MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây việc tin học hoá một cách ồ ạt và nhanh chóng các hoạt động sản xuất, kinh doanh cũng nhƣ nhiều lĩnh vực hoạt động khác đã tạo ra cho chúng ta một lƣợng dữ liệu lƣu trữ khổng lồ. Hàng triệu cơ sở dữ liệu (CSDL) đã đƣợc sử dụng trong các hoạt động sản xuất, kinh doanh, quản lí., trong đó có nhiều CSDL cực lớn cỡ Gigabyte, thậm chí là Terabyte. Một câu hỏi đặt ra là nếu lƣợng dữ liệu lớn nhƣ vậy cứ ngày một tăng dần lên mà tài nguyên phần cứng thì hạn chế vậy các tổ chức cần làm gì để đáp ứng nhu cầu lƣu trữ dữ liệu? Điện toán đám mây xuất hiện đã giải quyết đƣợc bài toán trên. Với mục đích muốn tìm hiểu điện toán đám mây, cụ thể là nền tảng dịch vụ Azure của Microsoft cùng với những lợi ích nó mang lại, tôi đã chọn đề tài “Điện toán đám mây – Nền tảng Azure và ứng dụng trong quản lý bản đồ du lịch” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Luận văn này tập trung tìm hiểu những khái niệm cơ bản về điện toán đám mây nói chung, công nghệ Azure nói riêng và ứng dụng vào phân tích, xây dựng thử nghiệm. Hệ thống đã hoạt động và ngƣời sử dụng có thể dùng thử những chức năng cơ bản đặt ra. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY(ĐTĐM) Nội dung chương này sẽ giới thiệu tổng quan về ĐTĐM, các mô hình dịch vụ, mô hình triển khai của ĐTĐM, kiến trúc tổng thể của mô hình ĐTĐM, đồng thời so sánh kiến trúc ĐTĐM với một số kiến trúc khác. Chương này cũng tìm hiểu an ninh trong ĐTĐM, ưu, nhược điểm và các giải pháp trong ĐTĐM.
Giới thiệu chung về mô hình ĐTĐM. Trong những năm gần đây ĐTĐM khá phổ biến, nó đã và đang trở thành chủ đề đƣợc bàn luận sôi nổi trên khắp toàn cầu. ĐTĐM đã thu hút rất nhiều sự quan tâm từ phía các nhà nghiên cứu, những ngƣời phát triển và cả NSD. Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiều mô hình ĐTĐM đang đƣợc ứng dụng hiện nay.
Khái niệm ĐTĐM Dƣới đây là một số khái niệm chung nhất về mô hình ĐTĐM: - ĐTĐM (cloud computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình tính toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet, hai từ đám mây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng internet. Ở mô hình ĐTĐM này mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều đƣợc cung cấp dƣới dạng các “dịch vụ”, cho phép NSD truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó trong đám mây mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ đó, cũng nhƣ không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó. [14] - Theo tổ chức xã hội máy tính IEEE: “ĐTĐM là hình mẫu trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, .[14] - Theo định nghĩa của Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Hoa Kỳ(NIST): “ĐTĐM 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 3 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”. Mô hình chung ĐTĐM Nhìn chung ĐTĐM là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm nhƣ phần mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hƣớng công nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào internet để đáp ứng nhu cầu ngƣời dùng.
Ví dụ: Dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thƣờng, có thể truy cập từ một trình duyệt Web, còn các phần mềm và dữ liệu đều đƣợc lƣu trữ trên các máy chủ. Đặc trưng của ĐTĐM Dƣới đây là 5 đặc trƣng cơ bản của mô hình ĐTĐM: - Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Khách hàng chỉ cần nêu ra yêu cầu thông qua trang web cung cấp dịch vụ, hệ thống của nhà cung cấp sẽ tự gom nhặt các tài nguyên rỗi để đáp ứng yêu cầu của khách hàng. - Truy xuất diện rộng (Broad network access): ĐTĐM cung cấp các dịch vụ thông qua môi trƣờng Internet. Do đó, NSD chỉ cần kết nối Internet là có thể sử dụng đƣợc dịch vụ.
Hơn nữa, ĐTĐM ở dạng dịch vụ nên không đòi hỏi khả năng xử lý 4 cao ở phía máy khách, vì vậy NSD có thể truy xuất bằng các thiết bị di dộng nhƣ điện thoại thông minh, laptop, … Với ĐTĐM, NSD không còn bị phụ thuộc vào vị trí địa lý 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): Nhìn vào hình 1.1 ta thấy trong đám mây có một số nhà cung cấp dịch vụ và rất nhiều ngƣời dùng sử dụng dịch vụ, có nghĩa là một nhà cung cấp đồng thời có thể cung cấp dịch vụ cho nhiều NSD và nhƣ vậy tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ đƣợc dùng chung, phục vụ cho nhiều ngƣời dùng dựa trên mô hình “multi-tenant” (máy chủ dịch vụ lƣu và quản lý những khách hàng khác nhau). Trong mô hình “multi-tenant”, tài nguyên sẽ đƣợc phân phát động tùy theo nhu cầu của ngƣời dùng. Khi nhu cầu của một khách hàng giảm xuống, thì phần tài nguyên dƣ thừa sẽ đƣợc tận dụng để phục vụ cho một khách hàng khác.
