CLOUD COMPUTING VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG VIỆC PHỐI HỢP VỚI GIS ĐỂ THEO DÕI HÀNH TRÌNH , KHỐI LƯỢNG CỦA XE VẬN CHUYỂN XĂNG DẦU

Hơn thế nữa, điện toán đám mây đã sẵn sàng thực hiện theo những cách “riêng biệt” để làm tăng sự hài lòng của người sử dụng bằng cách đơn giản hóa việc sử dụng các ứng dụng CNTT, giảm ch

Điện toán lưới và đám mây

I Tổng quan về Cloud Computing

1 Giới thiệu về Cloud Computing

Trong giai đoạn này, điện toán đám mây không còn là một công nghệ ở đỉnh điểm bùng nổ nữa

mà thật sự là một công nghệ có giá trị và ảnh hưởng to lớn của nó đang thay đổi cơ bản cách thức chúng ta sử dụng và phát triển các ứng dụng Hơn thế nữa, điện toán đám mây đã sẵn sàng thực hiện theo những cách “riêng biệt” để làm tăng sự hài lòng của người sử dụng bằng cách đơn giản hóa việc sử dụng các ứng dụng CNTT, giảm chi phí, thời gian cung cấp dịch vụ, phân bổ tài nguyên theo yêu cầu thực tế và đặc biệt là khả năng điều chỉnh - linh hoạt, nhanh chóng, giúp thích nghi với sự thay đổi liên tục từ yêu cầu kinh doanh

Vì lợi ích to lớn của nó đặc biệt trong lĩnh vực giao thông, định vị, theo dõi hành trình nhờ phối hợp với GIS, em đã thực hiện đề tài tìm hiểu về “ Cloud Computing và ứng dụng của nó trong việc phối hợp với Gis để theo dõi hành trình, theo dõi khối lượng của xe vận chuyển xăng dầu” với mong muốn hiểu rõ thêm môn học cũng như tìm hiểu sâu hơn về một công nghệ quan trọng đang chi phối đến nhiều lĩnh vực trong cuộc sống và làm việc của mỗi chúng ta

Công nghệ điện toán đám mây ra đời không những giải quyết được vấn đề trên mà còn mang lại thêm nhiều lợi ích khác:

 Quản lý và lưu trữ dữ liệu lớn (Big data/Data intensive): Các công ty lưu trữ các thông tin địa lý (GIS), thông tin về biến đổi khí hậu trên một khu vực, các công ty tài chính, chứng khoán

 Nâng cao khả năng tính toán chuyên sâu (Computation intensive): Các công ty phân tích

về thị trường, phân tích dữ liệu lớn, phân tích mạng, hay các hệ thống cần thời gian tính toán nhanh và chính xác nói chung

 Tiết kiệm các phi phí: Giảm thiểu chi phí trang bị phần mềm, nhất là đối với các cá nhân

và tổ chức nhỏ mong muốn phát triển bằng các công nghệ phần mềm thương mại mới hay các doanh nghiệp có thể tinh giảm nhân sự mà công việc vẫn hoạt động tốt

Thuật ngữ “Cloud computing - điện toán đám mây” bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như

dữ liệu, phần mềm, tính toán,… lên mạng Internet Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy

PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các

“máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ,

mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ Xu hướng này sẽ giúp các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ có thể lưu trữ, quản lý dữ liệu hiệu quả nhưng với chi phí tối thiểu Để đạt được mục tiêu trong chiến lược phát triển thì các nhà quản lý, các chuyên gia lập kế hoạch, các IT leader xem xu hướng áp dụng công nghệ điện toán đám mây là điều tất yếu Giờ đây, những từ ngữ như

“Innovation – Bước đột phá” và “Agility – Sự linh động” không chỉ là những từ hoa mỹ trên bài báo cáo, mà đó còn là điều bắt buộc để sinh lợi nhuận và mang lại sự khác biệt

Trước công nghệ điện toán đám mây, một số hệ thống tính toán như Massive computing đã phát triển và mang lại những lợi ích to lớn cho nhiều lĩnh vực như: tính toán song song – Parallel

Điện toán lưới và đám mây

computing, tính toán lưới – Grid computing Tuy nhiên, điện toán đám mây chính là một xu hướng mới của CNTT với ý tưởng “di chuyển” phần mềm từ máy tính cá nhân lên Internet hay các máy chủ ảo

Mô hình điện toán đám mây

Tên hệ thống xử lý Triết lý hướng đến Mục tiêu hỗ trợ

Tính toán song song - Parallel

computing

Khai thác tối đa hiệu suất của

hệ thống về tốc độ, và tính hiệu quả

Thường là các hệ thống chia

sẻ bộ nhớ Tính toán lưới - Grid

computing

Hợp tác (collaborative) và chia

sẻ việc sử dụng tài nguyên khoa học, cung cấp các dịch vụ các ứng dụng/bài toán cụ thể

Thường hỗ trợ các tổ chức bằng các tổ chức ảo thông qua các ứng dụng người dùng cuối Điện toán đám mây - Cloud

computing

Cung cấp tài nguyên, làm back-end cho các hệ thống front-end thiếu tài nguyên (bộ

xử lý, bộ nhớ, lưu trữ) như smart-phone, tablet…

Hỗ trợ chủ yếu đến các cá nhân và doanh nghiệp/tổ chức nhờ vào các dịch vụ cài đặt từ

