

Sử dụng công nghệ hiện đại nhất cho hạ tâng máy tính. Nâng cao độ bảo mật Giảm thiểu việc tài nguyên bị bên thứ ba quản lý. Khả năng kiểm soát chất lượng dịch vụ. Giảm thiểu giá thành.

Ví dụ điển hình về dịch vụ này là dịch vụ EC2 của Amazon. Khách hàng có thể

đăng ký sử dụng một máy tính ảo trê dịch vụ của Amazon và lựa chọn một hệ thống điều

hành (ví dụ, Windows hoặc Linux) và tự cài đặt ứng dụng của mình

3.2 Dịch vụ nền tảng Paas.

Dịch vụ PaaS cung cấp nền tảng điện toán cho phép khách hàng phát triển các

phần mềm, phục vụ nhu cầu tính toán hoặc xây dựng thành dịch vụ trên nền tảng Cloud

dó. Dịch vụ PaaS là phát triển cao hơn của dịch vụ SaaS. Mô hình PaaS cung cấp tất các

yếu tố cần thiết cho việc xây dựng và truyền tải ứng dụng web và dịch vụ hoàn toàn trên

Internet, không cần tải và cài đặt phần mềm cho người phát triển, quản lý IT và người

dùng cuối,. Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng các ứng dụng lớp giữa

(middleware), các ứng dụng chủ (application server) cùng các công cụ lập trình với ngôn

ngữ lập trình nhất định để xây dựng ứng dụng. Không giống như mô hình IaaS, nhà phát

triển có thể tạo một hệ thống điều hành đặc biệt với ứng dụng chạy tại nhà, người dùng

PaaS chỉ quan tâm đến phát triển ứng dụng web mà không quan tâm đến hệ điều hành sử

dụng. PaaS cho phép người dùng tập trung vào việc đổi mới ứng dụng mà không cần

quan tâm đến hạ tầng phức tạp. Khách hàng điển hình của dịch vụ PaaS chính là các nhà

phát triển ứng dụng (ISV).

Thuận lợi :

o Dịch vụ nền tảng ( PaaS) đng ở thời ký đầu và được ưa chuộng ở

nhứng tính năng vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm (SaaS),

bên cạnh đó có tích hợp các yếu tố về nền tảng hệ thống.

o Ưu điểm trong những dựa án đòi hỏi công việc nhóm có sự phân tán

về mặt địa lý

o Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dịch vụ web

o Giảm chi phí khi tích hợp dịch vụ bảo mật, sửa lỗi..

o Có thể kết hợp nhiều nhóm làm việc, tương tác với người sử dụng,

nhằm thiết kế ứng dụng đa người dùng.

Khó khăn :

o Ràng buộc bởi nhà cung cấp : do giới hạn phụ thuộc vào dịch vụ của

nhà cung cấp

Dịch vụ App Engine của Google là một dịch vụ PaaS điển hình, cho phép khách

hàng xây dựng các ứng dụng web với môi trường chạy ứng dụng và phát triển dựa trên

ngôn ngữ lập trình Java hoặc Python.

3.3 Dịch vụ phần mềm SaaS.

Dịch vụ SaaS cung cấp các ưng dụng hoàn chỉnh như một dịch vụ theo yêu cầu

cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt. Khách hàng lựa chọn ứng dụng phù

hợp với nhu cầu và sử dụng mà không quan tâm tói hay bỏ công sức quản lý tài nguyên

tính toán bên dưới.

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 nhập tữ xa thông qua web.

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.

Dịch vụ SaaS có thể kể đến Salesforce.com với các ứng dụng cho doanh nghiệp

mà nổi bật nhất là CRM. Các ứng dụng SaaS cho người dùng cuối phổ biến là các ứng

dụng office Online của Microsoft hay Google Docs của Google.

4. Mô hình tri n khai.ể

Điện toán đám mây vẫn là một mô hình đang phát triển. Tuy nhiên, khi mô hình Cc dần định hình, các ưu điểm của nó đã được vận dụng để áp dụng trong các môi trường có quy mô và phạm vi riêng, hình thành các mô hình triển khai khác nhau.Như đã nêu ở phần trên, mô hình triển khai chính của điện toán đám mây gồm :

Đám mây công cộng Đám mây doanh nghiệp Đám mây chung Đám mây lai

4.1 Đám mây công cộng.

Mô hình đầu tiên được nói đến khi đề cập tới CC chính là mô hình Public Cloud.

Đây là mô hình mà hạ tầng CC được một tổ chức sỡ hữu và cung cấp dịch vụ rộng rãi cho

tất cả các khách hàng thông qua hạ tầng mạng Internet hoặc các mạng công cộng diện

rộng. Các ứng dụng khác nhau chia sẻ chung tài nguyên tính toán, mạng và lưu trữ. Do

vậy, hạ tầng CC được tiết kế để đảm bảo cô lập về dữ liệu giữa các khách hàng và tách

biệt về truy cập.

Hình 1.5 Mô hình đám mây công công, riêng và lai

Các dịch vụ Public Cloud hướng tới số lượng khách hàng lớn nên thường có năng

lực về hạ tầng cao, đáp ứng nhu cầu tính toán linh hoạt, đem lại chi phí thấp cho khách

hàng. Do đó khách hàng của dịch vụ trên Public Cloud sẽ bao gồm tất cả các tầng lớp mà

khách hàng cá nhân và doanh nghiệp nhỏ sẽ được lợi thế trong việc dễ dàng tiếp cận các

ứng dụng công nghệ cap, chất lượng mà không phải đầu tư ban đầu, chi phí sử dụng thấp,

linh hoạt.

4.2 Đám mây doanh nghiệp.

Đám mây doanh nghiệp (Private Cloud) là mô hình trong đó hạ tầng đám mây

được sở hữu bởi một tổ chức và phục vụ cho người dùng của tôt chức đó. Private Cloud

có thể được vận hành bởi một bên thứ ba và hạ tầng đám mây có thể được đặt bên trong

hoặc bên ngoài tổ chức sở hữu (tại bên thứ ba kiêm vận hành hoặc thậm chí là một bên

thứ tư).

Hình 1.6 Mô hình đám mây doanh nghiệp

Private Cloud được các tổ chức, doanh nghiệp lớn xây dựng cho mình nhằm khai

thác ưu điểm được các tổ chức, doanh nghiệp lớn xây dựng cho mình nhằm khai thác ưu

điểm về công nghệ và khả năng quản trị của CC. Với Private Cloud, các doanh nghiệp tối

ưu được hạ tầng IT của mình, nâng cao hiệu quả sử dụng, quản lý trong cấp phát và thu

hồi tài nguyên, qua đó giảm thời gian đưa sản phẩm sản xuất, kinh doanh ra thị trường.

4.3 Đám mây chung

Đám mây chung (Community Cloud) là mô hình trong đó hạ tầng đám mây được

chia sẻ bởi một số tổ chức cho cộng đồng người dùng trong các tổ chức đó. Các tổ chức

này do đặc thù không tiếp cận với các dịch vụ Public Cloud và chia sẻ chung một hạ tầng

CC để nâng cao hiệu quả đầu tư và sử dụng.

Hình 1.7 Đám mây chung

4.4 Đám mây lai.

Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) là mô hình bao gồm hai hoặc nhiều hơn các

đám mây trên tích hợp với nhau. Mô hình Hybrid Cloud cho phép chia sẻ hạ tầng hoặc

đáp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu.

Hình 1.8 Đám mây lai