Chương 1: Tổng quan và đề xuất bài toán cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa. Chương này trình bày kết quả nghiên cứu tổng quan về các vấn đề nghiên cứu trong luận án. Cụ thể: tìm hiểu các khái niệm, đặc điểm, yêu cầu, công nghệ và các mô hình trong hệ thống tính toán đám mây. Thông qua việc phân tích, đánh giá các công trình liên quan về lĩnh vực cung cấp tài nguyên trong đám mây, nêu ra một số vấn đề tồn tại và đề xuất nội dung nghiên cứu.
Bên cạnh đó, nội dung của chương còn 4 trình bày kết quả đánh giá các công cụ mô phỏng hệ thống tính toán đám mây thông dụng hiện nay. Qua đó, nhận thấy CloudSim là môi trường phù hợp để triển khai thực nghiệm mô phỏng nhằm đánh giá thuật toán giải các bài toán trong phạm vi nghiên cứu của luận án. - Chương 2: Cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ đồng nhất. Dựa trên mô hình hệ thống cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa do Mark Stillwell [100] và đặc tính tài nguyên của máy vật lý, nhu cầu tài nguyên của dịch vụ ảo hóa từ [99] trong nền tảng máy chủ chia sẻ đồng nhất.
Trên cơ sở đó, đề xuất mô hình toán học của việc cung cấp tài nguyên đa chiều cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ đồng nhất với mục tiêu tối thiểu số lượng máy vật lý cần dùng. Áp dụng thuật toán First Fit, Best Fit và đề xuất thuật toán MDRAVS-MMAS để giải và đánh giá thông qua nhiều kịch bản thực nghiệm trên dữ liệu được tạo ra bằng phương pháp xác suất ngẫu nhiên. - Chương 3: Cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ không đồng nhất. Dựa trên mô hình hệ thống cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa do Mark Stillwell [100] đề xuất và đặc tính tài nguyên của máy vật lý, nhu cầu tài nguyên của dịch vụ ảo hóa từ [101] trong nền tảng máy chủ chia sẻ không đồng nhất của.
Qua đó, xây dựng mô hình bài toán cung cấp tài nguyên đa chiều cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ không đồng nhất với mục tiêu tối thiểu năng lượng tiêu thụ của hệ thống. Đề xuất thuật toán ECRAVS-PSO và ECRAVS-SA để giải. Các thuật toán được thực thi trên môi trường mô phỏng đám mây CloudSim với dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ các đám mây thực tế. - Chương 4: Cung cấp tài nguyên đa mục tiêu cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ không đồng nhất.
Dựa trên mô hình hệ thống, đặc tính tài nguyên và nhu cầu tài nguyên được trình bày ở Chương 3, chương này đề xuất mô hình bài toán cung cấp tài nguyên đa mục tiêu cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ không đồng nhất. Các mục tiêu tối ưu gồm: mục tiêu tối thiểu năng lượng tiêu thụ và mục tiêu cân bằng tải trên các máy vật lý. Đề xuất thuật toán MORA-ACS để giải và đánh giá trên môi trường mô phỏng đám mây CloudSim với dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ các đám mây thực tế. Các kết quả của luận án được công bố trong 07 công trình khoa học được đăng trong các hội nghị và tạp chí chuyên ngành trong và ngoài nước.
Trong đó, có 01 bài đăng trong kỷ yếu hội thảo quốc gia, 02 bài đăng trong các tạp chí chuyên ngành trong nước, 02 bài đăng trong tạp chí quốc tế và 02 bài đăng tại các hội thảo quốc tế chuyên ngành. TỔNG QUAN VÀ ĐỀ XUẤT BÀI TOÁN CUNG CẤP TÀI NGUYÊN CHO DỊCH VỤ ẢO HÓA Chương này trình bày kết quả nghiên cứu tổng quan về hệ thống tính toán đám mây, các mô hình áp dụng trong hệ thống tính toán đám mây, công nghệ ảo hóa và máy ảo, các đặc điểm cũng như một số thách thức khi triển khai đám mây. Thông qua việc phân tích, đánh giá các công trình liên quan về lĩnh vực cung cấp tài nguyên trong đám mây, nêu ra một số vấn đề tồn tại của mô hình cung cấp tài nguyên cho dịch vụ ảo hóa từ nền tảng máy chủ chia sẻ. Từ đó, đề xuất nội dung cải tiến mô hình cũng như bài toán nghiên cứu.
Bên cạnh đó, nội dung của chương còn trình bày kết quả đánh giá các công cụ mô phỏng hệ thống tính toán đám mây thông dụng hiện nay. Nhận thấy rằng, CloudSim là công cụ phù hợp để triển khai thực nghiệm mô phỏng và đánh giá các thuật toán đề xuất trong luận án. Hệ thống tính toán đám mây Hệ thống tính toán đám mây (Cloud Computing) phát triển dựa trên kết quả việc thích ứng của Internet cũng như những tiến bộ kỹ thuật, công nghệ trong lĩnh vực ảo hóa, tính toán lưới, tính toán tiện ích, tính toán cụm và tính toán tự động. Theo Rajkumar Buyya [117]: đám mây là một loại hệ thống tính toán song song và phân tán, gồm một tập các máy tính thực được kết nối với nhau và các máy ảo để cung cấp động tài nguyên tính toán hợp nhất dựa trên thỏa thuận đàm phán về cung cấp dịch vụ giữa nhà cung cấp và người dùng.
Có nhiều định nghĩa về mô hình của hệ thống tính toán đám mây được đề xuất trong những năm qua. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có định nghĩa chuẩn, trong đó Peter Mell và Tim Grance [73] định nghĩa mô hình hệ thống tính toán đám mây như sau: một mô hình cho phép việc truy cập mạng một cách rộng rãi, tiện lợi và theo nhu cầu nhằm chia sẻ tài nguyên tính toán (ví dụ: mạng, máy chủ, thiết bị lưu trữ, các ứng dụng và dịch vụ) và có thể được cấp phát nhanh với khả năng tối thiểu các nỗ lực quản lý, cung cấp dịch vụ. Mô hình đám mây gồm có 5 đặc điểm chính, 3 mô hình dịch vụ và 4 mô hình triển khai. Đặc điểm của hệ thống tính toán đám mây Theo Peter Mell và Tim Grance [73], 05 đặc điểm chính của đám mây, gồm: truy cập mạng diện rộng, dịch vụ cung cấp tự động theo nhu cầu, tổng hợp tài nguyên, tính co dãn nhanh và dịch vụ có thể đo lường.
- Truy cập mạng diện rộng: các dịch vụ trong hệ thống tính toán đám mây có sẵn trên Internet. Do đó, nó có thể truy cập từ bất kỳ thiết bị nối mạng nào, như: máy tính xách tay, điện thoại di động, máy tính để bàn,. - Dịch vụ cung cấp tự động theo nhu cầu: người dùng có thể thuê tài nguyên từ các nhà cung cấp đám mây. Điều này có thể thực hiện bằng việc sử dụng giao diện lập trình ứng dụng (Applicaton Programming Interface - API) mà nhà cung cấp đám mây cung cấp thông qua Internet.
- Tổng hợp tài nguyên: tài nguyên đám mây được cung cấp bởi các nhà cung cấp đám mây, được lưu trữ trên cơ sở hạ tầng đám mây và có khả năng chia sẻ giữa nhiều người dùng. Cấu trúc bên trong của cơ sở hạ tầng cung cấp dịch vụ đám mây là trong suốt đối với người dùng. Do đó, người dùng không thể và không cần biết chính xác nơi mà các tài nguyên được cung cấp. - Tính linh hoạt: người dùng có thể được cấp phát tự động tài nguyên (tài nguyên tính toán hay tài nguyên lưu trữ) bất cứ khi nào cần thiết.
Các yêu cầu cấp phát được gửi đến nhà cung cấp đám mây thông qua việc sử dụng giao diện lập trình ứng dụng được cung cấp từ nhà cung cấp dịch vụ đám mây. - Dịch vụ có khả năng đo lường: nhà cung cấp đám mây có thể theo dõi người dùng sử dụng tài nguyên và tính phí khi người dùng sử dụng tài nguyên dựa trên mô hình kinh doanh pay-as-you-go. Mô hình dịch vụ của hệ thống tính toán đám mây Hiện nay, hệ thống tính toán đám mây có 03 mô hình dịch vụ [3], đó là: cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (Infrastructure as a Service - IaaS), nền tảng như một dịch vụ (Platform as a Service-PaaS) và phần mềm như một dịch vụ (Software as a Service- SaaS). Ngoài 03 mô hình dịch vụ nêu trên, một số nhà chuyên môn cũng cho rằng phần cứng như một dịch vụ (Hardware as a Service-HaaS) là một mô hình tồn tại trước khi hệ thống tính toán đám mây ra đời cũng được xem như là một mô hình dịch vụ của hệ thống tính toán đám mây.
7 - Phần cứng như một dịch vụ (Hardware as a Service - HaaS): mô hình này cho phép người dùng thuê tài nguyên phần cứng (tài nguyên tính toán, lưu trữ, máy tính xách tay, màn hình, máy tính để bàn,.) theo nhu cầu. Mô hình này giúp cho người dùng cá nhân hoặc doanh nghiệp không muốn tốn chi phí đầu tư phần cứng cho mình. Điều này, có lợi cho việc khởi nghiệp mà không muốn đầu tư lớn về chi phí phần cứng. Một số nhà cung cấp dịch vụ HaaS là Grenke [43], Hetzner [47].
Ngoài ra, mô hình dịch vụ HaaS có thể cung cấp các phòng thí nghiệm khoa học cho phép các nhà nghiên cứu sử dụng tài nguyên phần cứng. Ví dụ, một số mô hình dịch vụ HaaS phổ biến hiện nay để cung cấp cho mục đích thực hiện các thử nghiệm khoa học, như: hệ thống Grid’5000 [4] tại Pháp hay Trung tâm tính toán khoa học nghiên cứu năng lượng quốc gia (National Energy Research Scientific Computing Center) [76] ở Mỹ. - Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (Infrastructure as a Service - IaaS): mô hình đám mây IaaS cho phép người dùng thuê và quản lý các nguồn tài nguyên ảo, như: máy chủ ảo, thiết bị lưu trữ ảo, mạng ảo,. thông qua Internet.
Người dùng có thể cài đặt và cấu hình các phần mềm, như: hệ điều hành, chương trình ứng dụng,. mà không cần lo lắng về lớp hệ thống đám mây bên dưới. Tức là, người dùng có thể dễ dàng sử dụng máy chủ được cung cấp dưới dạng các máy ảo (Virtual Machine - VM) mà không cần quan tâm các máy vật lý (Physical Machine - PM) đang chạy. Một số hệ thống tính toán đám mây IaaS thương mại nổi tiếng, như: Amazon Elastic Compute Cloud [93], Google Compute Engine [65],.
Ngoài ra, một số hệ thống tính toán đám mây IaaS mã nguồn mở cũng được phát triển trong thời gian qua, tạo điều kiện cho việc tạo ra các đám mây, như: CloudStack [51], Eucalyptus [49], Globus Nimbus [20],. - Nền tảng như một dịch vụ (Platform as a Service - PaaS): mô hình đám mây PaaS cung cấp cho người dùng các dịch vụ nền tảng để triển khai các ứng dụng, như: servlet, các dịch vụ web, middleware, database,.