Điện toán đám mây trong thế giới điện thoại di động

có thể truy cập các ứng dụng, bộ lưu trữ, xữ lý và thậm chí phát triển các ứng dụng thông qua internet bằng các dịch vụ được cung cấp thông qua các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT



TIỂU LUẬN

Điện toán đám mây trong thế giới điện thoại di động

Bộ môn : Tính toán lướiGiáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Phi KhứSinh viên : Trần Hoài Phong

MSSV : CH1101027

TPHCM, tháng 07 năm 2013

MỤC LỤC

Với công nghệ này, người dùng trên nhiều loại thiết bị bao gồm máy tính, điện thoại thông minh, máy tính bảng, … có thể truy cập các ứng dụng, bộ lưu trữ, xữ lý và thậm chí phát triển các ứng dụng thông qua internet bằng các dịch vụ được cung cấp thông qua các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây Các tài nguyên được lưu trữ trên các máy chủ của nhà cung cấp hơn là trên hệ thống của người dùng Những người ủng hộ

đã đưa ra rất nhiều lợi ích của điện toán đám mây như tiết kiệm chi phí, tính đáp ứng cao,

và khả năng mở rộng dễ dàng

Điện toán đám mây đã tạo ra một làn sóng tiến hoá mới trong việc phát triển nhanh chóng của thế giới di động Mặc dù đã có một số công trình nghiên cứu nỗi bật đã được tiến hành bởi các tổ chức cao cấp trong lĩnh vực di động thì mãng điện toán đám mây cho thế giới di động vẫn vô cùng rộng lớn chưa được khám phá hết Trong bài tiểu luận này em xin giới thiệu các khái niệm về điện toán đám mây trong lĩnh vực điện thoại

di động, hoạt động bên trong và các kiến thực thi có liên quan tới mô hình này

Cuối cùng em xin cám ơn thầy đã rất nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình giảng dạy Thầy đã cung cấp cho em nhiều kiến thức quý giá đặc biệt hổ trợ em rất nhiều kiến thức trong vấn đề mạng nói riêng cũng như linux nói chung qua đó đã cho em có nhiều thông tin hữu ích để có thể nghiên cứu sâu hơn về sau trong lĩnh vực này

1 Thiết bị di động

Các thiết bị di động hiện nay đang rất phổ biến và ngày càng tăng trưởng Các thiết bị di động dựa trên các yếu tố phần mềm như hệ điều hành, các ứng dụng; phần cứng như thiết bị di động, các thành phần của chúng và thông tin liên lạc bao gồm mạng

di động, các giao thức (ví dụ CSMA/CD)… Thiết bị di động là sự tương tác của con người-máy tính mà trong đó máy tính được kì vọng sẽ thực hiện các tác vụ thông thường

Các tính năng của thiết bị di động là:

- Khả năng di động: tính di động là khả năng quan trọng của thiết bị di động nó cho phép thực hiện các xử lý một cách di động cũng như việc liên lạc giữa các thiết bị khác nhau

- Tiêu tốn năng lượng ít: các thiết bị di động tiêu thụ năng lượng pin ít hơn so với các thiết bị khác do các hạn chế về tính di động của nó

- Khả năng giao tiếp: khả năng giao tiếp của các thiết bị di động được thiếp lập thông qua các kết nối không dây để truy cập dữ liệu và hồ sơ người dùng từ máy chủ hoặc liên lạc giữa các người dùng với nhau

- Các vấn đề về an ninh: an ninh trên thiết bị di động ngày càng được quan tâm (ví

dụ an ninh về thông tin người dùng được lưu lại) Nhiều doanh nhân sử dụng các thiết bị di động để bảo mật thông tin của bản thân mình

2 Điện toán đám mây

Điện toán đám mây còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet Thuật ngữ "đám mây" ở đây

là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách được bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và 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 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 từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm

về công nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ 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 khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, 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

