Ðiện toán ðám mây và máy chủ ảo

-Với điện toán 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, hỗ trợ những m

PHỤ LỤC

Lời nói đầu:

Ngày nay,nền kinh tế đang trên đà tăng trưởng mạnh Cùng với nó là sự tiến

bộ vượt bậc của nền khoa học công nghệ,đặc biệt là công nghệ thông tin Máy tính

đã giúp con người rất nhiều từ tối ưu hóa công việc,giảm thời gian làm việc,tănghiệu suất và mang lại hiệu quả cao Với tình hình phát triển như hiện nay thì bất cứmột cơ quan,tổ chức,cá nhân nào cũng cần một hệ thống máy chủ cũng như lượngthông tin đáp ứng tối đa cho quá trình xử lý công việc

Điện toán đám mây và máy chủ ảo ra đời, là giải pháp tối ưu hóa côngviệc,tối giản hóa chi phí Đó cũng chính là đề tài mà nhóm đã thực hiện trong thờigian qua: “ Tìm hiểu về Điện toán đám mây và máy chủ ảo” Do thời gian hạn chế

và khả năng không cho phép, nhóm chỉ có thể tìm hiểu được 1 phần nhỏ về Điệntoán đám mây và máy chủ ảo

Trong nội dung mà nhóm đã tìm hiểu, không thể tránh khỏi những sai sót,mong thầy giáo có những ý kiến đóng góp để nhóm hiểu kỹ hơn và hoàn thiện bàibáo cáo

Các thành viên trong nhóm xin chân thành cảm ơn!

A.ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

1 Lịch sử

-Thuật ngữ điện toán đám mây xuất hiện bắt nguồn từ ứng dụng Điện toán lưới (grid computing) trong thập niên 1980, tiếp theo là Điện toán nhu cầu(utility computing) và Phần mềm dịch vụ (SaaS) Điện toán lưới đặt trọng tâm vào việc di chuyển một tải công việc (workload) đến địa điểm của các tài nguyên điện toán cần thiết để sử dụng Một lưới là một nhóm máy chủ mà trên đó nhiệm vụ lớn được chia thành những tác vụ nhỏ để chạy song song, được xem là một máy chủ ảo.

-Với điện toán 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, hỗ trợ những môi trường không phải là điện toán lưới như Web ba lớp chạy các ứng dụng truyền thống hay ứng dụng Web 2.0.

2 Khái niệm

-Điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng dụng Thay vì việc bạn sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước mắt, có thể sờ được, có thể tự bạn ấn nút bật tắt được) thì nay bạn sẽ sử dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường Internet

3 Kiến trúc

Điểm chủ yếu trong cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây hiện nay bao gồm các dịch vụ tin cậy được phân phối qua trung tâm dữ liệu và được xây dựng trên các máy chủ với các công nghệ ảo hóa khác nhau Các dịch vụ này có thể truy cập được từ bất kỳ nơi nào trên thế giới, và “đám mây” là điểm truy cập duy nhất đáp ứng tất cả nhu cầu của người dùng máy tính Việc cung cấp đám mây phải phù hợp với yêu cầu của khách hàng

về chất lượng dịch vụ và mức độ chấp nhận của dịch vụ Các tiêu chuẩn mở và phần mềm nguồn mở cũng quyết định đến sự lớn mạnh của điện toán đám mây.

Kiến trúc đám mây gồm: nền tảng đám mây (Cloud Platform), các dịch vụ đám mây (Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ đám mây (Cloud Storage).

4 Thành phần

Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động qua lại lẫn nhau:

Hình 2: Thành phần của điện toán đám mây

a) Client (Lớp Khách hàng):

-Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây Chẳng hạn máy tính và đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)… b) Application (Lớp Ứng dụng):

-Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như

một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ.

- Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông

- Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”.

c) Platform (Lớp Nền tảng):

-Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu

trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó

d) Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng):

-Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa Thay vì khách

hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server).

e) Server (Lớp Server - Máy chủ):

-Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây

dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ.

5 Các dịch vụ điện toán đám mây cung cấp

Cloud Computing cung cấp 3 dịch vụ : dịch vụ phần mềm – SaaS, dịch vụ hướngnền tảng – PaaS, dịch vụ hạ tầng – IaaS hình 2 dưới đây mô tả kiến trúc 3 dịch vụnày :

Hình 2 : Các mô hình Cloud cung cấp

Trong đó đặc điểm các mô hình như sau :

- Dịch vụ phần mềm – SaaS : cung cấp các ứng dụng hoàn chỉnh như một dịch

vụ theo theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt

- Dịch vụ hướng nền tảng – PaaS: cung cấp nền tảng điện toán cho phép

- Dịch vụ hạn tầng – IaaS : cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm năng lực tínhtoán, khong gian lưu trữ, kết nối mạng tới khách hàng.

6 Cách thức hoạt động của điện toán đám mây

-Tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.

Hạ tầng thiết bị được chứa ở lớp Back-End, và giao diện người dùng của các ứng dụng được chứa tại lớp Front-End

-Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thông qua giao diện người dùng Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến,

họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây”

-Lớp Back-end bao gồm các cấu trúc phần cứng và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó -Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng như sử dụng máy tính cá nhân Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường.

7 Sự khác biệt giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống

Trong mô hình điện toán truyền thống, các cá nhân, doanh nghiệp sẽ xây dựng riêng cơ

sở hạ tầng kỹ thuật để tự cung cấp các dịch vụ cho các hoạt động thông tin đặc thù của mình Với mô hình này, mọi thông tin sẽ được lưu trữ, xử lý nội bộ và họ sẽ trả tiền để triển khai, duy trì cơ sở hạ tầng đó (mua thiết bị phần cứng, phần mềm chuyên dụng, trả lương cho bộ phận điều hành ).Khác với mô hình điện toán truyền thống, điện toán đám mây lưu trữ và xử lý toàn bộ thông tin trong đám mây Internet Mọi công nghệ, kỹ thuật,

cơ sở hạ tầng cũng như chi phí triển khai trong đám mây sẽ do nhà cung cấp đảm bảo xây dựng và duy trì Do đó, thay vì phải đầu tư từ đầu rất nhiều tiền cho chi phí xây dựng cơ

sở hạ tầng riêng, các cá nhân, doanh nghiệp trong quá trình hoạt động sẽ chỉ phải trả số tiền vừa đủ theo nhu cầu sử dụng của mình (pay-for-what-you-use).

Như vậy, mô hình này có rất nhiều lợi ích như sử dụng hợp lý nguồn vốn, điều hòa chi tiêu tính toán theo thực tế sử dụng, luôn hưởng năng suất tính toán theo cam kết của nhà cung cấp dịch vụ, tận dụng được sức mạnh của Internet và các siêu máy tính, giảm cơ bản trách nhiệm quản lý hệ thống CNTT nội bộ.

II Mô hình điện toán đám mây điển Google

hình-1 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống lưu trữ dữ liệu của Google

-Nền tảng của đám mây Google là hệ thống với tên gọi Google File System Đó là một hệ thống máy tính phân tán xử lý các yêu cầu thông tin nhờ các lệnh xử lý tập tin cơ bản như open, read và write (mở, đọc

và ghi) Toàn bộ hệ thống file này bao gồm những mạng lưới được gọi

là clusters

-Cách thức hoạt động của Google File System:

Google File System sẽ dựa vào các máy chủ chính (master server) để điều phối các yêu cầu dữ liệu (data request) – mỗi một cluster sẽ bao gồm một máy chủ chính.

• Khi người dùng tương tác với thông tin lưu trữ trên đám mây, các hành động của người dùng sẽ được chuyển thành các yêu cầu dữ liệu Có thể

là các yêu cầu đơn giản, như xem một file, hoặc lưu file mới lên đám

mây Máy tính của người dùng lúc này được coi là một client (máy trạm)

– là thiết bị gửi yêu cầu dữ liệu tới các máy khác trong đám mây của Google

• Cuối cùng, một máy chủ master sẽ nhận các yêu cầu này và gửi một bản tin tới những cỗ máy chứa dữ liệu của Google – những cỗ máy này được

Googe gọi là chunkservers Chunkserver sẽ gửi dữ liệu trực tiếp cho

máy client – thông tin không bao giờ chạy qua máy chủ master.

Google File System

-Ví dụ người dùng muốn lưu một dữ liệu mới, quá trình này diễn ra như sau: Đầu tiên, yêu cầu ghi dữ liệu của bạn sẽ được gửi tới máy chủ master

Máy chủ này sẽ chọn một chunkserver lưu chữ dữ liệu tích hợp để phản hồi lại yêu cầu của người dùng – chunkserver này sẽ được gọi là primary replica chunkserver

Máy chủ master sẽ cho máy client biết vị trí của các replica chunkserver lưu trữ tập tin của người dùng Khi người dùng thay đổi nội dung tập tin, sự thay

đổi này sẽ gửi tới replica chunkserver đầu tiên mà máy của người dùng kết nối tới Yêu cầu ghi dữ liệu này sẽ được lặp lại trong hệ thống tới tất cả repleca chunkserver còn lại, bao gồm cả primary replica Lúc này, primary replica mới ghi dư liệu thực sự và gửi một bản tin tới các replica khác để các replica này cùng ghi dữ liệu Khi tất cả các replica ghi dữ liệu thành công và gửi bản tin xác nhận lại cho primary replica, thì primary replica mới thông báo tới máy client.

2 Ứng dụng của google với điện toán đám mây Google Cloud Connect

Google Cloud Connect

Google Cloud Connect: kết hợp đám mây điện toán và API (application programming interface) của Microsoft Office Sau khi cài một plug-in cho bộ Microsoft Office, người dùng có thể lưu tập tin của bạn lên đám mây Tập tin này

sẽ trở thành tập tin chính cho tất cả mọi người trong nhóm của người dùng sử dụng Google Cloud Connect sẽ gán cho mỗi file một địa chỉ URL duy nhất Người dùng có thể chia sẻ địa chỉ URL này với những người khác để họ có thể xem được tài liệu Nếu người dùng ai đó trong nhó có thể chỉnh sửa tài liệu này, thì người đó

có thể download và mở tập tin bằng Microsoft Office.

Google Cloud Print

-Google Cloud Print là dịch vụ cho phép người dùng thực hiện việc in ấn qua mạng Internet, dù người dùng ở xa máy in vẫn có thể thực hiện lệnh in với chiếc máy in ở nhà.

Để sử dụng Google Cloud Print, người dùng cần có

• Một tài khoản Google.

• Một ứng dụng, phần mềm hoặc trang web tương thích với dịch vụ Google Cloud Print.

• Một máy in có tính năng cloud-ready (sẵn sàng với khả năng in qua đám mây điện toán), hoặc một máy in nối với máy tính kết nối vào internet.

Google Cloud Print Google Cloud Music

Google Cloud Music

Ở mức đơn giản nhất, Google Music là dịch vụ lưu trữ đám mây kết hợp với giao diện nghe nhạc đơn giản Người dùng có thể tải các bài hát lên tài khoản Google Music và nghe chúng thông qua bất kỳ thiết bị kết nối internet nào sử dụng phần mềm Google Music Google cho phép upload tới 20.000 bài hát miễn phí, mỗi bài

có kích thước tối đa 250 megebyte Điều này có thể ngăn cản người dùng chuyển những bản nhạc sang file chất lượng quá cao.

Google Music hỗ trợ định dạng MP3, AAC với tất cả các hệ điều hành Với hệ điều hành Window Google hỗ trợ thêm file dạng WMA và OGG cho các máy tính chạy Linux

III Đánh giá về mô hình "Điện toán đám mây"

1 Ưu điểm

a Tốc độ xử lý nhanh, cung cấp cho người dùng những dịch vụ nhanh chóng và giá thành rẻ dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng tập trung (đám mây).

b Chi phí đầu tư ban đầu về cơ sở hạ tầng, máy móc và nguồn nhân lựa của người

sử dụng điện toán đám mây được giảm đến mức thấp nhất.

c Không còn phụ thuộc vào thiết bị và vị trí địa lý, cho phép người dùng truy cập

và sử dụng hệ thống thông qua trình duyệt web ở bất kỳ đâu và trên bất kỳ thiết bị nào mà họ sử dụng (chẳng hạn là PC hoặc là điện thoại di động…)

d Chia sẻ tài nguyên và chi phí trên một địa bàn rộng lớn, mang lại các loại ích cho người dùng như:

• Tập trung cơ sở hạ tầng tại một vị trí giúp người dùng không tốn nhiều giá

• Công suất xử lý nhanh hơn do tài nguyên được tập trung Ngoài ra, người dùng không cần phải đầu tư về nguồn nhân lực quản lý hệ thống.

• Khả năng khai thác và hiệu suất được cài thiện hơn 10-20% so với hệ thống máy tính cá nhân thông thường.

e Với độ tin cậy cao, không chỉ giành cho người dùng phổ thông, điện toán đám mây phù hợp với các yêu cầu cao và liên tục của các công ty kinh doanh và các nghiên cứu khoa học Tuy nhiên, một vài dịch vụ lớn của điện toán đám mây đôi khi rơi vào trạng thái quá tải, khiến hoạt động bị ngưng trệ Khi rơi vào trạng thái này, người dùng không có khả năng để xử lý các sự cố mà phải nhờ vào các chuyên gia từ đám mây tiến hành xử lý.

f Khả năng mở rộng được, giúp cải thiện chất lượng các dịch vụ được cung cấp trên “đám mây”.

g Khả năng bảo mật được cài thiện do sự tập trung về dữ liệu.

h Các ứng dụng của điện toán đám mây dễ dàng để sửa chữa hơn bởi lẽ chúng không được cìa đặt cố định trên một má tính nào Chúng cũng dễ dàng hỗ trợ và cài thiện về tính năng.

i Tài nguyên sử dụng của điện toán đám mây luôn được quản lý và thống kê trên từng khách hàng và ứng dụng, theo từng ngày, từng tuần, từng tháng Điều này đảm bảo cho việc định lượng giá cả của mỗi dịch vụ do điện toán đám mây cung cấp để người dùng có thể lựa chọn phù hợp.

a 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?

b 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?

c 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.

Dữ liệu chứa trên các "đám mây" sẽ phải giao phó toàn bộ"số phận" cho "đám

mây

d 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 cáp 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.

e 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 Tuy nhiên, đây không thực

sự là vấn đề của riêng “điện toán đám mây”, bởi lẽ tấn công đánh cắp dữ liệu là vấn đề gặp phải trên bất kỳ môi trường nào, ngay cả trên các máy tính cá nhân.

B.MÁY CHỦ ẢO VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

I.Khái niệm

1 Khái niệm máy chủ ảo

Ảo hóa là 1 công nghệ được thiết kế để tạo ra tầng trung gian giữa hệ thống phầncứng và phần mềm chạy trên nó

Ảo hoá là công nghệ tiên tiến nhất trong một loạt các cuộc cách mạng công nghệnhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống cho phép tăng hiệu suất làm việc của máy tính

lên một cấp độ chưa từng có Ở mức đơn giản nhất, ảo hóa cho phép bạn sử dụng ít

nhất một máy tính hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau trên một phầncứng duy nhất Ví dụ, với ảo hóa,bạn có thể đồng thời sử dụng một máy Linux vàmột máy Windows cùng trên một hệ thống Hay bạn có thể dùng một máy bànWindows95 và một máy bàn Windows XP trên một trạm máy

Máy chủ ảo( Virtual Private Server - VPS) là mộ phương pháp phân vùng mộtmáy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi máy chủ đã có khả năng củariêng.Máy chủ ảo là giải pháp giúp tạo ra nhiều máy chủ chia sẻ tài nguyên củamột hệ thống phần cứng Mỗi máy chủ ảo là một hệ thống hoàn toàn riêng biệt,chạy hệ điều hành riêng có toàn quyền quản lý và khởi động lại hệ thống thống bất

cứ lúc nào

Máy chủ thực ra cũng là một máy tính nhưng có cấu hình,tính năng và các chứcnăng lớn hơn hẳn các máy tính thông thường Nó dùng làm trung tâm liên kếtcác máy tính và thiết bị mạng trong một cơ quan, tổ chức lại với nhau,là mộttrung tâm dữ liệu nơi chia sẻ và lưu trữ dữ liệu.Và các dữ liệu này luôn sẵn sàngđối với người dùng hợp lệ được phép truy cập vào nó Nói chung máy chủ làmột máy tính mà nó cung cấp các dịch vụ đang chạy trên nó cho nhiều máy tínhkhác Các dịch vụ đó có thể như là :

 File service

 Database service

Ảo hóa có nguồn gốc từ việc phân chia ổ đĩa, chúng phân chia một máy chủ thựcthành nhiều máy chủ con Một khi máy chủ thực được chia, mỗi máy chủ con cóthể chạy một hệ điều hành và các ứng dụng độc lập.