Nghiên cứu mô hình Cloud computing, cài đặt thử nghiệm và đánh giá

- VŨ MẠNH HƯỞNG NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH CLOUD COMPUTING, CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – Năm 2012 VŨ MẠNH HƯỞNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 2010B BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- VŨ MẠNH HƯỞNG NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH CLOUD COMPUTING, CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS.
- 1Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING.
- 41.3 Mô hình tổng quan của Cloud Computing.
- 41.4 Tính chất cơ bản của Cloud Computing.
- 71.5 Lợi ích của việc sử dụng Cloud Computing.
- 101.6 Xu hướng phát triển của Cloud Computing.
- 121.7 Các khó khăn, thách thức đối với Cloud Computing.
- 141.8 Hiện trạng ứng dụng Cloud Computing ở Việt Nam.
- 21CHƯƠNG 2: HIỆN THỰC CỦA CLOUD COMPUTING.
- Các mô hình dịch vụ.
- 232.1.1 Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS.
- 242.1.2 Dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS.
- 252.1.3 Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS.
- 272.2 Các mô hình triển khai.
- 332.3 Tìm hiểu một vài dịch vụ điện toán đám mây.
- 332.3.1 Dịch vụ của Amazon.
- 332.3.2 Dịch vụ của Google.
- 412.3.4 Dịch vụ của Microsoft.
- 54CHƯƠNG 3: DỊCH VỤ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CỦA AMAZON VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM TRÊN DỊCH VỤ EC2.
- 553.1: Giới thiệu về dịch vụ điện toán đám mây của Amazon (Amazon Web Services.
- Dịch vụ Amazon Elastic Compute Cloud (EC2.
- 623.2.3 Triển khai ứng dụng thử nghiệm sử dụng Instance dạng Windows của dịch vụ EC2.
- Xin chân thành cám ơn các học viên cùng khóa 2010 đã cung cấp tài liệu, gợi ý công nghệ cũng như giải pháp giúp tôi hoàn thành luận văn.
- 1 PHẦN MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, các ứng dụng trên Internet phát triển nhanh, ảnh hưởng của nó là đã làm thay đổi nhiều đến đời sống kinh tế, văn hoá, xã hội của tất cả các nước trên thế giới.
- Trong sự phát triển mạnh mẽ của Internet, thì các ứng dụng dịch vụ phát triển trên nền Internet giữ vai trò đặc biệt quan trọng.Đặc biệt khi mà các thiết bị di động ngày một phát triển, các ứng dụng dựa trên nền Internet ngày càng trở nên quan trọng.
- Cloud Computing (Điện toán đám mây) ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua.
- Quan niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ.
- sẽ nằm tại các máy chủ ảo (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 mỗi khi họ cần.
- Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm.
- Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ.
- Google, theo lẽ tự nhiên, nằm trong số những hãng ủng hộ điện toán máy chủ ảo tích cực nhất bởi hoạt động kinh doanh của họ dựa trên việc phân phối các cloud (virtual server).
- Đa số người dùng Internet hiện nay đều đã tiếp cận những dịch vụ đám mây phổ thông như e-mail, album ảnh và bản đồ số … Theo nghiên cứu mới nhất của IDC(1) cho thấy doanh thu từ các dịch vụ điện toán đám mây trên toàn thế giới năm 2010 là trên 21,5 tỉ USD và dự kiến sẽ đạt 72.9 tỉ vào năm 2015, tỉ lệ tăng trưởng hàng năm của lĩnh vực này là 27,6%.
- Tốc độ tăng trưởng này gấp 4 lần tốc độ tăng trưởng của lĩnh vực Công nghệ thông tin trên toàn thế giới (đạt 6,7%).Ở Việt Nam, các mô hình dịch vụ điện toán đám mây cũng đã được hình thành để bắt kịp trào lưu mới trong thế giới công nghệ điện toán.
- Với mục đích nghiên cứu, tìm hiểu về loại hình công nghệ điện toán này, đưa ra được nội dung khái quát nhất và chi tiết các mô hình dịch vụ, mô hình khai thác 2dịch vụ Public Cloud, nghiên cứu đánh giá giải pháp của một số hãng phần mềm trên thế giới, qua đó đưa ra đề xuất áp dụng thử nghiệm dịch vụ trên một nền tảng của một hãng công nghệ nổi tiếng như là Amazon để chứng minh các đặc điểm của mô hình điện toán đám mây.