Điện toán lưới và đám mây

Theo định nghĩa của NIST[6]: Điện toán đám mây là một mô hình phổ biến, thuận lợi, có khả năng truy cập Internet để chia sẻ cấu hình về nguồn tài nguyên một cách nhanh chóng và người dùng chỉ cần bắt đầu với một chi phí tối thiểu để tương tác với các dịch vụ được cung cấp Điện toán đám mây có các đặc điểm nổi bật như:

 Tự cấu hình, tự tối ưu, tự điều chỉnh, tự bảo vệ theo yêu cầu: Người sử dụng có thể tự chủ trong quá trình sử dụng mà không đòi hỏi có sự tương tác giữa người dùng với nhà cung cấp dịch vụ (Self-configuring, Self-healing, Self-optimizing, Self-protecting)

 Có tính đàn hồi và độ co giãn “động”: Nghĩa là có khả năng thay đổi nhanh chóng về quy

mô tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của người dùng tại thời điểm khác nhau

Theo định nghĩa của CISCO[4]: Điện toán đám mây là thông tin về nguồn tài nguyên và dịch vụ được trừu tượng từ cơ sở hạ tầng cơ bản, cung cấp theo yêu cầu và quy mô trong một môi người

Theo Wikipedia [15]: Điện toán đám mây (cloud computing) là một mô hình điện toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet

Điện toán lưới và đám mây

Biểu đồ sử dụng Cloud Computing

3 Lịch sử phát triển:

Quá trình phát triển điện toán đám mây liên quan đến hai yếu tố gồm: Các tiện ích về tính toán lưới (parallel computing, distributed computing) và xem phần mềm như là một dịch vụ để kinh doanh Các mốc phát triển chính trong quá trình hình thành và phát triển điện toán đám mây như sau:

 Năm 1961, John MaCarthy đã chuyển việc tính toán như là một tiện ích

 Năm 1969, J.C.R Licklider đã đưa ra ý tưởng liên kết giữa các máy tính lại với nhau để truy cập và thực hiện các ứng dụng tại bất kỳ nơi đâu

 Năm 1999, công ty Salesforce đã cung cấp các ứng dụng dựa trên website salesforce.com

 Năm 2002, công ty Amazon đã đưa ra dịch vụ cloud computing trong việc lưu trữ và tính toán trên website amazon.com

4 Mô hình tổng quan

Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ, sẽ nằm tại các máy chủ ảo hay còn gọi

là “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 bất cứ khi nào

Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mây theo nhiều hướng khác nhau, theo các chuẩn riêng cũng như các cách thức hoạt động khác nhau Do đó, việc tích hợp các cloud hay “máy chủ ảo” để giải quyết một bài toán lớn của khách hàng vẫn còn là một vấn đề khó

Điện toán lưới và đám mây

với nhau thành “sky computing” và đưa ra các chuẩn chung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng

Mô hình tổng quan của Cloud Computing

5 Phân loại lớp dịch vụ

Hệ thống điện toán đám mây được phân loại thành 4 lớp dịch vụ:

 Software as a Service (SaaS): Các ứng dụng được phân phối qua mạng dựa trên quá trình đăng ký dịch vụ và theo yêu cầu Ví dụ như Salesforce, Google, Microsoft

Software as a Service

 Platform as a Service (PaaS): Bao gồm môi trường thực hiện, các framework phát triển phần mềm và các thành phần được chuyển giao kèm theo bản quyền phần mềm qua mạng dưới dạng tính tiền theo thời gian sử dụng (pay-as-you-go) Ví dụ: Google Apps Engine, Amazon Web Services

Điện toán lưới và đám mây

 Infrastructure as a Service (IaaS): Là nơi dùng để tính toán và lưu trữ được chuyển giao qua mạng dưới dạng tính tiền phí theo thời gian sử dụng Ví dụ: Hệ thống Amazon EC2

 IT foundation: Nền tảng IT nhằm xây dựng các khối cơ bản cho các lớp phía trên nó

6 Phân loại dựa theo vị trí

Dựa vào tiêu chí vị trí nơi các cloud đóng vai trò là máy chủ, công nghệ điện toán đám mây được chia thành 4 loại: Private Cloud, Public Cloud, Hybrid Cloud và Community Cloud

o Vị trí đặt máy chủ có thể ở trong hoặc ngoài nhóm

o Chi phí bỏ ra của những người sử dụng trong Community Cloud thường sẽ ít hơn Public Cloud nhưng so với Private Cloud sẽ tốn nhiều hơn

 Hybrid Cloud

o Đây là sự kết hợp giữa hai hay nhiều loại cloud kể trên (Private Cloud, Public Cloud, Community Cloud) để hình thành nên một Hybrid Cloud

Điện toán lưới và đám mây

o Trong mối quan hệ kết hợp này, máy chủ được quản lý giống như Public Cloud và các ứng dụng liên quan đến bảo mật được quản lý như Private Cloud

Bùng nổ điện toán đám mây (cloud bursting) là thuật ngữ dùng để xác định một hệ thống tổ chức

sử dụng cơ sở hạ tầng riêng của mình cho việc sử dụng bình thường nhưng lại sử dụng điện toán đám mây trong giờ cao điểm

Các giai đoạn phát triển của cloud có thể được trình bày tóm lược như Hình 8 gồm có 4 giai đoạn

từ quá trình lưu trữ dữ liệu tự phát ở nhiều trung tâm khác nhau cho đến hình thành quá trình sử dụng chung các nguồn ứng dụng qua sự kết hợp của nhiều loại cloud khác nhau