Kiến trúc

Đại bộ phận hạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của những dịch vụ đáng tin cậy được phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu (data center) được xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau của các công nghệ ảo hóa Những dịch vụ này có thể được truy cập từ bất kỳ đâu trên thế giới, trong đó Đám mây là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có nhu cầu của khách hàng Các dịch vụ thương mại cần đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ từ phía khách hàng và thông thường đều đưa ra các mức thỏa thuận dịch vụ (Service level agreement) Các tiêu chuẩn mở (Open standard) và phần mềm mã nguồn mở (open source software) cũng góp phần phát triển điện toán máy chủ ảo

Các đặc điểm

Như vậy, trước đây để có thể triển khai một ứng dụng (ví dụ một trang Web), bạn phải đi mua/thuê một hay nhiều máy chủ (server), sau đó đặt máy chủ tại các trung tâm

dữ liệu (data center) thì nay điện toán đám mây cho phép bạn giản lược quá trình

mua/thuê đi Bạn chỉ cần nêu ra yêu cầu của mình, hệ thống sẽ tự động gom nhặt các tài nguyên rỗi (free) để đáp ứng yêu cầu của bạn Chính vì vậy, có thể kể đến một vài lợi ích

cơ bản của điện toán đám mây như sau :

- 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

“Hey, đám mây, 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 cho bạn.

- 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 bạn chẳng cần phải làm gì ngoài việc xác định chính xác tài nguyên mình cần và yêu cầu Quá tiện!

- 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 khoán 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 outdate về công nghệ hay không Khi sử dụng tài nguyên trên đám mây thì bạn không còn phải quan tâm tới điều này nữa

3 Điện toán đám mây cho thiết bị di động

Điện toán đám mây cho thế giới di động là một khái niệm được chấp nhận rộng rãi nhằm mục đích sử dụng các kỹ thuật của điện toán đám mây cho lưu trữ và xữ lý dữ liệu trên các thiết bị di động nhờ đó làm giảm hạn chế của các thiết bị di động Theo nghiên cứu của ABI, “Tới năm 2015, sẽ có hơn 240 triệu khách hàng doanh nghiệp sẽ tận dụng các dịch vụ điện toán đám mây thông qua thiết bị di động, đưa doanh thu của nó lên đến 5.2$ tỷ” Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của điện toán đám mây cho thiết bị di động

Với điện toán đám mây các công ty có thể chia sẽ các ứng dụng và tài nguyên mà không cần phải bỏ ra một chi phí quá cao cho các tài nguyên phần cứng cũng như phần mềm Ngoài ra môi trường điện toán đám mây cũng tạo ra thuận lợi cho người dùng vì nó không đòi hỏi một thiết bị chuyên dụng để chạy các ứng dụng này Điều này làm giảm

chi phí cho người dùng và giúp họ có thể có được một lượng lớn các chức năng để nâng cao các tính năng cho điện thoại di động của họ.

Đồng thời đối với các nhà phát triển cũng có được những lợi thế thực sự từ mô hình điện toán đám mây cho điện thoại di động Lợi ích lớn nhất của điện toán đám mây cho các nhà phát triển là cho phép họ đưa sản phẩm của mình ra cho nhiều đối tượng hơn thông qua các thuê bao di động Vì các ứng dụng điện toán đám mây truy cập thông qua mạng, do đó hệ điều hành trên di động của người dùng không có bất kỳ tác động nào bởi ứng dụng

Bên cạnh các lợi ích như trên, có một lượng lớn các vấn đề cần phải được giải quyết Một số thách thức như là sự phụ thuộc vào việc phải kết nối mạng liên tục, việc chia sẽ dữ liệu, hợp tác và bảo mật Một trong những thách thức then chốt của điện toán đám mây cho điện thoại di động là đòi hỏi một hệ thống mạng kết nối liên tục và phải cung cấp một truy cập có chất lượng cao và có khả năng giản nở

4 Điện toán đám mây trên thiết bị di động làm việc như thế nào?