- Nội dung luận văn được trình bày thành 4 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về Cloud Computing Chương này trình bày lịch sử hình thành của các thế hệ điện toán, một số khái niệm đang được sử dụng để mô tả môi trường điện toán này.
- Nội dung của chương cũng mô tả cấu trúc tổng thể của mô hình các lớp dịch vụ trong môi trường điện toán đám mây.
- Chương 2: Hiện thực của Điện toán đám mây Chương này mô trả chi tiết mô hình ứng dụng điện toán đám mây, đó là các mô hình IaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a service), SaaS (Software as a service).
- Nội dung của chương cũng tập trung mô tả các mô hình khai thác dịch vụ Public Cloud.
- Chương 3: Áp dụng trong triển khai ứng dụng thử nghiệm trên nền tảng dịch vụ điện toán đám mây EC2 của Amazon Nội dung của chương này mô tả việc triển khai ứng dụng thử nghiệm trên nền tảng dịch vụ điện toán đám mây EC2 (Elastic Compute Cloud) của hãng Amazon.Kết luận chương là một số đánh giá kết quả đạt được.
- Kết luận: Phần cuối cùng là kết luận của toàn bộ luận văn bao gồm một vài kết luận sau khi nghiên cứu mô hình điện toán đám mây và triển khai ứng dụng thử nghiệm, bên cạnh đó cũng nêu lên một số vấn đề còn tồn tại trong mô hình điện toán này và đề xuất để ứng dụng mô hình điện toán tiến tiến này vào ứng dụng sâu rộng hơn nữa trong các lĩnh vực xã hội có áp dụng kỹ thuật công nghệ thông tin góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ thông tin trong nước.
- 3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CLOUD COMPUTING 1.1 Lịch sử hình thành Mô hình điện toán tiến hóa qua các thời kì lịch sử khác nhau do sự phát triển của máy tính và hạ tầng mạng truyền thông.
- các chương trình ứng dụng được phát triển với chi phí rất cao do sự thiếu thân thiện của ngôn ngữ lập trình cũng như điều kiện vận hành và sử dụng hệ thống khắt khe.
- Thế hệ thứ 4 của máy tính xuất hiện những năm 70 đến nay với sự xuất hiện của vi xử lí với các ngôn ngữ lập trình thân thiện, phù hợp hơn cho từng lĩnh vực ứng dụng đặc thù.
- Với việc cho ra đời máy tính cá nhân đầu những năm 80 của IBM và Apple, điện toán đã được tiếp cận rộng rãi và trở nên phổ thông.
- Bước sang những năm 80 nhất là những năm 90 công nghệ và hạ tầng mạng.
- Truyền thông đã có những bước phát triển vượt bậc, với sự ra đời của mạng Internet kết nối toàn cầu và sự bùng nổ của ứng dụng Web.
- Khi thế giới điện toán đã kết nối, làm thế nào để khai thác được tối đa năng lực điện toán đó với chi phí thấp nhất và nhanh nhất?Làm thế nào để một doanh nghiệp có hệ thông ứng dụng ERP trong vòng 24 giờ? Làm thế nào để dự án phần mềm có môi trường phát triển với công cụ quản lý dự án sẵn sàng trong vòng 4 giờ? Làm thế nào để cô giáo hiệu trưởng ở vùng cao có thể có ứng dụng quản lí hồ sơ, giáo án tức thì mà không phải tìm hiểu các bước “cài đặt” hoặc “sao lưu dữ liệu”? Không thể kể hết các nhu cầu tương tự, nhưng có thể nói điện toán đám mây là mô 4hình được kỳ vọng đáp ứng các nhu cầu đó, đem sản phẩm và dịch vụ công nghệ thông tin chất lượng cao đến mọi đối tượng theo nhu cầu, với thời gian nhanh hơn và chi phí rẻ hơn.
- 1.2 Các định nghĩa Hiện nay chưa có một định nghĩa chính thức nào cho điện toán đám mây, tuy nhiên có nhiều tổ chức đã tự định nghĩa và đưa ra cách nhìn riêng của mình về khái niệm này.