Các giai đoạn phát triển Cloud

7 Các đặc điểm trong điện toán đám mây:

Ưu điểm:

Lợi ích về chi phí: Người dùng chỉ cần trả các chi phí liên quan tới vận hành hệ thống và chi phí

sử dụng có ứng dụng Nghĩa là người dùng sử dụng bao nhiêu thì chỉ cần trả chi phí cho mục đích

đó mà thôi “use-only-what-you-need ” và“pay-only-what-you-used”

Tính linh hoạt: Nhanh chóng cung cấp dung lượng phù hợp cho nhu cầu sử dụng, dễ dàng thay đổi các khối lượng công việc với nhau cũng như có khả năng cung cấp sẵn các tài nguyên cơ sở

hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém

Tập trung vào khả năng cốt lõi: Nghiên cứu các lợi ích của nguồn tài nguyên chung trong điện toán đám mây, để cung cấp các dịch vụ cần thiết cho người sử dụng dưới sự điều tiết và giám sát của cơ quan trực thuộc chính phủ

Tính bền vững: Điện toán đám mây có năng lượng tiêu thụ ít hơn so với một trung tâm lưu trữ dữ liệu thông thường trong cùng phương diện lưu trữ dữ liệu

Tính co giãn linh động: Cung cấp tài nguyên trên một cơ sở “mịn”, tự bản thân dịch vụ và gần thời gian thực Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán được cấu trúc dùng web service như giao tiếp hệ thống

Điện toán lưới và đám mây

Cơ sở hạ tầng và tài nguyên: 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 không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bị nào

mà họ đang dùng

Tính bảo mật: Nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên được chú trọng bảo mật Việc bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một phần bởi các nhà cung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để thực hiện

Khả năng tính toán và lưu trữ: Một câu hỏi được đặt ra là làm cách nào để có thể tăng năng lực tính toán và lưu trữ dữ liệu lên hàng nghìn lần so với chỉ dùng phần cứng tại chỗ? Điện toán đám mây là một dịch vụ tính toán và lưu trữ do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho khách hàng, vì vậy năng lực tính toán và lưu trữ dữ liệu có khả năng tăng lên hàng nghìn lần so với việc chỉ dùng hệ thống tính toán truyền thống của khách hàng

Vấn đề bản quyền: Vấn đề về bản quyền phần mềm là một vấn đề hết sức nan giải đối với các công ty khi mà các phần mềm có giá quá cao Với điện toán đám mây thì chỉ cần nhà cung cấp dịch vụ bỏ tiền ra mua bản quyền thì tất cả các khách hàng của họ đều có thể sử dụng nó như một phần mềm có bản quyền thật sự mà không phải bỏ ra một số tiền lớn để mua bản quyền

Cơ sở dữ liệu: Là những kho chứa thông tin với các đường liên kết và giúp cho việc tìm kiếm dữ liệu Các ưu điểm của cơ sở dữ liệu bao gồm:

 Tăng cường tính sẵn sàng: Nếu xảy ra lỗi trên một hệ thống cơ sở dữ liệu, nó chỉ xảy ra trên một mảnh thông tin, không phải toàn bộ cơ sở dữ liệu

 Tăng cường hiệu suất: Dữ liệu được đặt gần với site với nhu cầu lớn nhất và các hệ thống

cơ sở dữ liệu có tính song song, cho phép tải dữ liệu cân bằng giữa các máy chủ

 Giá cả: Ít tốn kém cho việc tạo ra một mạng liên kết các máy tính mà có sức mạnh nhỏ hơn chi phí của một máy lớn

 Mềm dẻo: Hệ thống có thể thay đổi hay sửa đổi mà không gây ảnh hưởng có hại đến toàn

bộ cơ sở dữ liệu

Điện toán lưới và đám mây

Ưu điểm của cloud computing

Nhược điểm

 Khả năng bảo mật:

 Sở hữu trí tuệ (Intellectual Property)

 Tính riêng tư (Privacy)

 Độ tin cậy (Trust)

 Cần phải có đường truyền Internet tốc độ cao để thực hiện ứng dụng

 Khả năng đáp ứng cấu hình của hệ thống

 Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu

 Các dịch vụ kèm theo

 Khả năng không kiểm soát dữ liệu

 Độ trễ dữ liệu

 Khả năng cộng tác giữa các “điện toán đám mây”, của nhiều tổ chức khác nhau

 Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp

II So sánh giữa Grid Computing và Cloud Computing

1 Mô hình thương mại (Business Model)

Mô hình thương mại truyền thống trong các phần mềm trước đây là các hình thức tính phí theo một máy tính Trong cloud computing mô hình thanh toán phí linh hoạt hơn nhiều, khách hàng chỉ cần trả theo nhu cầu sử dụng Ngoài ra, cloud computing còn hỗ trợ khả năng mở rộng hệ thống mang tính kinh tế, tức là người sử dụng có thể triển khai với hệ thống ngày một lớn hơn với chi phí phù hợp

Mô hình thương mại của grid computing là hướng đến các dự án nghiên cứu trong môi trường học thuật như các đại học, viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm của chính phủ TeraGrid là một ví

Điện toán lưới và đám mây

thì có thể truy cập đến các Girds khác và đồng thời có thể sử dụng tài nguyên, kết quả thí nghiệm trên hệ thống Grid này

