ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ ĐÁM MÂY CHUYÊN NGHIỆP VỚI OWNCLOUD

Điện toán đám mây đang tạo ra một sự thay đổi cơ bản trong kiến trúc máy tính, phát triển phần mềm và các công cụ và tất nhiên, cả trong cách chúng ta lưu trữ, phân phối và sử dụng thông

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, thuật ngữ “Điện toán đám mây” (ĐTĐM) đã khá quen thuộc với những người làm việc trong ngành Công nghệ thông tin và những ngành liên quan khác ĐTĐM quả thực là một cuộc cách mạng Điện toán đám mây đang tạo ra một

sự thay đổi cơ bản trong kiến trúc máy tính, phát triển phần mềm và các công cụ và tất nhiên, cả trong cách chúng ta lưu trữ, phân phối và sử dụng thông tin Sự phát triển của Internet đã làm cho ĐTĐM có tính ứng dụng cao trong các tổ chức, doanh nghiệp và cá nhân dưới hình thức cung cấp các dịch vụ hạ tầng, tài nguyên một cách linh hoạt và nhanh chóng

Mục đích của bài tiểu luận này là trình bày về các mô hình, dịch vụ của công nghệ điện toán đám mây Tìm hiểu các nhà cung cấp dịch vụ đám mây phổ biến hiện nay Đồng thời đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống lưu trữ đám mây dựa trên phần mềm nguồn mở OwnCloud và tiến hành cài đặt thử nghiệm tại Trường Cao đẳng Giao Thông Vận Tải TP.HCM

Em chân thành tri ơn thầy – PGS.TS Nguyễn Phi Khứ, người đã tận tình truyền đạt cho chúng em những tri thức rất bổ ích về môn “Điện toán lưới và đám mây” Cám

ơn những gợi mở mang tính thời sự của thầy về các hướng nghiên cứu trên nền tảng điện toán đám mây Từ đó giúp em có niềm say mê để nghiên cứu sâu hơn về môn học, tạo cho em ý tưởng để đề xuất xây dựng giải pháp mang lại hiệu quả về mặt quản lý cho đơn

vị công tác của mình, cũng như tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành bài tiểu luận này

Nguyễn Tấn Thành – CH1301055

Lớp Cao học khóa 08

MỤC LỤC

I Tổng quan về điện toán đám mây 4

1 Điện toán đám mây là gì? 4

2 Những đặc tính cơ bản của điện toán đám mây 5

3 Các mô hình triển khai điện toán đám mây 6

3.1 Điện toán đám mây riêng (Private Cloud) 6

3.2 Đám mây chung (Community Cloud) 6

3.3 Đám mây công cộng (Public Cloud) 7

3.4 Đám mây lai ghép (Hybrid Clouds) 7

4 Các lớp dịch vụ điện toán đám mây 8

4.1 Phần mềm được cung cấp như dịch vụ (SaaS) 8

4.2 Nền tảng được cung cấp như dịch vụ (PaaS) 10

4.3 Cơ sở hạ tầng được cung cấp như dịch vụ (IaaS) 10

5 Kiến trúc điện toán đám mây 11

6 Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây 12

6.1 Ưu điểm 12

6.2 Nhược điểm 13

II Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây 14

1 Dịch vụ Web Amazon 14

2 Google 21

3 Microsoft 25

4 GoGrid 25

III Xây dựng dịch vụ lưu trữ đám mây dựa trên OwnCloud: 26

1 Phát biểu bài toán lưu trữ dữ liệu tại Trường Cao đẳng GTVT TP.HCM 26

2 Đề xuất mô hình triển khai hệ thống lưu trữ đám mây trường CĐ GTVT TP.HCM 29

3 Quy trình xây dựng hệ thống lưu trữ đám mây với OwnCloud 30

3.1 Giới thiệu phần mềm OwnCloud: 30

3.2 Cấu hình máy chủ thử nghiệm và các thiết bị cần thiết: 31

IV Kết quả thử nghiệm 32

V Kết luận – Hướng phát triển 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

I Tổng quan về điện toán đám mây

1 Điện toán đám mây là gì?