- Theo Wikipedia: “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 Gartner (http://www.buildingthecloud.co.uk): “Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và linh hoạt về công nghệ thông tin được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các công nghệ trên Internet.
- Theo Ian Foster: “Một mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng (platform) và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet (A large-scale distributed computing paradigm that is driven by economies of scale, in which a pool of abstracted, virtualized, dynamically scalable, managed computing power, storage, platforms, and services are delivered on demand to external customers over the Internet.
- Theo NIST (National Institute of Standards and Technology): “Điện toán đám mây là mô hình điện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa chọn và sử dụng tài nguyên tính toán (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) theo nhu cầu một cách thuận tiện và nhanh chóng, đồng thời cho phép kết thúc sử dụng dịch vụ, giải phóng tài nguyên dễ dàng, giảm thiểu các giao tiếp với nhà cung cấp”.
- 1.3 Mô hình tổng quan của Cloud Computing 5Hình 1: Mọi thứ đều tập trung vào đám mây Theo định nghĩa, các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ.
- Theo đó, mô hình chính là cho phép sử dụng dịch vụ theo yêu cầu (on-deman service).
- cung cấp khả năng truy cập dịch vụ qua mạng rộng rãi từ máy tính để bàn, máy tính xách tay tới thiết bị di động (broad net-work access).
- với tài nguyên tính toán động, phục vụ nhiều người (resource pooling for multi-tenanci), năng lực tính toán phần mềm dẻo, đáp ứng nhanh với nhu cầu thấp tới cao (rapid elasticity).
- Mô hình điện toán đám mây đảm bảo việc sử dụng các tài nguyên được “đo” để nhà cung cấp dịch vụ quản trị và tối ưu được tài nguyên, đồng thời người dùng chỉ phải trả chi phí cho phần tài nguyên đã sử dụng (pay-by-use).
- Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của cloud computing theo nhiều hướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạt động khác nhau.
- Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xu 6hướng tích hợp các cloud lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn chung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng.
- Hình 2: Liên kết giữa các dịch vụ Cloud Computing Các đặc điểm của Cloud computing bao gồm như sau.
- Qui mô lớn: Hệ thống cloud computing của Google có hơn 1 triệu server, cloud của Amazon, IBM, Microsoft hay Yahoo đều có hàng trăm nghìn server.
- Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20% được sử dụng - Ảo hóa: Người dùng hoàn toàn không biết việc tính toán diễn ra tại đâu, chỉ cần gửi request và nhận kết quả.
- Độ tin cậy cao: Cloud thường lưu dữ liệu thành nhiều bản và ứng dụng nhiều cơ chế đảm bảo hệ thống vẫn an toàn khi bất kì server nào bị hỏng.
- Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó thích hợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục thất bại.
- Thông dụng: Thích hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
- 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, ví dụ như PC, mobile.
- Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung cấp bởi đối tác thứ 73) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thể kết nối từ bất kỳ nơi nào.
- Linh hoạt: Số lượng server trong Cloud không cố định, tùy theo mức độ sử dụng có thể tăng thêm hoặc giảm bớt server.
- Phục vụ theo yêu cầu: Người dùng thông qua mức độ sử dụng của mình để trả tiền.Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sở.
- Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tính toán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên.
- Việc định giá dựa trên cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và các kỹ năng IT được đòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc thực thi.
- Bảo mật: Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng bảo mật, v.v… nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ liệu nhạy cảm.
- 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 1.4 Tính chất cơ bản của Cloud Computing Năm tính chất nổi bật của Cloud Computing so với mô hình truyền thống.
- NIST Visual Model of Cloud Computing Definition • Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Mỗi khi có nhu cầu, người dùng chỉ cần gửi yêu cầu thông qua trang web cung cấp dịch vụ, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng yêu cầu của người dùng.
- Người dùng có thể tự phục vụ yêu cầu của mình như tăng thời gian sử dụng server, tăng dung lượng lưu trữ… mà không cần phải tương tác trực tiếp với nhà cung cấp dịch vụ, mọi nhu cầu về dịch vụ đều được xử lý trên môi trường web (internet.
- Truy xuất diện rộng (Broad network access) Cloud Computing cung cấp các dịch vụ thông qua môi trường internet.
- Do đó, người dùng có kết nối internet là có thể sử dụng dịch vụ.