- Khả năng co giãn (Rapid elasticity): Đây là tính chất đặc biệt nhất, nổi bật nhất và quan trọng nhất của ĐTĐM. Đó là khả năng tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của NSD. Khi nhu cầu tăng cao, hệ thống sẽ tự mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Ngƣợc lại, khi nhu cầu giảm xuống, hệ thống sẽ tự giảm bớt tài nguyên.
Điều tiết dịch vụ (Measured service): Hệ thống ĐTĐM tự động kiểm soát và tối ƣu hóa việc sử dụng tài nguyên (dung lƣợng lƣu trữ, đơn vị xử lý, băng thông, …). Lƣợng tài nguyên sử dụng có thể đƣợc theo dõi, kiểm soát và báo cáo một cách minh bạch cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và NSD. Các thành phần tham gia ĐTĐM Các thành phần tham gia ĐTĐM gồm: - Nhà cung cấp dịch vụ (provider): Là đối tƣợng làm chủ và điều chỉnh hoạt động của những hệ thống ĐTĐM đang tồn tại để phân phối dịch vụ tới các hãng thứ ba. Thông thƣờng điều này đòi hỏi các tài nguyên quan trọng và tính chuyên gia trong xây dựng và quản lý các trung tâm dữ liệu trong thế hệ tiếp theo.com là 5 nhà cung cấp đầu tiên nhƣ thế, hiện đại hóa các trung tâm dữ liệu, giống nhƣ hầu hết các mạng máy tính, đang sử dụng chỉ khoảng 10% khả năng chứa đựng ở một thời điểm bất kì.
- Người dùng (User): Là NSD các dịch vụ của ĐTĐM. Tính riêng tƣ của những ngƣời dùng hay việc bảo mật thông tin của các ngƣời dùng trong ĐTĐM đã và đang trở thành mối quan tâm lớn. Quyền của những ngƣời dùng cũng là một vấn đề đang đƣợc tập trung thông qua một nỗ lực cộng đồng dể tạo một bản dự thảo về quyền. - Đại lý cung cấp (Vendor): Là một số nhà sản xuất bán hay đƣa sản phẩm và các dịch vụ làm tăng tính thuận lợi của sự phân phối, sự chấp nhận và sử dụng của ĐTĐM.
Các dịch vụ có thể là cung cấp phần cứng (thiết bị lƣu trữ, hạ tầng), phần mềm hay hệ điều hành. Phân tích, so sánh với các mô hình tính toán khác. Thật khó để phân biệt ĐTĐM và các mô hình tính toán khác, bởi vì Clouds không ra đời một cách riêng lẻ hay độc lập mà nó dựa trên nền tảng của các công nghệ trƣớc đó. Bắt nguồn từ điện toán lƣới (grid computing) trong thập niên 1980, tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utility computing) và dịch vụ Web 2.
Sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các mô hình tính toán này để đƣa ra đƣợc sự giống và khác nhau giữa các mô hình này với mô hình ĐTĐM. Điện toán lưới (Grid Computing) Hình 1. Mô hình grid computing So với công nghệ ĐTĐM, điểm giống nhau gi ữa chúng là cho phép ảo hóa các nguồn lực CNTT mà không cần có sự giới hạn về không gian địa lý hay sự đồng nhất về hệ điều hành. Điểm khác nhau giữa chúng là: - Về kiến trúc: Tính toán lƣới tập trung vào việc tích hợp các tài nguyên có sẵn gồm phần cứng, hệ điều hành, cơ sở hạ tầng an ninh của các hệ thống còn ĐTĐM hƣớng tới các cấp độ khác nhau của dịch vụ nhằm đáp ứng tối đa nhu cầu của ngƣời dùng.
- Về mô hình tính toán: Grids không sử dụng mô hình tính toán bó, tốc độ tính toán chậm hơn còn ĐTĐM sử dụng mô hình tính toán bó, tốc độ tính toán nhanh hơn. - Về mô hình dữ liệu: Tính toán lƣới dùng các giao thức chuyên biệt để tìm kiếm các tài nguyên trên mạng để lƣu trữ còn ĐTĐM dùng Data Center để lƣu trữ dữ liệu. - Ảo hóa: ĐTĐM dùng công nghệ ảo hóa nhiều hơn tính toán lƣới. - Về phạm vi sử dụng: Tính toán lƣới chủ yếu hƣớng tới khoa học còn ĐTĐM hƣớng tới thƣơng mại, quan tâm đến việc phục vụ nhu cầu của khách hàng thông qua việc cung cấp các dịch vụ theo nhu cầu của khách hàng.
Tính toán theo yêu cầu (Utility Computing) Hình 1. Mô hình Tính toán theo yêu cầu[3] So với các công nghệ ĐTĐM, điểm giống nhau gi ữa chúng là t ất cả các tài nguyên tính toán đƣợc cung cấp cho khách hàng bao gồm phần cứng (HaaS - Hardware as a Service), cơ sở hạ tầng (IaaS - Infrastructure as a service) và nền (PaaS- Platform as a Service) dƣới dạng các dịch vụ. Điểm khác nhau giữa chúng là: - Tính toán theo yêu cầu có thể coi nhƣ là mô hình kinh doanh hơn là một công nghệ cụ thể trong đó ứng dụng các nguồn tài nguyên cơ sở hạ tầng, phần cứng, phần mềm đƣợc cung cấp. Còn ĐTĐM liên quan đế cách thiết kế, xây dựng, triển khai và chạy ứng dụng hoạt động trong một máy tính ảo, chia sẻ nguồn lực, tự mở rộng và thu hẹp.
Dịch vụ Web (Web Service) Hình 1.