Giáo trình điện toán đám mây

full giáo trình môn điện toán đám mây tài liệu chọn lọc môn điện toán đám mây tài liệu chuẩn tài liệu giảng dạy môn điện toán đám mây tài liệu giảng dạy trong trường đại học full giáo trình môn điện toán đám mây tài liệu chọn lọc môn điện toán đám mây tài liệu chuẩn tài liệu giảng dạy môn điện toán đám mây tài liệu giảng dạy trong trường đại học

Cloud Computing

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Mạc Văn Quang

MÔ TẢ VẤN TẮT HỌC PHẦN

Học phần gồm:

Các khái niệm về điện toán đám mây

Các mô hình điện toán đám mây

Dịch vụ điện toán đám mây

Công nghệ ảo hóa

Lưu trữ và xử lý dữ liệu

An toàn và bảo mật

NHIỆM VỤ CỦA SINH VIÊN

- Nghiên cứu trước giáo trình, tài liệu học tập;

- Tham gia đầy đủ các giờ lên lớp;

- Tham gia kiểm tra giữa kỳ và thi kết thúc học phần

TÀI LIỆU HỌC TẬP

Giáo trình: Huỳnh Quyết Thắng (2014), Điện toán đám mây, NXB

Bách khoa Hà Nội

Tài liệu tham khảo:

Huỳnh Quyết Thắng (2015), Báo cáo tổng hợp kết quả đề tài KHCN

cấp nhà nước KC01.01/11-15: “Nghiên cứu làm chủ công nghệ dịch

vụ đám mây”.

Dan C Marinescu (2012), Cloud Computing: Theory and Practice.

Computer Science Division, Department of Electrical Engineering &Computer Science University of Central Florida, Orlando, FL

TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ SV

Điểm thi kết thúc học phần: 70%

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Thời lượng: 6 tiết

Phân phối: 4 tiết LT, 2 tiết thảo luận BTL

KHÁI NIỆM ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

LỊCH SỬ RA ĐỜI

LỊCH SỬ RA ĐỜI

sản xuất hàng loạt lớn, khái niệm phân công lao động, sử dụng năng lượng điện

Cách mạng công nghiệp thứ 3

Trên cơ sở sử dụng

kỹ thuật điện tử, CNTT và sản xuất tự động

Cách mạng công nghiệp thứ 4

Trên cơ sở sử dụng các Không gian điều khiển.

Mức độ phức tạp

Thời gian

Bộ Điều khiển lập trình đầu

tiên,1969

Máy dệt cơ đầu tiên trên thế giới 1784

Băng chuyền tự động đầu tiên trong lò sát sinh, Cincinati, 1870

?

CMCN 1.0

CMCN 2.0

CMCN 3.0

CMCN 4.0

Không gian sống thông minh

Y tế thông minh

Cách mạng Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0)

Cách mạng Công nghiệp 4.0 liên quan đến

móc, thiết bị, công việc được kết nối mọi

Trong khái niệm mới này nhà ở, trường học, nhà máy, doanh nghiệp, hệ thống logistics, cơ quan công quyền truyền thống

minh hơn

“Chúng ta đang tiến tới một cuộc cách

mạng công nghệ, công nghiệp làm thay đổi cơ bản lối sống, phong cách làm việc

và cách thức giao tiếp Xét về phạm vi, mức độ và tính phức tạp, sự dịch chuyển này không giống với bất kỳ điều gì mà

con người từng trãi qua”

GS Klaus Schwab

Industry 4.0

KG ĐIỀU KHIỂN

Điện toán đám mây

- Khách hàng & Nhà cung cấp gần gũi

- Linh hoạt

- Đáp ứng cao nhất các yêu cầu khác nhau

- Sản xuất theo nhu cầu

INTERNET KẾT NỐI VẠN VẬT

MÁY IN 3D SẢN XUẤT LINH HOẠT.