- Hơn nữa, Cloud Computing ở dạng dịch vụ nên không đòi hỏi khả năng xử lý cao ở phía client, vì vậy người dùng có thể truy xuất bằng các thiết bị di dộng như điện thoại, PDA, laptop… Với Cloud Computing người dùng không còn bị phụ thuộc vị trí nữa, họ có thể truy xuất dịch vụ từ bất kỳ nơi nào, vào bất kỳ lúc nào có kết nối internet.
- Dùng chung tài nguyên (Resource pooling) Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa trên mô hình “multi-tenant”.
- Trong mô hình “multi-tenant”, tài 9nguyên sẽ được phân phát động tùy theo nhu cầu của người dùng.
- Khi nhu cầu của một khách hàng giảm xuống, thì phần tài nguyên dư thừa sẽ được tận dụng để phục vụ cho một khách hàng khác.
- Cloud Computing dựa trên công nghệ ảo hóa, nên các tài nguyên da phần là tài nguyên ảo.
- Các tài nguyên ảo này sẽ được cấp phát động theo sự thay đổi nhu cầu của từng khách hàng khác nhau.
- Nhờ đó nhà cung cấp dịch vụ có thể phục vụ nhiều khách hàng hơn so với cách cấp phát tài nguyên tĩnh truyền thống.
- Khả năng co giãn (Rapid elasticity) Đây là tích chất đặc biệt nhất, nổi bật nhất và quan trọng nhất của Cloud Computing.
- Đó là khả năng tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của người dùng.
- Khi nhu cầu tăng cao, hệ thống sẽ tự mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào.Khi nhu cầu giảm xuống, hệ thống sẽ tự giảm bớt tài nguyên.
- Thông thường do có ít truy cập nên chỉ cần 5 CPU là đủ, khi đó hệ thống quản lý của nhà cung cấp dịch vụ sẽ tự ngắt bớt 5 CPU dư thừa, khách hàng không phải trả phí cho những CPU dư thừa này (những CPU này sẽ được cấp phát cho các khách hàng khác có nhu cầu).
- Khi lượng truy cập tăng cao, nhu cầu tăng lên thì hệ thống quản lý của nhà cung cấp dịch vụ sẽ tự “gắn” thêm CPU vào, nếu nhu cầu tăng vượt quá 10 CPU thì khách hàng phải trả phí cho phần vượt mức theo thỏa thuận với nhà cung cấp.
- Khả năng co giãn giúp cho nhà cung cấp sử dụng tài nguyên hiệu quả, tận dụng triệt để tài nguyên dư thừa, phục vụ được nhiều khách hàng.
- Đối với người sử dụng dịch vụ, khả năng co giãn giúp họ giảm chi phí do họ chỉ trả phí cho những tài nguyên thực sự dùng.
- Điều tiết dịch vụ (Measured service) Hệ thống Cloud Computing tự động kiểm soát và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên (dung lượng lưu trữ, đơn vị xử lý, băng thông.
- Lượng tài nguyên sử 10dụng có thể được theo dõi, kiểm soát và báo cáo một cách minh bạch cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng.1.5 Lợi ích của việc sử dụng Cloud Computing • 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) Nhờ khả năng co giãn mà Cloud Computing cung cấp, hệ thống của khách hàng có khả năng mở rộng hoặc thu nhở một cách linh hoạt tùy theo nhu cầu cụ thể.
- Doanh ghiệp có thể khởi đầu với quy mô nhỏ, nhu cầu thấp nhưng sau đó phát triển mở rộng quy mô với nhu cầu tăng cao.
- Các dịch vụ Cloud Computing có thể được truy xuất ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào thông qua mạng internet.Khách hàng có thể lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ nào đáp ứng tốt nhất cho nhu cầu của mình với giá cả và chất lượng dịch vụ hợp lý nhất.
- Với Cloud Computing, doanh nghiệp sẽ chuyển hầu hết trách nhiệm về kiểm soát hệ thống, quản lý hạ tầng, bảo mật, đảm bảo chất lượng dịch vụ… cho nhà cung cấp dịch vụ.
- 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.
- Khi đối tượng áp dụng là doanh nghiệp sử dụng dịch vụ Cloud Computing, đặc biệt là Public Cloud, thì chi phí đầu tư ban đầu rất thấp

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt