Toàn tập về IBM Bluemix: Điện toán đám mây, Microservices & DevOps

IBM Bluemix là gì? Khám phá tổng quan nền tảng điện toán đám mây PaaS của IBM, kiến trúc Microservices, DevOps và các dịch vụ nổi bật.

• Tác giả: Nguyễn Bá Thanh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Hoàng Hải
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính
• Đề tài: Tìm hiểu nền tảng Điện toán đám mây IBM Bluemix
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. IBM Bluemix là gì

IBM Bluemix là một nền tảng điện toán đám mây (Cloud Computing Platform) được phát triển bởi IBM, cung cấp các dịch vụ hạ tầng và công cụ phát triển ứng dụng hiện đại. Bluemix dựa trên công nghệ Cloud Foundry mở, cho phép các nhà phát triển xây dựng, triển khai và quản lý các ứng dụng trên môi trường đám mây một cách linh hoạt. Nền tảng này hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và khung công tác khác nhau, giúp tăng tốc độ phát triển phần mềm. IBM Bluemix cung cấp các dịch vụ toàn diện từ Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS) đến Software as a Service (SaaS), đáp ứng nhu cầu đa dạng của các doanh nghiệp từ startup đến các tổ chức lớn.

1.1. Lịch sử phát triển của IBM Bluemix

IBM Bluemix được ra mắt vào năm 2013 như một giải pháp điện toán đám mây tiên tiến. Nền tảng này được xây dựng dựa trên nền tảng mã nguồn mở Cloud Foundry, cho phép các nhà phát triển có sự linh hoạt cao trong việc phát triển và triển khai ứng dụng. IBM liên tục cập nhật và cải thiện Bluemix, thêm các tính năng mới, mở rộng các dịch vụ đi kèm nhằm cạnh tranh với các nhà cung cấp cloud khác như Amazon Web Services hay Microsoft Azure.

1.2. Vị trí của Bluemix trong thị trường điện toán đám mây

Trong bối cảnh thị trường điện toán đám mây phát triển nhanh chóng, IBM Bluemix chiếm một vị trí quan trọng. Nền tảng này nổi bật với khả năng tích hợp các công nghệ tiên tiến như microservices, DevOps, và containers. Bluemix phục vụ các doanh nghiệp cần một giải pháp cloud đáng tin cậy, an toàn và có khả năng mở rộng cao, đặc biệt là trong lĩnh vực phát triển ứng dụng doanh nghiệp.

II. Các tính năng chính của IBM Bluemix

IBM Bluemix cung cấp một loạt tính năng nổi bật giúp nhà phát triển tối ưu hóa quy trình phát triển ứng dụng. Một trong những tính năng quan trọng là hỗ trợ kiến trúc Microservices, cho phép chia nhỏ ứng dụng thành các dịch vụ độc lập, dễ quản lý và bảo trì. Nền tảng này tích hợp sâu với DevOps Services, cung cấp các công cụ cho tích hợp liên tục (CI - Continuous Integration) và phân phối liên tục (CD - Continuous Delivery). Bluemix cũng cung cấp một kho lưu trữ rộng lớn các dịch vụ được xây dựng sẵn, từ cơ sở dữ liệu, phân tích dữ liệu đến trí tuệ nhân tạo, giúp tăng tốc độ phát triển.

2.1. Hỗ trợ công nghệ Microservices

Microservices trên Bluemix cho phép phân chia các ứng dụng lớn thành các thành phần nhỏ, độc lập có thể được phát triển, triển khai và mở rộng riêng biệt. Kiến trúc này giúp các nhóm phát triển làm việc song song, tăng hiệu suất, và dễ dàng cập nhật hoặc sửa đổi các phần cụ thể của ứng dụng mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

2.2. Tích hợp DevOps Services toàn diện

IBM Bluemix DevOps Services cung cấp các công cụ quản lý dự án, kiểm soát mã nguồn, xây dựng tự động, và triển khai liên tục. Các tính năng CI/CD giúp nhà phát triển giảm thời gian phát hành sản phẩm, cải thiện chất lượng mã, và tự động hóa quy trình kiểm thử. Điều này cho phép các đội có thể phát hành các bản cập nhật nhanh chóng và an toàn hơn.