2 Mô hình kiến trúc (Architecture Model)

Trong khi Grids tập trung trên việc tích hợp các tài nguyên sẵn có gồm cả phần cứng, hệ điều hành, cơ sở hạ tầng an ninh của các hệ thống thì Clouds hướng đến các cấp độ khác nhau của dịch

vụ nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu người sử dụng như SaaS, IaaS, PaaS

So sánh 2 mô hình kiến trúc grid computing và cloud computing

3 Kết hợp tính toán và quản lý dữ liệu

Tính cục bộ của dữ liệu chỉ hiệu quả khi mà số lượng người dùng và qui mô chưa thực sự lớn Khi hệ thống ngày càng mở rộng thì vấn đề kết hợp tính toán và quản lý dữ liệu trở thành yếu tố quan trọng cho việc cải thiện hiệu suất Đó là bài toán định thời công việc gần với dữ liệu mà nó

sử dụng trong suốt quá trình thực thi để tránh tối đa hoạt động di dời dữ liệu qua mạng Girds đã

có các mô hình tập trung cho các ứng dụng dữ liệu khổng lồ còn Clouds thì sẽ phải đối mặt với vấn đề này trong tương lai

4 Ảo hóa (Virtualization)

Đây là công nghệ được khai thác mạnh mẽ trong hầu hết các Clouds Không giống như mô hình tính toán của Grids, Clouds đòi hỏi chạy nhiều ứng dụng người dùng và tất cả các ứng dụng này phải được thực hiện một cách đồng thời đối với người sử dụng Grids không dựa vào công nghệ

ảo hóa nhiều như Clouds, nhưng để đảm bảo được tính riêng tư cho các tổ chức ảo trên tài nguyên thì công nghệ ảo hóa cũng được sử dụng trong lưới chẳng hạn như Nimbus

Mô hình kiến trúc grid computing Mô hình kiến trúc cloud computing

Điện toán lưới và đám mây

5 Mô hình lập trình (Programming Model)

Mặc dù mô hình lập trình trong môi trường Grids không có các khác biệt về cơ bản so với các môi trường lập trình song song và phân tán truyền thống Ngoài các môi trường lập trình truyền thống như MPI, Globus Toolkit, còn có một một mô hình lập trình được quan tâm gần đây là MapReduce

Clouds về khái quát chấp nhận các Web Services APIs, nơi mà người dùng cấu hình và lập trình dịch vụ Cloud dựa trên các API được trình bày trong Web Services Các giao thức HTTP và SOAP là những giao thức chuẩn được chọn trong các dịch vụ này

6 Mô hình ứng dụng (Application Model)

Grids một cách tổng quát hỗ trợ nhiều loại ứng dụng khác nhau và hỗ trợ tốt cho các tính toán hiệu năng cao (High Performance Computing - HPC) HPC là các ứng dụng song song chạy trên một hệ thống cục bộ không phải qua internet Mặt khác cloud computing cũng hỗ trợ các loại ứng dụng tương tự Grids nhưng không đạt được tính hiệu quả đối với các ứng dụng HPC

III Quản lý tài nguyên trong Cloud Computing

1 Tổng quan

Quản lý tài nguyên trong điện toán đám mây được chia thành 3 tầng:

 Tầng Infrastructure: dùng để quản lý các tài nguyên tính toán như máy tính, RAM, nơi lưu trữ dữ liệu và hạ tầng mạng

 Tầng Platform: bao gồm Object Storage, Identity, môi trường thực thi, queue và database

 Tầng Application: bao gồm các ứng dụng như ứng dụng theo dõi, giao tiếp, cộng tác

Mô tả các tầng quản lý tài nguyên trong điện toán đám mây

Điện toán lưới và đám mây

Mô tả các dịch vụ trong điện toán đám mây

2 Các dạng tài nguyên

Dựa trên việc quản lý, các tài nguyên được phân thành hai dạng chính:

 Tài nguyên vật lý (Physical resources): Máy tính, đĩa lưu trữ, cơ sở dữ liệu, hạ tầng mạng…

 Tài nguyên luận lý (Logical resources): Các ứng dụng dùng để thực thi, và ứng dụng giao tiếp…

3 Quản lý tài nguyên

Quản lý tài nguyên có thể hiểu là những tác vụ điều khiển những khả năng sẵn có của điện toán đám mây như dịch vụ, tài nguyên tính toán, làm cho chúng luôn sẵn sàng cho những thực thể khác như người sử dụng, dịch vụ và ứng dụng Quản lý tài nguyên trong điện toán đám mây có thể đề cập đến một số khía cạnh như quản lý tài nguyên tính toán, dữ liệu và năng lượng

 Quản lý tài nguyên tính toán

Điện toán lưới và đám mây

Ba mô hình cơ bản trong Điện toán đám mây

o Infrastructure as a Service (IaaS): Đây là mô hình dịch vụ cơ bản nhất của cloud, nhà cung cấp sẽ cung cấp máy tính có thể là máy vật lý hoặc máy ảo, nơi lưu trữ, firewall, load balance và network Họ sẽ cung cấp theo những tài nguyên được yêu cầu và được tích hợp lại trong data center, truy xuất thông qua địa chỉ IP Để triển khai một ứng dụng, người dùng clouds phải cài đặt hệ diều hành thông qua các image cũng như các ứng dụng cần thiết Trong mô hình này, người sử dụng chịu trách nhiệm cho việc duy trì hệ điều hành và phần mềm ứng dụng Nhà cung cấp

sẽ tính phí dựa trên các tài nguyên được cấp phát và tiêu thụ Mô hình này cần phải quản lý phần cứng, firewall và network

o Platform as a Service (PaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cung cấp nền tảng tính toán “computing platform” và giải pháp cấu trúc dữ liệu ngăn xếp