CÔNG NGHỆ NANO VẬT LIỆU MỚI ROBOT XE KHÔNG NGƯỜI LÁI

- Tạo mẫu nhanh

- Loại bỏ hao phí

- Đáp ứng mọi nhu cầu

- Kỹ thuật tiên tiến

- Tạo ra những sản phẩm độc đáo

- Tự động hóa toàn diện

- Chi phí thấp

- Kết nối toàn diện

- Tăng sự an toàn

NHÀ MÁY TƯƠNG LAI

TÀI NGUYÊN TƯƠNG LAI

KHÁCH HÀNG

- Năng lượng xanh và tái sinh

- Năng lương thay thế

Một số dự đoán vào 2025

– 10% người dân mặc các loại quần áo kết nối với internet

– 90% người dân có thể lưu trữ dữ liệu không giới hạn và miễn phí (có kèm quảng cáo)

– 1 nghìn tỷ cảm biến kết nối với internet

– Dược sĩ rô bốt đầu tiên ở Mỹ

– 10% kính đọc sách kết nối với internet

– 80% người dân hiện diện số trên internet

– Chiếc ô tô đầu tiên được sản xuất hoàn toàn bằng công nghệ in 3D – Chính phủ đầu tiên thay thế điều tra dân số bằng các nguồn dữ liệu lớn

– Chiếc điện thoại di động cấy ghép trên cơ thể người đầu tiên được thương mại hóa

– 5% sản phẩm tiêu dùng được in bằng công nghệ in 3D

– 90% dân số sử dụng điện thoại thông minh và thường xuyên truy

NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH

NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH

Y TẾ THÔNG MINH

THÀNH PHỐ THÔNG MINH

Hệ thống giao thông thông minh

Camera

28

Phần mềm điều phối giao thông tuyến Võ Văn Kiệt

❖ Nhận lưu lượng đếm xe và bộ phát hiện hành của chương trình đếm xe

❖ Thực hiện chay chương trình mô phỏng, đánh giá và đề xuất bộ đèn tối ưu

Hệ Thống Điều Khiển Đèn Giao Thông

LỊCH SỬ RA ĐỜI

LỊCH SỬ RA ĐỜI

JCR Licklider, đưa ra ý tưởng về “mạng máy

tính giữa các ngân hà”, tiền đề cho sự ra đời

của ARPANET vào năm 1969

Tầm nhìn của ông đã cho phép mọingười trên toàn cầu được kết nối vớinhau, các chương trình truy cập và dữliệu ở trang web nào, từ bất cứ nơi nào

“Đó là một tầm nhìn có vẻ rất giống như những gì chúng ta

LỊCH SỬ RA ĐỜI

Năm 1999, sự xuất hiện của Salesforce.com

đánh dấu cột mốc đầu tiên của điện toán đám

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

“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”

Theo Wikipedia

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

“Điện toán đám mây là một mô hình cho phép thuận tiện, truy cập mạng theo yêu cầu đến một nơi chứa các nguồn tài nguyên tính toán có thể chia sẻ và cấu hình được (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ), có thể được cung cấp và phát hành nhanh chóng với nỗ lực quản lý hoặc tương tác với nhà cung cấp tối thiểu”.

Viện quốc gia về chuẩn hóa và công nghệ của Mỹ NIST

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

“Điện toán đám mây là

một kiểu tính toán trong đó

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

“Một kho tài nguyên cơ sở

Công ty nghiên cứu thị

trường của Hoa Kỳ

Forrester Research

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

Ý tưởng cơ bản của điện toán đám mây là việc tính

toán (computing) sẽ trở lên độc lập về địa điểm

(location) và thiết bị (device), điều này có nghĩa rằng

thông tin được lưu trữ ở đâu không quan trọng mà

Điều này cho phép tính toán các nhiệm vụ và

thông tin được sẵn sàng ở mọi lúc, mọi nơi từ

bất kể thiết bị gì miễn là có truy cập Internet

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LÀ GÌ?

Điển hình như dịch vụ lưu trữ trực tuyến của Google

(Googe Drive), của Microsoft (One Drive), … hoặc

dịch vụ Word/Excel sử dụng thông qua internet trong

Cần điện toán đám mây để làm gì?

Về bản chất, điện toán đám mây là một cấu trúc cho phépbạn truy cập vào các ứng dụng hoặc dịch vụ cư trú tại mộtđịa điểm khác thông qua môi trường mạng

Lợi ích là không phải mua server, không phải cài quá nhiềucác ứng dụng, dịch vụ trên PC

Nó cũng thuận tiện cho việc truy cập ứng dụng, dịch vụ từ

xa bằng cách đăng nhập và sử dụng các ứng dụng trên Điệntoán đám mây bất cứ lúc nào, nơi nào

Khi nào nên sử dụng điện toán đám mây?

Khi sử dụng điện toán đám mây, bạn nên cân nhắc các vấn

ĐTĐM có thể làm được gì?

Điện toán đám mây mang đến cho bạn các ứng dụng cũng như cách tương tác với ứng dụng và chia sẻ dữ liệu cho bạn để bạn làm việc với các ứng dụng trên Điện toán đám mây giống như làm việc trên máy PC.

Phổ biến nhất là các ứng dụng lưu trữ (storage)

và cơ sở dữ liệu (database )

Ứng dụng lưu trữ (Cloud Storage)?

Ứng dụng lưu trữ cho phép bạn lưu dữ liệu trên Điện toán đám mây như Google Drive, One Drive…

Nếu bạn thuê không gian lưu trữ từ một nhà cung cấp, bạn không phải cần mua thiết bị, bảo trì và vận hành thiết bị nên chi phí giảm đi nhiều, hơn nữa dữ liệu lưu trữ ít khi bị mất mát

Ứng dụng cơ sở dữ liệu (Database)?

Cơ sở dữ liệu là kho lưu trữ thông tin với các liên kếttrong thông tin có thể giúp cho quá trình tìm kiếm dữliệu được đầy đủ, nhanh chóng

Các Server lớn đặt ở nhiều nơi trên thế giới được cài đặt

cơ sở dữ liệu phân tán như Amazon SimpleDB

Cơ sở dữ liệu này cho phép lưu trữ lượng thông tin lớngiúp cho khách hàng ngồi ở một nơi mà có thể truy cậpthông tin từ nhiều server thông qua cơ sở dữ liệu phân

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

 Tự phục vụ theo yêu cầu

Khách hàng có thể đơn phương thiết lập nguồn lực tính toán để đáp ứng yêu cầu như: thời gian

sử dụng máy chủ, dung lượng lưu trữ cũng như khả năng tự động tương tác khi có yêu cầu mà không cần phải nhân lực tương tác với nhà

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

Sự truy cập mạng rộng rãi

Hỗ trợ khả năng truy cập thông qua mạng máy tính và các thiết bị chuẩn mà không yêu cầu nền tảng cấu hình cao (như điện thoại di động, máy tính xách tay, PDA,…).

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

Tài nguyên chia sẻ độc lập với vị trí địa lý:

Tài nguyên máy tính của nhà cung cấp dịch vụ được tổchức để phục vụ cho tất cả các khách hàng thông qua môhình “multi-tenant” (nhiều người thuê), với mô hình nàycác tài nguyên vật lý và tài nguyên ảo hóa khác nhauđược cấp phát và thu hồi một cách tự động theo nhu cầucủa khách hàng

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

Tính mềm dẻo (khả năng co giãn nhanh)

Khả năng này của điện toán đám mây cho phép cung cấpnhanh và dễ dàng co dãn để mở rộng hoặc thu nhỏ hệthống một cách nhanh chóng theo yêu cầu của kháchhàng Khi nhu cầu tăng, hệ thống sẽ tự động mở rộngbằng cách thêm tài nguyên Khi nhu cầu giảm, hệ thống

sẽ tự động giảm bớt tài nguyên

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

 Chi phí trả theo nhu cầu sử dụng:

Khả năng co giãn giúp cho nhà cung cấp sử dụng tàinguyên hiệu quả, tận dụng triệt để tài nguyên dư thừa,phục vụ được nhiều khách hàng Đối với người sử dụngdịch vụ, khả năng co dãn giúp giảm chi phí do người sửdụng chỉ phải trả phí cho những tài nguyên thực sựdùng

ĐẶC TÍNH CỦA ĐTĐM

 Dịch vụ đo lường:

Hệ thống điện toán tự động kiểm soát và tối ưu hóanguồn lực sử dụng bằng cách sử dụng khả năng đolường ở một vài mức trừu tượng phù hợp với các loạidịch vụ khác nhau.Việc sử dụng tài nguyên có thể đượckiểm soát, giám sát, báo cáo cung cấp thông tin minhbạch việc sử dụng dịch vụ đối với cả nhà cung cấp và

CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG ĐTĐM

 Công nghệ ảo hóa

Công nghệ ảo hóa là công nghệ cho phép tạo ra các thực thể ảo có tính năng tương đương như các thực thể vật lý, ví dụ như thiết bị lưu trữ, bộ

vi xử lý,…

CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG ĐTĐM

 Công nghệ tính toán phân tán, hệ phân tán

ĐTĐM là một dạng hệ phân tán xuất phát từ yêu cầu cung ứng dịch vụ cho lượng người sử dụng khổng

lồ Tài nguyên tính toán của ĐTĐM là tổng thể kết hợp của hạ tầng mạng và hàng nghìn máy chủ vật lý phân tán trên một hay nhiều trung tâm dữ liệu số (data centers).

CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG ĐTĐM

 Công nghệ Web 2.0

Web 2.0 phát triển làm xóa đi khoảng cách về thiết

kế giao diện giữa ứng dụng máy tính thông thường

và ứng dụng trên nền web, cho phép chuyển hóa ứng dụng qua dịch vụ trên nền ĐTĐM mà không ảnh hưởng đến thói quen người sử dụng.

ƯU ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Triển khai nhanh chóng

Khả năng mở rộng và triển khai nhanh chóng (cung cấp kịp thời năng lực tính toán và cơ sở hạ tầng).

Giảm chi phí

Giảm nhu cầu cơ sở hạ tầng CNTT, bao gồm cả chi phí đầu tư ban đầu và chi phí hỗ trợ.

Đa phương tiện truy cập

Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thểtruy cập hệ thống mà không quan tâm đến vị trí của họ haythiết bị nào mà họ đang dùng

 Chia sẻ tài nguyên

Làm giảm chi phí đầu tư hạ tầng

Cho phép tập trung cơ sở hạ tầng để phục vụ các bài toán lớnvới chi phí thấp hơn việc đầu tư hệ thống máy chủ tính toán

từ đầu

ƯU ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Khả năng chịu tải cao

Về lý thuyết, tài nguyên tính toán trên đám mây là vôhạn.Việc thêm vào năng lực tính toán để chịu tải cao có thểđược thực hiện chỉ bằng các thao táckích chuột hoặc đã được

tự động hoá

 Độ tin cậy

Nền tảng đám mây được thiết kế và bảo trì bởi đội ngũchuyên gia nhiều kinh nghiệm về hệ thống

Quá trình khôi phục sau sự cố thường nhanh chóng do luôn

ƯU ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Tính co dãn linh động

Tính co giãn thể hiện sự linh động trong việc cung cấp tàinguyên tính toán theo nhu cầu thực tế của người dùng hoặccác ứng dụng dịch vụ

Bảo mật

Các nhà cung cấp luôn chú trọng nâng cao công nghệ và đặt

ra những rào cản để tăng tính an toàn cho dữ liệu

Nhà cung cấp dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết cácvấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để

ƯU ĐIỂM CỦA ĐTĐM

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Chi phí

Người sử dụng ĐTĐM luôn phải duy trì trả phí sử dụng dịch

vụ So với tự chủ đầu tư hạ tầng, người sử dụng ĐTĐMkhông có tài sản sau khấu hao chi phí đầu tư

 Các công cụ giám sát và quản lý

Công cụ giám sát và bảo trì chưa hoàn thiện và khả năng giaotiếp với các đám mây là có giới hạn

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Chuẩn hóa đám mây

Chuẩn hóa giao tiếp và thiết kế đám mây chưa được thôngqua Mỗi nền tảng cung cấp các giao diện quản lý và giaotiếp ứng dụng API khác nhau

Tính sẵn sàng

Chỉ có một số ít nhà cung cấp dịch vụ cam kết được về sựsẵn sàng và liên tục của dịch vụ, về thời gian sửa chữa vàphục hồi dữ liệu

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐTĐM

Vấn đề tuân thủ hợp đồng

Những nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây có thểchuyển dữ liệu tới quốc gia khác có giá điện rẻ hơn, nhưngluật lỏng lẻo hơn mà người sử dụng dịch vụ điện toán khôngđược thông tin Điều này hoàn toàn có thể vì đám mây làtrong suốt với người dùng

 Tính riêng tư

Hạ tầng an toàn thông tin cho đám mây hiện vẫn đang là một

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐTĐM

 Cấp độ dịch vụ

Người sử dụng căn cứ vào nhu cầu và khả năng để chọn dịch

vụ sẵn có Khả năng để thích ứng yêu cầu cấp dịch vụ chocác nhu cầu cụ thể của một doanh nghiệp là ít hơn so với cáctrung tâm dữ liệu xây dựng riêng

Khả năng tích hợp với hạ tầng

Việc tích hợp ĐTĐM vào hạ tầng sẵn có của khách hàngchưa có mô hình và cách thức thực hiện cụ thể

Các thành phần của ĐTĐM

Một giải pháp về điện toán đám mây được tạo thành từ nhiều yếu tố:

+ Khách hàng+ Máy chủ điều phối+ Trung tâm dữ liệu+ Cơ sở hạ tầng

+ Mạng lưới máy tính

MỘT SỐ ĐÁM MÂY PHỔ BIẾN

Microsoft Azure: Microsoft Azure là đám mây cung cấp hạ

tầng và nền tảng điện toán xây dựng bởi Microsoft và đưavào khai thác từ 2010 Về mặt hạ tầng, Azure cung cấp cácmáy chủ ảo có thể chạy hệ điều hành Windows hoặc Unix

Về mặt nền tảng điện toán, Azure hỗ trợ đa ngôn ngữ lậptrình cho phép triển khai trên Azure nhiều ứng dụng pháttriển trên các công cụ và framework khác nhau Phổ biến làcác ứng dụng viết trên nền Net của Microsoft

MỘT SỐ ĐÁM MÂY PHỔ BIẾN

Amazon Web Service (AWS): AWS được đưa ra vào năm

2006 với khởi đầu là tập hợp các dịch vụ tính toán như dịch

vụ máy ảo EC2 và dịch vụ lưu trữ S3 AWS là nền tảng đámmây thương mại đầu tiên và phổ biến nhất hiện nay Nhiềukhách hàng lớn sử dụng AWS có thể nói đến như NASA,Pinterest, Netflix

MỘT SỐ ĐÁM MÂY PHỔ BIẾN

Nimbus: Nimbus là đám mây mã nguồn mở cung cấp hạ tầng

máy chủ hướng theo dịch vụ thông qua giao diện kết nối dựatrên chuẩn kết nối của AWS

Google App Engine (GAE): GAE là nền tảng đám mây mà

trên đó Google cung cấp hỗ trợ cho cơ sở dữ liệu, các thưviện lập trình và các môi trường thực thi cho các ngôn ngữlập trình phổ biến Các ứng dụng trên các ngôn ngữ hỗ trợsau khi triển khai trên GAE sẽ chạy trên các máy chủ ảo của

BUỔI 2: QUẢN LÝ ĐÁM MÂY

Nội dung bài học:

Trung tâm dữ liệu lớn

Công nghệ ảo hóa

Phân loại các mô hình điện toán đám mây

Kiến trúc đám mây hướng thị trường

Công cụ mô phỏng đám mây

TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN

TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN

TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN

Khái niệm: Trung tâm dữ liệu (Data center) là một hạ tầng tập

trung nhiều thành phần tài nguyên mật độ cao (hardware,software…) làm chức năng lưu trữ, xử lý toàn bộ dữ liệu hệ thốngvới khả năng sẵn sàng và độ ổn định cao

TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN

Các hệ thống hạ tầng của trung

tâm dữ liệu đều được dự

phòng để đảm bảo sự hoạt

động ổn định của hệ thống máy

chủ bao gồm: Hệ thống mạng,

hệ thống nguồn, hệ thống làm

mát, hệ thống báo cháy báo

khói, hệ thống quản lý vào ra,

CÔNG NGHỆ ẢO HÓA

CÔNG NGHỆ ẢO HÓA

Đo lường dựa trên tiêu thụ thực tế và tối ưu hóa khả năng một cách linh hoạt

Giám sát và tối ưu hóa theo

vụ một cách

dễ dàng

Các tổ chức đang vượt qua mức ảo hóa để tiến lên các mức

độ đám mây hóa giá trị cao hơn

Application Layer

Hypervisor Layer

Operating System Layer

Virtual File System Layer

Volume Controller Layer

Virtual Network Layer

Virtual Runtime Layer

Virtual Data Layer

Server Virtualization

Network Virtualization

Workload Virtualization

Storage Virtualization

Information Virtualization