III. Kiến trúc và cơ chế hoạt động của IBM Bluemix

Kiến trúc của IBM Bluemix được thiết kế dựa trên Cloud Foundry, một nền tảng mã nguồn mở cho phép triển khai ứng dụng một cách dễ dàng. Bluemix hoạt động theo mô hình Platform as a Service (PaaS), cung cấp một nền tảng hoàn chỉnh để xây dựng, kiểm thử và triển khai ứng dụng mà không cần phải lo lắng về cơ sở hạ tầng phía dưới. Hệ thống được thiết kế với khả năng phục hồi cao, đảm bảo tính sẵn sàng 99.95% và có các cơ chế bảo mật đa lớp. Dữ liệu được mã hóa, các ứng dụng chạy trong các container độc lập, và có các biện pháp kiểm soát truy cập nghiêm ngặt.

3.1. Mô hình Platform as a Service PaaS

Bluemix hoạt động theo mô hình PaaS, tức là IBM cung cấp toàn bộ nền tảng và hạ tầng cần thiết. Nhà phát triển chỉ cần tập trung vào việc viết mã và phát triển ứng dụng, không phải quản lý máy chủ, hệ điều hành hay các công cụ cơ sở hạ tầng phức tạp. Điều này giúp rút ngắn thời gian phát triển và giảm chi phí vận hành.

3.2. Cơ chế bảo mật và phục hồi dữ liệu

IBM Bluemix triển khai nhiều lớp bảo mật để bảo vệ ứng dụng và dữ liệu người dùng. Các ứng dụng được chạy trong các container cách ly, dữ liệu được mã hóa trong quá trình truyền tải và lưu trữ. Nền tảng cung cấp khả năng phục hồi cao, với các bản sao dự phòng tự động và cơ chế chuyển đổi dự phòng nhằm đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn.

IV. So sánh IBM Bluemix với các nền tảng điện toán đám mây khác

Trên thị trường hiện nay, IBM Bluemix cạnh tranh với các nền tảng điện toán đám mây lớn như Amazon Web Services (AWS) và Microsoft Azure. Mỗi nền tảng có những ưu điểm riêng. AWS nổi bật với sự đa dạng dịch vụ và quy mô lớn, Azure tích hợp tốt với các sản phẩm Microsoft. IBM Bluemix lại thế mạnh ở khả năng hỗ trợ Microservices và DevOps, cũng như tính linh hoạt của Cloud Foundry. Bluemix phù hợp cho các tổ chức cần xây dựng các ứng dụng phức tạp với kiến trúc hiện đại, đặc biệt là các doanh nghiệp đã sử dụng các sản phẩm khác của IBM.

4.1. So sánh với Amazon Web Services AWS

AWS là nhà cung cấp điện toán đám mây lớn nhất hiện nay, cung cấp hơn 200 dịch vụ. Tuy nhiên, AWS có mức độ phức tạp cao và đường cong học tập dốc. IBM Bluemix nhỏ gọn hơn nhưng tập trung vào các nhu cầu phát triển ứng dụng cụ thể. Bluemix dễ sử dụng hơn cho các nhà phát triển mới bắt đầu với điện toán đám mây.