“stack” bao gồm: hệ điều hành, môi trường thực thi ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ liệu và web server Người phát triển ứng dụng có thể phát triển và chạy các giải pháp phần mềm trên nền tảng tính toán mà không quan tâm đến chi phí và độ phức tạp của việc mua bán, quản lý phần cứng và phần mềm Với một số dịch vụ cung cấp, các tài nguyên lưu trữ và tính toán có thể được mở rộng một cách tự động thông qua nhu cầu của ứng dụng

o Software as a service (SaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cài đặt, thực thi các ứng dụng trên cloud và sau đó người dùng truy xuất những ứng dụng đó từ cloud clients Người dùng không có quyền quản lý cloud infrastructure và platform

mà chỉ sử dụng ứng dụng thực thi trên đó Điều này đã loại bỏ đi việc cài đặt và chạy ứng dụng trên máy tính của người dùng nhằm đơn giản hóa việc bảo trì Đặc điểm nổi bật làm cho ứng dụng cloud khác biệt những ứng dụng khác chính là tính linh hoạt cao Khả năng này cho phép nhân bản các công việc để thực thi trên

Điện toán lưới và đám mây

nhiều máy ảo tại cùng một thời điểm Việc điều phối đó được thực hiện thông qua load balancer Quá trình này trong suốt đối với người dùng, họ chỉ thấy một điểm nhập duy nhất

Chính vì thế mà cloud computing có khả năng phục vụ cho nhiều người dùng tại một thời điểm thay vì phải sử dụng hàng đợi và phục vụ tuần tự như grid computing Với khả năng này nhà cung cấp đã mở rộng những dịch vụ tới người dùng nhằm mục đích chuyên biệt hơn như:

o Desktop as a service

o Business process as a service

o Test environment as a service

o Communication as a service

 Quản lý tài nguyên dữ liệu

Dữ liệu trong môi trường điện toán đám mây có những đặc điểm sau:

o Dữ liệu được đặt trong những máy chủ không thật sự tin cậy: Các nhà cung cấp có thể vi phạm tính riêng tư về dữ liệu của khách hàng mà không cần sự cho phép của

họ và việc di chuyển dữ liệu có thể dẫn đến những vấn đề về bảo mật

o Dữ liệu được nhân bản qua một khoảng cách địa lý lớn: Tính sẵn sàng và thời hạn của dữ liệu là những vấn đề cần quan tâm của nhà cung cấp cũng như người dùng Việc dữ liệu bị mất hoặc không sẵn sàng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ là điều không mong muốn giữa hai bên

 Quản lý tài nguyên năng lượng

Điện toán đám mây trong những năm qua đã bùng nổ thành một thị trường rộng lớn và doanh thu hàng năm luôn tăng trưởng một cách đáng kể Hai trong số những lợi thế mà điện toán đám mây đem lại cho các nhà doanh nghiệp là khả năng cắt giảm chi phí cũng như nhân công và giảm thiểu năng lượng bằng cách hạn chế các tác vụ trong trung tâm dữ liệu Một số lượng lớn máy chủ được triển khai trong các ứng dụng điện toán đám mây được dự kiến sẽ tăng gấp nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn Các trung tâm dữ liệu cung cấp nhiều lợi ích cho điện toán đám mây nhưng việc sử dụng năng lượng trong

nó có thể trở thành nhân tố chính gây ảnh hưởng không nhỏ đến khí hậu Vì vậy, cần quản

lý tài nguyên năng lượng trong các trung tâm dữ liệu hiệu quả hơn

IV Phần mềm (Software as a Service – SaaS)

1 Giới thiệu

SaaS là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cung cấp cho phép người dùng sử dụng dịch vụ theo yêu cầu Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị của khách hàng và vô hiệu hóa ứng dụng sau khi khách hàng kết thúc thời hạn sử dụng Một số phần mềm được cung cấp như:

 Quản lý tài nguyên khách hàng

 Hội thảo truyền hình

 Quản lý dịch vụ IT

 Kế toán

Điện toán lưới và đám mây

2 Lợi ích của SaaS đem lại cho người dùng

Quen thuộc với World Wide Web: Hầu hết những người làm việc đều có máy tính và biết cách sử dụng trên World Wide Web Như vậy, việc sử dụng các ứng dụng bên ngoài có thể nhỏ hơn nhiều nhưng mang lại nhiều lợi ích

Tinh giảm nhân sự: Đội ngũ nhân viên ít hơn

Tùy biến: Những ứng dụng cũ thường gây khó khăn với việc tùy biến và yêu cầu hoàn thiện code Ứng dụng SaaS dễ dàng hơn với việc tùy biến và có thể cung cấp chính xác những gì doanh nghiệp hay người tiêu dùng yêu cầu

Tiếp thị tốt hơn: Nhà cung cấp phát triển ứng dụng cho một thị trường rất hẹp rất có thể gặp phải vấn về tiếp thị cho ứng dụng đó Tuy nhiên, với SaaS toàn bộ thế giới được mở cửa cho nhà cung cấp

Tin cậy: Người tiêu dùng an tâm với môi trường web đáng tin cậy

An ninh: Secure Sockets Layer (SSL) được sử dụng rộng rãi và bảo mật cho phép khách hàng đưa

ra ứng dụng của mình một cách an toàn

Băng thông rộng hơn: Băng thông được mở rộng trong thời gian gần đây và chất lượng dịch vụ cung cấp cải tiến cho phép các doanh nghiệp tin rằng họ có thể truy cập vào ứng dụng của họ với

độ trễ thấp và tốc độ cao

V Cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS)

1 Giới thiệu về IaaS (Infrastructure as a Service Operation)

IaaS là một mô hình dịch vụ cung cấp các thiết bị nhằm hổ trợ hoạt động hệ thống cho khách hàng Các thiết bị bao gồm kho dữ liệu, phần cứng, máy chủ (server) và các thành phần networking Nhà cung cấp sẽ làm chủ các thiết bị và chịu trách nhiệm cho việc hoạt động và bảo trì hệ thống

Các ứng dụng chính: Các ứng dụng chạy trên laptop, máy chủ, điện thoại và các thiết bị thông minh đều hoạt động tương tự như thế Điện toán đám mây hoặc là có thể chứa những ứng dụng

đó hoặc là mang ứng dụng đó đến cho chúng ta

Với việc mang các ứng dụng mới, cách thao tác, cách nhìn và chia sẻ dữ liệu đến cho người dùng, thì sự khác nhau giữa các ứng dụng chính là cách mà người dùng tương tác với các ứng dụng đó

Và việc này ảnh hưởng đến vấn đề chính đó là lưu trữ cơ sở dữ liệu trên đám mây

Lưu trữ: Một trong những ứng dụng của điện toán đám mây là lưu trữ dữ liệu Nếu người dùng thuê không gian lưu trữ từ một nhà cung cấp, có nghĩa là người dùng không phải chịu trách nhiệm

về mua thiết bị, chi phí vận hành, hay các chi phí khác

Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1 vị trí cụ thể nào nữa Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy cập và sử dụng từ bất kỳ đâu, trên

Điện toán lưới và đám mây

bất kỳ thiết bị nào mà không cần phải quan tâm đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý.Tuy nhiên, cũng có nhiều lựa chọn khác nhau tùy theo yêu cầu sử dụng dịch vụ

Cơ sở dữ liệu: là những kho chứa thông tin với các đường liên kết và giúp cho việc tìm kiếm dữ liệu Cơ sở dữ liệu trong điện toán đám mây vẫn có một số ưu, nhược điểm nhất định

Ưu điểm:

 Tăng cường tính sẵn sàng: Nếu xảy ra lỗi trên một hệ thống cơ sở dữ liệu, nó chỉ xảy ra trên một mảnh thông tin, không phải toàn bộ cơ sở dữ liệu

 Tăng cường hiệu suất: Dữ liệu được đặt gần với site với nhu cầu lớn nhất và các hệ thống

cơ sở dữ liệu có tính song song, cho phép tải dữ liệu cân bằng giữa các máy chủ

 Giá cả: ít tốn kém cho việc tạo ra một mạng liên kết các máy tính mà có sức mạnh nhỏ hơn chi phí của một máy lớn

 Mềm dẻo: Hệ thống có thể thay đổi hay sửa đổi mà không gây hại đến toàn bộ cơ sở dữ liệu

Nhược điểm:

 Phức tạp: Khó khăn trong việc bảo trì hệ thống

 Tính toàn vẹn: Khó khăn trong việc duy trì tính toàn vẹn cơ sở dữ liệu nếu dữ liệu phức tạp và thay đổi nhanh

 Những tiêu chuẩn: Hiện nay không có một chuẩn thống nhất nào để chuyển đổi từ dữ liệu tập trung tới giải pháp đám mây

 Đồng bộ hóa: Khó khăn trong việc đồng bộ hóa dữ liệu giữa các hệ thống

Những dịch vụ cơ sở dữ liệu: Xu hướng này đang trở nên thông dụng và phổ biến trong điện toán đám mây và dần trở thành như một dịch vụ (Database as a Services - DaaS) được các nhà cung cấp đám mây cung cấp cho khách hàng nhằm tránh sự phức tạp và chi phí vận hành cho cơ sở dữ liệu

Những lợi ích của DaaS:

 Dễ sử dụng: Doanh nghiệp hay người dùng không phải lo lắng về những hệ thống cung cấp và sự dư thừa hệ thống của máy chủ Không phải lo lắng về việc mua, cài đặt, bảo trì phần cứng cho cơ sở dữ liệu

 Mạnh hơn: Mặc dù cơ sở dữ liệu không lưu trữ tại tổ chức của cá nhân hay doanh nghiệp, nhưng không có nghĩa là thiếu chức năng và không hiệu quả

 Tích hợp: Cơ sở dữ liệu có thể được tích hợp với các dịch vụ khác của bạn và sẽ cho nhiều giá trị và sức mạnh hơn

 Quản lý: Những cơ sở dữ liệu lớn phải được tối ưu hóa nên phải mất những nguồn tài nguyên lớn cho việc này Với DaaS, việc quản lý này có thể được cung cấp như một phần của dịch vụ và tốn ít chi phí Ví dụ một số nhà cung cấp lớn như: MS SQL, Oracle

Điện toán lưới và đám mây

2 Dịch vụ IaaS (Infrastructure as a Service Operation)

Các bản hợp đồng ở các mức dịch vụ khác nhau và tùy theo nhu cầu khác nhau mà các khách hàng có thể chọn những dịch vụ thích hợp Ứng với các dịch vụ đó sẽ có những hợp đồng tương ứng Khi sử dụng dịch vụ IaaS phải trả phí vì IaaS dựa trên các hoạt động của máy ảo Cơ chế của việc sử dụng các thiết bị ảo trong điện toán đám mây rất thích hợp vì có nhiều lợi ích trong việc chia sẻ, quản lý tài nguyên IaaS tập trung chủ yếu vào việc cho thuê các thiết bị phần cứng như là máy chủ (server), kỹ thuật networking và không gian lưu trữ hơn là mua và cài đặt máy chủ trong trung tâm dữ liệu của người dùng

Điện toán đám mây liên quan tới việc phân phối các dịch vụ máy chủ Một dịch vụ clouds có 3 điểm khác nhau chính so với dịch vụ hosting truyền thống trên internet: được bán theo nhu cầu, được tính theo giờ, khả năng cung cấp vô hạn và linh động theo nhu cầu và dịch vụ hosting được quản lý bởi nhà cung cấp

3 Các đặc điểm của IaaS

Các tài nguyên IaaS được phân phối như là dịch vụ Các tài nguyên đó là các máy chủ server, thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, không gian vùng nhớ

Cơ sở hạ tầng thay đổi động: Người dùng có thể điều chỉnh các tài nguyên theo yêu cầu sử dụng IaaS trong clouds sẽ đáp ứng nhanh chóng việc tăng hay giảm tài nguyên một cách dễ dàng

Có chi phí biến đổi nghĩa là tùy vào nhu cầu sử dụng khác nhau thì các khách hàng sẽ trả chi phí trên các dịch vụ đó Không cố định chi phí cho bất cứ dịch vụ nào

IaaS thường có nhiều người thuê (lease holders or tenants)

IaaS có những mức dịch vụ khác nhau đáp ứng cho tất cả nhu cầu của doanh nghiệp

4 Tổng quan về kiến trúc và hoạt động của IaaS trong điện toán đám mây

Khi thực thi một yêu cầu từ người sử dụng, việc thực thi công việc có thể thực hiện song song và chia sẻ tài nguyên để đáp ứng yêu cầu càng nhanh càng tốt Hoặc có thể truy cập các kho dữ liệu khác nhau để có thể thỏa mãn nhu cầu của khách hàng IaaS trong clouds phải đảm bảo hiệu năng

và hiệu quả chi phí trong khi bảo trì các trung tâm điều khiển và khả năng cập nhật tài nguyên để bảo đảm các dịch vụ không gián đoạn

Có 3 thành phần chính trong kiến trúc của hệ thống Clouds: cloud manager, cluster manager và computer manager

 Cloud manager: Là điểm truy cập vào cloud nơi mà các thuê bao đăng ký tài khoản, quản

lý các tài nguyên mà họ thuê từ clouds và truy cập dữ liệu Cloud manager thực hiện việc truy cập tài nguyên ở mức đầu tiên (top level) cũng như quyết định xem có đủ tài nguyên

để đáp ứng yêu cầu khách hàng hay không và cluster manager sẽ thực hiện yêu cầu của khách hàng Cloud manager cũng thực hiện các luật trên clouds đối với yêu cầu từ khách hàng

Điện toán lưới và đám mây

 Cluster manager: Chịu trách nhiệm vận hành các máy thông qua network Cluster manager sẽ nhận lệnh hay truy vấn và truy cập tài nguyên từ cloud manager, đồng thời xác định tài nguyên nào có thể đáp ứng yêu cầu từ người sử dụng và hiện thực truy cập tài nguyên

 Computer manager: Hợp tác với hypervisor chạy trên mỗi hệ thống máy tính trong một cluster Trong việc đáp ứng các truy vấn từ cluster manager, cluster manager trả về thông tin trạng thái liên quan đến tài nguyên được sử dụng và có sẵn mà có thể được sử dụng

Mô hình phân lớp của kiến trúc IaaS

5 Cảnh báo khi sử dụng IaaS

Mặc dù IaaS trong clouds phụ thuộc vào một mạng lưới, một trình duyệt an toàn và đáng tin cậy cho việc quản trị tài khoản nhưng khi sử dụng cần lưu ý:

 Phụ thuộc vào network

 Lỗ hổng về bảo mật (Legacy Security Vulnerabilities): IaaS cloud sẽ cung cấp cho các thuê bao về các lỗ hổng này

 Các máy ảo đã bị lỗi thời (Out-of-Date Virtual Machine): Các máy ảo vẫn còn có thể lưu lại các trạng thái khác nhau như là: running, suspended hay off Một máy ảo không hoạt động có thể dễ dàng trở thành lỗi thời đối với các bản cập nhật bảo mật quan trọng

 Cô lập mức máy ảo (VM-level Isolation): Là một mô hình nhiều người thuê và thuê bao

có thể chia sẻ các máy chủ vật lý với người tiêu dùng khác của đám mây Một VM-Level

Điện toán lưới và đám mây

 Hiện thực việc xóa bỏ (Data Erase Practices): các máy ảo truy cập tài nguyên được bảo trì bởi nhà cung cấp

 Khi nhà thuê bao giải phóng một tài nguyên Nhà cung cấp phải bảo đảm rằng các thuê bao kế tiếp không thấy được dữ liệu từ người thuê trước đó

 An toàn dữ liệu (Secure Data Purge): Nhà cung cấp clouds cần đưa ra một cơ chế để xóa

dữ liệu một cách đáng tin cậy theo yêu cầu của thuê bao Lưu ý là phải lưu lại dữ liệu khi chuyển nhà cung cấp hoặc khi hợp đồng hết hạn

 Vendor Lock-in: Xây dựng một chiến lược cho việc chuyển đổi trong tương lai của các máy ảo và các kho lưu trữ liên quan khi thay đổi nhà cung cấp

 Hiệu năng (Performance)

 Tính liên tục trong kinh doanh (Risk of Business Continuity)

 Độ trễ (Latency)

 Các hợp đồng ở mức dịch vụ (Service Level Agreements)

 Thực hiện việc khôi phục khi có sự cố (Disaster Recovery Practices)

 Lưu trữ và tuân thủ các chính sách bảo mật (Audit and Compliance with Information Security Policies)

 Thẩm quyền và quy định (Jurisdiction and Regulation)

VI Nền tảng (Platform as a Service – PaaS)

1 Giới thiệu về PaaS

Khái niệm và các định nghĩa:

Đến năm 2012, nhiều định nghĩa và quan điểm về PaaS được đề xuất bởi các tổ chức về chuẩn cũng như các tổ chức hay doanh nghiệp cung cấp dịch vụ PaaS Nhìn chung, các định nghĩa đều

có chung một quan điểm là PaaS là tầng dịch vụ nằm giữa hai tầng dịch vụ SaaS và IaaS Ngoài

ra, tùy thuộc cách tổ chức khác nhau, các định nghĩa thường đi kèm với những dịch vụ cung cấp

do chính các tổ chức

Điện toán lưới và đám mây

Mô hình phân lớp của kiến trúc PaaS

Theo quan điểm của IBM, PaaS đóng vai trò là một môi trường phục vụ việc phát triển phần mềm Bên cạnh đó, Platform as a Service (PaaS) là một phương cách thuê phần cứng, hệ điều hành, lưu trữ và băng thông mạng trên mạng Internet [11] Mô hình cung cấp dịch vụ cho phép khách hàng thuê các server ảo và các dịch vụ liên quan để chạy các ứng dụng có sẵn hoặc phát triển hoặc thử nghiệm những ứng dụng mới Một số lãnh đạo về CNTT cho rằng, PaaS là một sự phát triển của SaaS, một mô hình phân bố phần mềm mà các ứng dụng phần mềm được tạo từ các khách hàng trên Internet

PaaS có nhiều ưu điểm cho các nhà phát triển phần mềm Với PaaS, các đặc điểm của hệ điều hành có thể thay đổi và nâng cấp thường xuyên Sự phân bố theo địa lý của các nhóm phát triển

có thể làm việc với nhau trên các dự án phát triển phần mềm Các dịch vụ có thể nhận được các nguồn khác nhau trên các quốc gia khác nhau Chi phí ban đầu và chi phí sử dụng có thể giảm bằng việc sử dụng các dịch vụ hạ tầng từ một nhà cung cấp hơn là giữ nhiều phần cứng để thực hiện các chức năng trùng lắp hoặc đối đầu với các vấn đề không tương thích

Theo một hướng tiếp cận khác, PaaS cho ta một môi trường tích hợp cao cấp để build (xây dựng), test (kiểm thử), deploy (triển khai) và cho thuê các ứng dụng có thể tùy chỉnh trên Internet Một cách khái quát, các nhà phát triển chấp nhận một số giới hạn để xây dựng loại phần mềm mang tính khả chuyển cao Các khách hàng sử dụng PaaS sẽ không quản lý các hạ tầng kỹ thuật của các gói phần mềm như của các khách hàng thuê dịch vụ SaaS Tuy nhiên, họ sẽ quản lý các ứng dụng được triển khai và các cấu hình về môi trường hosting

Giữa ứng dụng hay phần mềm có chung một lớp các phần mềm hạ tầng Tuy nhiên, điểm phân biệt chính giữa phần mềm và hạ tầng là hạ tầng thường cung cấp các chuẩn phục vụ mở rộng các tính năng Trong khi đó, phần mềm là chương trình cố định, PaaS sẽ cung cấp các phần mềm hạ tầng và kể cả hệ điều hành Ví dụ, chúng ta có thể xem lõi của một hệ điều hành là một flatform hay có thể xem gói Apache-MySQL-PHP là một platform và chỉ có các đoạn code PHP với cấu trúc CSDL lập nên lớp phần mềm hay lớp ứng dụng

Chính sự ảo hóa là điểm nhấn phân biệt giữa nền tảng (flatform) và bộ ba phần cứng, middleware (được xem là thiết bị trung gian hay là một tầng phần mềm hay các chức năng nằm giữa hai hệ thống, cho phép những hệ thống này trao đổi thông tin hay kết nối với nhau ngay cả khi chúng có platform khác nhau) và phần mềm Trong sự ảo hóa đó, một nền tảng sẽ cung cấp những máy ảo không có hệ điều hành lẫn phần cứng

Các tiêu chuẩn cần có để kết luận “đó chính là một PaaS” như sau:

 Tiêu chuẩn 1: Browser-based development studio – nghĩa là người sử dụng sẽ được cung cấp công cụ phát triển phần mềm trên nền tảng web

 Tiêu chuẩn 2: Seamless deployment to hosted runtime environment – người sử dụng triển