Điện toán đám mây được định nghĩa dưới góc nhìn của các nhà phân tích:

“Điện toán đám mây nói về Công nghệ thông tin (CNTT) dưới dạng dịch vụ Được

cung cấp bởi các tài nguyên CNTT hoàn toàn độc lập với vị trí” - 451 Group

“Điện toán đám mây là một kiểu tính toán trong đó các năng lực CNTT có khả năng mở rộng rất lớn được cung cấp ―dưới dạng dịch vụ qua mạng Internet đến nhiều

khách hàng bên ngoài.” - Gartner

“Một kho tài nguyên cơ sở hạ tầng ảo hóa, có khả năng mở rộng cao và được quản

lý, có thể hỗ trợ các ứng dụng của khách hàng cuối và được tính tiền theo mức độ sử

dụng.” -Forrester Research

“Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng thuận tiện, theo nhu cầu đến một kho tài nguyên điện toán dùng chung, có thể định cấu hình (ví dụ như mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng) có thể được cung cấp và thu hồi một cách nhanh chóng với

yêu cầu tối thiểu về quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ.” - NIST

Điện toán đám mây (ĐTĐM), 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 Ở mô hình ĐTĐM, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các dịch vụ (services), cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ 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

Bắt đầu từ những năm 1980, khi các mô hình tính toán hiệu năng cao phát triển làm tiền đề cho những năm gần đây Bằng cách chia sẻ sức mạnh điện toán ảo, các mức

độ tiện ích sẽ có thể được nâng cao vì những máy chủ sẽ không bị nhàn rỗi, và do đó sẽ giảm chi phí đáng kể trong khi tốc độ phát triển của ứng dụng được gia tăng

2 Những đặc tính cơ bản của điện toán đám mây

Các dịch vụ đám mây đưa ra những đặc tính cơ bản thể hiện mối quan hệ của chúng, và những khác biệt từ các tiếp cận điện toán truyền thống như sau:

 Không nằm ngay tại chỗ (Offsite), có thể được cung cấp bởi một nhà cung cấp thứ ba

 Khả năng tự phục vụ theo nhu cầu

 Được truy cập qua mạng Internet

 Không yêu cầu/Yêu cầu kỹ năng CNTT tối thiểu để triển khai các dịch vụ điện toán đám mây

 Các công nghệ hỗ trợ hoàn toàn vô hình đối với người dùng

 Truy cập qua trình duyệt Web hoặc API của dịch vụ web

 Các tài nguyên được phân bổ riêng hoặc dùng chung

 Là các dịch vụ được đo đếm

Hiện tại có rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau

3 Các mô hình triển khai điện toán đám mây

Hiện nay có 4 mô hình triển khai cho các dịch vụ đám mây, với những phương án dẫn xuất giải quyết những yêu cầu đặc thù

3.1 Điện toán đám mây riêng (Private Cloud)

Điện toán đám mây riêng (ĐTĐMR) là một mô hình điện toán sử dụng nguồn tài nguyên dành riêng cho doanh nghiệp Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa (firewall) công ty và chúng được doanh nghiệp quản lý

3.2 Đám mây chung (Community Cloud)

Các đám mây chung là các đám mây được chia sẻ bởi một số tổ chức và hỗ trợ một cộng đồng cụ thể có mối quan tâm chung Nó có thể được quản lý bởi các tổ chức hoặc một bên thứ ba

3.3 Đám mây công cộng (Public Cloud)

Là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp đám mây quản lý

3.4 Đám mây lai ghép (Hybrid Clouds)

Đám mây lai ghép: là một sự tích hợp của các đám mây công cộng và đám mây riêng Các qui tắc và chính sách sử dụng dịch vụ được tổ chức công bố dựa trên các yêu cầu về an ninh, kiến trúc sao cho các hoạt động và các nhiệm vụ được phép thực hiện như

4 Các lớp dịch vụ điện toán đám mây

Các giải pháp dịch vụ điện toán đám mây được phân thành ba mô hình : SaaS, PaaS, IaaS

4.1 Phần mềm được cung cấp như dịch vụ (SaaS)

Software as a service (SaaS) là tầng kiến trúc của ĐTĐM liên quan tới phần

mềm, và thường được phân phối thông qua môi trường Web - là một môi trường quen

thuộc với hầu hết người dùng, có thể phục vụ cho hàng trăm nghìn khách hàng cùng một lúc (dịch vụ đám mây công cộng) hoặc môi trường mạng dùng riêng gồm các máy tính và thiết bị mạng cài đặt các phần mềm chuyên dụng (dịch vụ đám mây riêng) Về phía người

sử dụng, SaaS đồng nghĩa với việc họ không cần đầu tư mua sắm, sở hữu máy chủ và bản quyền phần mềm Còn đối với nhà cung cấp, họ chỉ phải duy trì một phần mềm ứng dụng

có thể chia sẻ và dùng chung cho nhiều khách hàng, nên chi phí tổng sở hữu rẻ hơn so với cách hosting truyền thống

Hình 2.1 Phần mềm được cung cấp như dịch vụ

4.2 Nền tảng được cung cấp như dịch vụ (PaaS)

Hình 2.2 Nền tảng được cung cấp như dịch vụ Platform as a service (PaaS) là một dạng dịch vụ biến thể từ SaaS, nhưng khi

dựa trên công nghệ ĐTĐM đã trở thành một loại dịch vụ đám mây mới để cung cấp nền tảng vận hành các ứng dụng Một tổ chức hay doanh nghiệp có thể xây dựng ứng dụng chạy trên PaaS của nhà cung cấp dịch vụ đám mây và phân phối lại cho người sử dụng hay khách hàng của mình

4.3 Cơ sở hạ tầng được cung cấp như dịch vụ (IaaS)

Infrastructure as a service (IaaS) là tầng thấp nhất của ĐTĐM, nơi tập hợp các

tài sản vật lý như các phần cứng máy chủ, hệ thống lưu trữ và các thiết bị mạng, được chia sẽ và cung cấp dưới dạng dịch vụ IaaS cho các tổ chức hay doanh nghiệp khác nhau Cũng giống như dịch vụ PaaS, ảo hóa là công nghệ được sử dụng rộng rãi để tạo ra cơ chế chia sẽ và phân phối các nguồn tài nguyên theo yêu cầu Ví dụ về các dịch vụ IaaS như IBM BlueHouse, Vmware, Amazon EC2, Microsoft Azure Platform, Sun Parascale Cloud Storage

Hình 2.3 Cơ sở hạ tầng được cung cấp như dịch vụ

5 Kiến trúc điện toán đám mây

Phần lớn hạ tầng cơ sở của ĐTĐM 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 ĐTĐM là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có nhu cầu của khách hàng Các dịch vụ thương mại

sẽ phải đáp ứng được yêu cầu về từ phía khách hàng và thông thường phải thông qua mức thỏa thuận dịch vụ (Service leve agreement) Ngoài ra, các tiêu chuẩn mở (Open standard) và phần mềm mã nguồn mở (open source software) cũng góp phần phát triển ĐTĐM

Tất cả các tài nguyên tính toán (phần cứng, phần mềm) được tổ chức thành catalog các dịch vụ (Services Catalog) Các dịch vụ này được cung cấp lên mạng Internet ở các Server trong các đám mây thông qua các công cụ cung cấp dịch vụ (Provisioning Tool)

Các dịch vụ được tương tác với người dùng (User Interaction Interface) Tất cả các dịch

vụ được quản lý bởi Quản trị hệ thống (System Management) và được theo dõi bởi hệ thống giám sát (Monitoring & Metering)

6 Ưu và nhược điểm của điện toán đám mây

6.1 Ưu điểm

 Tính linh động : Người dùng 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 không muốn (Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó của nó)

 Giảm bớt phí : Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn giảm phần

lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ Việc tập hợp ứng dụng của nhiều

tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệu năng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa

 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 kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâm đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý

 Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu trữ 1

cách phân tán tại nhiều cụm 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

 Bảo mật : Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các chuyên gia

bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như giảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác nhau → trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6 Đây là 1 cách chia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau)

 Bảo trì dễ dàng : Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ không

cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa Và các lập trình viên cũng dễ dàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình

6.2 Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm mà điện toán đám mây mang lại thì nó vẫn còn những nhược điểm như:

 Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán đám

mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một mục đích nào khác?

 Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người dùng

không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời gian nào

đó khiến ảnh hưởng đến công việc?

 Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ ngừng

hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải sao lưu

dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân Điều này sẽ mất nhiều thời gian Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị mất và không thể phục hồi được

 Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu : Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng có thể

chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cấp từ đám mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động

 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

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

II Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây

Nền tảng dịch vụ đám mây vẫn còn trong giai đoạn xây dựng, nhưng các nhà kinh doanh lớn như Microsoft, IBM, Amazon, Google, Salesforce, đã có những đầu tư đáng

kể cho tương lai trong việc cung ứng dịch vụ đám mây

1 Dịch vụ Web Amazon

Amazon là hãng bán lẻ lớn nhất trên thế giới, và để hỗ trợ các hoạt động hằng ngày, Amazon là một trong những trung tâm dữ liệu tiên tiến nhất trên thế giới Việc xử lí hàng triệu giao dịch mỗi giờ yêu cầu một cơ sở hạ tầng giao dịch cấp cao và nó không chỉ cung cấp tính ổn định, tốc độ mà còn giảm chi phí chuyển đổi Amazon đã đạt được điều này bằng cách xây dựng một cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu tự động triển khai hệ điều hành

ảo và máy chủ lưu trữ Amazon quyết định kiếm tiền từ sở hữa trí tuệ này bằng cách cho thuê nền tảng của họ và các dịch vụ lưu trữ để các lập trình viên và nhà cung cấp dịch vụ độc lập (ISVs) phát triển và lưu trữ ứng dụng Năm dịch vụ mà nền tảng đám mây của Amazon cung cấp :

 Elastic Compute Cloud (EC2)

Hình 6-1 Trang chủ dịch vụ web Amazon (http://aws.amazon.com/)

Từ góc nhìn của lập trình viên có 3 phần quan trọng trong trang này : Sản phẩm & Dịch

vụ (Products & Services ) , Đăng kí (Signup) – đăng kí tài khoản miễn phí, và Lập trình

viên (Developers) – chứa các tài nguyên để xây dựng phần mềm với các công nghệ được

hỗ trợ như : Java, PHP, Ruby,Windows & Net

Amazon EC2

Amazon EC2 là môi trường tính toán ảo cung cấp khả năng tính toán trong đám mây Các lập trình viên có thể tạo , khởi động và tắt máy ảo theo nhu cầu Máy ảo hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau như Red Hat Enterprise, Linux, Windows Server 2003, Oracle Enterprise Linux, OpenSolaris, openSUSE Linux, Ubuntu Linux, Fedora, Gentoo Linux, và Debian Máy ảo cũng hỗ trợ nhiều phần mềm như Oracle 11g, Microsoft SQL Server 2005 Standard Edition, Apache Web Server, IIS / ASP.Net, Java Application Server, Jboss Enterprise Application Platform,…

Hình 6-2 : Trang chủ Amazon EC2

Amazon SimpleDB

Amazon SimpleDB là một dịch vụ cơ sở dữ liệu đám mây cung cấp các chức năng

cơ sở dữ liệu để lưu trữ dữ liệu chỉ mục và hàng đợi Simple DB không phải là một cơ sở

dữ liệu quan hệ trong đám mây nhưng là một phương tiện lưu trữ để lưu trữ và lấy dữ liệu

Hình 6-3 Trang chủ Amazon SimpleDB

Amazon Simple Storage Service (S3)

Amazon S3 là một cơ sở dữ liệu đám mây, được sử dụng để lưu trữ và lấy dữ liệu qua internet Đây là cơ sở hạ tầng lưu trữ dữ liệu mà Amazon chạy các trang riêng của nó trên toán cầu Các lập trình viên có thể tận dụng cơ sở hạ tầng lưu trữ chất lượng tương

tự Amazon S3 chứa 3 khái niệm lưu trữ : object, bucket, và key Object là đối tượng nền tảng trong S3, chứa các dữ liệu và siêu dữ liệu (metadata) ,và kích thước tối đa có thể là 5GB Các object có thể được lưu trữ trong bucket Bucket cung cấp một namespace duy nhất để chứa các object Key dùng để nhận biết các object trong bucket

Hình 6-4: Trang chủ Amazon S3

Amazon CloudFront

Amazon CloudFront là một mạng phân phối dữ liệu để chuyển đổi nội dung Amazon CloudFont hoạt động cùng với Amazon S3 để cung cấp các bản sao của đối tượng từ vị trí gần nhất đến ứng dụng đang gọi Ví dụ, nếu bạn có một ứng dụng đang chạy trong một trung tâm dữ liệu ở châu Á, Amazon CloudFront có thể cung cấp các đối tượng từ vị trí Á của bạn

Hình 6-5: Trang chủ Amazon CloudFont