BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH NÂNG CAO TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Một số yêu cầu được đặt ra:  Thu được nhiều với đầu tư ít  Giảm rủi ro: Tăng cường bảo mật và khả năng phục hồi trên mọi quy trình và dữ liệu  Chất lượng dịch vụ cao hơn  Khả năng độ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

Khoa Công nghệ thông tin

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MẠNG MÁY TÍNH NÂNG CAO

Đề tài:

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Thảo

Nguyễn Thu Thủy

Nguyễn Thị Thùy Bùi Văn Vũ Phạm Hoàng Vũ Nguyễn Thị Ngọc Yến

HÀ NỘI 03/2012

Mục lục

Đặt vấn đề 3

I.Giới thiệu về Điện toán đám mây - Cloud Computing 3

I.1.Các khái niệm 3

I.2.Lịch sử 6

I.3.Phân biệt với các mô hình điện toán khác 8

I.4.Các tính chất 9

I.5.Các đặc tính 10

I.6 Các loại hình dịch vụ điện toán đám mây 11

I.6.1.Dịch vụ hạ tầng IaaS (Infrastructure as a Service) 12

I.6.2.Dịch vụ nền tảng PaaS (Platform as a Service) 12

I.6.3.Dịch vụ phần mềm SaaS (Software as a Service) 14

I.7.Các mô hình triển khai điện toán đám mây 14

I.7.1.Đám mây “công cộng”-Public Cloud 14

I.7.2.Đám mây “doanh nghiệp”-Private Cloud 15

I.7.3.Đám mây “chung” –Community Cloud 15

I.7.4.Đám mây “lai”- Hybrid Cloud 16

I.8.Lợi ích 17

I.9 Một số xu hướng phát triển của điện toán đám mây hiện nay 18

II.Ảo hóa –Virtualization 19

II.1 Kiến trúc cung cấp dịch vụ ứng dụng -ASP Model Architecture 19

II.2.Khái niệm ảo hóa 20

II.3.Lợi ích của việc ảo hóa 20

II.4.Một số mô hình ảo hóa 21

II.4.1.Ảo hóa Hệ điều hành-OS Virtualization 21

II.4.2.Ảo hóa phần cứng - Hardware Virtualization 22

III.Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây 24

III.1 Google 24

III.2 Amazon 25

III.3 Microsoft 25

III.4 IBM, HP 26

Tài liệu tham khảo 26

Đặt vấn đề

*Ngày nay, ngành CNTT cần phải đáp ứng các yêu cầu,thách thức ngày càng cao trong lĩnh vực kinh doanh,quản lý

Một số yêu cầu được đặt ra:

 Thu được nhiều với đầu tư ít

 Giảm rủi ro: Tăng cường bảo mật và khả năng phục hồi trên mọi quy trình và dữ liệu

 Chất lượng dịch vụ cao hơn

 Khả năng đột phá nhanh chóng

*Khi một tổ chức cần thêm tài nguyên điện toán mới:

 Lựa chọn 1 : Đầu tư và Mở rộng cơ sở hạ tầng của tổ chức

o Thường xuyên bổ sung thêm máy chủ,thiết bị lưu trữ và kết nối

o Các thành phần, các hệ thống HVAC

 Lựa chọn 2 : Tập trung hóa và ảo hóa các tài nguyên hiện có

o Nâng cao mức độ sử dụng tài nguyên vượt qua những hạn chế vật lý

 Lựa chọn 3 : Sử dụng cơ sở hạ tầng điện toán đám mây

o Mở rộng ảo hóa vượt khỏi phạm vi trung tâm dữ liệu doanh nghiệp

o Thuê các tài nguyên điện toán từ các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và trả tiền theo mức độ sử dụng

Điện toán đám mây là một lựa chọn phù hợp để giải quyết các vấn đề trên?

I.Giới thiệu về Điện toán đám mây - Cloud Computing

I.1.Các khái niệm

Điện toán đám mây (Cloud computing),hay điện toán máy chủ ảo,là mô hình điện toán (hệ thống tính toán) sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet

Thuật ngữ “đám mây” chỉ mạng Internet,như một liên tưởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó

Ở mô hình điện toán này,mọi khả năng liên quan tới công nghệ thông tin (CNTT) đều được cung cấp dưới dạng các “dịch vụ”, cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó trong “đám mây” mà không cần phải có kiến thức ,kinh nghiệm về công nghệ đó

Theo tổ chức xã hội máy tính IEEE “Nó là hình mẫu trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại

các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, "

Điện toán đám mây là một khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ,Web 2.0,các xu hướng công nghệ nổi bật,trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng những nhu cầu điện toán của người dùng

Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ

*Định nghĩa điện toán đám mây theo NIST

Viện tiêu chuẩn và công nghệ - National Institute of Standards and Technology (NIST) định nghĩa:

“Điện toán đám mây là một mô hình cho phép sự truy cập qua mạng ở khắp mọi nơi, thuận tiện và theo nhu cầu đến một kho chia sẻ các tài nguyên tính toán có thể cấu hình được (ví dụ: mạng, máy chủ,

thiết bị lưu trữ, ứng dụng và các dịch vụ), các tài nguyên này có thể được nhanh chóng cấp phát và giải phóng chỉ với nỗ lực quản lý hoặc tương tác với nhà cung cấp dịch vụ ở mức tối thiểu nhất”

*Khái niệm đơn giản :

- “Cloud Computing” được diễn giải như sau: 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 Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm Thay vì mua tài nguyên thì khách hàng sẽ thuê và trả phí theo mức độ sử dụng của mình.Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ -Một cách đơn giản, điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng dụng Thay

vì việc ta sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước mắt, có thể sờ được, có thể tự ta ấn nút bật tắt được) thì nay ta sẽ sử dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường Internet Bản thân từ đám mây (cloud) là một từ ẩn dụ cho Internet

-Đa số người dùng Internet đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông như e-mail, album ảnh và bản đồ số

*Ví dụ minh họa định nghĩa điện toán đám mây

Trước năm 2000, người sử dụng muốn dùng dịch vụ gì đều phải mua bản quyền, đĩa CD để cài lên máy tính cá nhân như phần mềm kế toán, quản lý địa chỉ, số điện thoại, quản lý nhân viên Xu hướng này thời đó tỏ ra khá hiệu quả khi chỉ cần một vài thao tác, người dùng có thể tìm ra những thông tin cần thiết

về một nhân viên nào đó hay địa chỉ và số điện thoại của một cá nhân Tuy nhiên, tất cả các dữ lỉệu đều được lưu trữ trên máy tính cá nhân chính vì thế khả năng di chuyển linh hoạt của những dịch vụ này không cao trừ khi người sử dụng sở hữu một máy tính xách tay Ngày nay không ai làm như thế nữa Chỉ cần một thiết bị PDA hay một máy tính cá nhân có kết nối internet, người dùng cá nhân có thể tìm kiếm những thông tin cần thiết được lưu trữ đâu đó trên mạng internet Có rất nhiều dịch vụ về quản lý thông tin cá nhân, thư điện tử trên internet mà người dùng có thể khai thác như Yahoo mail, Gmail, facebook,

… Các công ty không còn phải mua bản quyền các phần mềm về quản lý nhân viên, quản lý tài chính, … không còn phải đầu tư những máy tính có cấu hình mạnh mẽ để làm máy chủ chứa dữ liệu của công ty Thay vào đó, công ty chỉ cần trả tiền sử dụng dịch vụ, cụ thể hơn, tất cả các phần mềm về quản lý nhân viên, quản lý tài chính, đã được một nhà cung cấp dịch vụ cài đặt tại một trung tâm điện toán nào đó Các máy chủ có dung lượng bộ nhớ lớn cũng được những nhà cung cấp dịch vụ cài đặt và công ty có thể thuê

để lưu trữ dữ liệu của công ty

Sức mạnh tính toán của điện toán đám mây được triển khai thông qua các hệ thống tính toán phân tán, kết hợp với công nghệ ảo hoá máy tính và song song Đối ngược với mô hình tính toán truyền thống trên máy tính cá nhân, nơi mà tài nguyên máy tính cá nhân được dùng để xử lý các công việc từ đầu đến cuối

và trả kết quả cho người sử dụng, mô hình điện toán đám mây chỉ sử dụng máy tính cá nhân của người dùng như giao diện giữa người sử dụng và các trung tâm dữ liệu và điện toán Nói cách khác, máy tính cá nhân chỉ là nơi để soạn thảo yêu cầu và gửi yêu cầu đến trung tâm điện toán thông qua một giao diện nào

đó như Web

I.2.Lịch sử

*Sự tiến hóa mô hình điện toán

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

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 một doanh nghiệp có hệ thông ứng dụng ERP trong vòng 24 giờ? 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

*Thuật ngữ cloud computing (điện toán máy chủ ảo/điện toán đám mây) mới được nhắc tới từ năm

2007 nhưng xu hướng này đã xuất hiện ngay ở cuối thập niên 80 với khái niệm điện toán lưới (grid computing), tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utility computing) và phần mềm dịch vụ (SaaS)

*Một cuộc cách mạng về công nghệ: Điện toán đám mây là cuộc cách mạng lần 3 trong công nghiệp

IT tiếp sau cuộc cách mạng PC thập kỷ 80 và Internet thập kỷ 90

I.3.Phân biệt với các mô hình điện toán khác

Điện toán đám mây thường bị lẫn lộn với điện toán lưới, điện toán theo yêu cầu hay điện toán tự trị

*Sự khác biệt giữa grid computing và cloud computing: cơ bản nằm ở cách thức chúng cung cấp

tài nguyên cho một workload (tải công việc):

o Trong điện toán lưới, trọng tâm được đặt vào việc di chuyển workload đến địa điểm của các tài nguyên điện toán cần thiết, thường là địa điểm ở xa và sẵn sàng để sử dụng Thông thường một lưới là một nhóm máy chủ mà trên đó nhiệm vụ lớn có thể được chia thành những nhiệm vụ nhỏ để chạy song song Từ quan điểm này, một lưới được xem chỉ là một máy chủ ảo Các lưới cũng đòi hỏi ứng dụng tuân thủ giao diện phần mềm của lưới

o Trong một môi trường đám mây, các tài nguyên điện toán như máy chủ có thể được định hình động hoặc cắt nhỏ từ cơ sở hạ tầng phần cứng nền và trở nên sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ Thêm vào đó, điện toán đám mây không chỉ hỗ trợ điện toán lưới mà nó còn hỗ trợ cả những môi trường không phải là điện toán lưới, ví dụ như kiến trúc Web ba lớp chạy các ứng dụng truyền thống hay ứng dụng Web 2.0

*Điện toán theo yêu cầu (utility computing) là khối tài nguyên máy tính như bộ nhớ, bộ xử lý trong

vai trò một dịch vụ riêng biệt và cụ thể tương tự với các công trình hạ tầng kỹ thuật truyền thống chẳng hạn như điện lực hay mạng điện thoại

*Điện toán tự trị là những hệ thống có khả năng tự vận hành, quản lý và xử lý những vấn đề xảy ra

trong quá trình vận hành

*Điện toán đám mây được nhìn nhận như là một bước phát triển tự nhiên tiếp theo từ những mô hình

trên Những hệ thống điện toán đám mây hiện nay đều có khả năng tự trị và có khả năng xử lý những tác

vụ lớn như điện toán lưới, và riêng biệt cụ thể cho một yêu cầu nào đó như điện toán theo yêu cầu

 Service Automation Management (quản lý dịch vụ tự động)

 Pervasiveness (Chạy trên mọi thiết bị, mọi nền tảng)

 Flexible Pricing (giá cả linh hoạt)

I.5.Các đặc tính

 Sử dụng các tài nguyên tính toán động (Dynamic computing resources) : Các tài nguyên được cấp phát cho doanh nghiệp đúng như những gì doanh nghiệp muốn một cách tức thời Thay vì việc doanh nghiệp phải tính toán xem có nên mở rộng hay không, phải đầu tư bao nhiêu máy chủ thì nay doanh nghiệp chỉ cần yêu cầu “Chúng tôi cần thêm tài nguyên tương đương với 1 CPU 3.0 GHz, 128GB RAM…” và đám mây sẽ tự tìm kiếm tài nguyên rỗi để cung cấp

 Giảm chi phí : Doanh nghiệp sẽ có khả năng cắt giảm chi phí để mua bán, cài đặt và bảo trì tài nguyên Rõ ràng thay vì việc phải cử một chuyên gia đi mua máy chủ, cài đặt máy chủ, bảo trì máy chủ thì nay ta chẳng cần phải làm gì ngoài việc xác định chính xác tài nguyên mình cần và yêu cầu

 Giảm độ phức tạp trong cơ cấu của doanh nghiệp : Doanh nghiệp sản xuất hàng hóa mà lại phải

có cả một chuyên gia IT để vận hành, bảo trì máy chủ thì quá tốn kém Nếu thuê bên ngoài được quá trình này thì doanh nghiệp sẽ chỉ tập trung vào việc sản xuất hàng hóa chuyên môn của mình

và giảm bớt được độ phức tạp trong cơ cấu

 Tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán : Một trong những câu hỏi đau đầu của việc đầu tư tài nguyên (ví dụ máy chủ) là bao lâu thì nó sẽ hết khấu hao, tôi đầu tư như thế có lãi hay không,

có bị lạc hậu về công nghệ hay không … Khi sử dụng tài nguyên trên đám mây thì ta không còn phải quan tâm tới điều này nữa

I.6 Các loại hình dịch vụ điện toán đám mây

Dịch vụ Cloud Computing 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 đa dạng, nhưng các mô hình dịch vụ Cloud Computing 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)

I.6.1.Dịch vụ hạ tầng IaaS (Infrastructure as a Service)

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 tháng 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

Dịch vụ IaaS 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

*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

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

I.6.2.Dịch vụ nền tảng PaaS (Platform as a Service)

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 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 Dịch vụ PaaS cũng có thể được xây dựng riêng và cung cấp cho khách hàng thông qua một API riêng Khách hàng xây dựng ứng dụng và tương tác với hạ tầng Cloud Computing thông qua API đó Ở mức PaaS, khách hàng không quản lý nền tảng Cloud hay các tài nguyên lớp như hệ điều hành, lưu giữ ở lớp dưới Khách hàng điển hình của dịch

vụ PaaS chính là các nhà phát triển ứng dụng (ISV)

*Những đặc trưng tiêu biểu:

 Phục vụ cho việc phát triển, kiêm 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

 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 dịch 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

 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

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