4.2. So sánh với Microsoft Azure

Microsoft Azure tích hợp tốt với hệ sinh thái Microsoft và các công cụ phát triển Visual Studio. IBM Bluemix không có lợi thế này nhưng lại nổi bật hơn trong hỗ trợ kiến trúc Microservices và DevOps độc lập với nền tảng. Bluemix cung cấp sự linh hoạt cao hơn cho các tổ chức không bị ràng buộc bởi các công cụ Microsoft.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tìm hiểu tổng quan về điện toán đám mây Chương này trình bày về kiến thức cơ bản của điện toán đám mây: định nghĩa, các đặc điểm, các mô hình dịch vụ, mô hình triển khai, các kiến trúc của điện toán đám mây. Việc tìm hiểu này giúp hiểu được về nền tảng của đám mây IBM Bluemix. Chương 2: Điện toán đám mây IBM Bluemix Chương này trình bày về nền tảng điện toán đám mây IBM Bluemix: Các khải niệm, tính năng, kiến trúc của IBM Bluemix Chương 3: Giới thiệu kiến trúc Micrtoservices và DevOps Chương này giới thiệu về kiến trúc, các đặc tính của Microservices và DevOps. Chương 4: Xây dựng ứng dụng đặt lịch học cho sinh viên áp dụng Microservices và DevOps trên nền tảng IBM bluemix Chương này áp dụng Microservices và IBM DevOps để xây dựng trang web đặt lịch học cho sinh viên.

TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1. Giới thiệu chung Điện toán đám mây là một giải pháp toàn diện cung cấp công nghệ thông tin như một dịch vụ. Nó là một giải pháp điện toán dựa trên Internet ở đó cung cấp tài nguyên chia sẻ giống như dòng điện được phân phối trên lưới điện. Các máy tính trong các đám mây được cấu hình để làm việc cùng nhau và các ứng dụng khác nhau sử dụng sức mạnh điện toán tập hợp cứ như thể là chúng đang chạy trên một hệ thống duy nhất.

Tính linh hoạt của điện toán đám mây là một chức năng phân phát tài nguyên theo yêu cầu. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các tài nguyên tích lũy của hệ thống, phủ nhận sự cần thiết phải chỉ định phần cứng cụ thể cho một nhiệm vụ. Trước điện toán đám mây, các trang web và các ứng dụng dựa trên máy chủ đã được thi hành trên một hệ thống cụ thể. Với sự ra đời của điện toán đám mây, các tài nguyên được sử dụng như một máy tính gộp ảo.

Cấu hình hợp nhất này cung cấp một môi trường ở đó các ứng dụng thực hiện một cách độc lập mà không quan tâm đến bất kỳ cấu hình cụ thể nào [1]. Điện toán đám mây là các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ… sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên mạng Internet thay vì nằm 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 các phần mềm đi kèm. Họ chỉ cần tập trung sản xuất bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ.

Khi đó, con người có thể truy cập đến bất kỳ tài nguyên nào tồn tại trong đám mây tại bất kỳ thời điểm nào và từ bất kỳ đâu thông qua hệ thống Internet. Mô hình Cloud Computing 1 Trước đây, để có thể triển khai một ứng dụng chúng ta phải đi mua (hoặc thuê) một hay nhiều máy chủ, sau đó đặt máy chủ tại các trung tâm dữ liệu thì nay điện toán đám mây cho phép chúng ta giản lược quá trình mua (hoặc thuê) mà chúng ta chỉ cần nêu ra yêu cầu của mình, hệ thống sẽ tự động gom nhặt các tài nguyên rỗi để sẵn sàng đáp ứng mọi yêu cầu cần thiết cho ứng dụng. Đặc điểm của điện toán đám mây Điện toán đám mây có các đặc điểm sau [2]: Tính tự phục vụ theo yêu cầu: Đặc tính kỹ thuật của điện toán đám mây cho phép khách hàng thiết lập các yêu cầu về nguồn lực nhằm đáp ứng yêu cầu của hệ thống như: thời gian sử dụng máy chủ, dung lượng lưu trữ, cũng như là khả năng đáp ứng các tương tác lớn của hệ thống ra bên ngoài. Có khả năng truy cập diện rộng: Điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ chạy trên môi trường Internet do vậy khách hàng chỉ cần kết nối được với Internet là có thể sử dụng được dịch vụ.

Các thiết bị truy xuất thông tin không yêu cầu cấu hình cao như: Mobile phone, Laptop và PDAs… Tài nguyên tập trung: Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa trên mô hình “multi - tenant”. Mô hình này cho phép tài nguyên phần cứng và tài nguyên ảo hóa sẽ được cấp phát động dựa vào nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu người dùng giảm xuống hoặc tăng nên thì tài nguyên sẽ được trưng dụng để phục vụ yêu cầu. Người sử dụng không cần quan tâm tới việc điều khiển hoặc không cần phải biết chính xác vị trí của các tài nguyên sẽ được cung cấp.

Tài nguyên sẽ được cung cấp bao gồm: tài nguyên lưu trữ, xử lý, bộ nhớ, băng thông mạng và máy ảo. Có tính mềm dẻo: Khả năng này cho phép tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh chóng. Khi nhu cầu tăng, hệ thống sẽ tự động mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Khi nhu cầu giảm, hệ thống sẽ tự động giảm bớt tài nguyên.

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. Tính kiểm soát được của dịch vụ: Nhiều dịch vụ điện toán đám mây sử dụng mô hình điện toán theo nhu cầu, một số khác lại dựa vào thuê bao chi phí sử dụng. Điện toán đám mây cho phép giới hạn dung lượng lưu trữ, băng thông, tài nguyên máy tính và số lượng người dùng kích hoạt theo tháng.

Cấu trúc của điện toán đám mây 2 Hình 2. Cấu trúc của điện toán đám mây Về cơ bản, điện toán đám mây được chia ra làm năm lớp riêng biệt, có tác động qua lại lẫn nhau: Client (lớp khách hàng): Lớp khách hàng của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, dựa vào đó khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng hoặc các dịch vụ được “đám mây” cung cấp. Application (lớp ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông qua 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 sửa và người dùng cũng 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 qua website.

Lúc này, khách hàng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản mới, bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các đám mây. 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 điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng chạy trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai các ứng dụng do người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình. Infrastructure (lớp cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường 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 3 chi phí được giảm thiểu, thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Vitual Private Server). Server (lớp máy chủ): gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh để đáp ứng nhu cầu sử dụng của số lượng đông đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ.

Các mô hình hạ tầng điện toán đám mây Có 4 mô hình triển khai chính đó là: Đám mây công cộng (Public Cloud), đám mây riêng (Private Cloud) , đám mây lai (Hybrid Cloud) và đám mây cộng đồng (Community Cloud) [4, 5] 1. Đám mây công cộng (Public Cloud) Các dịch vụ Cloud được nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho mọi người sử dụng rộng rãi. Các dịch vụ được cung cấp và quản lý bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của người dùng đều nằm trên hệ thống Cloud. Các tài nguyên trong đám mây sẽ được cấp phát động, Các dịch vụ được cung cấp thông qua môi trường internet.

Khách hàng sử dụng dịch vụ sẽ được lợi là chi phí đầu tư thấp, giảm thiểu rủi ro do nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo mật ngoài ra đám mây công cộng còn cung cấp khả năng co giãn theo yêu cầu của người sử dụng. Mô hình đám mây công cộng Public Cloud có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu và vấn đề an toàn dữ liệu. Trong mô hình này mọi dữ liệu đều nằm trên dịch vụ Cloud, do nhà cung cấp dịch vụ Cloud đó bảo vệ và quản lý. Chính điều này khiến cho khách hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy không an toàn đối với những dữ liệu quan trọng của mình khi sử dụng dịch vụ Cloud.

4 Ưu điểm: - Phục vụ được nhiều người dùng hơn, không bị giới hạn bởi không gian và thời gian. - Tiết kiệm hệ thống máy chủ, điện năng và nhân công cho doanh nghiệp. Nhược điểm: - Các doanh nghiệp phụ thuộc vào nhà cung cấp, không có toàn quyền quản lý. - Gặp khó khăn trong việc lưu trữ các văn bản, thông tin nội bộ.

Đám mây riêng (Private Cloud) Đám mây riêng và các đám mây nội bộ là thuật ngữ được sử dụng để cập đến điện toán đám mây chạy trên mạng riêng. Trong đó sử dụng thế mạnh của công nghệ ảo hóa để thực hiện việc quản lý các tài nguyên, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ trong đám mây riêng được xây dựng để phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất. Điều này giúp cho doanh nghiệp có thể chủ động kiểm soát tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lượng dịch vụ. Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và quản lý các ứng dụng được triển khai trên đó.