4.1 Kiến trúc cho các ứng dụng di động trong môi trường điện toán đám mây

Chúng ta hãy xem xét qua một dự án mã nguồn mở về điện toán đám mây trên thiết bị di động gọi là openmobster Kiến trúc của nó được đưa ra trong hình sau

Các ứng dụng trên thiết bị di động truy cập dữ liệu người dùng từ máy chủ điện toán đám mây thông qua mạng không dây Máy chủ điện toán truy cập vào các dữ liệu ở hậu cảnh và các dịch vụ của điện toán đám mây ví dụ để đồng bộ client tới server và từ server về cliet với sự trợ giúp của các dịch vụ

4.2 Các dịch vụ tiêu chuẩn cần có của điện toán đám mây cho thiết bị di động ở

phía người dùng

- Sync (đồng bộ): dịch vụ này đồng bộ tất cả các trạng thái thay đổi tới các thiết bị

di động hoặc từ ứng dụng trở lại máy chủ của điện toán đám mây

- Push (đẩy): nó sẽ quản lý các cập nhật trạng thái được gửi đi như các thông báo từ máy chủ của điện toán đám mây Nó giúp gia tăng trải nghiệm của người dùng mà không cần người dùng phải kiểm tra chủ động các thông tin mới

- OfflineApp (Ứng dụng ngoại tuyến): đây là dịch vụ cung cấp cho các nhà quản lý khả năng tạo ra các quá trình phối hợp giữa các dịch vụ thấp hơn như đồng bộ và đẩy Nó giúp giải phóng người lập trình viên khỏi gánh nặng trong việc viết các

mã để thực hiện các chức năng đồng bộ vì thông qua dịch vụ này đã quyết định việc quản lý và các thuật toán tốt nhất đối với trạng thái hiện tại Ngay tại thời điểm các kênh dữ liệu cho bất kỳ ứng dụng trên các thiết bị di động được thiết lập, tất cả các đồng bọ và các thông báo đẩy sẽ được quản lý tự động bởi dịch vụ Offline App

- Network (mạng): để quản lý kênh truyền thông cần thiết để nhận các thông báo đẩy từ hệ thống máy chủ Nó cung cấp khả năng thiết lập các kết nối thích hợp một cách tự động Đây là dịch vụ ở tầng thấp và nó là lá chắn cho bất kỳ thiết lập kết nối nào ở tần này, các chi tiết về giao thức bảo mật được cung cấp bởi một khuôn mẫu có tổ chức cao

- Database (cơ sở dữ liệu): nó quản lý việc lưu trữ dữ liệu tại máy người dùng cho các ứng dụng trên thiết bị di động Tuỳ thuộc vào nền tảng nó sẽ sử dụng các phương tiện lưu trữ tương ứng Nó phải hỗ trợ lưu trữ cho các ứng dụng trên các

thiết bị di động khác nhau và phải đảm bảo việc truy cập đồng thời một cách an toàn.

- InterApp Bus: dịch vụ này cung cấp việc liên lạc/ phối hợp ở cấp độ thấp giữa các ứng dụng được cài trên thiết bị

4.3 Các dịch vụ tiêu chuẩn cần có của điện toán đám mây cho thiết bị di động ở

phía máy chủ

- Sync (đồng bộ): dịch vụ đồng bộ ở máy chủ đồng bộ các thay đổi trạng thái của ứng dụng ở phía thiết bị di động với các dịch vụ hậu cảnh (backend) nơi mà dữ liệu thực sự tồn tại Ngoài ra nó còn cung cấp các tính năng để huy động các dữ liệu này

- Push (đẩy): dịch vụ đẩy ở máy chủ sẽ giám sát các kênh dữ liệu (từ hậu cảnh) cho các cập nhật Thời điểm các cập nhật được phát hiện, các thông báo tương ứng sẽ được gửi lại cho thiết bị di động Nếu thiết bị ngoài vùng phủ sóng hoặc bị ngắt kết nối vì một số lý do, nó sẽ chờ trong hàng đợi và sẽ cung cấp việc đẩy này ngay thời điểm thiết bị kết nối mạng trở lại

- Secure Socket-Based Data Service (dịch vụ an toàn dữ liệu dựa trên socket): tuỳ thuộc vào nhu cầu an ninh của các ứng dụng, dịch vụ này ở phía máy chủ phải cung cấp máy chủ socket đơn giản hoặc máy chủ socket SSL hoặc cả hai

- Security (An ninh): các thành phần bảo mật sẽ cung cấp các dịch vụ xác thực và

uỷ quyền để đảm bảo rằng các thiết bị di động sẽ kết nối với máy chủ điện toán đám mây để được cho phép truy cập vào hệ thống Mỗi thiết bị trước hết phải

được đăng kí một cách bảo mật cho hệ thống trước khi nó được sử dụng Sau khi thiết bị được đăng ký, dịch vụ sẽ đòi hỏi các thông tin cần thiết mà thiết bị cần phải kích hoạt Một khi kích hoạt, tất cả các yêu cầu sẽ được xác thực và uỷ

quyền

- Management Console (giao tiếp quản lý): mỗi đối tượng của máy chủ điện toán đám mây phải có một ứng dụng dòng lệnh như là management Console để cung cấp cho người dùng và các thiết bị để có thể bổ sung các chức năng Trong tương lai thành phần này sẽ có thêm nhiều tính năng như xoá dữ liệu từ xa, khoá từ xa, theo dõi từ xa,…

5 Các thách thức và giải pháp có thể thực hiện được của điện toán đám mây cho thiết bị di động

Các nhân tố sau đây là rất cần thiết để cung cấp một dịch vụ điện toán đám mây tốt:

- Phân vùng các chức năng của ứng dụng trên điện toán đám mây và thiết bị di động

- Mạng có độ trễ thấp để phản hồi được nhanh

- Băng thông mạng phải cao để trao đổi dữ liệu nhanh chóng giữa thiết bị và điện toán đám mây.

- Quan sát sự thích nghi các điều kiện về mạng để tối ưu hoá mạng và chi phí cho thiết bị di động

Sau đây là một số vấn đề có liên quan trong quá trình thực thi điện toán đám mây trên thiết bị di động

5.1 Không có tiêu chuẩn

Mặc dù điện toán đám mây được xem như là có rất nhiều lợi thế trong đó bao gồm khả năng mở rộng vô hạn, tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp, giảm đầu tư và rủi ro cho người dùng và hệ thống tự động hoá, tuy nhiên không có tiêu chuẩn nào được chấp nhận

có sẵn cho hệ thống điện toán đám mây Tính di động và tương tác giữa các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây khác nhau là không thể được, điều này làm cản trở việc triển khai rộng rãi và phát triển nhanh chóng của điện toán đám mây Nhiều khách hàng không muốn chuyển đổi trung tâm dữ liệu và các nguồn tài nguyên IT hiện tại thành hệ thống điện toán đám mây vì số lượng những vấn đề kĩ thuật chưa được giải quyết vẫn còn tồn tại

Một trong những giải pháp được đề xuất bởi nhiều nhà nghiên cứu là Open Cloud Computing Federation (viết tắt là OCCF) như là câu trả lời cho các vấn đề trên Quan niệm của OCCF là liên kết các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây để cung cấp một giai diện tài nguyên duy nhất cho người dùng

Từ những quan điểm trên, những vấn đề tồn tại sau đây do thiếu các tiêu chuẩn

- Khả năng mở rộng hạn chế: hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây tuyên bố rằng họ cung cấp khả năng mở rộng vô hạn cho khách hàng, nhưng thực

tế với việc sử dụng rộng lớn của điện toán đám mây và sự tăng trưởng nhanh chóng của người dùng, không có nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây nào có thể đáp ứng được tất cả các yêu cầu của tất cả người dùng

- Sự sẵn sàng của dịch vụ không đáng tin cậy: thực tế các sự kiện ngắt ngừng xảy ra gần đây với nhiều nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây bao gồm cả Amazon,